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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
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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.
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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.
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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.
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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
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(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.
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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.
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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
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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
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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.
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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