Geoquimica y Yacimientos Minerales

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Ing. Manuel Escalante Sánchez. I.1.- INTRODUCCIÓN La Geoquímica es la ciencia que estudia la abundancia, distribución y migración de los elementos químicos en la Tierra y al igual que todas las ciencias, ésta tiene muchas divisiones las cuales gradúan imperceptiblemente de una a otra. La Exploración Geoquímica es una de las grandes divisiones; otras incluye a la Geocronología, Geoquímica de Isótopos estables, Geoquímica Sedimentaria, Hidrogeoquímica, Geoquímica Orgánica, Geoquímica Agrícola como la concerniente con los estudios geológicos de los elementos mayores y menores que son necesarios en la nutrición de plantas y animales, la Geoquímica Marina como la química de las aguas y sedimentos oceánicos, así como los nuevos campos reconocidos tales como la Geoquímica Lunar y Ambiental, ésta ultima relacionada con la contaminación del ambiente superficial por desechos industriales incluyendo metales y productos radioactivos de reactores nucleares. En años recientes se han realizado más estudios geoquímicos los cuales tienen un punto en común, a saber, un ensayo para solucionar algunos problemas geológicos por vía de la química. Por lo tanto, en el sentido moderno, el objetivo de todas las divisiones de la geoquímica es solucionar problemas geológicos (incluyendo ambiental y lunar). La exploración geoquímica, también llamada Prospección Geoquímica, es la aplicación práctica de los principios geoquímicos teóricos para la exploración minera, la cual se desarrolló fuertemente en el periodo comprendido entre las dos guerras mundiales, principalmente en la URSS como pionero y conjuntamente con Canadá y Estados Unidos, han contribuido de manera importante al desarrollo de las técnicas que actualmente se utilizan. El objetivo específico es localizar nuevos depósitos de metales y no metales, o las acumulaciones de gas natural y petróleo, y localizar las extensiones de depósitos existentes, por el empleo de métodos químicos. Los métodos usados involucran mediciones sistemáticas de uno o más elementos químicos o sus componentes, los cuales usualmente ocurren en pequeñas cantidades. Las mediciones son hechas en alguna de las varias sustancias de ocurrencia natural, fácilmente muestreadas, tales como rocas, sedimentos de arroyo, suelos, agua, vegetación o aire. Por consecuencia, la exploración geoquímica es usualmente dividida en dos amplias categorías: El estudio de depósitos minerales tanto metálicos como no metálicos. El estudio del petróleo y gas natural. Cada una de estas categorías está altamente especializada y ellas son casi mutuamente exclusivas en el presente, aunque en ambas la geoquímica busca los recursos naturales ocultos. En ambos casos el objetivo es el mismo, esto es, encontrar algunas dispersiones de elementos o compuestos suficientemente arriba de lo normal y que son llamadas anomalías, las cuales pueden indicar mineralización o acumulación de hidrocarburos. Sin embargo, en los estudios para los depósitos minerales y para la acumulación de hidrocarburos, los parámetros medidos son diferentes, la instrumentación usada es significativamente diferente, y son en poca extensión, el énfasis está situado en los diferentes materiales que son muestreados. Se recomienda que esta separación arbitraria pueda no ser ideal porque filosóficamente la exploración para cualquier recurso natural debe de estar basada sobre los mismos principios geológicos y geoquímicos (por ejemplo la importancia de la geología estructural y la migración de fluidos). Además cuando nos damos cuenta de que un gran porcentaje de todos los metales hasta ahora minados están tanto en rocas sedimentarias como en rocas que fueron originalmente

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  • Ing. Manuel Escalante Snchez. I.1.- INTRODUCCIN La Geoqumica es la ciencia que estudia la abundancia, distribucin y migracin de los elementos qumicos en la Tierra y al igual que todas las ciencias, sta tiene muchas divisiones las cuales gradan imperceptiblemente de una a otra. La Exploracin Geoqumica es una de las grandes divisiones; otras incluye a la Geocronologa, Geoqumica de Istopos estables, Geoqumica Sedimentaria, Hidrogeoqumica, Geoqumica Orgnica, Geoqumica Agrcola como la concerniente con los estudios geolgicos de los elementos mayores y menores que son necesarios en la nutricin de plantas y animales, la Geoqumica Marina como la qumica de las aguas y sedimentos ocenicos, as como los nuevos campos reconocidos tales como la Geoqumica Lunar y Ambiental, sta ultima relacionada con la contaminacin del ambiente superficial por desechos industriales incluyendo metales y productos radioactivos de reactores nucleares. En aos recientes se han realizado ms estudios geoqumicos los cuales tienen un punto en comn, a saber, un ensayo para solucionar algunos problemas geolgicos por va de la qumica. Por lo tanto, en el sentido moderno, el objetivo de todas las divisiones de la geoqumica es solucionar problemas geolgicos (incluyendo ambiental y lunar). La exploracin geoqumica, tambin llamada Prospeccin Geoqumica, es la aplicacin prctica de los principios geoqumicos tericos para la exploracin minera, la cual se desarroll fuertemente en el periodo comprendido entre las dos guerras mundiales, principalmente en la URSS como pionero y conjuntamente con Canad y Estados Unidos, han contribuido de manera importante al desarrollo de las tcnicas que actualmente se utilizan. El objetivo especfico es localizar nuevos depsitos de metales y no metales, o las acumulaciones de gas natural y petrleo, y localizar las extensiones de depsitos existentes, por el empleo de mtodos qumicos. Los mtodos usados involucran mediciones sistemticas de uno o ms elementos qumicos o sus componentes, los cuales usualmente ocurren en pequeas cantidades. Las mediciones son hechas en alguna de las varias sustancias de ocurrencia natural, fcilmente muestreadas, tales como rocas, sedimentos de arroyo, suelos, agua, vegetacin o aire. Por consecuencia, la exploracin geoqumica es usualmente dividida en dos amplias categoras:

    9 El estudio de depsitos minerales tanto metlicos como no metlicos. 9 El estudio del petrleo y gas natural.

    Cada una de estas categoras est altamente especializada y ellas son casi mutuamente exclusivas en el presente, aunque en ambas la geoqumica busca los recursos naturales ocultos. En ambos casos el objetivo es el mismo, esto es, encontrar algunas dispersiones de elementos o compuestos suficientemente arriba de lo normal y que son llamadas anomalas, las cuales pueden indicar mineralizacin o acumulacin de hidrocarburos. Sin embargo, en los estudios para los depsitos minerales y para la acumulacin de hidrocarburos, los parmetros medidos son diferentes, la instrumentacin usada es significativamente diferente, y son en poca extensin, el nfasis est situado en los diferentes materiales que son muestreados. Se recomienda que esta separacin arbitraria pueda no ser ideal porque filosficamente la exploracin para cualquier recurso natural debe de estar basada sobre los mismos principios geolgicos y geoqumicos (por ejemplo la importancia de la geologa estructural y la migracin de fluidos). Adems cuando nos damos cuenta de que un gran porcentaje de todos los metales hasta ahora minados estn tanto en rocas sedimentarias como en rocas que fueron originalmente

  • sedimentarias y que ahora estn metamorfizadas, entonces ah estara en apariencia una mayor integracin de exploracin tanto de minerales como de hidrocarburos.

    En el pasado, la exploracin fue principalmente realizada por los prospectores y gelogos quienes se concentraban en afloramientos, o expresiones relacionadas a mineralizacin tales como minerales pesados en sedimentos de arroyo, especialmente en las bien conocidas capas mineralizadas de la Tierra. Esto result en el descubrimiento de muchos cuerpos mineralizados, algunos de los cuales pueden ser reconocidos visualmente.

    xitos similares tambin aplicados a algunos de los grandes campos de hidrocarburos fueron debidos a expresiones visuales, tales como filtraciones de petrleo y gas natural, as como la ocurrencia de brea. Sin embargo, la era del reconocimiento visual est esencialmente enmarcada en los depsitos minerales del mundo ms cercanos y ms obvios que probablemente han tenido una explotacin.

    Para ilustrar este hecho basta con mencionar que en Mxico aproximadamente el 90% de los metales explotados (minados) son de minas fundadas por los espaoles. As tambin la localizacin de las minas actualmente en operacin en algunas partes de Europa, fueron localizadas dentro del Imperio Romano.

    Claramente, se manifiesta como una necesidad radical, nuevos accesos a la exploracin

    minera, que la geoqumica conjuntamente con otras ciencias tal como la geofsica, esta intentando llenar. Pero como veremos posteriormente, la aplicacin de la qumica a la exploracin no es totalmente nueva; lo novedoso involucra la aplicacin de instrumentacin sofisticada sensible en el rango qumico de "micro", como opuesto a la identificacin previa "mega" de los depsitos minerales visibles.

    El as llamado acceso moderno a lo que es autnticamente una tcnica antigua contina

    con tal ayuda adicional, con mtodos areos de anlisis y coleccin de muestras, procesamiento electrnico de datos, y actualizados mtodos de interpretacin.

    En todos los casos el factor principal es el reconocer algunos tipos de anomalas

    qumicas las cuales podran ser indicativas de mineralizacin de valor econmico.

    Con el progreso actual, aparentemente los depsitos minerales de bajo grado podran hacerse sucesivamente ms econmicos. Por ejemplo, durante 25 aos los procesos de beneficio para el cobre no fueron econmicos a menos que la ley de la mena fuera de 1.5% de Cu y grandes volmenes. Actualmente las gigantescas obras de minado a cielo abierto para los prfidos de Cu y su localizacin favorable, los hacen econmicamente explotables con una ley de aproximadamente de 0.4% de cobre.

    Desde un punto de vista prctico estos depsitos de bajo grado son extremadamente difciles de localizar visualmente, especficamente si stos se encuentran cubiertos por suelo, detritos glaciales u otro tipo de cubierta, y es exactamente en este tipo de situaciones en que los trabajos geoqumicos son aplicables.

    La exploracin geoqumica es idealmente solicitada para la bsqueda de depsitos de baja ley, especialmente los que son difciles de localizar (prfidos cuprferos) o imposibles de reconocerlos visualmente (depsitos de oro en Carlin, Nevada).

    La geoqumica podra ser capaz de auxiliar en muchos casos (pero no en todos) en la interpretacin y evaluacin de las anomalas geofsicas, prospectos y reas geolgicas favorables.

  • En la prctica, es inusual que la geoqumica sea la ltima tcnica usada en un proyecto de exploracin, siendo algunas etapas de geologa y geofsica las que generalmente son combinadas con la geoqumica.

    Un desarrollo reciente es el uso de estudios geoqumicos en reas seleccionadas por el estudio de datos de sensores remotos, particularmente fotografas e imgenes de satlite relacionadas. El programa Earth Resources Technology Satellite de la NASA ha proporcionado la ocasin para usar datos a una escala sin precedentes permitiendo nuevas perspectivas para continuar el estudio de los recursos naturales. Los rasgos estructurales y litolgicos a gran escala son distinguibles que muchas veces son rasgos geolgicos sugestivos que merecen de ms detalle por otros mtodos, incluyendo mtodos geoqumicos. HISTORIA DE LA GEOQUMICA

    Algunos resmenes de la historia de la geoqumica (Hawkes, 1957; Boyle, 1967 y Garret, 1970) han publicado que los principios de la prospeccin geoqumica fueron originados en la antigedad.

