Métodos Geoquímicos de Explotación Minera

Métodos Geoquímicos de Explotación Minera

La geoquímica es la ciencia que estudia la abundancia, distribución y migración de los elementos químicos en la tierra. La prospección geoquímica es la aplicación práctica de los principios geoquímicos. El objetivo específico es localizar nuevos depósitos metálicos y no metálicos, acumulaciones de gas natural y petróleo, y la localización y extensión de depósitos existentes. Los métodos usados involucran mediciones sistemáticas de uno o más elementos químicos o sus componentes. Las mediciones se realizan en rocas, sedimentos de arroyos, suelos, agua, vegetación o aire.

Historia

Los métodos modernos de exploración geoquímica fueron usados primeramente en la ex URSS a principios de 1930, posteriormente en los países escandinavos (Suecia). En 1932 en Rusia, geólogos soviéticos perfeccionaron el método analítico de emisión espectrográfica y procedimientos de muestreo en suelos. Los primeros trabajos se enfocaron en la búsqueda de estaño, cobre, plomo, zinc, níquel y otros metales. Los estudios fueron seguidos en Suecia y Finlandia aplicando el método de prospección en vegetales (reconocimiento de plantas como indicadores). Se distingue: V.I. Vernadsky - A.E. Fersman - I.I. Ginzburg - A.P. Vinograd - D.P. Malguga - V.M. Goldsmicht.

Otros estudios fueron hechos en Noruega por T. Vogt y en Finlandia por K. Rankama, quienes estudiaron suelos, vegetación, agua en búsqueda de algunos elementos.

En el mundo occidental, la geoquímica de exploración se desarrolla después de la Segunda Guerra Mundial. En 1945, en la Universidad British Columbia, se destaca Warren. En la nada se inicia la prospección biogeoquímica.

En los Estados Unidos, la geoquímica de exploración se inicia por medio del Servicio Geológico de ese país en 1947.

En los años '50, los programas de exploración geoquímica fueron introducidos por las grandes compañías mineras.

En Inglaterra, en 1954, se inician programas de exploración. En Francia se inician las investigaciones en 1955.

Los métodos modernos de prospección geoquímica se desarrollan a partir de 1950 con Boyle y Smith en 1968. Los logros que se realizaron fueron:

• El reconocimiento de los halos de dispersión primarias y secundarias y su asociación con depósitos minerales.
• El desarrollo de métodos analíticos exactos (espectrografía de emisión).
• Desarrollo de equipos de laboratorio de material plástico (polietileno).
• Desarrollo de la espectrometría de absorción atómica.
• Desarrollo del cromatógrafo de gas.
• Uso de métodos estadísticos y computarizados.

La Geoquímica en los Programas de Exploración

La exploración normalmente involucra una secuencia de pasos, tanto en la etapa de planificación como en la de ejecución.

La organización de un estudio geoquímico, independientemente de la escala, se basa en tres unidades principales:

a-El trabajo de campo.

b-Laboratorio.

c-Interpretación de resultados.

Planificación de la Exploración

Selección de Áreas

El propósito es seleccionar áreas o regiones que tengan buen potencial mineral y que puedan ser prospectadas en su totalidad. La selección inicial de áreas puede estar basada en la revisión de la geología conocida y los registros de la pasada prospección y la actividad minera. Las fotografías aéreas y las imágenes de satélites pueden proporcionar una fuente invaluable sobre rasgos estructurales, extensión de las unidades rocosas y el tipo de cobertura.

Secuencia de Exploración

En un programa de exploración completo, la primera etapa puede ser el reconocimiento a gran escala usando geología regional o criterios geoquímicos o geofísicos o de factibilidad. Para determinar qué áreas tienen el potencial minero buscado y qué partes se deben desestimar como no favorables. Las zonas favorables son áreas de interés para estudios de detalles o muestreos y exploración del subsuelo o partes inferiores.

El último propósito del programa de exploración es la selección de sitio para la barrenación (perforaciones).

