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GEOQUIMICA EN LA PROSPECCION MINERA

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esteban valladares fajardo

on 19 December 2014

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GEOQUIMICA EN LA PROSPECCION MINERA
INTRODUCCION
Principio de la Prospeccion Geoquimica
En la geoquímica la composición química normal se denomina
background
y la composición química anormal está referida como
“anomalía”
. Sobre la base de este simple concepto, un amplio rango de diferentes técnicas geoquímicas son utilizadas en la investigación de depósitos minerales a través de la colección sistemática y análisis de muestras de varios tipos de materiales de la corteza terrestre.
Secuencia de la Prospeccion Geoquimica
Agrupaciones Geoquimicas
Geoquimica en la Prospeccion Minera.
OBJETIVO DE LA GEOQUIMICA
investigar la distribución de los elementos químicos en las distintas “esferas” y compartimientos de la Tierra, así como las leyes que explican esa distribución, en líneas generales abarca:

Estudia la distribución cuantitativa de los elementos químicos en la corteza terrestre, su disposición y concentración local
Estudia las combinaciones de los diversos elementos en la corteza terrestre y su distribución en el espacio y en el tiempo por acción de los agentes o procesos químicos.
Estudia la migración de los elementos y sus leyes determinadas por la diferentes condiciones termodinámicas del medio ambiente
Estudia el comportamiento de los elementos químicos en el interior de la corteza terrestre, en forma de compuesto particularmente en cristales

La Geoquímica encontró una importante aplicación económica en la prospección y la exploración minera. Primero en la URSS en 1920, luego en Europa y Norteamérica, la geoquímica se convirtió, junto con la geología y la geofísica, en un método altamente efectivo para encontrar y reconocer yacimientos minerales.

La Base conceptual de la explotación geoquímica es sencilla puesto que los yacimientos minerales son concentraciones económicas de elementos químicos o minerales, es muy probable que ellos se encuentren rodeados de aureolas de contenidos anormales de los elementos químicos acumulados en el depósito. Tales aureolas al tener un mayor tamaño que los yacimientos, constituyen “blancos de explotación” más fáciles de detectar. En consecuencia la exploración geoquímica tiene por finalidad detectar tales anomalías, así como evaluar su probable relación con yacimientos desconocidos situados debajo o lateralmente respecto a ellas.
La Geoquímica (ciencia que estudia la química de la tierra) es una de las ciencias geológicas que se desarrolló especialmente a partir de la química, la geología y mineralogía. Nació con los estudios sobre composición química de los materiales de la corteza terrestre iniciados a Principios del siglo XIX.
La prospección geoquímica es la aplicación práctica de los principios geoquímicos en la exploración de depósitos minerales y de hidrocarburos;
su objetivo específico es encontrar nuevos depósitos de metales y no- metales, acumulación de petróleo y gas natural, utilizando métodos químicos
Las mediciones se hacen en sustancias de fácil recolección, tales como,
rocas, sedimentos de quebradas, suelos, agua, vegetación o gases.
La prospección geoquímica es conveniente para la investigación de depósitos de baja ley, especialmente aquellos que son difíciles de localizar (ejemplo, pórfidos de Cu – Mo) o imposibles de reconocer visualmente (ejemplo, los depósitos de oro tipo Carlin).

La prospección geoquímica minera se concentra, particularmente, sobre la abundancia, la distribución y migración de los elementos minerales o elementos estrechamente asociados con los minerales con el fin de detectar depósitos metálicos.
El objetivo de toda prospección minera es disminuir progresivamente el tamaño del área investigada en el cual un cuerpo mineral puede encontrarse dentro de un “blanco” de menos de 5 km2 que puede ser definido por perforación diamantina. Como generalización, esto demanda, técnicas cada vez más detalladas y costosas.

La progresión de la prospección geoquímica puede ser dividida en varias fases: desde aspectos regionales en áreas mayores a 5000 km2, distritos mineros entre 500 y 5000 km2, área 5 a 50 km2, hasta “blancos” menores de 5 km2.
Ejemplo Europa
Un programa de prospección geoquímica debe seguir la siguiente metodología:
1. Conocimiento de la geología regional y local, personal experimentado en la zona de estudio y e bibliografía existente.

2. Observaciones geológicas en el campo (con ayuda de imágenes satelitales, mapas topográficos, geológicos y fotos aéreas donde son útiles).

3. Estudio piloto de un área (o áreas) representativa (s) de la zona de interés para determinar la dispersión geoquímica de los elementos y el mejor tipo de muestreo a ser usado.

4. Colección y descripción en campo de las muestras geoquímicas y descripción geológica y geomorfológica de cada lugar del muestreo.