    El gambusino buscando oro estara, visto por la exploracin geoqumica moderna, siguiendo los patrones de dispersin. Similarmente, los antiguos quienes estudiaban las manchas para el fierro (gossan) estuvieron de hecho, observando los indicios de depsitos sepultados.

    La principal diferencia entre el prospector antiguo y el explorador geoqumico moderno es que el primero usaba observaciones mineralgicas, mientras que el segundo usa anlisis qumicos.

    Boyle (1967) enfatiza sobre los mtodos geoqumicos escritos a mediados del siglo XVI. Otra referencia podra ser lo citado por Agricola (1556) para mostrar que el hombre medieval tena los conocimientos sobre lo que nosotros actualmente llamamos efectos trmicos causados por la oxidacin de sulfuros sobre las vetas, y el uso de los mtodos biogeoqumicos en la exploracin. Ellos tambin conocan el significado de las plantas como indicadores, particularmente la decoloracin y cambios fsicos en la vegetacin, resultado de los efectos txicos de los elementos traza en suelos asociados con zonas mineralizadas.

    Las asociaciones botnicas con la mineralizacin aparentemente han sido bien conocidas por un largo tiempo, esto es desde los siglos VIII o IX, segn la fuente citada por Boyle (1967). Los chinos han observado que ciertas especies de plantas ocurren cerca de los depsitos de plata, oro, cobre y estao y ellos conocan que este hecho podra ser usado en exploracin.

    Los reportes sobre el uso de mtodos de prospeccin geoqumica y bioqumicos se incrementaron en la literatura desde el siglo XVII y posteriores, hacindose particularmente abundantes a principios del siglo XX.

    Se entiende claramente que en la actualidad, los mtodos de exploracin geoqumica no estn basados enteramente sobre nuevos conceptos, pero si lo son los mtodos sensibles capaces de extraer mas informacin de alta calidad de los materiales los cuales, en algunos casos, han sido usados por los prospectores durante ms de 500 aos.

    Los mtodos modernos de exploracin geoqumica fueron usados primeramente en la URSS a principios de 1930, posteriormente en los pases escandinavos, particularmente en Suecia.

  • Los primeros programas de exploracin a gran escala fueron iniciados en 1932 por gelogos soviticos quienes perfeccionaron el mtodo analtico de emisin espectrogrfica, as como los procedimientos de muestreo para un estudio geoqumico rutinario de muestras de suelo.

    Los primeros trabajos fueron enfocados a la bsqueda de estao, pero estos fueron rpidamente seguidos por otros estudios "metalomtricos" (suelos y rocas intemperizadas) por cobre, plomo, zinc, nquel y otros metales.

    Muchos de los trabajos analticos fueron realizados en el campo o en laboratorios porttiles utilizados en campo, usando datos semicuantitativos de emisin espectrogrfica. Aproximadamente al mismo tiempo (mediados y finales de los treinta), los estudios fueron seguidos en Suecia y Finlandia, en el uso de la vegetacin para propsitos de prospeccin, incluyendo los anlisis de plantas y el reconocimiento de las plantas como indicadores.

    La prospeccin geoqumica iniciada en la URSS (y Escandinavia) estuvo basada en ms que los escritos antiguos y medievales mencionados anteriormente.

    A principios del siglo XX, fuertes escuelas de geoqumica fundamental fueron establecidas sobre las bases de los pases pioneros por famosos geoqumicos soviticos como V.I. Vernadsky, quien realiza el primer trabajo en biogeoqumica, y su estudiante A.E. Fersman, quien fue el primero en dar nfasis a la importancia de los halos primarios y secundarios asociados con depsitos minerales.

    Otros notables geoqumicos soviticos que contribuyeron en varias partes de la geoqumica son I.I. Ginzburg, A.P. Vinogradov y D.P. Malyuga. En noruega y al mismo tiempo, el trabajo clsico de V.M. Goldschmidt sobre la distribucin de los elementos obtendra la atencin de muchos.

    Inicialmente, no solo los geoqumicos hacan estimaciones cuantitativas de la abundancia de muchos elementos traza importantes en todos los tipos de rocas, pero Goldschmidt formulara los principios que rigen a los datos observados, los cuales subsecuentemente podran ser utilizados para propsitos de exploracin.

    Otros estudios fueron hechos por T. Vogt en Noruega sobre la dispersin de los productos del intemperismo en suelos, vegetacin y agua a partir de los depsitos de sulfuros conocidos.

    En Finlandia, K. Rankama estudia el contenido de nquel en la vegetacin de algunos depsitos niquelferos en el rea norte de su pas.

    En la mayor parte del mundo occidental la geoqumica de exploracin no logra mucha atencin hasta despus de la Segunda Guerra Mundial. En 1945, Warren y sus colaboradores en la Universidad de British Columbia, emprendieron un programa de investigacin en el uso del contenido de los metales en la vegetacin para propsitos de exploracin. Este primer ensayo en prospeccin biogeoqumica en Canad estableci la existencia de anomalas de Cu y Zn sobre depsitos minerales conocidos (Warren, 1972).

    Los estudios posteriores incluyen el uso de dithizone (un reactivo qumico colorimtrico) para el anlisis rpido y sencillo de ciertos metales, que de acuerdo a Boyle y Smith (1968) "probablemente mas que algn otro factor nico, este dara impulso para el subsecuente desarrollo de los mtodos geoqumicos de prospeccin en Canad".

    Por 1950, las investigaciones de suelos, aguas (y posteriormente sedimentos de arroyo) estuvieron inicialmente excedidas en importancia biogeoqumica.

  • Boyle y Smith (1968) discutieron otros aspectos histricos del desarrollo del uso de la

    geoqumica de exploracin en Canad, incluyendo los principales fundamentos y contribuciones prcticas del Geological Survey de Canad el cual inici a principios de los 50's, y es interesante e importante mencionar que ellos consideraron la introduccin, en 1954, de "kits" qumicos de campo para el ensayo geoqumico de muestras. El uso de "kits" por personal calificado en el lugar que est siendo analizado es muy ventajoso, ya que se pueden tomar decisiones inmediatamente, sin embargo, su uso por personal inexperto puede y ha resultado en muchos fracasos.

    En los Estados Unidos la geoqumica de exploracin se inici por medio del Geological Survey de ese pas aproximadamente por 1947. Los trabajos presentados en los primeros aos incluyen a autores como Hawkes, Huff, Ward, Lakin, Lovering, Cannon y Bloom. Los programas consistieron de investigaciones sobre todos los tipos de estudios de muestreo experimental, bajo una variedad de condiciones geolgicas y climticas para determinar los patrones de dispersin caractersticos de los elementos en rocas, suelos, vegetacin y aguas naturales.

    A principios de los 50's, los programas de exploracin geoqumica haban sido conducidos por las grandes compaas mineras.

    Inicialmente, las investigaciones del Geological Survey de los Estados Unidos en las tcnicas analticas de campo, fueron dirigidas principalmente hacia los mtodos colorimtricos, en contraste con la confiabilidad de los anlisis del espectrgrafo de emisin empleado por los soviticos. Estas investigaciones de las cuales resultaron algunas publicaciones sobre los mtodos colorimtricos aplicables a la deteccin de metales mena, fueron ampliamente aceptados por los buenos resultados obtenidos y aplicables a otras reas en muchas partes del mundo. Adems el Geological Survey de Estados Unidos tambin establece un nfasis en el espectrgrafo de emisin, tanto en laboratorio como en sus modernos laboratorios mviles de campo.

    En Inglaterra, el grupo de investigaciones geoqumicas aplicadas, fue establecido en 1954 bajo la direccin del profesor J.S. Webb, quien dirigi muchas investigaciones con sus colegas y estudiantes dentro de los principios bsicos y mtodos analticos, siendo su grupo responsable de un gran programa de exploracin, particularmente en frica y el Lejano Oriente.

    En Francia, las investigaciones relacionadas con la geoqumica de exploracin se iniciaron en 1955, y las aplicaciones prcticas en ese pas y parte de frica (Colonias Francesas) fueron iniciadas poco tiempo despus.

    Los mtodos modernos de prospeccin geoqumica deben su rpido desarrollo en los ltimos cincuenta aos, a ciertos factores ms que a otros. Boyle y Smith (1968) mencionan una relacin de ciertos trabajos, que en conjunto con otros ms, consideran los principales contribuidores en el desarrollo de la prospeccin geoqumica, los cuales se manifiestan a continuacin de forma breve: 1. - El reconocimiento de los halos de dispersin primaria y secundaria y su asociacin con depsitos minerales. Aunque los halos y sus lineamientos as como su asociacin con depsitos de metales, fue conocido por siglos, los trabajos conducidos en la URSS y en Escandinavia en los 30's y principios de los 40's resumen los datos y permiten ser usados de manera ms ventajosa. 2. - El desarrollo de mtodos analticos exactos y rpidos usando la espectrografa de emisin en la URSS en los aos 30's y el uso de reactivos colorimtricos especficos sensibles

  • (particularmente dithizona) por el Geological Survey de Estados Unidos a finales de los 40's y principios de los 50's. 3. - El desarrollo del equipo de laboratorio de material plstico (polietileno) el cual reduce los problemas de contaminacin de elementos y permite gran confiabilidad en los anlisis de campo. La introduccin de resinas para la produccin de agua libre de metales para usarse en los procedimientos qumicos, tambin fue significante. 4. - El desarrollo de la espectrometra de absorcin atmica a finales de los 50's permiti realizar anlisis rpidos, precisos, sensibles y relativamente libres de interferencia de muchos elementos de inters en la exploracin geoqumica. 5. - El desarrollo del cromatgrafo de gas el cual ha tenido su mayor aplicacin en el estudio de los hidrocarburos. Este es un mtodo extremadamente sensible y ha reemplazado a los primeros mtodos de fraccionacion y condensacin. 6. - El uso de mtodos estadsticos y computarizados ha ayudado a la interpretacin de datos analticos de exploracin geoqumica. Estos mtodos permiten la evaluacin rpida de datos de "backgrounds", auxilindonos en el reconocimiento de anomalas y en sus representaciones grficas. LA GEOQUMICA EN LOS PROGRAMAS DE EXPLORACIN

    La exploracin normalmente involucra una secuencia de pasos, tanto en la etapa de planeacin como en la de ejecucin. La fig. I.1 resume en forma esquemtica la secuencia de decisiones administrativas normalmente seguidas en la planeacin y en las primeras etapas operacionales de un programa de exploracin minera.

    La organizacin de un estudio geoqumico, independientemente de la escala, esta basada en tres unidades funcionales principales:

    a) a) El trabajo de campo, empleado primeramente en el muestreo. ) a) Laboratorio. a) b) La direccin tcnica responsable para la toma de decisiones sobre el personal,

    decisiones tcnicas y de operacin, as como la interpretacin de resultados. PLANEACIN DE LA EXPLORACIN Seleccin de reas.

