LA CLASIFICACIN GOLDSCHMIDT
La clasificacin Goldschmidt, desarrollado por Victor
Goldschmidt, es una clasificacin geoqumica que agrupa a los
elementos qumicos de acuerdo a sus fases husped preferidas en
lithophile, siderophile, chalcophile y atmophile o voltiles.
Algunos elementos tienen afinidades con ms de una fase. La
afinidad principal se da en la tabla de abajo y una discusin de
cada grupo se deduce que la tabla.
Elementos lithophile
Lithophile elementos son los que permanecen en o cerca de la
superficie, ya que combinan fcilmente con el oxgeno, formando
compuestos que no se hunden en el ncleo. Los elementos litofilos
incluyen: Al, Al, B, Ba, Be, Br, Ca, Cl, Cr, Cs, F, I, Hf, K, Li,
Mg, Na, Nb, O, P, Rb, Sc, Si , Sr, Ta, Tc, Th, Ti, U, V, Y, Zr, W y
los lantnidos.
Elementos lithophile consisten principalmente en los metales
altamente reactivos de los s-y f-bloques. Tambin incluyen un pequeo
nmero de los elementos no metlicos reactivos, y los metales ms
reactivos del bloque d tal como titanio, circonio y vanadio.
Lithophile deriva de "litos" que significa "roca", y "phile", que
significa "amor".
La mayora de los elementos litofilos forman iones muy estables
con una configuracin electrnica de un gas noble. Los pocos que no
lo hacen, como el silicio, fsforo y boro, forma extremadamente
fuertes enlaces covalentes con oxgeno - a menudo con pi unin. Su
fuerte afinidad por el oxgeno hace que los elementos litofilos
asociar fuertemente con slice, formando relativamente baja densidad
de minerales que tanto flotan a la corteza. Los minerales ms
solubles formados por los metales alcalinos tienden a concentrarse
en agua de mar o regiones extremadamente ridas en las que pueden
cristalizar. Los elementos litofilos menos solubles se concentran
en los antiguos escudos continentales, donde todos los minerales
solubles se han resistido.
Debido a su gran afinidad por el oxgeno, elementos ms litofilos
se enriquecen en la corteza de la Tierra con respecto a su
abundancia en el sistema solar. El S-y metales f-bloque ms
reactivos, que forman hidruros o bien solucin salina o metlicos,
son conocidos por ser extraordinariamente enriquecido en la Tierra
como un todo con respecto a sus abundancias solares. Esto es debido
a que durante las primeras etapas de formacin de la Tierra la
reaccin que controla la forma estable de cada elemento qumico era
su capacidad para formar compuestos con hidrgeno. En estas
condiciones, el S-y metales f-bloque fueron fuertemente
enriquecidas durante la formacin de la Tierra. Los elementos ms
enriquecidos son rubidio, estroncio y bario, que en conjunto
representan ms del 50 por ciento en masa de todos los elementos ms
pesados que el hierro en la corteza terrestre.
Existen en la Tierra en forma de sales inicas con metales
s-bloque en pegmatitas y agua de mar - Los litfilos no metlicos -
fsforo y los halgenos. Con la excepcin de flor, cuya hidruro de
forma enlaces de hidrgeno y por lo tanto es de relativamente baja
volatilidad, estos elementos han tenido sus concentraciones en la
Tierra significativamente reducidos de escape a travs de hidruros
voltiles durante la formacin de la Tierra. A pesar de que estn
presentes en la corteza terrestre en concentraciones muy cerca de
sus abundancias solares, fsforo y los halgenos ms pesados son
probablemente agotado en gran medida de la Tierra en su conjunto en
relacin con sus abundancias solares.
Varios metales de transicin, incluyendo el cromo, molibdeno,
hierro y manganeso, muestran tanto lithophile y caractersticas
siderfilos y se pueden encontrar tanto en estas dos capas. Aunque
estos metales forman fuertes lazos con oxgeno y no se encuentran en
la corteza terrestre en estado libre, se cree muy probable que
exista en el ncleo de la tierra como reliquias de cuando la
atmsfera no contena oxgeno formas metlicas de estos elementos. Al
igual que los siderophiles "puros", estos elementos se agotan
considerablemente en la corteza con relacin a sus abundancias
solares.