5. Análisis cualitativo y semicuantitativo en el campo, especialmente donde el acceso es difícil.

6. Análisis cuantitativo, en el laboratorio, de acuerdo al menor costo de análisis y el factor tiempo.

7. Determinación estadística de los valores background regional y local, y las llamadas “anomalías”.

8. Presentación de los resultados en mapas.

9. Interpretación de los datos.

10. Evaluación del proyecto.


La agrupación geoquímica de dos o más elementos, es un factor muy importante en geoquímica aplicada, por ejemplo, en estudios de prospección o del medio ambiente. En el caso de búsqueda de menas, a veces el geoquímico analiza las muestras con respecto al elemento guía
(pathfinder)
y no con respecto al elemento principal, porque el elemento guía tiene dispersión más amplia, puede analizarse más fácilmente y con precisión
Elementos Indicadores o Pathfinder
Debido a que los elementos muestran diferentes grados de movilidad controlados inicialmente por la estabilidad de los minerales que lo contienen y posteriormente por el ambiente en el cual ellos están migrando, es preferible usar pathfinder o elemento indicador para prospectar un elemento determinado.

El conocimiento de las asociaciones geoquímicas lleva al concepto de elementos indicadores. pathfinder puede ser definido como un elemento fácilmente detectable.
Los elementos pathfinder pueden ser usado como una guía para ubicar la presencia de un elemento económicamente más deseable, el cual:

Es difícil de detectar debido a problemas analítica
Su detección costosa
Está ausente en el material que está siendo muestreado debido a la movilidad diferencial del elemento buscado.


Por Ejemplo:
El oro en cantidad pequeña en depósitos, de tal forma que cualquier patrón de dispersión asociado contendrá muy baja cantidad de oro. Por otro lado, el Cu, As, o Sb pueden estar asociados con depósitos de oro y pueden ocurrir en abundancia, por tanto el Cu, As y Sb son más fácilmente detectados.

Elementos indicadores asociados a depositos minerales
Es necesario anotar que la existencia de asociaciones mineralógicas y geoquímicas, permiten el uso de minerales indicadores, tal como se hace con los elementos pathfinder.

Por ejemplo, un método de prospección válido bien establecido para muchos tipos de depósitos de oro ha sido la búsqueda de vetas de cuarzo.
Minerales Pathfinder
Tipos de Estudios Geoquimicos
Litogeoquimicos- Higrogeoquimicos- Atmogeoquimicos - Biogeoquimicos
Metodos Litogeoquimicos
Están basados en estudios de distribución de elementos en rocas, suelos y material no consolidado, son los de mayor importancia en la prospección por depósitos minerales
1. Estudio de sedimentos de quebradas
2. Estudio de Suelos.
3. Estudio de Rocas.
Estudio de sedimentos de quebradas
Es un método ampliamente usado para prospectar áreas grandes de apreciable drenaje

La técnica consiste en el muestreo de la carga móvil de fondos de quebrada que son los productos del intemperismo llevados a grandes distancias.

Muchos minerales, especialmente los sulfuros son inestables y son transportados en solución como resultado de los procesos químicos del intemperismo y podrían originar un tipo de anomalías en el sedimento
Estudio de sedimentos de quebradas
La densidad del muestreo es variable y depende de muchos factores; se han dado casos de muestreos de una (1) muestra por cada 20 km2, en otros casos una (1) muestra por cada 5 km2; en general, se considera razonable 1 muestra por cada 10 km2.

Se toma la muestra tamizando con una malla de 80 mesh (1 mm) a fin de obtener sedimentos activos de las corrientes, de grano fino, en una cantidad aproximada de 200 gramos. En el caso de bateado de sedimentos finos, para obtener metales pesados la cantidad debe ser de 20 gramos.
Estudio de Suelos
Consiste en el análisis de muestras de suelos, usualmente colectadas de un horizonte particular y tamizado para retener una fracción de tamaño determinado.

Esta técnica es muy adecuada para prospectar áreas de intenso intemperismo, de relieve suave y baja precipitación.

Su aplicación se basa en el hecho de que durante los procesos de intemperismo y lixiviación, los elementos migran hacia arriba por encima de las mineralizaciones subyacentes, incorporándose a los suelos en formación y constituyendo concentraciones anómalas.
Estudio de suelos
Para el muestreo se usa el reticulado o malla cada 50 metros y la toma de la muestra se hace con un tamiz de 80 mesh y preferentemente en el horizonte B o en otros casos en el horizonte A o en la cobertura. Este método es útil por su facilidad en la ejecución, ubicación y supervisión de los trabajos, además del ploteo de datos.
Estudios de Rocas
Este método se basa en el análisis de uno o varios elementos contenidos en las muestras de rocas de un área determinada, obtenidas de afloramientos o de testigos de perforación

En general, el muestreo de rocas se realiza en áreas que incluyen varios tipos de rocas, lo cual tanto, dificulta la interpretación de los resultados.