    El principal propsito de este paso es seleccionar reas o regiones que tengan buen potencial mineral y que puedan ser prospectados en su totalidad.

    La seleccin inicial de reas puede estar basada por la revisin de la geologa conocida

    y los registros de la pasada prospeccin y actividad minera. Esta revisin puede dar lugar a posibles tipos de yacimientos actuales en stas reas,

    basados en el reconocimiento de la mineralizacin y el ambiente geolgico. Adems, un reconocimiento minucioso puede conducirnos a la distribucin de las rocas y estructuras favorables, la naturaleza de la cobertera y de las condiciones de intemperismo y otras circunstancias que pueden enmascarar las manifestaciones superficiales de la roca mineralizada en el subsuelo.

    Las fotografas areas y las imgenes de satlite pueden proporcionar una fuente

    invaluable de informacin sobre rasgos estructurales, extensin de las unidades rocosas y el tipo de cobertera.

  • Secuencia de Exploracin.

    Un programa de exploracin es comnmente organizado como una secuencia lgica de operaciones. Cada etapa de esta secuencia involucra el estudio de un rea por cualquier mtodo de exploracin o la combinacin de mtodos que son ms efectivos para el propsito de delimitar pequeas reas en donde se aplicarn estudios mas detallados en etapas posteriores. (Fig. I.2)

    En un programa de exploracin completo, la primera etapa puede ser el reconocimiento

    a gran escala usando geologa regional o criterios geoqumicos y geofsicos de factibilidad, para auxiliar la decisin sobre que partes de esa gran rea tiene el potencial mineral requerido y cules partes deben ser eliminadas como relativamente no favorables. Las regiones favorables constituyen reas de inters para posteriores estudios de detalle.

    El proceso de eliminacin de reas no favorables y el estudio detallado de las que s lo son, es seguido paso a paso mediante los ltimos datos proporcionados por el muestreo y la exploracin del subsuelo.

    Este es un proceso de reduccin progresiva del tamao del objetivo, en donde a cada

    paso el rea objetivo va teniendo mayor probabilidad de ser un yacimiento. El ltimo propsito del programa de exploracin es la seleccin de sitios para la

    barrenacin. SELECCIN DE LOS MTODOS DE EXPLORACIN. Tamao del Objetivo

    Los rasgos que caracterizan a un yacimiento son geolgicos, fsicos o qumicos y son diagnsticos en el reconocimiento del ambiente en el que se form ese yacimiento, y las relaciones entre estos rasgos pueden ser directos o indirectos. As, algunos rasgos del yacimiento, tales como la roca husped, estructuras geolgicas o provincias geoqumicas, estn relacionadas a la gnesis y localizacin del yacimiento, pero todos son necesariamente indicativos de mineralizacin.

    Otros rasgos tambin son indicativos, por ejemplo los gossans, afloramientos lixiviados y

    las anomalas geoqumicas secundarias que resultan del intemperismo y de la dispersin de los componentes primarios del yacimiento.

    Cada rasgo geolgico, geofsico o geoqumico del yacimiento define en el rea objetivo el tamao y la forma.

    Algunas reas son muy grandes, formando objetivos que pueden ser detectados por

    observaciones ampliamente espaciadas, otras son ms restringidas en su extensin y requiere un examen ms detallado para su deteccin.

    En la figura I.3, se manifiestan las dimensiones de las reas favorables u objetivo.

    Control de Propiedad.

    La adquisicin de los derechos de propiedad, en muchos distritos, es extremadamente compleja y depende de la fase de exploracin minera. Cuando esta situacin existe, el patrn general de exploracin puede ser modificado o estar dominado por las consideraciones de propiedad.

  • Los mtodos de exploracin pueden ser aplicados a un terreno sin la adquisicin de la propiedad o los derechos de traspaso.

    Los estudios geofsicos areos y los mtodos de reconocimiento geolgico y geoqumico

    estn sometidos a las leyes mineras locales. Confiabilidad del Mtodo.

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

    La confiabilidad del mtodo no nicamente depende en la localizacin del objetivo, sino

    que tambin se extiende a especificar las anomalas relacionadas al yacimiento y la abundancia de las anomalas no significativas o falsas anomalas, que puedan conducir a una interpretacin errnea. Costos.

    Los costos de un estudio de exploracin son solo uno de los factores crticos que deben ser estimados con algn grado de exactitud. Los costos deben de ser considerados con base a las unidades de rea. Un alto costo total y un alto costo de equipamiento, no necesariamente implican un alto costo por unidad de rea. CONCEPTOS BSICOS

    Los cuatro conceptos bsicos que debemos de tener en mente durante la exploracin geoqumica, tanto en el ambiente geoqumico primario como en el ambiente geoqumico secundario son: = Contaminacin en Geoqumica.

    Durante la toma de muestras, principalmente en sedimentos de arroyo y agua, es posible que stas no representen autnticamente los valores geoqumicos buscados por efectos de contaminacin, los cuales exhiben patrones geomtricos no relacionados con la Geologa, y esto es debido a la actividad humana en sus diferentes facetas.

    Las principales fuentes de contaminacin en Geoqumica son: - - Por actividad minera. - - Por actividad industrial. - - Por actividad agrcola. - - Por actividades de construccin. - - Por actividades domsticas.

    Los mtodos analticos empleados en la exploracin geoqumica son extremadamente

    sensibles y detectan los elementos generados como desechos por estas distintas actividades. = Estudios de orientacin.

    Son estudios preliminares que nos permiten orientar la exploracin geoqumica en un rea determinada, ya que cada rea es diferente y se presentan una gran cantidad de variables que provocan la dispersin de los elementos en los ambientes geoqumicos primario y

  • secundario; y la determinacin de estas variables es la base para la aplicacin de los mtodos geoqumicos.

    La finalidad de los estudios de orientacin es determinar el campo ptimo y los parmetros analticos e interpretativos por medio de los cuales se pueden distinguir las anomalas del background.

    Los principales parmetros que incluye un estudio de orientacin son: - - Tipo de dispersin geoqumica. - - Mtodo de muestreo. - - Intervalo de muestreo. - - Elemento o elementos a analizar. - - Tcnica analtica a utilizar. - - Identificar la probable contaminacin. Los estudios de orientacin, pueden indicar, por las caractersticas geoqumicas del rea,

    la factibilidad de explotacin o la no continuacin de la exploracin. = Falsas anomalas (anomalas no significativas).

    Son concentraciones altas del elemento o de los elementos en estudio, que no necesariamente esta relacionado con un yacimiento mineral de valor econmico. Esto es, que un alto contenido de elementos qumicos no siempre puede ser usado como una gua para la mena.

    Estas anomalas falsas generalmente se desarrollan a poca profundidad y en suelos, que pueden ser causadas por efectos de contaminacin, por errores analticos o por el manejo inapropiado de los datos geoqumicos. = Interpretacin de datos geoqumicos.

    La geoqumica de exploracin no localiza directamente los yacimientos, pero es suficiente para indicar las anomalas en concentraciones de elementos gua.

    La informacin obtenida de campo y los resultados analticos de las muestras, inicialmente se clasifican visualmente y despus es graficada en mapas, los cuales pueden revelar las anomalas obvias o analizar su correspondencia con falsas anomalas.

    En la interpretacin de datos geoqumicos es fundamental la preparacin de mapas y diagramas y el establecimiento de los valores del background, threshold y anomala. Siendo de gran ayuda para los geoqumicos en la interpretacin de datos y en algunas ocasiones, es el medio para el registro permanente y la clasificacin de datos en forma concisa.

    GEOQUMICA APLICADA

    PRINCIPIOS BSICOS Los cuatro tpicos en exploracin geoqumica, tanto en el ambiente primario como en el

    secundario son: contaminacin estudios de orientacin anomalas falsas interpretacin de datos geoqumicos

  • CONTAMINACIN. La contaminacin es un riesgo presente alguna vez en la geoqumica de exploracin y su presencia posible, particularmente en sedimentos, agua y suelos, debe constantemente tenerse en cuenta durante la toma de muestras, durante el anlisis e interpretacin de las muestras y resultados obtenidos. En algunos casos esta puede ser detectada inmediatamente, por ejemplo cuando los datos no caen en el patrn geoqumico general. En otros casos la contaminacin, que da la apariencia de una anomala, es reconocida solo despus de considerables esfuerzos y gastos que han sido desembolsados.

    Existen muchas fuentes de contaminacin, siendo las ms comunes las siguientes: Minera La contaminacin debida a la actividad minera es el principal problema en alguna de las reas en la cual la exploracin geoqumica puede ser ms til. La actividad minera actual o anterior en esas reas comnmente resulta en contaminacin por depsitos de jales o en los trabajos mineros por los fragmentos y el polvo de la mena y de las rocas y por las operaciones de beneficio. Los sulfuros, comnmente pirita, en los terreros de las minas son especialmente susceptibles de oxidacin y producen aguas cidas las cuales son capaces de lixiviar las pequeas cantidades de minerales mena no recobradas completamente por los procesos de beneficio. Las aguas cidas ahora contienen metales traza, pueden hacer despus su ruta dentro del sistema de drenaje, y se puede formar una concentracin de metales y halos a grandes distancias del cuerpo mineralizado. Esto hace a los nuevos estudios geoqumicos muy difciles, sino imposibles, en algunas localidades. Posteriormente la dispersin de partculas slidas puede ocurrir por movimientos mecnicos, por corriente de agua o viento. Las partculas mecnicamente transportadas podran comnmente resultar en contaminacin nicamente en la superficie y quiz en solo unos pocos centmetros de profundidad. En casos no comunes los contaminantes pueden penetrar hasta algunos pocos metros de profundidad. La vegetacin puede absorber estos metales los cuales alcanzan la zona de las races y as dan una falsa anomala biogeoqumica la cual en muchos casos es especialmente difcil de interpretar. En Mxico, donde la minera ha sido una de las principales actividades por aproximadamente 400 aos, los efectos de contaminacin por actividad minera pueden ser ilustrados por los siguiente ejemplos: Los sedimentos de ros en el Distrito de Nacozari, Sonora estn contaminados en 75 Km. a partir de la mina Pilares; los estudios de sedimentos de arroyo pueden conducir directamente a la mina. Los caminos seguidos por las mulas que cargaban el mineral de las minas trabajadas en Sonora durante la poca de la colonia y que han sido abandonados, estos senderos actualmente estn definidos por anlisis geoqumicos de suelos. El rea es rida y el intemperismo qumico es un proceso de baja intensidad. El agua analizada por cobre en el rea de Pichucalco, Chiapas, conduce directamente a otra mina abandonada (mina Santa Fe) distante aproximadamente 40 Km. Se considera que los sedimentos analizados, puede tambin presentar contaminacin de cobre. Las aguas cidas que provienen de minas abandonadas en el Distrito de Charcas, S.L.P., resultaron con valores altos de metales a lo largo del drenaje el cual tambin fue por la presencia de una gran falla, dando la impresin de una gran zona mineralizada en este marco estructural. Estos y muchos ejemplos ms podran ser citados y pueden ser de gran importancia a antroplogos e historiadores interesados en las civilizaciones antiguas, pero este tipo de contaminacin presenta grandes dificultades para la exploracin geoqumica interesada en el hallazgo de nuevas minas, o bien con la tecnologa se permitir que estas minas sean reabiertas o el rea sea reevaluada.

