Metodos geoquimicos de explotacion mineras
La geoquimica es la ciencia que estudia la abundancia, distribucion y migracion de los elementos quimicos en la tierra. La prospeccion geoquimica es la aplicacion practica de los principios geoquimicos. El objetivo especifico es localizar nuevos depositos metales y no metales, acumulaciones de gas natural y petroleo, localizacion y extension de depositos existentes. Los metodos usados involucran mediciones sistematicas de uno o mas elementos quimicos o sus componentes. Las mediciones se realizan en rocas, sedimentos de arroyos, suelos, agua, vegetacion o aire.
Historia
Los metodos modernos de exploracion geoquimica fueron usados primeramente en la ex URSS a principio de 1930, posteriormente en los paises escandinabos (Suecia). En 1932 en Rusia geologos sobieticos perfeccionaron el metodo analitico de emision espectografica y procedimientos de muestreo en suelos. Los primeros trabajos se enfocaron a la busqueda de estaño, cobre, plomo, cinc, niquel y otros metales. Los estudios fueron seguidos en Suecia y Finlandia aplicando metodo de prospeccion 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 hecho en Noruega por T. Vogt. En Finlandia por K. Rankama. Quienes estudiaron suelos, vegetacion, agua en busqueda de algunos elementos.
En el mundo occidental la geoquimica de exploracion se desarrolla despues de la segunda guerra mundial. En 1945 en la universidad British Columbia se destaca Warren. En la nada se inicia la prospeccion biogeoquimica.
En los Estados Unidos la geoquimica de esploracion se inicia por medio del servicio geologico de ese pais en 1947.
En los años ´50 los programas de exploracion geoquimica fueron introducidos por las grandes compañias mineras.
En Inglaterra, en 1954, se inician programas de exploracion. En Francia se inician las investigaciones en 1955.
Los metodos modernos de prospeccion geoquimica se desarrollan a partir de 1950 con Boyle y Smith en 1968. Los logros que se realizaron fueron:
- El reconocimiento de los halos de dispersion primarias y secundarias y su asociacion con depositos minerales.
- El desarrollo de metodos analiticos exactos (espectografia de emision).
- Desarrollo de equipos de laboratorio de material plastico (polietileno).
- Desarrollo de la espectometria de absorcion atomica.
- Desarrollo del cromatografo de gas.
- Uso de metodos estadisticos y computalizados.
La geoquimica en los programas de exploracion
La exploracion normalmente involucra una secuencia de pasos, tanto en la etapa de planificacion como en la de ejecucion.
La organizacion de un estudio geoquimico, independientemente de la escala, se basa en tres unidades principales:
a- El trabajo de campo.
b- Laboratorio.
c- Interpretacion de resultados.
Planificacion de la exploracion
Seleccion de areas
El proposito es seleccionar areas o regiones que tengan buen potencial mineral y que puedan ser prospectados en su totalidad.La seleccion inicial de areas puede estar basada en la revision de la geologia conocida y los registros de la pasada prospeccion y la actividad minera. Las fotografias aereas y las imagenes de satelites pueden proporcionar una fuente invalorable sobre rasgos estructurales, extension de las unidades rocosas y el tipo de cobertera.
Secuencia de exploracion
En un programa de exploracion completo la primera etapa puede ser el reconocimiento a gran escala usando geologia regional o criterios geoquimicos o geofisicos o de factibilidad. Para determinar que areas tienen el potencial minero buscado y que partes se beden desestimar como no favorables. Las zonas favorables son areas de interes para estudios de detalles o muestreos y exploracion del subsuelo o partes inferiores.
El ultimo proposito del programa de exploracion es la seleccion de sitio para la barrenacion (perforaciones).
Seleccion de los metodos de exploracion
Tamaño del objetivo
Los rasgos que caracterizan a un yacimiento son geologicos, fisicos o quimicos y son diagnosticos en el reconocimiento del ambiente en el que se formo un yacimiento y las relaciones entre estos rasgos pueden ser directos o indirectos. Algunos rasgos del yacimiento como roca huesped, estructuras geologicas o provincias geoquimicas estan relacionadas a la genesis y localizacion del yacimiento, como indicativos de la mineralizacion. Otros rasgos indicativos son las anomalias geoquimicas secundarias. Cada rasgo define en el area objetivo al tamaño y la forma.
Control de propiedad
La adquisicion de los derechos de propiedad es compleja y tiene relacion con la fase de exploracion minera. Los estudios geofisicos aereos, los metodos de reconocimientos geologicos y geoquimicos estan sometidos a las leyes mineras locales.
Confiabilidad de los metodos
La confiabilidad de un metodo se refiere a la probabilidad de obtener y reconocer indicios de un cuerpo mineral por el empleo de ese metodo.
Costos
Los costos de un estudio de exploracion son factores criticos que deben ser estimados con algun grado de exactitud.
Conceptos Basicos
Contaminacion en geoquimica
Durante la toma de muestras principalmente en sedimentos de arroyos y agua, es posible que estas no representen autenticamente los valores geoquimicos buscados, por efectos de contaminacion. Las principales fuentes de contaminacion son: Por actividades mineras, industrial, agricola, de contruccion y domesticas.
Los metodos analiticos empleados en la exploracion geoquimica son extremadamente sensibles y detectan los elementos generados como desechos por estas actividades.
Estudios de orientacion
Son estudios preliminares que nos permiten orientar la exploracion geoquimica en un area determinada, ya que cada area es diferente y se presentan gran cantidad de variables en ambientes geoquimicos primarios y secundarios. La finalidad de los estudios de orientacion es determinar el campo optimo y los parametros analiticos e interpretativos por medio de los cuales se pueden distinguir las anomalias del Background (valores de fondo). Los principales parametros que incluyen un estudio de orientacion son:
- Tipo de dispersion geoquimica.
