i SIMULACIÓN GEOESTADISTICA DE BANDAS ROTANTES APLICADA A LA IDENTIFICACIÓN DE FACIES EN EL BATOLITO ANTIOQUEÑO TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR POR EL TÍTULO MAGISTER EN INGENIERÍA – RECURSOS MINERALES LUIS FERNANDO ARREDONDO RESTREPO DIRECTOR LUIS HERNAN SANCHEZ ARREDONDO ING, MSc. UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS MEDELLIN, COLOMBIA NOVIEMBRE DEL 2016
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SIMULACIÓN GEOESTADISTICA DE BANDAS ROTANTES APLICADA … · i simulaciÓn geoestadistica de bandas rotantes aplicada a la identificaciÓn de facies en el batolito antioqueÑo trabajo
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SIMULACIÓN GEOESTADISTICA DE BANDAS ROTANTES APLICADA A LA
IDENTIFICACIÓN DE FACIES EN EL BATOLITO ANTIOQUEÑO
TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR POR EL TÍTULO
MAGISTER EN INGENIERÍA – RECURSOS MINERALES
LUIS FERNANDO ARREDONDO RESTREPO
DIRECTOR
LUIS HERNAN SANCHEZ ARREDONDO
ING, MSc.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
FACULTAD DE MINAS
MEDELLIN, COLOMBIA
NOVIEMBRE DEL 2016
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AGRADECIMIENTOS
A Dios por un escalón más en mi carrera académica y profesional.
A Luis Hernán Sánchez, por el apoyo y la dedicación que tuvo durante todo el proceso formativo.
A Oscar Jaime Restrepo por el apoyo y la disponibilidad que tuvo desde antes de iniciar la
Maestría.
A Pablo Noriega por el permiso para poderme inscribir a la Maestría.
A Felipe Sánchez por toda la ayuda y apoyo para realizar este trabajo.
A mi madre por sus oraciones que a diario me acompañan.
A mi familia, a quien amo con todo mi corazón, por el apoyo moral para continuar siempre.
A todos mi compañeros y profesores de maestría.
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RESUMEN
Este trabajo se llevó a cabo con el fin de elaborar una cartografía automática de facies en el
Batolito Antioqueño, mediante una simulación geoestadística conocida como simulación
condicionada por bandas rotantes, utilizando como variables el contenido de minerales tales
como Cuarzo, Feldespato Potásico y Plagioclasa, los cuales son utilizados en la clasificación de
Streckeisen (1976) para identificar la variación petrográfica dentro del Batolito Antioqueño.
Para llevar a cabo este trabajo se realizó el análisis geoestadístico de la base de datos resultado
del trabajo de campo obtenida por Feininger & Botero (1982). El análisis geoestadístico incluye
el estudio variográfico de las variables regionalizadas (contenido de Cuarzo, Feldespato Potásico
y Plagioclasa), la transformación gaussiana de estos valores y la estimación del contenido de
cada mineral en una malla de 1km por 1km. La simulación condicionada conocido como el
método de las bandas rotantes se desarrolló con el fin de identificar la variación de facies dentro
del dominio geológico conocido como Batolito Antioqueño.
Usualmente se realiza cartografía geológica utilizando una metodología directa, la cual implica
cubrir la zona a cartografiar con recorridos de campo que toman una buena cantidad de tiempo
en llevarse a cabo y en plasmar e interpretar la información obtenida en campo. La base de datos
utilizada es apropiada o cumple con los requerimientos necesarios para realizar la estimación
por el nivel de detalle y análisis que esta contiene (secciones delgadas, conteo de puntos, análisis
modal de minerales, análisis geoquímico de algunas muestras y el mapeo de fallas).
El resultado final de este trabajo es el mapa de facies del batolito antioqueño y la relación de este
con las principales mineralizaciones auríferas, considerando que el tipo de roca y la ubicación se
convierten claramente en una guía a la hora de definir el interés minero de una zona. En este
caso las facies tonalita-granodiorita se asocian de manera especial con la presencia de las
mineralizaciones auríferas en el Batolito Antioqueño.
Y que no fueran rechazados más del 5% de los datos.
El resultado del análisis variográfico de las variables Cuarzo, Feldespato y Plagioclasa se presenta en
los variogramas que se muestran a continuación.
En general los variogramas de datos sin transformar y transformados presentan efecto pepita (El
semivariograma por definición es nulo en el origen, pero en la práctica estos presentan discontinuidad o
efecto pepita en el origen, el cual puede estar asociado a errores en los ensayos de laboratorio, toma
de información en campo, errores en la manipulación de muestra o posiblemente se requiera realizar
una malla de muestreo más densa, reducir el espaciamiento de las muestras en sentido horizontal
reduciría el efecto pepita; sin embargo, resultaría bastante costoso por otro lado.