  • Como se mencion anteriormente, el rasgo caracterstico de la contaminacin en suelos es que solo se presenta superficialmente. Tambin la geometra de una anomala causada por contaminacin puede no corresponder con la evidencia geolgica, tal como el tipo de roca y la estructura. Lamentablemente, en muchos casos la contaminacin nicamente puede ser reconocida despus de que las muestras han sido colectadas y analizadas y una mina antigua, por ejemplo, ha sido descubierta. Industrial Anteriormente se pensaba que solo el cobre y el zinc eran los contaminantes industriales de inters en exploracin geoqumica. Ahora, sin embargo, muchos ms elementos pueden ser anexados a la lista debido al crecimiento de plantas de fundicin, refineras, plantas qumicas, plantas productoras de energa a base de carbn e industrias de todo tipo. Los contaminantes son introducidos primeramente por los humos o por agua. Algunos de los ejemplos ms notables de la contaminacin industrial por mercurio en aos recientes, es el derivado del cloruro alcalino de plantas industriales, las cuales han contaminado ciertas partes de los Grandes Lagos. Y el azufre emitido de las plantas de gas natural en el Oeste de Canad y que sus efectos pueden ser detectados muchos kilmetros viento abajo. Estos contaminantes, as como los otros ya descritos, estn generalmente restringidos a pocos centmetros a la cima de los suelos o sedimentos de arroyo, exhibiendo patrones geomtricos sin relacin con la geologa. (Fig. 12) Agrcola El uso de insecticidas en aerosol, fertilizantes y otros materiales para incrementar la productividad de los campos agrcolas han generado efectos en la actividad de la exploracin geoqumica en algunas reas. El uso de mercurio en dcadas pasadas es bien conocido y aunque ha sido prohibido su uso, los efectos en lagos, ros y sedimentos puede ser un contaminante por un largo tiempo, ya que los valores del background podran haber sido aumentados. Pero otros metales y elementos tambin han sido y continan siendo introducidos, tales como soluciones conteniendo cobre as como aerosoles contra las plagas, aditivos de zinc para incrementar el crecimiento de plantas, fertilizantes fosfatados conteniendo uranio y flor y probablemente fertilizantes con rubidio y potasio. Todos son solubles bajo las mismas condiciones y podran eventualmente encontrar su ruta de migracin dentro del sistema de drenaje. Por otro lado, sta es una evidencia de que algunos fertilizantes, particularmente los fosfatados, pueden formar componentes insolubles con elementos tales como el cobre y el zinc, y estas fijaciones de elementos pueden dar resultados en valores reducidos para estos elementos en solucin. El uso de cal para propsitos agrcolas puede resultar en contaminacin de plomo o zinc, si esta es producida por calizas que contienen estos metales. Construccin La contaminacin por actividades de la construccin incluye una multitud de posibilidades, el transporte de metales de su lugar de origen a los sitios de construccin de presas, vas frreas, puentes y todo tipo de construcciones, o bien durante el transporte de materiales derivados de minas as como la maquinaria abandonada. Estos efectos son muy marcados en estudios de sedimentos de arroyo y puede ser evitada colectando las muestras aguas arriba de los sitios de construccin. (Fig. 13)

  • Actividades domsticas y humanas La contaminacin domstica contribuye en gran nmero de elementos, primeramente en el sistema de drenaje y despus en los sedimentos de la red hidrolgica. El efecto es esencialmente el de contaminacin de todos los tributarios de ros y lagos. Los contaminantes incluyen los productos de uso domstico (fosfatos y boro en detergentes de lavandera y productos relacionados), las aguas de drenaje sin tratamiento (cobre y otros elementos como compuestos organometlicos en la basura, metales en la orina etc.) tuberas (usualmente de cobre, plomo, zinc as como de nquel y acero inoxidable), fertilizantes y fungicidas para plagas. Algunos municipios tratan las aguas de drenaje y la basura, reduciendo la contaminacin de metales, pero este material tratado es utilizado como relleno de terrenos, y los metales podran incorporarse al drenaje de la cuenca. Muchos municipios en climas polares usan gran cantidad de sal (cloruros de sodio y calcio) para controlar la nieve y el hielo, estas sales eventualmente entran al sistema de drenaje y puede afectar la movilidad de los elementos. El plomo de las gasolinas y aditivos ha sido determinado actualmente en la vegetacin y en suelos en relativamente altas concentraciones (100-1000 ppm) en algunos casos se han detectado a todo lo largo de las grandes carreteras. De los casos antes mencionados es claro que la contaminacin puede aparecer por diferentes fuentes y no todas han sido mencionadas. Los mtodos analticos de exploracin geoqumica son extremadamente sensibles y permiten la deteccin de contaminacin an en bajas cantidades. Cuando planeamos el uso de mtodos geoqumicos en distritos mineros antiguos, en reas de intensa actividad industrial y agrcola, los estudios preliminares o de orientacin puede ser la ruta para determinar el grado de contaminacin si existe y cual horizonte del suelo puede ser fcilmente muestreado sin temor de contaminacin. En general, la contaminacin de muestras de suelos es menos severa que en las muestras de agua y sedimentos de arroyo. ESTUDIOS DE ORIENTACIN Se ha mencionado que son muchas las variables que provocan la dispersin de los elementos, tanto en el ambiente primario como en el secundario, por lo tanto la deteccin de estas variantes es la base de la exploracin geoqumica. Como resultado, cada rea en la cual se emplea exploracin geoqumica probablemente sea diferente de las reas estudiadas con anterioridad. Por lo tanto, un estudio preliminar llamado estudio de orientacin, puede ser aplicado en cada rea a explorar. El objetivo de un estudio de orientacin es determinar el campo ptimo y los parmetros analticos e interpretativos mediante los cuales se pueden distinguir las anomalas del background. Los parmetros que incluye un estudio de orientacin son: El tipo de dispersin geoqumica que existe en el rea El mejor mtodo de muestreo Intervalo ptimo de muestreo Horizonte de suelo y la profundidad a la cual deben tomarse las muestras Tamao a la que la muestra debe ser analizada Elemento o grupo de elementos que deben ser analizados y la tcnica analtica a emplear Los efectos de topografa, hidrologa, drenaje, clima, lluvia, vegetacin, materia orgnica y

    xidos de fierro y manganeso El lmite superior de los valores del background (threshold) en rocas, suelo y agua La manera ms eficiente de colectar las muestras y su anlisis

  • Si los mtodos geoqumicos son factibles o no Si existe contaminacin en el rea Los estudios de orientacin pueden indicar por las caractersticas geoqumicas de un rea, la factibilidad de ser explotada o de establecer que no es factible continuar con la exploracin. Asociado con los estudios de orientacin esta el concepto de geoqumica de las formas terrestres Landscape geochemistry. Este trmino ha sido definido como el estudio de los principios y los patrones que gobiernan la circulacin de los elementos qumicos en, o prximos a la superficie terrestre. (Fig. 14) La importancia de este concepto es que, al igual que los estudios de orientacin, atiende a la necesidad de estudiar sistemticamente la geoqumica de muestreos numerosos en la periferia de un depsito mineral y ordenar completamente la interpretacin de los resultados de los mtodos de prospeccin geoqumica.

    Un programa de exploracin geoqumica incluye: * Estudio de orientacin * Estudio de reconocimiento de sedimentos de arroyo de manera rpida, bajo costo y que

    cubra grandes reas * Estudio preliminar de sedimentos de arroyo ro arriba para delimitar las reas de inters * Estudio detallado de sedimentos de arroyo ro arriba para definir las anomalas * Muestreo de bancos mineralizados, si estn presentes * Muestreo de suelos para definir con mayor precisin las anomalas * Muestreo de rocas para localizar el yacimiento o los halos primarios asociados a l ANOMALAS FALSAS (NO SIGNIFICATIVAS) Bajo condiciones normales, las concentraciones anmalamente altas de un elemento, o asociacin de elementos, indican que una mineralizacin econmica puede ocurrir en rea en particular. Sin embargo la experiencia ha demostrado que en algunas circunstancias las altas concentraciones de un elemento no necesariamente indican que un yacimiento mineral de valor econmico ser encontrado. En otras palabras, el alto contenido de un metal no siempre puede ser usado como una gua para la mena. Los altos valores geoqumicos que estn relacionados a la mineralizacin son llamados anomalas significativas y aquellas que no lo estn son las anomalas falsas o no significativas. Excluyendo aquellas anomalas causadas por cualquiera de los muchos tipos de contaminacin, o las anomalas errneas que pueden resultar de errores analticos, existen abundantes ejemplos de anomalas no significativas que son el resultado de procesos naturales. Como ejemplo, se tiene en la Mina Santa Fe en Pichucalco, Chiapas, en donde se tienen valores altos de oro en un estrato de suelo muy somero y que cubre a los depsitos de cobre, y en este depsito el oro se encuentra en cantidades mucho muy pequeas. La generacin de anomalas no significativas tiene un punto en comn y es el que estas anomalas falsas se encuentran desarrolladas nicamente a poca profundidad y en suelos, estando ah probablemente algunos mecanismos para su formacin. Tales mecanismos son complejos y estn relacionados a condiciones de pH y Eh, efectos del agua subterrnea, formacin de compuestos organometlicos, tipo de roca y condiciones climticas en donde tales mecanismos operan de manera individual o de manera combinada.

  • Algunas anomalas falsas en suelos pueden ser debidas a ciertas especies de plantas que concentran preferencialmente un metal y producen, despus de ser sepultados y al paso del tiempo, concentraciones anmalas en el suelo con alto contenido de materia orgnica. (Figs. 15 y 16) INTERPRETACIN DE DATOS GEOQUMICOS La geoqumica de exploracin no localiza directamente a los yacimientos, pero es suficiente para indicar la presencia de anomalas. Tan pronto como los resultados analticos sean obtenidos, ya sea por determinaciones en campo o realizadas en un laboratorio distante, esta informacin puede ser clasificada visualmente y despus graficada en un mapa. (Figs. 17, 18 y 19) Estos mtodos simples podran revelar cualquier anomala obvia pero tambin los datos interpretados como anmalos podran corresponder a anomalas falsas. Existen tres posibilidades que debemos considerar cuando se ha identificado una anomala: 1) 1) que est genticamente relacionada a un depsito mineral 2) 2) que est genticamente relacionada a acumulaciones de minerales de carcter

    subeconmico, como los yacimientos de gran tonelaje y baja ley 3) 3) que sea debido a la concentracin de elementos como resultado de uno o la combinacin

    de factores los cuales no representan una mineralizacin (anomalas falsas, errores analticos o errores durante el muestreo, contaminacin, etc.)