Selección de los Métodos de Exploración

Tamaño del Objetivo

Los rasgos que caracterizan a un yacimiento son geológicos, físicos o químicos y son diagnósticos en el reconocimiento del ambiente en el que se formó un yacimiento y las relaciones entre estos rasgos pueden ser directos o indirectos. Algunos rasgos del yacimiento como roca huésped, estructuras geológicas o provincias geoquímicas están relacionadas a la génesis y localización del yacimiento, como indicativos de la mineralización. Otros rasgos indicativos son las anomalías geoquímicas secundarias. Cada rasgo define en el área objetivo el tamaño y la forma.

Control de Propiedad

La adquisición de los derechos de propiedad es compleja y tiene relación con la fase de exploración minera. Los estudios geofísicos aéreos, los métodos de reconocimientos geológicos y geoquímicos están sometidos a las leyes mineras locales.

Confiabilidad de los Métodos

La confiabilidad de un método se refiere a la probabilidad de obtener y reconocer indicios de un cuerpo mineral por el empleo de ese método.

Costos

Los costos de un estudio de exploración son factores críticos que deben ser estimados con algún grado de exactitud.

Conceptos Básicos

Contaminación en Geoquímica

Durante la toma de muestras, principalmente en sedimentos de arroyos y agua, es posible que estas no representen auténticamente los valores geoquímicos buscados, por efectos de contaminación. Las principales fuentes de contaminación son: por actividades mineras, industriales, agrícolas, de construcción y domésticas. Los métodos analíticos empleados en la exploración geoquímica son extremadamente sensibles y detectan los elementos generados como desechos por estas actividades.

Estudios de Orientación

Son estudios preliminares que nos permiten orientar la exploración geoquímica en un área determinada, ya que cada área es diferente y se presentan gran cantidad de variables en ambientes geoquímicos primarios y secundarios. La finalidad de los estudios de orientación es determinar el campo óptimo y los parámetros analíticos e interpretativos por medio de los cuales se pueden distinguir las anomalías del Background (valores de fondo). Los principales parámetros que incluyen un estudio de orientación son:

• Tipo de dispersión geoquímica.
• Método de muestreo.
• Intervalo de muestreo.
• Elemento o elementos a analizar.
• Técnica analítica a utilizar.
• Indicios de probable contaminación.

Los estudios de orientación indican la continuación o no de la exploración, es decir, la factibilidad de exploración.

Falsas Anomalías (anomalías no significativas)

Son concentraciones altas del elemento o de los elementos en estudio, que no necesariamente están relacionadas con un yacimiento mineral de valor económico. Pueden ser causadas por efectos de contaminación, errores analíticos o por el manejo inapropiado de los datos geoquímicos.

Interpretación de Datos Geoquímicos

La geoquímica de exploración no localiza directamente los yacimientos, pero es suficiente para indicar las anomalías en concentraciones de elementos guías.

En la interpretación de datos geoquímicos es fundamental la preparación de mapas y diagramas y la determinación de los valores del Background, threshold (umbral) y anomalía.

Principios Básicos

• Contaminación.
• Estudio de orientación.
• Anomalías falsas.
• Interpretación de datos geoquímicos.

Contaminación

Es un riesgo presente en la geoquímica de exploración y puede darse en sedimentos, agua y suelos. La contaminación debe tenerse en cuenta durante la toma de muestras, análisis e interpretación de resultados obtenidos.