En este caso es importante resaltar que para las tres variables (Cuarzo, Feldespato y Plagioclasa) los
tres variogramas presentan efecto de pepita en el caso de variograma experimental y solo para para el
caso de Feldespato de Potasio el variograma teórico se ajusta al origen y no presenta efecto de pepita
En los tres casos se puede observar que tanto en los variogramas experimentales como los teóricos la
varianza real supera la varianza teórica.
Al obtener los variogramas direccionales se observa que para las direcciones 200 y 110 se obtiene un
variograma con un efecto pepita mucho menor que en las otras direcciones obtenidas, esto podría
tomarse como las direcciones con menor interferencia de los errores en la variable Feldespato de
Potasio.
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Figura 10. Variograma para la variable Plagioclasa Gaussiana.
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Figura 11. Variograma para la variable Feldespato Potásico Gaussiano.
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Figura 12. Variograma para la variable Cuarzo Gaussiano.
3.3 Cartografía Automática
Luego de la validación de los variogramas se procedió a la cartografía automática por el método de la
simulación de bandas rotantes, donde para todo el análisis se involucró el sistema de fallas geológicas
cartografiado y reportado en el trabajo de Feininger y Botero (1982).
Este método de análisis requirió una transformación gaussiana de los datos de campo a través de una
técnica geo estadística conocida como anamorfosis, además la corrección del efecto de soporte basado
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en una malla de estimación 2D de 1km por 1 km, lo cual implico un nuevo análisis estructural y su
respectiva validación cruzada.
Es importante mencionar que el método de bandas rotantes permite definir la cartografía automática de
tres escenarios, el escenario pesimista, el escenario optimista y el escenario estimado donde se
utilizaron 200 bandas y 10 simulaciones para cada uno de los minerales de importancia para la
identificación de las facies petrográficas.
Figura 13. Mapa de la estimación del contenido en porcentaje de cuarzo (escenario 10 simulaciones).
Los puntos de color granate corresponden a las manifestaciones auríferas reportadas por Rodríguez et
al, 1983 en el Batolito Antioqueño.
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Figura 14. Mapa de la estimación del contenido en porcentaje de cuarzo (escenario optimista). Los puntos de color granate corresponden a las manifestaciones auríferas reportadas por Rodríguez et
al, 1983 en el Batolito Antioqueño.
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Figura 15. Mapa de la estimación del contenido en porcentaje de cuarzo (escenario pesimista). Los
puntos de color granate corresponden a las manifestaciones auríferas reportadas por Rodríguez et
al, 1983 en el Batolito Antioqueño.
Analizando el cuarzo en los diferentes escenarios se nota que en el escenario para el promedio de las
10 simulaciones, el contenido de cuarzo aumenta dentro del set de fallas geológicas, en el extremo
noroeste y hacia la periferia del batolito, en el centro de este se presentan los contenidos más bajos. El
10% de todo el batolito tiene más de 13.74% de cuarzo y predominan las tendencias noroeste sureste.
Los puntos en color granate corresponde a depósitos vetiformes con valores de oro dentro del Batolito,
cabe resaltar que para los tres escenarios estos se ubican principalmente en las rocas con contenidos
de cuarzo inferior a 17.36 y superior a 9.26, caso pesimista cuantil 90 y contenidos inferior a 31.80, caso
optimista cuantil 75).
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Figura 16. Mapa de la estimación del contenido en porcentaje de plagioclasa (escenario 10
simulaciones). Los puntos de color granate corresponden a las manifestaciones auríferas reportadas
por Rodríguez et al, 1983 en el Batolito Antioqueño.
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Figura 17. Mapa de la estimación del contenido en porcentaje de plagioclasa (escenario optimista).
Los puntos de color granate corresponden a las manifestaciones auríferas reportadas por Rodríguez
et al, 1983 en el Batolito Antioqueño.
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Figura 18. Mapa de la estimación del contenido en porcentaje de plagioclasa (escenario pesimista).
Los puntos de color granate corresponden a las manifestaciones auríferas reportadas por Rodríguez
et al, 1983 en el Batolito Antioqueño.