    Debemos discutir algunos conceptos fundamentales, los cuales son necesarios para la interpretacin de datos geoqumicos. Estos conceptos son: mapas y diagramas, los valores del background, threshold y anomala. Considerndose como una secuencia normal usada en cualquier interpretacin, que es la preparacin de mapas y diagramas, la determinacin de los valores del background y threshold y el reconocimiento de las anomalas. Adems de la preparacin de histogramas y las curvas de distribucin de frecuencia. Mapas y diagramas Estos mtodos son de gran ayuda para los geoqumicos en la interpretacin de los datos y en algunas ocasiones, es el medio para el registro permanente y la clasificacin de los datos en forma concisa. Los mapas geoqumicos, comnmente de reas de inters, estn publicados y pueden ser usados como ejemplos de la presentacin de datos geoqumicos. Generalmente, los resultados obtenidos para cada elemento estn graficados separadamente, pero puede ser posible que incluya los resultados para algunos elementos en el mismo plano con smbolos apropiados, siendo en algunas ocasiones muy conveniente. Los datos geoqumicos obtenidos de los estudios de sedimentos de arroyo estn graficados en mapas hidrolgicos y cada punto muestreado se anota con la concentracin del elemento. (Fig. 17) Los datos de estudios de suelos y vegetacin adems de los alineamientos de dispersin glacial son tambin graficados en cada punto muestreado, pero el resultado de estos estudios generalmente son manifestados de tal manera que ayudan a la apreciacin visual (contornos, sombreado, etc.) (Fig. 17 y 19). Los contornos de igual contenido de metal son llamados isogradas. Hawkes y Webb (1962) establecen que es usual seleccionar el contorno igual al intervalo del valor del threshold siendo este el primer contorno y arriba de ste, los contornos son mltiplos simples del valor de threshold. Despus todos los valores del background son extendidos abajo de los valores del threshold. Los mejores contrastes para visualizar los datos son una serie de puntos, cada uno representando un rango de valores. (Figs. 17 y 20)

  • La experiencia ha demostrado que adems de la geologa, es conveniente sobreponer la configuracin topogrfica en el mapa geoqumico, para obtener una mejor interpretacin. Otros rasgos de importancia son los patrones de drenaje superficial, reas de manifestacin de aguas subterrneas, la localizacin de lagos y arroyos. Estos auxilian en la interpretacin de anomalas hidromrficas. (Fig. 15) Los datos tambin pueden ser graficados en perfiles, siendo de gran ayuda para indicar la distribucin de los elementos a lo largo de una seccin o tambin cuando el espaciamiento de las muestras es muy amplio como para permitir la configuracin. (Figs. 15 y 21) Aunque los perfiles del contenido de metales estn generalmente graficados en escalas aritmticas, las escalas logartmicas y semilogartmicas son comnmente empleadas cuando la diferencia es grande entre los valores anmalos y los valores del background. Background El background es definido como el rango normal (no un solo valor) de concentracin de un elemento o elementos en un rea, excluyendo las muestras mineralizadas. Obviamente, las condiciones anmalas fueron ya reconocidas, siendo necesario el establecer los valores del background contra los cuales estos pueden ser comparados. Los valores del background pueden ser determinados para cada elemento, para cada rea y para cada tipo de roca, suelo, sedimento y agua. De los datos presentados en la tabla 2-1, puede verse que los valores de background para cada elemento podran variar significativamente entre los tipos de roca, por esta razn es de extrema importancia el conocimiento de la geologa del rea, especialmente de los tipos de roca para la interpretacin de datos geoqumicos. Para determinar los valores del background en un rea, se requiere de relativamente un gran nmero de muestras de materiales que son analizadas geoqumicamente. Estos materiales pueden ser de suelos, sedimentos de arroyo, rocas, agua y otros, pero obviamente las muestras mineralizadas deben ser excluidas o consideradas separadamente. Aunque el rango de valores obtenidos por el anlisis de un gran nmero de muestras puede ser grande, los valores de mayor frecuencia tienden a estar concentrados en un rango relativamente pequeo, por lo que este rango restringido de valores o valor modal es generalmente considerado como la abundancia normal o valor particular del background del elemento en el material muestreado (roca, sedimento de arroyo, suelo, agua, etc.) del rea en estudio. La tabla 2-1 puede ser considerada como una gua de los valores normales del background para rocas, suelos y agua y la Fig. 22 presenta los rangos de abundancia de algunos elementos traza comnmente encontrados en suelos. En algunas ocasiones es posible determinar los valores del background de muchos elementos en rocas por el anlisis de los suelos residuales o de la cobertera, sin embargo para los suelos en donde est presente la lixiviacin, es necesario extrapolar valores de los elementos traza para establecer el background de la roca infrayacente y definitivamente, los estudios de orientacin pueden confirmar su validez.

    AMBIENTE GEOQUMICO PRIMARIO GENERALIDADES

    La Exploracin Geoqumica se basa en el conocimiento de que un depsito mineral normalmente presenta una "envoltura" de mineralizacin a su alrededor, y que un patrn de

  • dispersin secundaria de elementos qumicos es a menudo originado durante los procesos de intemperismo y erosin del depsito.

    El factor fundamental de la exploracin geoqumica, es el intento de reconocer algn tipo de anomala qumica, la cual puede ser indicativa de mineralizacin de valor econmico.

    Los mtodos geoqumicos de exploracin estn basados en gran parte en el estudio sistemtico de la dispersin de elementos qumicos, en los materiales naturales circundantes o asociados a depsitos minerales.

    La dispersin es el proceso de distribucin o redistribucin de elementos, causados por agentes fsicos y/o qumicos.

    Los procesos de dispersin estn relacionados con el ambiente geoqumico, el que est dividido en:

    AMBIENTE GEOQUMICO PRIMARIO AMBIENTE GEOQUMICO SECUNDARIO

    Ambiente geoqumico primario: abarca aquellas reas que se extienden por debajo de los niveles de circulacin de aguas metericas, hasta aquellos procesos de origen profundo como son el magmatismo y el metamorfismo; las condiciones presentes generalmente son: -Temperatura y presin relativamente altas -Escasez de oxigeno -Limitado movimientos de fluidos Ambiente geoqumico secundario: comprende los procesos superficiales de erosin, formacin de suelos, transporte y sedimentacin; las condiciones que caracterizan a este ambiente son: -Temperatura y presin bajas -Presencia abundante de oxigeno libre y otros gases, particularmente CO2 -Flujo de fluidos relativamente libre

    El movimiento de materiales que sucede entre los ambientes primario y secundario

    puede ser representado grficamente en forma de un sistema cerrado simplificado, conocido como el ciclo geoqumico el que se puede definir como la secuencia de estados que ocurren

  • durante la migracin de elementos que tiene lugar a medida que suceden los cambios geolgicos. (Fig.II.1)

    Las rocas formadas en el ambiente primario pueden alcanzar el ambiente secundario, y muchos cambios pueden resultar por la accin de una gran variedad de procesos geolgicos de los cuales los ms importantes son el intemperismo, la erosin, sedimentacin, diagnesis y la accin biolgica.

    Los minerales formados bajo condiciones primarias llegan a ser inestables en el ambiente secundario, por lo que suelen ser erosionados, con el resultado de que los elementos contenidos en ellos puedan ser liberados, transportados y redistribuidos.

    Es durante los procesos de transporte y redistribucin de elementos, que mtodos geoqumicos extremadamente sensibles son particularmente aplicables, y pueden ser utilizados para encontrar ya sea la fuente primaria de la que provienen dichos elementos libres, o nuevos depsitos minerales resultantes de la redistribucin de estos elementos.

    El trmino dispersin se refiere a desviaciones hacia valores ms bajos de los elementos contenidos en un depsito, debido a que est siendo destruido qumica o mecnicamente por erosin (ambiente secundario).

    El trmino distribucin, como distribucin primaria aplicada a la dispersin de elementos en el ambiente primario, es preferido por la mayora de los investigadores con respecto al termino de dispersin primaria.

    Concentracin o acumulacin es la desviacin del valor promedio del terreno (background) hacia valores mayores, lo que en el ambiente primario, idealmente resulta ser un depsito mineral.

    Migracin es el movimiento de los elementos por los procesos de dispersin y acumulacin.

    En la figura II.2 se ilustra mediante un caso hipottico, los conceptos de dispersin, concentracin, migracin y enriquecimiento de los elementos qumicos. PRINCIPALES BARRERAS GEOQUMICAS

  • Barrera geoqumica. Este trmino implica un cambio abrupto en las condiciones fsico-qumicas, en el medio por el cual se desplazan los elementos durante su migracin. Estos cambios abruptos causan la precipitacin de ciertos elementos en solucin, lo que en condiciones ideales puede resultar en la formacin de un nuevo depsito mineral, o en el enriquecimiento de un deposito mineral ya formado (ambiente secundario).

    Las barreras geoqumicas importantes y de inters en exploracin geoqumica son: temperatura, presin (descompresin), pH (acidez-alcalinidad), Eh (oxidacin-reduccin), presencia de sulfatos y/o carbonatos, adsorcin, evaporacin y elementos mecnicos (cambios en la velocidad de flujos de agua). Temperatura.- Esta es muy importante para la migracin en los procesos endgenos. La importancia de sta barrera en los procesos exgenos es insignificante. Descompresin.- En los procesos endgenos un decrecimiento abrupto en la presin dentro del sistema, juega un gran papel en los procesos de formacin de minerales. Este es menos significativo en los procesos exgenos. Acidez Alcalinidad.- Los cambios en el rgimen de acidez y alcalinidad de una solucin durante los procesos endgenos es algunas veces un factor decisivo en la separacin de muchos componentes en la fase slida y en la concentracin de sustancias de mena. Esto es de menos significado en los procesos exgenos; sin embargo, las barreras alcalinas son las responsables para la precipitacin de fierro, nquel y otros metales en solucin cuando la solucin entra en contacto con las calizas en el lmite con el horizonte de suelos cidos y en niveles profundos ricos en materiales calcreos. Oxidacin Reduccin.- Tanto en los procesos endgenos como exgenos, un repentino cambio en los ambientes de oxidacin reduccin en las rutas de migracin tiene un efecto decisivo en la precipitacin de algunos metales:

    a) a) Oxidacin. Tiene lugar como aguas juveniles o continentales, con bajo contenido de oxgeno, viene en contacto con aguas superficiales ricas en oxgeno. Es muy importante en la precipitacin de los xidos de fierro y manganeso en las aguas superficiales.

    b) b) Reduccin por cido sulfhdrico. Causa la precipitacin de la gran mayora de metales en forma de sulfuros. c) Reduccin gley. Causa la precipitacin de algunos aniones de metales, tales como uranio, vanadio y molibdeno.

  • El trmino gley se aplica a un suelo moteado a causa de la parcial oxidacin y reduccin de sus constituyentes en compuestos de fierro frrico, debido a las condiciones intermitentes de saturacin de agua.

    Sulfatos y Carbonatos.- Ocurre en la interaccin inicial de las aguas con sulfatos y carbonatos con otro tipo de aguas ricas en calcio. ADSORCIN.- Se considera una barrera geoqumica tpicamente exgena. Esta es de gran importancia en la precipitacin de elementos traza de aguas superficiales continentales. EVAPORACIN.- Ocurre en regiones de rpida evaporacin de aguas continentales. Esta es acompaada por salinizacin, la formacin de yeso, etc.