El muestreo detallado de rocas permite determinar la extensión de un deposito mineral conocido. La ventaja sobre otros métodos de que, a la vez que se toma la muestra, se puede observar el tipo de roca, presencia de mineralización, alteración hidrotermal, fracturamiento, etc
Estudio de Rocas
El muestreo de testigos de perforación se realiza para delinear el halo de dispersión primaria de los elementos asociados a la mineralizacion

El muestreo de rocas se realiza principalmente mediante una malla de 50 x 50 m, en algunos casos 100 x 100 m. La toma de la muestra debe ser representativa del afloramiento, es decir, se debe tomar fragmentos de rocas en un diámetro de 5 m y nunca de un solo lugar
Metodo Hidrogeologicos
Es sabido que el agua tiene gran capacidad para disolver ciertos elementos que han sido componentes de compuestos naturales y luego transportados a apreciables distancias. Como resultado, el agua llega a tener contacto con concentraciones minerales (depósitos minerales u ocurrencias minerales), donde es enriquecida en elementos químicos
Este tipo de estudio considera dos tipos de muestras, una proveniente de las aguas subterráneas y la otra de las aguas superficiales.
La movilidad de ciertos elementos en el agua se produce por el intemperismo y oxidación química, seguido por una lixiviación de los depósitos minerales existentes en la región, cuyos productos son disueltos en cantidades apreciables y posteriormente son transportados conjuntamente con los sedimentos finos.
Metodo Atmogeoquimicos
Este método está considerado como el de más reciente desarrollo en la prospección geoquímica e involucra el muestreo de gases para detectar concentraciones anómalas de elementos volátiles en la vecindad de los depósitos minerales

Los análisis de gases en la búsqueda de hidrocarburos se han utilizado intensamente y ofreciendo grandes expectativas para el futuro, especialmente en el uso de la cromatografía de gases y otros métodos de análisis capaces de detectar niveles extremadamente bajos en el contenido de ciertos iones
Metodo Biogeoquimico
La inmediata conexión entre la biosfera y el ambiente se da a través de la vegetación. Las plantas usan como nutrientes ciertos componentes de la atmosfera como O, N, H2O, al igual que los minerales que son extraídos en la forma de soluciones acuosas provenientes de la superficie de la litosfera.
Como resultado las plantas acumulan numerosos elementos traza en sus tejidos cuya composición y relacionamiento cuantitativo dependen en gran medida de las características de los nutrientes proporcionados por el substrato que incluye tanto al suelo como a la roca madre.
METODOS DE ANALISIS QUIMICO
1. Método Calorímetrico

2. Método de espectrometría de absorción atómica.

3. Espectrometría de emisión óptica – ICP.

4. Activación Neutrónica.

5.Espectrometría de Rayos X.

6. Espectrografía de emisión.
Espectrometría de emisión óptica – ICP.
El fundamento del ICP (Inductively Coupled Plasma) es el uso de un plasma para la excitación de los átomos y de una red para concentrar en el orden deseado la energía emitida por un sistema con Plasma Acoplado Inductivamente.

La geometría especial del ICP y junto con la elevada temperatura a la cual se somete la muestra dan lugar a las características casi ideales del sistema ICP.

Los espectros de emisión se analizan con un espectrómetro de alta resolución de la gama de longitud de onda de 170 hasta 780 mµ.

Activación Neutronica
El fundamento de esta técnica es que la muestra es puesta en un flujo de neutrones para activarla y luego es trasladada a los contadores de actividad que miden la energía y la intensidad de los rayos gamma emitidos por dicha muestra

Los datos del contador pasan automáticamente a una computadora que analiza mediante comparaciones con estándares las intensidades de los picos de los rayos gamma según su energía y después de hacer las correcciones necesarias presenta los datos geoquímicos multielementales cuantitativos
Programas Geoquimicos en Chile
Hace más de 2 décadas los países desarrollados vienen impulsando programas de cartografía geoquímica de sedimentos de drenaje.

En concordancia con esta tendencia global, el Sernageomin, incorporó entre sus desafíos, la realización de la cartografía geoquímica de sedimentos de Chile a escala 1:250.000, cuyo desafío es la realización del Mapa Geoquímico de Chile.

Cuyo objetivo es:
incentivar y guiar la exploración minera.
Establecer líneas de base medio-ambientales.
publicadas o prontamente publicadas
En fase de muestreo
En edicion
Arica - Iquique - Pisagua
Muestreo
Muestreo según grilla regular.
Densidad: 1 muestra / 20 km2.
Grilla ajustada a la red de drenaje en un radio de 1,5 km.
Puntos de muestreo:
Hoja Arica: 680.
Hoja Pisagua: 754.
Hoja Iquique: 637.
Cobertura cercana al 90%.
Hoja Vallenar. Indice anomalia Oro -Cobre
alumnos:
Gabriel Fajardo
Nelson Matus.
Esteban Valladares
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