Para la plagioclasa en el escenario para el promedio de las 10 simulaciones, el contenido de plagioclasa
aumenta principalmente tanto hacia el noroeste como hacia el noreste y en algunos sectores dentro del
set de fallas geológicas, en el extremo noroeste y hacia la periferia del batolito, en el centro de este se
presentan los contenidos más bajos. De acuerdo al contenido de plagioclasa se observa una tendencia
noroeste. Analizando el contenido de plagioclasa en los tres escenarios se observa que para el caso
optimista y el caso de 10 simulaciones los depósitos de oro se encuentran en rocas con porcentajes
inferior a 39.3 y 14.17 respectivamente, en ambos casos corresponde al cuantil 75, en ambos casos y
refinando un poco más los datos, la mayoría de las mineralizaciones se presentan en rocas con
contenidos inferior a 25.7 y 10.34 que corresponden al cuantil 50. El caso pesimista la mineralización se
presenta en las muestras con contenidos de inferior a 8.36 (cuantil 90) y refinando un poco más en rocas
con contenidos de plagioclasa inferior a 5.02 (cuantil 75).
Los grandes depósitos como Gramalote, Antioquia Gold y San Ramón en Santa Rosa se encuentran
ubicados en las facies con intervalos que presentan contenidos de plagioclasa que van entre 2% y 25%
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correspondiente a los cuantiles 5 y 50 respectivamente (esta afirmación se realiza en base a los graficos
obtenido en la distribución del contenido de plagioclasa).
Figura 19. Mapa de la estimación del contenido en porcentaje de Feldespato Potásico (escenario 10
simulaciones). Los puntos de color granate corresponden a las manifestaciones auríferas reportadas por
Rodriguez et-al, 1983 en el Batolito Antioqueño.
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Figura 20. Mapa de la estimación del contenido en porcentaje de Feldespato Potásico (escenario
optimista). Los puntos de color granate corresponden a las manifestaciones auríferas reportadas por
Rodríguez et al, 1983 en el Batolito Antioqueño.
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Analizando el contenido de plagioclasa en el batolito, se nota que en el escenario para el promedio de
las 10 simulaciones, el contenido de cuarzo aumenta dentro del set de fallas geológicas (zona de menor
deformación del batolito), la tendencia en este caso es claramente noreste suroeste acercándose a una
tendencia norte sur, Las muestras con los valores más bajos de feldespato se presentan principalmente
hacia la periferia del batolito y no presentan relación alguna con las mineralizaciones.. El 10% de todas
las muestras en el batolito contienen más de 28.10% de feldespato potásico tomando como referencia
el caso de las diez simulaciones.
Observando el caso de 10 simulaciones las facies con contenidos de feldespato potásico entre 7.4 y
17.20 (cuantil 25 y cuantil 75 respectivamente) son las facies asociadas a los depósitos minerales de
interés económico. El escenario optimista presenta una asociación de depósitos minerales con las facies
con contenidos de feldespato potásico entre 18 y 55.6, los cuales corresponden a los cuantiles 25 y 75
respectivamente. El caso pesimista es el que reporta los valores en contenido de feldespato potásico
más bajos (entre 0.58 y 4.56, correspondiente a los cuantiles 25 y 75 respectivamente).
Figura 21. Mapa de la estimación del contenido en porcentaje de Feldespato Potásico (escenario
pesimista). Los puntos de color granate corresponden a las manifestaciones auríferas reportadas por
Rodríguez et al, 1983 en el Batolito Antioqueño.
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En los tres escenarios lo grandes depósitos como Gramalote, Antioquia Gold y San Ramón en Santa
Rosa de Osos se ubican en las facies con contenidos de feldespato potásico ubicados entre los cuantiles
25 y 75 y con contenidos que oscilan entre 10 y 45%.
Escenarios Petrográficos.
Una vez obtenidos los datos de la estimación para los minerales cuarzo, feldespato potásico y
plagioclasa se obtuvieron 6653 datos los cuales se llevaron al triangulo de Streckeisen (1976) y con la
ayuda de kriging ordinario y un variograma omnidireccional se procedió a la cartografía automática, la
cual permitió identificar las siguientes facies petrográficas, las cuales se relacionan en la siguiente tabla.
La observación más notoria de acuerdo a la clasificación de Streckeisen y el mapeo de facies por bandas
rotantes es que las muestras con código Streckeisen 5, 4 3b, 3a y 2, que son las muestras con cantidad
de cuarzo recalculado entre 20% y 60% son las muestras que mejor se asocian a los grandes depósitos
auríferos y a las demás mineralizaciones mapeadas dentro del Batolito Antioqueño.
Figura 22. Relación de facies encontrada según la clasificación Streckeisen (1976) en el Batolito Antioqueño para cada escenario (Escenario pesimista, escenario optimista y escenario de las 10
simulaciones).
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Figura 23. Mapa de la estimación de facies en el Batolito Antioqueño (escenario 10 simulaciones), los
números corresponden al código establecido para cada litología o facie relacionada en la figura 22.