    MECNICA.- Resulta de cambios en la velocidad del flujo de agua (o movimiento por aire) y es responsable de la precipitacin de metales pesados. Esta tiene una gran importancia en la formacin de depsitos de placer. En la tabla II.1 se presenta un resumen de las principales barreras geoqumicas y sus caractersticas.

    DISTRIBUCIN DE ELEMENTOS EN LAS ROCAS GNEAS Y MINERALES.

    Las rocas gneas en general son formadas por el enfriamiento y solidificacin de material fundido (magma) bajo condiciones muy especiales de temperatura, presin y composicin qumica en un ambiente geolgico dado.

    Por otro lado, los magmas en general deben su origen y diversificacin a diferentes mecanismos, que pueden ser primarios debido a la fusin parcial o total de rocas y materiales de diferente composicin, o secundarios ya que el magma original sufre procesos de diferenciacin y cristalizacin fraccionada, as como contaminacin o mezcla con otro magma de composicin diferente, para dar origen al magma en cuestin.

    De los procesos mencionados, uno de los ms importantes para el origen y la diversificacin de las rocas gneas, es el de cristalizacin fraccionada, que involucra la separacin de fases slidas en el magma (series de reaccin de Bowen, fig. II.3). Este proceso comienza con un magma original de composicin basltica, en el cual, a medida que se enfra, los minerales que cristalizan temprano se depositan y forman cmulos de rocas. Por lo tanto, la

  • mezcla magmtica remanente cambia su composicin, ya que ha perdido aquellos elementos que han sido incorporados a los minerales de formacin temprana.

    Por este proceso eventualmente el magma puede pasar a travs de una cristalizacin en series, tales como gabro-diorita-granodiorita-granito-pegmatita, y en cada punto de las series cristalizan rocas con una mineraloga y composicin qumica distintiva.

    Acompaando a la separacin y cristalizacin de minerales, suceden importantes cambios en la abundancia de elementos mayores (> 1%) y menores (0.1 - 1%) en el magma. En la secuencia de cristalizacin, existe un gradual decremento global en el contenido de elementos como Fe, Mg, Ca y Ti, con un correspondiente enriquecimiento en Si, Al, Na y K en el lquido residual.

    Los minerales que cristalizan temprano generalmente son pobres en slice, conteniendo poco o nada de xido de potasio, y presentan una alta relacin Mg/FeO. De tal manera, el liquido residual estar enriquecido en slice, agua y otros voltiles, as como ciertos elementos traza (< 0.1%), tales como rubidio y cesio, los que no son incorporados en los minerales formados tempranamente en cantidades significativas.

    En el ambiente geoqumico primario existen ocho elementos mayores: Oxgeno

    Silicio

    Aluminio

    Fierro Calcio

    Sodio

    Potasio

    Magnesio

    Estos elementos se encuentran presentes en la corteza terrestre en cantidades superiores

    al 1%, y comprenden casi el 99% de la Corteza Terrestre. Por otro lado, el titanio, hidrogeno, fsforo y manganeso se consideran elementos menores, los cuales se presentan en cantidades entre 0.1 y 1%. Todos los elementos restantes, que juntos constituyen menos del 0.5% de la Corteza Terrestre, se presentan en cantidades menores a 0.1%, a los cuales en geoqumica son llamados elementos traza e incluyen a casi todos los elementos importantes que forman a los minerales de mena y a los elementos de inters en exploracin geoqumica.

  • DISTRIBUCIN DE ELEMENTOS TRAZA

    En la tabla II.2 se presenta el rango de abundancia promedio de 63 elementos traza y 2 elementos menores (Ti y Mn) de inters en exploracin geoqumica, tanto en la Corteza Terrestre como en varios importantes tipos de roca, suelo y agua de ros.

    En los elementos listados en esta tabla se puede ver que el elemento con mayor valor en la corteza es el titanio (5700 p.p.m., 0.57%). Tambin se puede notar que muchos elementos de importancia para el hombre y necesarios en la industria, y que sus nombres nos resultan familiares, son extremadamente raros, mientras que otros elementos los cuales no nos son nada familiares, son en forma inesperada relativamente abundantes. Por ejemplo el Hg, Mo, Sb, Bi y Au son ms raros que el cerio (Ce), disprosio (Dy), hafnio (Hf), escandio (Sc) y galio (Ga).

    La razn por la que estos elementos nos sean familiares o no, es que los elementos mencionados como ms raros, se encuentran en la composicin qumica de todos los minerales fcilmente reconocibles y bajo condiciones favorables estos elementos raros son concentrados en forma de vetas y otros tipos de depsitos que pueden ser minados.

    Los otros elementos aunque ms abundantes, raramente forman minerales individuales, encontrndose "dispersos" en las estructuras cristalinas de otros minerales, esto es, sustituyendo a ciertos elementos, por ejemplo el galio sustituye al aluminio, el hafnio al circn, el rubidio al potasio, el renio al molibdeno.

    En el caso del escandio, este se encuentra principalmente sustituyendo al Mg o Fe+3 en las estructuras de algunos cristales, aunque raramente se llegan a formar pequeas cantidades de mineral de escandio particularmente en pegmatitas, como es el mineral thortveitita (Sc2Si2O7).

    Las tierras raras, tales como el cerio y el disprosio, se encuentran igualmente sustituyendo al calcio en las estructuras de muchos minerales como se manifiesta en la tabla II.3, en donde se establece tambin la estabilidad relativa de los minerales que se ejemplifican. Estos elementos que cristalizan durante la secuencia magmtica, llegan tambin a formar sus propios minerales, como la monacita, xenotima, allanita, los que en ocasiones son encontrados en cantidades lo suficientemente grandes como para ser considerados depsitos de tierras raras (carbonatitas y arenas de playa).

  • As tambin, en la tabla II.3 se manifiestan algunos minerales gneos comunes, adems del contenido aproximado de un buen numero de elementos menores y traza que puede estar presente en ellos.

    Los elementos traza contenidos en estos minerales formadores de rocas, son el origen de los valores de background encontrados en suelos residuales formados a partir de rocas gneas o metamrficas, as como el background de las rocas mismas.

    En esta tabla, es importante sealar que ciertos elementos, aunque llegan a entrar en las estructuras cristalinas de los silicatos formadores de rocas durante la cristalizacin del magma (Li, Be, Nb, Ta, Sn, U, Th, W, Zr y tierras raras), estos tienden mas bien a ser concentrados en los fluidos residuales ricos en agua y otros componentes (Hf, HCl y CO2). Estos elementos, aunque son encontrados en pequeas cantidades en los minerales formadores de rocas, son caractersticos en las pegmatitas.

    En las rocas gneas, la distribucin de elementos mayores est controlada por la estabilidad de minerales individuales, la que a su vez est gobernada por condiciones de temperatura y presin, y por la disponibilidad de elementos en el magma residual.

    Del mismo modo en que el contenido de elementos mayores y menores se concentran en un magma a medida que se lleva a cabo la cristalizacin, lo mismo sucede con el contenido de elementos traza.

    Se mencion que ciertos elementos traza son capaces de penetrar en las estructuras de minerales formadores de rocas. Si esto ocurre, esos elementos son entonces removidos del magma, y de esta forma se elimina la posibilidad de que sean concentrados en depsitos minerales en el ambiente primario.

    Otros elementos traza, tales como aquellos que ocurren comnmente en pegmatitas y en ciertos depsitos hidrotermales, aunque son encontrados en pequeas cantidades en minerales formadores de rocas, comnmente permanecen mviles hasta que alcanzan un medio en el cual son capaces de cristalizar como minerales estables, ocasionalmente en cantidades econmicamente significativas. DISPERSIN Y HALOS PRIMARIOS

  • Muchos depsitos minerales de origen gneo o hidrotermal se caracterizan por la presencia de una zona central, tal como una veta, en la cual, los minerales o elementos de valor pueden estar concentrados en porcentajes econmicos.

    El grado de concentracin de los elementos de valor presentes en dicha zona central del depsito puede ser de tres tipos:

    -- En un rango alto. Como en el caso de depsitos de barita, fluorita o manganeso.

    -- En un rango de bajo porcentaje. Como en el caso de depsitos de plomo y zinc.

    -- En un rango de partes por milln (p.p.m.). Como en el caso de oro y platino.

    Alrededor de dicha zona central del depsito, en la mayora de los casos existe una disminucin progresiva en el contenido de elementos de valor en la roca que la encajona, hasta que el contenido de dicho elemento alcanza el del valor normal de la roca encajonante, y es clasificada como background del terreno.

    El rea que rodea a la zona central del deposito, en la cual el contenido de elementos de inters disminuye hacia los valores de background del terreno es llamada halo o aureola primaria.

    Los halos primarios representan los patrones de distribucin de los elementos que fueron depositados como resultado de una dispersin primaria, estos es, la distribucin o redistribucin de dichos elementos tuvo lugar en el ambiente primario, lo que implica:

    Que la dispersin de elementos fue originada por procesos del interior de la tierra.

    Que el halo fue formado al mismo tiempo, o casi al mismo tiempo, que la zona central del yacimiento.

    El halo puede variar considerablemente en tamao y forma con respecto a la morfologa y tamao del cuerpo mineral emplazado. Algunos halos primarios pueden ser detectados a distancia de cientos de metros, mientras que otros no tienen mas que algunos centmetros de ancho. Los halos primarios pueden asumir una variedad infinita de formas debido a lo variable del movimiento de los fluidos en las rocas.

  • Algunos de los factores principales que determinan el tamao y la forma de un halo primario son: -Condiciones de movilidad de los elementos en solucin

    -Volatilidad de los elementos

    -Tendencia a formar minerales extraos

    -Factores fsicos tal como viscosidad y presin del magma

    -Tendencia de los fluidos a reaccionar con la roca husped (como calizas).

    -Microfracturas en las rocas

    Muchos halos primarios, especialmente aquellos en donde los elementos han sido

    introducidos en rocas masivas no fracturadas, muestran en forma caracterstica una disminucin logartmica desde la zona mineralizada hacia la zona de background. TIPOS DE HALOS PRIMARIOS

    Los halos primarios han sido clasificados considerando el tiempo de emplazamiento y la geometra desarrollada por el halo.

    Con respecto al tiempo de emplazamiento se reconocen dos tipos: Halos primarios singenticos.- formados esencialmente en forma contempornea con la roca encajonante, por ejemplo, halos asociados a pegmatitas o segregaciones ultramficas. Halos primarios epigenticos.- formados despus que la roca ha cristalizado y resultan por la introduccin de soluciones mineralizadas a lo largo de fracturas, fallas y superficies de debilidad en donde son emplazadas esas soluciones. En la figura II.4, se esquematiza de manera representativa un halo primario de un cuerpo mineralizado, que bien podra corresponder a una veta.

    Con respecto a las caractersticas geomtricas desarrolladas, los halos primarios son clasificados segn Hawkes 1975, en:

  • Modelos regionales.- resultado de una amplia impregnacin (hasta varios kilmetros) de una gran masa rocosa, por soluciones hidrotermales u otros fluidos que emanaron de zonas profundas.