Existen muchas fuentes de contaminación:

• Minera: debido a la actividad, actual o anterior, en algunas áreas (mina Pan de Azúcar), la contaminación resulta por depósitos de fragmentos y polvo de mina, lodos. Los sulfuros, pirita producen aguas ácidas que son capaces de lixiviar los materiales circundantes, influyendo también en el drenaje de los lugares cercanos. La dispersión de partículas sólidas puede ocurrir por la acción de corrientes de agua y viento. La contaminación alcanza de cm a m de profundidad. La vegetación puede absorber desde la zona de las raíces algunos elementos, produciendo una falsa anomalía biogeoquímica.
• Contaminación industrial: la contaminación está dada por el funcionamiento de plantas de fundición, refinerías, plantas químicas, plantas productoras de energía (a base de carbón). Los contaminantes son transportados por humo o por agua.
• Contaminación agrícola: producida por el uso de insecticidas en aerosol, fertilizantes y otros materiales que se usan en campos agrícolas.
• Contaminación por construcción: las actividades de construcción (construcción de presas, vías férreas, puentes y todo tipo de construcción) generan contaminación.
• Contaminación por actividades domésticas y humanas: los contaminantes incluyen los productos de uso doméstico (fosfatos y boros en detergentes, y otros productos) y la basura que se genera en los domicilios.

Estudio de Orientación

Se aplica en cada área a explorar. El objetivo de un estudio es determinar el campo óptimo y los parámetros analíticos e interpretativos mediante los cuales se pueden distinguir las anomalías del background. Los parámetros incluidos son:

• Tipo de dispersión geoquímica que existe en el área.
• Elección del método de muestreo.
• Intervalo óptimo de muestreo.
• Horizonte de suelo y la profundidad del muestreo.
• Tamaño de la muestra que debe ser analizada.
• Elemento o grupo de elementos que deben ser analizados y la técnica analítica a emplear.
• Los efectos de la topografía, hidrología, drenaje, clima, lluvia, vegetación, materia orgánica, óxidos.
• El límite superior de los valores del background, en rocas, suelo y agua.
• Análisis de los métodos geoquímicos, si son factibles o no.
• Si existe contaminación en el área.

Los estudios de orientación pueden indicar, por las características geoquímicas del área, la factibilidad de su explotación o no. Un programa completo de explotación geoquímica incluye:

• Estudio de orientación.
• Estudio de reconocimiento de sedimentos, de arroyos de manera rápida, bajo costo y abarque grandes áreas.
• Muestreo de bancos mineralizados, si están presentes.
• Muestreo de suelos, para definir anomalías.
• Muestreo de rocas, para localizar yacimientos o halos primarios.

Interpretación de Datos Geoquímicos

La geoquímica de exploración no localiza directamente los yacimientos, pero es suficiente para indicar la presencia de anomalías. Existen tres posibilidades que debemos considerar cuando sea identificada una anomalía:

1. Que esté genéticamente relacionada a un depósito mineral.
2. Que esté genéticamente relacionada a yacimientos de gran tonelaje y baja ley.
3. Que esté relacionada a la concentración de elementos determinados por anomalías falsas, errores analíticos, errores durante el muestreo o por otros factores.

La confección de mapas y diagramas son importantes para la interpretación de resultados, además de curvas de distribución de frecuencia. Además de la geología, es conveniente superponer las configuraciones topográficas en el mapa geoquímico, para una mayor interpretación. Los datos también pueden ser graficados en perfiles.

Ambiente Geoquímico Primario

Abarca aquellas áreas que se extienden por debajo de los niveles de circulación de aguas meteoricas, hasta aquellos procesos de origen profundo como son el magnetismo y el metamorfismo.

Las condiciones presentes generalmente son:

• Temperatura y presión relativamente altas.
• Escasez de oxígeno.
• Limitado movimiento de fluidos.

Ambiente Geoquímico Secundario

Comprende los procesos superficiales de erosión, formación de suelos, transporte y sedimentación. Las condiciones que caracterizan a este ambiente son:

• Temperatura y presión baja.
• Presencia abundante de oxígeno libre y otros gases.
• Flujo de fluidos relativamente libre.

El movimiento de materiales entre los ambientes primario y secundario se conoce como el ciclo geoquímico, que se puede definir como la secuencia de estados que ocurren durante la migración de elementos que tienen lugar a medida que suceden los cambios geológicos. Hay procesos de dispersión, distribución, concentración o acumulación, migración.

Principales Barreras Geoquímicas