Debido a su gran afinidad por el oxgeno, metales litofilos, a
pesar de que constituyen el grueso de los elementos metlicos de la
corteza de la Tierra, no se dispona de los metales libres antes del
desarrollo de la electrlisis. Con este desarrollo, muchos metales
litofilos son de considerable valor como metales estructurales o
como agentes reductores. El proceso de fundicin de estos metales es
muy intensiva en energa. Con las emisiones de gases de efecto
invernadero se sospecha que contribuyen al cambio climtico, el uso
de estos elementos como los metales industriales se pone en duda, a
pesar del agotamiento de los metales chalcophile ms raras y menos
reactiva dejando pocos sustitutos.
El fsforo no metlicos y los halgenos tampoco se saba que los
primeros qumicos, aunque la produccin de estos elementos es menos
difcil que de litfilos metlicos ya la electrlisis se requiere
nicamente con flor. El cloro elemental es particularmente
importante como un agente oxidante - por lo general est hecho por
electrlisis de cloruro de sodio.
Elementos siderfilos
Elementos siderfilos son los metales de transicin de alta
densidad, que tienden a hundirse en el ncleo ya que se disuelven
fcilmente en el hierro, ya sea como soluciones slidas o en el
estado fundido.
Los elementos siderfilos incluyen: Au, Co, Fe, Ir, Mn, Mo, Ni,
Os, Pd, Pt, Re, Rh y Ru.
La mayora de los elementos siderfilos tienen prcticamente
ninguna afinidad alguna por oxgeno: en efecto xidos de oro son
termodinmicamente inestable con respecto a los elementos. Se forman
enlaces ms fuertes con carbono o azufre, pero an no son lo
suficientemente fuertes como para separar a los elementos
chalcophile. Por lo tanto, los elementos siderfilos estn vinculados
a travs de enlaces metlicos con hierro en la capa densa del ncleo
de la Tierra, donde las presiones pueden ser lo suficientemente
alta para mantener el slido hierro. Manganeso, hierro y molibdeno
hacen fuertes lazos de formulario con el oxgeno, pero en estado
libre se pueden mezclar fcilmente con el hierro que no se
concentran en la corteza silcea al igual que los elementos
litofilos verdaderos. Sin embargo, los minerales de manganeso se
encuentran en gran parte los mismos sitios que son los de aluminio
y titanio debido a la gran reactividad de manganeso hacia el
oxgeno.
Debido a que estn tan concentrados en el ncleo denso, elementos
siderfilos son conocidos por su rareza en la corteza terrestre. La
mayora de ellos siempre han sido conocidos como los metales
preciosos debido a esto. Iridium es el metal de transicin ms rara
que ocurre dentro de la corteza de la Tierra, con una gran cantidad
de masa inferior a una parte por mil millones. Yacimientos
explotables de metales preciosos por lo general se forman como
resultado de la erosin de las rocas ultramficas, pero no estn
altamente concentrados, incluso en comparacin con sus abundancias
corteza, que son tpicamente varios rdenes de magnitud por debajo de
sus abundancias solares. Sin embargo, debido a que se concentran en
el manto y el ncleo, los elementos siderfilos se cree que estar
presente en la Tierra como un todo en algo que se aproxima a sus
abundancias solares.
Elementos chalcophile
Los elementos chalcophile incluyen: Ag, As, Bi, Cd, Cu, Ga, Ge,
Hg, In, Pb, Po, S, Sb, Se, Sn, Te, Tl y Zn.
Chalcophile elementos son los que permanecen en o cerca de la
superficie, ya que combinan fcilmente con azufre y/o algn otro
calcgeno que no sea oxgeno, formando compuestos que no se hunden en
el ncleo.
Elementos chalcophile son aquellos metales y no metales ms
pesados que tienen una baja afinidad por el oxgeno y prefieren
enlace con el azufre en forma de sulfuros altamente insolubles.