    Modelos de filtracin. (leakage patterns). - presentan sistemas de conductos de soluciones bien definidas que corresponden a rasgos estructurales por donde se han movilizado las soluciones.

    Modelos de roca encajonante (wallrock patterns). - en estos, la roca adyacente a los conductos por las que circularon las soluciones, ha sido modificada por actividad hidrotermal (alteraciones hidrotermales).

    El modelo de filtracin generalmente implica que la migracin del o los elementos sean a lo largo de conductos conformados por fallas, fracturas, microfracturas y otros caminos conductores del cuerpo mineral y el halo de filtracin es desarrollado en las rocas sobreyacentes durante o poco tiempo despus del emplazamiento del depsito (Fig. II.5).

    Los halos de filtracin varan ampliamente en tamao y forma. Comnmente son angostos, sobre estructuras verticales, pero pueden ser anchos, ovales o circulares sobre troncos fuertemente fracturados. Estos halos han sido identificados en fallas y sistemas de fracturas a ms de 150 metros de los depsitos minerales y pueden ser detectados en la mayora de los diferentes mtodos de muestreo geoqumico, particularmente en las muestras de suelos, rocas y agua.

    Estos halos son especialmente importantes porque su presencia en rocas de la superficie del terreno, ofrece muchas expectativas en la bsqueda de algunos tipos de menas en depsitos ocultos.

    Dentro de los halos de filtracin, existe un tipo que ofrece aun ms esperanzas para el descubrimiento de depsitos ocultos, y son los halos de filtracin gaseosos, ya que ciertos elementos, como el mercurio, emanan de las soluciones hidrotermales y se mueven a travs de espacios porosos en rocas y en suelos en forma de gases, migrando mas lejos que otros elementos como resultado de su extrema movilidad y volatilidad.

    Gases radiognicos como el radn o el helio, que son producidos por la descomposicin de uranio y torio, forman halos de filtracin gaseosos que pueden ser considerados epigenticos

  • o secundarios. La tabla II.4 muestra algunos gases que pueden ser utilizados como indicadores o gua, en la exploracin de ciertos depsitos minerales.

    El reconocimiento e interpretacin de halos primarios es uno de los principales objetivos de los estudios geoqumicos de roca. Una vez que un halo primario es localizado, usualmente no existe ninguna dificultad para encontrar la acumulacin de elementos o mineral que causo este halo, a causa de lo limitado de la existencia de estos halos (generalmente menos de 150 metros desde el depsito). PATHFINDERS O ELEMENTOS GUA

    Al hablar sobre halos primarios, se subray que muchos elementos son encontrados en las soluciones hidrotermales, siendo algunos de estos elementos ms mviles que otros, ya sea por causa de las condiciones fisicoqumicas de las soluciones en que se encuentran, o por su propio estado fsico (por ejemplo el gaseoso), siendo esta movilidad de los elementos lo que permite el desarrollo de extensos halos primarios.

    El elemento que constituye la parte mas alejada del halo que envuelve al cuerpo mineral, generalmente no es el mismo elemento que comprende el mineral principal del deposito, sin embargo es uno que esta estrechamente relacionado con ste. Fig. II.4

    El hecho de que uno o ms elementos (o minerales) puedan estar estrechamente asociados, y puedan constituir un halo, ayuda en el descubrimiento de depsitos minerales despus de buscados, lo que lleva al concepto de elemento gua, elemento indicador o pathfinder (Warren y Delarault, 1953, 1956).

    Un pathfinder se define como aquel elemento (o gas) relativamente mvil que est en asociacin estrecha con el elemento que est siendo buscado, pero que puede ser encontrado ms fcilmente debido a que forma un amplio halo, o porque puede ser detectado ms fcilmente por mtodos analticos.

    Existen dos razones bsicas para elegir el uso de los pathfinder en una exploracin geoqumica:

    1 ) son ms mviles que el elemento buscado, de tal manera que forman un halo ms extenso y amplio, por ejemplo el uso de mercurio o arsnico como pathfinder para oro. 2 ) los mtodos analticos utilizados para los pathfinder son ms simples, menos caros y ms sensibles que los mtodos utilizados para analizar el elemento del cuerpo mineral. Un buen

  • ejemplo es el uso de los elementos fcilmente analizables como el cobre, nquel o cromio como pathfinder para el platino.

    La seleccin de un pathfinder requiere que el elemento o elementos usados ocurran en el ambiente primario en estrecha asociacin con el elemento que est siendo buscado, o que sea derivado de l por descomposicin radioactiva, tal como el uso del radn como pathfinder para el uranio. Es tambin esencial que exista una relacin directa e interpretable entre la distribucin geoqumica del pathfinder y la mineralizacin.

    En algunos casos, el elemento pathfinder puede estar en la ganga de un depsito, en otros casos puede haber penetrado en la estructura de la mena mineral (sustituyendo a ciertos elementos). En el caso de menas polimetlicas, incluso alguno de los elementos mena puede ser el pathfinder para el yacimiento.

    Los pathfinders son particularmente tiles en la bsqueda de depsitos minerales ocultos, porque generalmente forman grandes halos. Los pathfinders son usados en los ambientes primario y secundario.

    Los pathfinders representativos son listados en la tabla II.5, incluyendo algunos elementos poco usados, por ejemplo, el uso de oro como pathfinder para la bsqueda de prfidos cuprferos (Learned y Boissen, 1973). PROVINCIAS GEOQUMICAS

    Son reas relativamente grandes y bien definidas de la Corteza Terrestre, que presentan una composicin qumica distintiva. Su tamao puede ser de decenas, de cientos, e incluso de miles de kilmetros (Bradshaw et al, 1972), siendo las Provincias Geoqumicas los ejemplos ms grandes de halos primarios que existen.

    Las reas que comprenden las Provincias Geoqumicas generalmente estn compuestas de sucesiones de diferentes tipos de roca, pero todas las rocas, o la mayora de ellas, aveces de diferente edades, presentan caractersticas geoqumicas similares de disminucin o enriquecimiento de algn (o varios) elemento (s).

  • Dentro de una Provincia Geoqumica puede haber considerables diferencias en la distribucin de elementos individuales, o asociaciones de elementos, para rocas del mismo tipo pero de diferentes edades. As mismo, el contenido de elementos traza en tipos de roca similares, difieren de provincia en provincia.

    Entre los ejemplos mas conocidos de provincias geoqumicas, estn las zonas productoras de cobre en Chile y Per; el cinturn de cobre porfdico que se extiende por el oeste de Mxico y Estados Unidos, a travs de Columbia Britnica, hasta el Yukon; la zona de carbonatitas (con tierras raras, estroncio, etc.) del este de frica; el cinturn de nquel de Australia; etc.

    Otra forma de hablar de Provincias Geoqumicas es incluir la asociacin del tipo de roca, la mineralizacin especifica y el rea geogrfica. Por ejemplo, unas rocas granticas que tienen mayor contenido de cobre y molibdeno del normal (cobre porfdico en granitos alterados del SW de Estados Unidos), mientras que otras rocas similares tienen mayor contenido de estao (granitos ricos en estao de Bolivia); las rocas mficas pueden ocurrir en grupos o racimos con alto contenido de nquel--platino--cromio, como en Sudfrica, y esas, del mismo modo, constituyen una provincia geoqumica.

    Las Provincias Geoqumicas pueden tambin basarse en la composicin de las rocas sedimentarias, como en el caso de las rocas carbonatadas del Valle del Mississipi, con mayor contenido de Pb - Zn del normal, o las lutitas enriquecidas con cobre de Alemania y Zambia.

    Las Provincias Geoqumicas son tiles en la exploracin, porque delimitan amplias reas (de dispersiones primarias) en las cuales existen ocurrencias probadas de un metal, por consiguiente, representan lugares ideales para comenzar programas de exploracin.

    La ocurrencia anormal de cualquier elemento, sugiere que es probable la mineralizacin general dentro de la provincia. Algunos ejemplos de esto son el descubrimiento de al menos cuatro yacimientos mayores de cobre porfdico dentro de un rea, relativamente pequea en el sur de Columbia Britnica (U.S.A.) en la dcada de los 60's, y el gran nmero de descubrimientos de nquel en el "Cinturn de nquel", cerca de Kalgoorlie, al suroeste de Australia.

    Beus y Grigorian (1977) definen a las Provincias Geoqumicas, como unidades de corteza a gran escala, caracterizadas por rasgos comunes en su evolucin geolgica y geoqumica, expresados en la composicin geoqumica de sus constituyentes geolgicos o

  • formaciones, as como en las concentraciones metalferas y no metalferas, endgenas y exgenas, de sus elementos qumicos.

    El termino Provincia Metalogentica es usualmente utilizado para nombrar a las Provincias Geoqumicas, pero es utilizado para caracterizar exclusivamente una abundancia inusual de un elemento metlico en particular o una asociacin de ellos en una rea determinada, por lo que Boyle (1967) y otros autores lo consideran incorrecto, ya que argumentan que una provincia no nicamente est indicada por la presencia de un elemento mena, sino por las variaciones caractersticas en algunos otros elementos, los que necesariamente deben de ser mena.

    Con todo eso, el trmino Provincia Metalogentica es ms comn en la literatura geolgica que el trmino Provincia Geoqumica, y se puede definir sencillamente como reas y regiones que contienen importantes depsitos minerales con suficientes caractersticas en comn como para sugerir que los depsitos estn generalmente relacionados.

    LAS PROVINCIAS METALOGENTICAS DE MXICO

    (DAMON ET AL, 1981)

    Damon y Clark (1981) sugieren que las Provincias Metalogenticas de Mxico (fig. II.6) forman cinturones de gran extensin, con orientaciones norte-noroeste, paralelas a la costa del Ocano Pacifico, originadas por el magmatismo ocurrido durante el Cretcico--Terciario, relacionado al margen convergente que existi en esta porcin del continente, en el norte de Mxico se observa la siguiente sucesin de provincias, comenzando con el borde occidental de Sinaloa, y en direccin noreste:

  • 1) Prfidos y yacimientos metasomticos de Cu (W, Mo)

    2) Vetas de Au - Ag.

    3) Vetas y brechas de Sn

    4) Vetas de Hg-Sb

    5) Vetas y Chimeneas (breccia pipes) de Pb Zn - Ag

    6) Vetas de Mn

    7) Mantos de Pb Zn - Ag

    8) Depsitos de U (derivados de ignimbritas por alteracin hidrotermal)

    9) Depsitos estratiformes de Cu-Ba

    10) Depsitos vulcanognicos y metasomticos de Fe

    11) Mantos y Vetas de CaF212) Ocurrencia de Mo tipo Climax (continuacin en Mxico del cinturn de molibdeno

    del SW de Estados Unidos)

    Adems se puede observar la presencia de una provincia costera de cobre - fierro en

    Baja California y una de fierro en el borde del sur de Mxico. CLASIFICACION GEOQUMICA DE GOLDSCHMIDT

    En el capitulo sobre la distribucin de elementos en las rocas gneas y minerales, especficamente en la seccin sobre la distribucin de elementos traza, se coment que ciertos elementos, aun cuando su abundancia en la corteza terrestre es muy baja, forman cantidades de minerales que pueden llegar a ser explotados, mientras que otros elementos que son ms abundantes en la corteza, nunca o raramente, forman sus propios minerales.