- Metodo de muestreo.
- Intervalo de muestreo.
- Elemento o elementos a analizar.
- Tecnica analitica a utilizar.
- Indicios de probable contaminacion.
Los estudios de orientacion indican la continuacion o no de la exploracion, es decir la factibilidad de exploracion.
Falsas anomalias (anomalias no significativas)
Son concentraciones altas del elemento o de los elementos en estudio, que no necesariamente esta relacionado con un yacimiento mineral de valor economico. Puede ser causadas por efectos de contaminacion, por errores analiticos o por el manejo inapropiado de los datos geoquimicos.
Interpretacion de datos geoquimicos
La geoquimica de exploracion no localiza directamente los yacimientos, pero es suficiente para indicar las anomalias en concentraciones de elementos guias.
En la interpretacion de datos geoquimicos es fundamental la preparacion de mapas y diagramas y la determinacion de los valores del Background, threshold (umbral) y anomalia.
Principios Basicos
Son:
- Contaminacion.
- Estudio de orientacion.
- Anomalias falsas.
- Interpretacion de datos geoquimicos.
Contaminacion
Es un riesgo presente en la geoquimica de exploracion y puede darse en sedimentos, agua y suelos. La contaminacion debe tenerse en cuenta durante la toma de muestras, analisis e interpretacion de resultados obtenidos.
Existen muchas fuentes de contaminacion:
Minera: debido a la actividad, actual o anterior en algunas areas (mina Pan de Azucar), la contaminacion resukta por depositos de fragmentos y polvo de mina, lodos. Los sulfuros, pirita producen aguas acidas que son capaces de lixibiar los materiales circundantes, influyendo tambien en el grenage de los lugares cercanos.La dispersion de particulas solidas pueden ocurrir por la accion de corrientes de agua, viento. La contaminacion alcanza de cm a m de profundidad. La vegetacion puede absorver desde zona de las raices algunos elementos produciendo una falsa anomalia biogeoquimica.
Contaminacion industrial
La contaminacion esta dada por el funcionamiento de plantas de fundicion, refinerias, plantas quimicas, plantas productoras de energia (a base de carbon). Los contaminantes son transportados por humo o por agua.
Contaminacion agricola
Producida por el uso de insecticidas en aerosol, fertilizantes y otros materiales que se usan en campos agricolas.
Contaminacion por contruccion
Las actividades de contruccion (construccion de presas, via ferreas, puentes y todo tipo de construccion) generan contaminacion.
Contaminacion por actividades domestica y humana
Los contaminantes incluyen los productos de uso domestico (fosfatos y boros en detergentes, y otros productos). La basura que se genera en los domicilios.
Estudio de orientacion
Se aplica en cada area a explorar. El objetivo de un estudio es determinar el campo optimo y los parametros analiticos e interpretativos mediante los cuales se pueden distinguir las anomalias del background. Los parametros incluidos son:
- El tipo de dispersion geoquimica que existe en el area.
- Eleccion del metodo de muestreo.
- Intervalo optimo 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 se analizados y la tecnica analitica a emplear.
- Los efectos de la topografia, hidrologia, drenage, clima, lluvia, vegetacion, materia organica, oxidos.
- El limite superior de los valores del background, en rocas, suelo y agua.
- Analisis de los metodos geoquimicos, si son factibles o no.
- Si existe contaminacion en el area.
Los estudios de orientacion pueden indicar por las caracteristicas geoquimicas del area, la factibilidad de su explotacion o no. Un programa completo de explotacion geoquimica incluye:
a) Estudio de orientacion.
b) Estudio de reconocimiento de sedimentos, de arroyos de manera rapida, bajo costo y abarque grandes areas.
c) Muestreo de bancos mineralizados, si estan presentes.
d) Muestreo de suelos, para definir anomalias.
e) Muestreo de rocas, para localizar yacimientos, o halos primarios.
Interpretacion de datos geoquimicos
La geoquimica de exploracion no localiza directamente a los yacimientos pero es suficiente para indicar la presencia de anomalias. Existen tres posibilidades que debemos cansiderar cuando sea identificada una anomalia.
1- Que este geneticamente relacionada a un deposito mineral.
2- Que este geneticamente relacionada a yacimientos de gran tonelaje y baja ley.
3- Que este relacionada a la concentracion de elementos determinados por anomalias falsas, errores analiticos, errores durante el muestreo, o por otros factores.
La confeccion de mapas y diagramas son importantes para la interpretacion de resultados ademas de curvas de distribucion de frecuencia. Ademas de la geologia es conveniente superponer las configuraciones topograficas en el mapa geoquimico, para mayor interpretacion. Los datos tambien pueden ser graficados en perfiles.
Ambiente geoquimico primario
Abarca aquellas areas que se extienden por debajo de los niveles de circulacion de aguas meteoricas, hasta aquellos procesos de origen profundo como son el magnetismo y el metamorfismo.
Las condiciones presentes generalmente son:
-Temperatura y presion relativamente altas.
- Escases de oxigeno.
- Limitado movimiento de fluidos.
Ambiente geoquimico secundario
Comprende los procesos superficiales de erosion, formacion de suelos, transporte y sedimentacion; las condiciones que caracterizan a este ambiente son:
- Temperatura y presion baja.
- Presencia abundante de oxigeno libre y otros gases.
- Flujo de fluidos relativamente libre.
El movimiento de materiales entre los ambientes primario y secundario se conoce como el ciclo geoquimico, que se puede definir como la secuencia de estados que ocurren durante la migracion de elementos que tienen lugar a medida que suceden los cambios geologicos. Hay procesos de dispersion, distribucion, concentracion o acumulacion, migracion.
Principales barreras geoquimicas