Chalcophile deriva de khalks griego, que significa "mineral", y se
considera que significa "calcgeno amante" por varias fuentes.
Debido a que estos sulfuros son mucho ms denso que los minerales
de silicato formados por elementos litofilos, elementos chalcophile
separados por debajo de los litfilos en el momento de la primera
cristalizacin de la corteza terrestre. Esto ha dado lugar a su
agotamiento en la corteza de la Tierra con respecto a sus
abundancias solares, sin embargo porque los minerales que se forman
son metlicos, esta disminucin no ha alcanzado los niveles que se
encuentran con elementos siderfilos.
Sin embargo, debido a que forman hidruros voltiles de la Tierra
primitiva, cuando la reaccin redox de control era la oxidacin o
reduccin de hidrgeno, los elementos chalcophile menos metlicos estn
muy agotados en la Tierra en su conjunto en relacin con las
abundancias csmicas. Esto es especialmente cierto en el calcgenos
selenio y teluro, que por esta razn se encuentran entre los
elementos ms raros que se encuentran en la corteza terrestre.
Los elementos ms chalcophile metlicos pueden mezclarse en cierta
medida con el hierro en el ncleo terrestre. Ellos no son
susceptibles de ser agotado en la Tierra como un todo con respecto
a sus abundancias solares, ya que no forman hidruros voltiles. Zinc
y galio son algo "lithophile" en la naturaleza, ya que a menudo se
producen en minerales de silicato o relacionados y forman lazos muy
fuertes con el oxgeno. Galio, sobre todo, es de origen
principalmente de la bauxita, un mineral de hidrxido de aluminio en
el que iones de galio sustitutos para el aluminio qumicamente
similar.
Aunque ningn elemento chalcophile es de gran abundancia en la
corteza terrestre, los elementos chalcophile constituyen la mayor
parte de los metales comercialmente importantes. Esto se debe a
que, mientras que los elementos litofilos requieren la electrlisis
de alto consumo energtico para la extraccin, chalcophiles pueden
ser fcilmente extrados por reduccin con coca cola, y la
concentracin geoqumica chalcophiles '- que en casos extremos puede
exceder de 100.000 veces promedio de abundancia en la corteza.
Estos grandes enriquecimientos ocurren en altas mesetas como la
meseta del Tbet y el altiplano boliviano, donde grandes cantidades
de elementos chalcophile se han levantado a travs de colisiones de
las placas. Un efecto secundario de esta en los tiempos modernos es
que los chalcophiles ms raras son tan completamente explotados que
su valor como minerales ha desaparecido casi por completo.
Elementos Atmophile
Los elementos atmophile son: H, C, N y los gases nobles.
Atmophile elementos se definen como aquellos que permanecen
principalmente en o por encima de la superficie, ya que son, o se
producen en, lquidos y/o gases a temperaturas y presiones que se
encuentran en la superficie. Los gases nobles no forman compuestos
estables y se producen en forma de gases monoatmicos, mientras
nitrgeno, a pesar de que no tiene una configuracin estable para sus
tomos individuales, forma una molcula diatmica tan fuerte que todos
los xidos de nitrgeno son termodinmicamente inestable con respecto
a nitrgeno y oxgeno . Por lo tanto, con el desarrollo de oxgeno
libre a travs de la fotosntesis, el amonaco se oxida a nitrgeno
molecular, que ha llegado a formar cuatro quintas partes de la
atmsfera de la Tierra. El carbono tambin se clasifica como un
atmophile porque forma muy fuertes mltiples enlaces con el oxgeno
en el monxido de carbono y dixido de carbono. Este ltimo es el
constituyente cuarto-ms grande de la atmsfera de la Tierra, monxido
de carbono, mientras que se produce de forma natural en volcanes y
tiene un tiempo de residencia en la atmsfera de unos pocos
meses.
El hidrgeno, que se produce en el agua compuesto, tambin se
clasifica como un atmophile. Del agua se clasifica como un voltil,
porque la mayor parte de ella es lquido o gas, a pesar de que no
existe como un compuesto slido en la superficie.