    V.M. Goldschmidt dedic su carrera en geoqumica al estudio de la distribucin de los elementos en la Tierra, as como al intento de formular una serie de leyes mediante las cuales la distribucin de los elementos en la Tierra pudiera ser explicada.

    El planteamiento que hizo Goldschmidt sobre el problema de la distribucin de elementos, se bas en la idea de que la distribucin primaria o inicial de los elementos en nuestro planeta, probablemente tuvo lugar durante o poco tiempo despus del tiempo de formacin de la Tierra Primitiva.

  • En su historia mas temprana, la Tierra estuvo fundida y basndose en la composicin de meteoritos, que pueden ser divididos en tres grupos mayores, de hierro--nquel, de troilita (FeS) y de silicatos, Goldschmidt dedujo que el enfriamiento del planeta tuvo lugar en tres fases separadas:

    una fase de metales una fase de sulfuros y una fase de silicatos.

    Los resultados de sus estudios mostraron que la distribucin de elementos en los

    meteoritos, en productos de fundicin, en rocas naturales, en depsitos de sulfuros y en el tan raro fierro nativo terrestre, concordaban todos razonablemente bien, y concluy que los elementos pueden ser clasificados en funcin de su afinidad geoqumica: 1) Siderfilos: con afinidad por el fierro; concentrados en el ncleo de la tierra. 2) Calcfilos: con afinidad al azufre; concentrados en sulfuros. 3) Litfilos: con afinidad por los silicatos; concentrados en la Corteza Terrestre. 4) Atmfilos: como gases en la atmsfera.

    La tabla II.6 ilustra esquemticamente el agrupamiento de los elementos de Goldschmidt. Cabe hacer notar que algunos elementos tienen caractersticas comunes de dos grupos. Por ejemplo, el oro es principalmente siderfilo, pero a menudo ocurre con sulfuros (calcfilo). El cromio es fuertemente litfilo en la corteza terrestre, pero si se tiene deficiencia de oxigeno, como en algunos meteoritos, es calcfilo y puede formar un sulfuro de Fe - Cr (daubreelita, FeCrS4).

    El agrupamiento de la tabla II.6 es una indicador cualitativo aproximado de las asociaciones naturales, y ofrece explicaciones parciales para ciertos fenmenos, tales como la escasez de metales del grupo del platino y el oro en la corteza terrestre, ya que su afinidad geoqumica indica que esos elementos son siderfilos, y por lo tanto, estn concentrados en el ncleo de la Tierra.

    El carcter geoqumico de un elemento y su posicin en la tabla peridica, puede ser correlacionado con el tipo de enlace qumico que este elemento prefiere. Los enlaces inico, metlico y covalente estn relacionados en forma general a los grupos litfilo, siderfilo y calcfilo respectivamente.

    Los elementos litfilos ionizan fcilmente y tienden a formar o a estar asociados con silicatos, en los que se encuentra el enlace inico (transferencia de electrones como en cloruro

  • de sodio), los elementos calcfilos forman enlaces covalentes (participacin de electrones como en el caso de la esfalerita) con sulfuros, o con selenio o con telurio, si estn presentes; los elementos siderfilos normalmente prefieren el enlace metlico caracterstico de los metales y no tienden a formar compuestos con el azufre o el oxigeno, lo que explica porque el oro y el platino comnmente ocurren como minerales nativos.

    Un quinto tipo de afinidad geoqumica reconocido por Goldschmidt es el de los elementos bifilos, en el que se incluyen aquellos elementos comnmente concentrados en organismos, principalmente C, H, O, N, P, S, y Cl, as como ciertos elementos traza como el vanadio, manganeso, cobre, fierro y boro.

    Otros geoqumicos han propuesto diferentes clasificaciones geoqumicas, aunque usualmente basados en el trabajo de Goldschmidt. La tabla II.7 presenta una clasificacin de Beus y Grigorian, basada en elementos afines nicamente a la litosfera, que es la parte de la Tierra de mayor inters para la exploracin geoqumica.

    De esta forma, si el fierro y sus elementos asociados forman un grupo especifico basado en su abundancia en el ncleo de la Tierra (elementos siderfilos) y si tan solo consideramos a la litosfera, el fierro y ciertos elementos asociados (V, Cr, Co, Ni, pero no Au y el grupo del Pt) pueden ser clasificados como un subgrupo de los elementos oxfilos, en esta clasificacin tambin se utilizan dos categoras adicionales: Elementos nobles e hidrfilos. ASOCIACIONES GEOQUMICAS

    En los temas sobre las series de reaccin de Bowen, los halos primarios y pathfinders, se mencion que ciertos elementos estn comnmente asociados entre ellos. Una de las aplicaciones mas prcticas de este conocimiento ha sido el uso de pathfinders o elementos gua en la exploracin geoqumica.

    Sin embargo, existen algunas asociaciones en las cuales ninguno de los elementos es aparentemente apropiado para su uso como pathfinders, comnmente por causa de su carencia de movilidad en los ambientes primario y secundario. Pero esas asociaciones tienen un importante significado, ya que la presencia de un elemento en cierto lugar, puede generalmente sugerir, o incluso requerir, la presencia de otros elementos.

  • Por ejemplo, en las pegmatitas que contengan los minerales fcilmente reconocibles de Li, Be, Ta y Sn, tal como la espodumena, la lepidolita, el berilo, la tantalita y la casiterita, la ocurrencia de pollucita (silicato de cesio) es una posibilidad distintiva. En suma, el hafnio siempre se encuentra dentro de minerales de circonio, las tierras raras La Ce Pr - Nd y usualmente Sm, estn siempre asociadas, y los depsitos de Cu porfdico generalmente contienen algo de Mo y Au.

    En la tabla II.8 se manifiestan algunas asociaciones geoqumicas de los elementos ms importantes y que son probables de detectarse en la Exploracin Geoqumica. En algunos casos la asociacin es la misma que aquella de la lista de pathfinders (tabla II.5), debido a que un pathfinder tambin puede ser un elemento asociado.

    Las asociaciones presentadas en la tabla II.8 incluyen tanto al ambiente geoqumico primario como al ambiente geoqumico secundario. Algunas asociaciones, tal como Pb Zn - Cu, pueden ser encontradas en ambos ambientes, pero otras son restringidas a uno de los dos ambientes geoqumicos. Esto es a causa de la diferencia de movilidad que presentan los elementos bajo condiciones ambientales extremadamente diferentes. Por ejemplo, algunos elementos como el Li, Be, Rb, Cs, Nb y Ta permanecen asociados durante todo el proceso gneo, siendo concentrados en la fase pegmattica, pero son desasociados durante el ciclo de erosin y sedimentacin.

    ASOCIACIONES DE MINERALES DE IMPORTANCIA ECONMICA

    La esfalerita y la galena estn comnmente asociadas y a la vez es muy posible que vengan acompaados por pirita, adems de que existen grandes posibilidades de que se presente algo de calcopirita tambin.

    La asociacin antes mencionada es tan frecuente, que en mapas franceses es abreviada como B P G - C (blenda Pirita Galena -Calcopirita). La fluorita y la blenda son minerales asociados comunes y de hecho son tan a menudo encontrados en vetas de B P G - C que podemos usar la ocurrencia de fluorita y/o blenda como un indicio en la localizacin de pirita, galena y calcopirita.

  • Otra asociacin de minerales de importancia econmica es wulframita topacio turmalina casiterita, pudindose usar a la wulframita, o tal vez al topacio o turmalina como una gua para prospectar a la casiterita.

    De igual manera, la ocurrencia de molibdenita observada en los yacimientos de alguna mina o analizado a partir de un mapa, puede ser una gua para depsitos de cobre porfdico.

    Como ejemplo de asociaciones de minerales econmicas, podemos mencionar que en la mina Walton, Nueva Escocia, un rico cuerpo de plomo - zinc - cobre - plata fue encontrado a una profundidad de 75 metros mientras se minaba un cuerpo de barita.

    Las asociaciones minerales se utilizan de la misma forma que los elementos indicadores o pathfinders en Exploracin Geoqumica, pero con algunas limitaciones.

    Los depsitos minerales presentan asociaciones individuales con la litologa y en general con el ambiente geolgico en donde se desarrollan. De esta manera, cuando una "asociacin" es mencionada sin la palabra "general" en la misma oracin, y la palabra "excepto" en el mismo prrafo, esto puede causarnos errores.

    La tabla de asociaciones de minerales econmicos debe de ser tomada con un "general" firmemente en la mente y con un amplio sitio para "excepto". Adems, existe la condicin de que los minerales comnmente ocurren en un arreglo zonal mas bien que todos juntos, de tal forma que la asociacin depende tambin de la parte del deposito mineral en el que nos encontremos, y otros minerales y otras zonas debern ser esperadas a mayor profundidad.

    AMBIENTE GEOQUMICO SECUNDARIO

    INTRODUCCIN

    Las rocas y minerales que son estables en el ambiente geoqumico primario, cuando alcanzan el ambiente geoqumico secundario son frecuentemente inestables, de tal manera que por la accin de diferentes procesos, principalmente el intemperismo, los elementos contenidos en ellos pueden ser liberados, transportados y redistribuidos en suelos, aguas y en la atmsfera

  • (voltiles), obtenindose la formacin de grandes halos de dispersin secundaria. Adems bajo condiciones favorables en el ambiente secundario se pueden llegar a generar nuevos yacimientos de minerales o el enriquecimiento de yacimientos preexistentes. Se reconocen dos tipos de intemperismo: Intemperismo fsico Intemperismo qumico

    El intemperismo fsico incluye aquellos procesos de disgregacin de las rocas, los que no implican reacciones qumicas ni cambios mineralgicos pero s reduce el tamao de las partculas y genera una mayor superficie especfica para el ataque qumico.

    El intemperismo qumico involucra la descomposicin de rocas y minerales y la dispersin de los elementos liberados es generalmente por agua, algunas veces a distancias considerables de la roca fuente. En este tipo de intemperismo son esenciales el agua en abundancia, oxgeno y bixido de carbono.

    El intemperismo qumico generalmente es capaz de causar mucho ms cambios en los constituyentes de las rocas que el intemperismo fsico, aunque este ltimo resulta ms efectivo en ambientes con carencia de agua, o en ambientes con climas fros, as como aquellas reas con topografa abrupta.

    El ambiente geoqumico secundario es de suma importancia en la exploracin geoqumica y la mayora del muestreo y anlisis se realiza en los materiales encontrados en este ambiente.

    Los halos secundarios son mucho ms grandes que los formados en el ambiente geoqumico primario, y son generados por mecanismos completamente diferentes. INTEMPERISMO FISICO

    Este tipo de intemperismo causa que las rocas se fragmenten con ningn o muy poco camb


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