Debido a que todos los elementos atmophile son o bien los gases
o forman hidruros voltiles, elementos atmophile estn fuertemente
empobrecido en la tierra como un todo con respecto a sus
abundancias solares debido a las prdidas de la atmsfera durante la
formacin de la Tierra. Los gases nobles ms pesados son los
elementos estables ms raros en la Tierra.
3.6.4.3. Asociacin de ElementosClasificacin Geoqumica de los
ElementosEn el transcurso del avance de la geoqumica se han
presentado diversas agrupaciones geoqumicas de los elementos por
varios autores entre ellos: Washington Goldschmidt, Rankama-Sahama,
Szadeczky-Kardoss. Para este trabajo de investigacin consideraremos
la clasificacin sugerida por W. Goldschmidt.
Goldschmidt (1937) compilo los datos sobre la distribucin de los
elementos qumicos en materiales naturales y artificiales, reconoci
las asociaciones elementales segn la clase de material y formalizo
el concepto de la afinidad de los elementos qumicos de las fases
fundamentales que componen la tierra. Segn esta clasificacin: los
elementos siderofilos son aquellos que no se combinan cuando estn
en el estado metlico y son ricos en electrones libres; los
elementos calcofilos son aquellos que tienden a formar enlaces
covalentes y muy a menudo se unen con azufre en los sulfuros, y los
elementos litofilos son aquellos que tienden a formar enlaces
inicos por lo general en los silicatos. Los elementos clasificados
como atmofilos se suelen dar en forma de molculas de gas o de
compuestos simples de gases, y los que forman parte de la
composicin de organismos o son necesarios para sus funciones
vitales se denominan elementos biofilos. Los elementos pueden
incorporarse en ms de una fase, pero si un elemento tiene dos o ms
posibilidades para entrar en una red cristalina durante la formacin
de una roca, entrara en la fase en la cual se forman los enlaces ms
fuertes. Ahora bien, la reaccin de un elemento en un ambiente
fisicoqumico influye su capacidad para formar los enlaces mas
fuertes posibles y esta capacidad esta relacionada directamente con
el numero de electrones y su configuracin alrededor del ncleo
atmico. Por eso los elementos qumicos en la clasificacin segn
afinidad se presentan en grupos o en subgrupos cuyas relaciones
extranucleares estn bien definidas. Por ejemplo en el caso de los
elementos siderofilos Fe, Ni y Co; Ru, Rh y Pd; Re, Os, Ir y Pt,
hay orbitales d que se llenan con electrones debajo de un orbital
exterior; as los elementos de cada grupo citado tienen reacciones
quimicocristalograficas muy semejantes y los grupos presentan
tendencias bastante similares en cuanto a reacciones fisicoqumicas.
Algunos elementos calcofilos como S, Se y Te; Cu, Mo, Zn y Cd; As,
Sb, Au y Bi; Ag y Hg, pueden agruparse segn su configuracin de
electrones y su tendencia a formar enlaces covalentes o polares.
Finalmente, los elementos litofilos presentan subagrupaciones que
muestran subafinidades como Li, Sa, K, Rb y Cs; Be, Mg, Ca, Sr y
Ba; Ti, Zr, Hf y Th; B, Al y Ga y las tierras raras. Esto se debe a
su estructura similar de elementos extranucleares y su tendencia a
formar enlaces inicos.
Del anlisis de los resultados geoqumicos del muestreo de rocas
en el proyecto Winicocha se deduce que pertenecen a una fase
calcofila y litofila.
MTODOS GEOQUMICOS DE EXPLORACIN MINERALa gran dificultad que
representa en la actualidad la localizacin de nuevos depsitos
minerales, como materia prima para satisfacer la demanda de un pas
o inclusive en el mbito mundial, hace que el trabajo del
especialista en exploracin minera sea con base a un programa
especfico llamadoPrograma de exploracin Minera.Los mtodos
geoqumicos aplicados a la exploracin minera son una herramienta
esencial utilizada en los programas de exploracin en todas sus
etapas, desde los trabajos iniciales de reconocimiento hasta los de
detalle cuando el yacimiento ya ha sido localizado. Los mtodos
geoqumicos tambin se utilizan para identificar las prolongaciones
de los yacimientos ya conocidos o en explotacin y como ayuda en la
toma de decisiones en la seleccin de reas de inters para llevar a
cabo la perforacin como etapa final en la localizacin de
yacimientos minerales.El objetivo de estos apuntes es dar a conocer
los principios bsicos de la geoqumica inorgnica y las tcnicas de la
geoqumica aplicada a la exploracin minera dentro del marco de los
programas de exploracin, as como proporcionar los principales
criterios geolgicos para la evaluacin de los resultados qumicos
cuantitativos obtenidos en laboratorio y la interpretacin de la
informacin obtenida.La realizacin del presente material esta basado
principalmente en las publicaciones de los siguientes
autores:Levison, A. A.1980.Introduction to Exploration
Geochemistry. 2 edition. Applied Publishing.Rose A. W., Hawkes H.
E.andWebb J. S.1979.Geochemistry in Mineral Exploration.Gunter,
F.1991.Principles and Applications of Inorganic
Geochemistry.Macmillan Publishing Co.Ing. Manuel Escalante
Snchez.I.1.- INTRODUCCINLa 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
llamadaProspeccin 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 comorocas, sedimentos de arroyo,
suelos, agua, vegetacinoaire.Por consecuencia, la exploracin
geoqumica es usualmente dividida en dos amplias categoras:
El estudio de depsitos minerales tanto metlicos como no
metlicos.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 unanecesidad radical, nuevos accesos a la
exploracin minera, que la geoqumica conjuntamente con otras
ciencias talcomo 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
deanomalasqumicas 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 programaEarth
ResourcesTechnology Satellitede 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 GEOQUMICAAlgunos 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 porAgricola (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 siglosVIIIoIX, segn la fuente citada
porBoyle (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 sigloXVIIy
posteriores, hacindose particularmente abundantes a principios del
sigloXX.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 de1930, posteriormente en los
pases escandinavos, particularmente en Suecia.Los primeros
programas de exploracin a gran escala fueron iniciados en1932por
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 sigloXX, fuertes escuelas de geoqumica fundamental
fueron establecidas sobre las bases de los pases pioneros por
famosos geoqumicos soviticos comoV.I. Vernadsky, quien realiza el
primer trabajo en biogeoqumica, y su estudianteA.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 sonI.I. Ginzburg, A.P. Vinogradov y D.P. Malyuga.En
noruega y al mismo tiempo, el trabajo clsico deV.M.
Goldschmidtsobre 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,
peroGoldschmidtformulara los principios que rigen a los datos
observados, los cuales subsecuentemente podran ser utilizados para
propsitos de exploracin.Otros estudios fueron hechos porT. Vogten
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. Rankamaestudia 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, Warreny 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 dedithizone(un reactivo qumico colorimtrico) para
el anlisis rpido y sencillo de ciertos metales, que de acuerdo
aBoyley Smith (1968)"probablemente mas que algn otro factor nico,
este dara impulso para el subsecuente desarrollo de los mtodos
geoqumicos de prospeccin en Canad".Por1950, 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, en1954,
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 por1947. Los trabajos presentados en los primeros
aos incluyen a autores comoHawkes, 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 los50'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 en1954bajo
la direccin del profesorJ.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 en1955, 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
EXPLORACINLa 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)El
trabajo de campo, empleado primeramente en el
muestreo.a)Laboratorio.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
EXPLORACINSeleccin 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 ObjetivoLos 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 losgossans,
afloramientos lixiviados y lasanomalas geoqumicas secundariasque
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 lasanomalas no significativaso 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 BSICOSLos 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 delbackground.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 ode 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
deelementos 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
delbackground,thresholdyanomala. 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.GEOQUMICAAPLICADAPRINCIPIOS BSICOSLos cuatro tpicos
en exploracin geoqumica, tanto en el ambiente primario como en el
secundario son:contaminacinestudios de orientacinanomalas
falsasinterpretacin de datos geoqumicosCONTAMINACIN.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:MineraLa
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.IndustrialAnteriormente 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)AgrcolaEl 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.ConstruccinLa
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 humanasLa
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, losestudiospreliminares odeorientacinpuede
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 ORIENTACINSe 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 llamadoestudio 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 reaEl mejor mtodo de muestreoIntervalo ptimo de
muestreoHorizonte de suelo y la profundidad a la cual deben tomarse
las muestrasTamao a la que la muestra debe ser analizadaElemento o
grupo de elementos que deben ser analizados y la tcnica analtica a
emplearLos efectos de topografa, hidrologa, drenaje, clima, lluvia,
vegetacin, materia orgnica y xidos de fierro y manganesoEl lmite
superior de los valores del background (threshold) en rocas, suelo
y aguaLa manera ms eficiente de colectar las muestras y su
anlisisSi los mtodos geoqumicos son factibles o noSi existe
contaminacin en el reaLos 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 orientacinEstudio de reconocimiento de
sedimentos de arroyo de manera rpida, bajo costo y que cubra
grandes reasEstudio preliminar de sedimentos de arroyo ro arriba
para delimitar las reas de intersEstudio detallado de sedimentos de
arroyo ro arriba para definir las anomalasMuestreo de bancos
mineralizados, si estn presentesMuestreo de suelos para definir con
mayor precisin las anomalasMuestreo de rocas para localizar el
yacimiento o los halos primarios asociados a lANOMALAS 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
llamadosanomalas significativasy aquellas que no lo estn son
lasanomalas falsaso 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 GEOQUMICOSLa 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)que est
genticamente relacionada a un depsito mineral2)que est genticamente
relacionada a acumulaciones de minerales de carcter subeconmico,
como los yacimientos de gran tonelaje y baja ley3)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 diagramasEstos 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
tambincuando 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.BackgroundEl 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.AMBIENTEGEOQUMICOPRIMARIOGENERALIDADESLa 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 SECUNDARIOAmbiente 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 fluidosAmbiente
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 libreEl
movimiento de materiales que sucede entre los ambientes primario y
secundario puede ser representado grficamente en forma de un
sistema cerrado simplificado, conocido comoel ciclo geoqumicoel 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, quemtodos
geoqumicosextremadamente 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
trminodispersinse 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
trminodistribucin, 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 acumulacines la desviacin del valor
promedio del terreno (background) hacia valores mayores, lo que en
el ambiente primario, idealmente resulta ser un depsito
mineral.Migracines 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
GEOQUMICASBarrera 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)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)Reduccin por cido sulfhdrico.Causa la precipitacin
de la gran mayora de metales en forma de sulfuros.c)
Reduccingley.Causa la precipitacin de algunos aniones de metales,
tales como uranio, vanadio y molibdeno.
El trminogleyse 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
ochoelementos
mayores:OxgenoSilicioAluminioFierroCalcioSodioPotasioMagnesioEstos
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 consideranelementos 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 llamadoselementos trazae incluyen a casi todos los elementos
importantes que forman a los minerales de mena y a los elementos de
inters en exploracin geoqumica.DISTRIBUCINDEELEMENTOSTRAZAEn la
tabla II.2 se presenta el rango de abundancia promedio de 63
elementos traza y 2 elementos menores (TiyMn) 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, BiyAuson 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+3en 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
debackgroundencontrados en suelos residuales formados a partir de
rocas gneas o metamrficas, as como elbackgroundde 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
PRIMARIOSMuchos 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 comobackgrounddel 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 llamadahalo 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
rocasMuchos 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 debackground.TIPOS DE HALOS
PRIMARIOSLos 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
otroscaminosconductores 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 GUAAl 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.4El hecho de que uno o ms elementos (o minerales) puedan estar
estrechamente asociados, y puedan constituir un halo, ayuda en el
descubrimiento de depsitos mineralesdespus de buscados, lo que
lleva al concepto de elemento gua, elemento indicador
opathfinder(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
comopathfinderpara 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 comopathfinderpara el uranio. Es tambin esencial que
exista una relacin directa e interpretable entre la distribucin
geoqumica delpathfindery 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.Lospathfindersson 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
GEOQUMICASSon 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 terminoProvincia Metalogenticaes
usualmente uti