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Figura 24. Mapa de la estimación de facies en el Batolito Antioqueño (escenario optimista), los
números corresponden al código establecido para cada litología o facie relacionada en la figura 22.
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Figura 25. Mapa de la estimación de facies en el Batolito Antioqueño (escenario pesimista), los
números corresponden al código establecido para cada litología o facie relacionada en la figura 22.
Analizando los mapas de facies resultado de la simulación se observa claramente como alrededor del
80% de las manifestaciones económicas se encuentran ubicadas en la serie de rocas que forman el
grupo de los granitos, principalmente Tonalita, Granodiorita y Monzogranito, este último abre las puertas
a una nueva investigación, considerando que no es una facie reportada en la bibliografía como una de
las más abundantes y solo se menciona como una facie menor. Este patrón se observa claramente en
los tres escenarios.
Llama la atención la cantidad de mineralizaciones que se encuentran dentro de las estructuras (fallas)
principales, abriendo la posibilidad de encontrar depósitos de mayor envergadura entre este tipo de
estructuras y asociados a las facies más promisorias (Tonalita y Granodiorita) de acuerdo a la asociación
encontrada en este trabajo y que aún no reportan datos ni hallazgos importantes.
Además es clara la tendencia noroeste sureste de las facies que componen el grupo del granito, en las
cuales se encuentra la mayor cantidad de mineralizaciones y la cual coincide con la dirección principal
de las fallas ubicadas al este de la falla Miraflores. Este rasgo restringe el campo de la exploración en la
búsqueda de mineralizaciones auríferas económicamente explotables.
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CONCLUSIONES
Se observa claramente el tamaño proporcional en el contenido de cuarzo, feldespato potásico y anortita
en la plagioclasa, se concentran principalmente al este de la falla Miraflores que es donde menos
deformación presenta el Batolito Antioqueño (Sanchez et al, 2013). En el caso del feldespato potásico
esta diferencia no es tan notoria y el tamaño proporcional es más homogéneo, aunque se presenta la
misma tendencia, ésta no es tan marcada como en el caso de los demás minerales, casualmente en
este sector se concentra gran cantidad de las manifestaciones auríferas reportadas dentro del Batolito
Antioqueño.
La estimación de facies mediante el método geoestadístico de bandas rotantes permite identificar y
mapear de forma automática la variación litológica dentro del batolito Antioqueño, de una manera eficaz
y eficiente, ya que coincide con la litología observada en campo desde mi propia experiencia y con la
litología reportada por Mejia (2011).
Tomando como ejemplo especifico a Gramalote, se pudo verificar la validez del método, considerado
que no se tomaron muestras propiamente en el cerro Gramalote, la muestra más cercana está ubicada
aproximadamente a un kilómetro y a la hora de mapear con la simulación se encontró que el tipo de roca
asignado a Gramalote coincide exactamente con la facie Tonalita-Granodiorita reportada por la
compañía como roca huésped del depósito de tipo intrusión related ubicado en el municipio de San
Roque Antioquia (Gramalote). Esta roca además es exactamente descrita por Mejia (2011) como la
Tonalita del Cerro de Gramalote, roca huésped de la mineralización de oro en el proyecto Gramalote.
De igual manera ocurre en el caso Santa Rosa de Osos en el proyecto San Ramón en el cual Almeida
et al (2012), reportan muestras clasificadas bajo análisis macroscópico como Tonalitas (rocas de grano
grueso, compuestas de cuarzo de color blanco lechoso, plagioclasa de color gris claro, hornblenda de
tonalidad verde oscuro y brillante, biotitas de color negruzco, aspecto laminar y brillo vítreo). Estas
muestras coinciden exactamente con las facies mapeadas en los tres escenarios como tonalita y
granodiorita.
El método de estimación permitió identificar y correlacionar las mineralizaciones existentes en el Batolito
Antioqueño con los porcentajes de cuarzo, feldespato potásico y plagioclasa, ubicando en cada uno de
los mapas de contenido de mineral, los porcentajes y el cuartil en que se encuentran las mineralizaciones
auríferas.
En los tres escenarios petrográficos (Caso optimista, caso pesimista y caso 10 simulaciones) fue
persistente la relación entre los depósitos auríferos de gran tamaño encontrados hasta la fecha en el
Batolito Antioqueño y su asociación con las facies tonalita y granodiorita.
En general, tanto las facies mapeadas y la composición mineral de las facies (Cuarzo y Plagioclasa)
presentan una tendencia (NW-SE) similar a la estructuras encontradas al este de la falla Miraflores, zona
de menor deformación reportada por Sanchez et al, 2013. A diferencia del mapa de contenido de
Feldespato Potásico que presenta una orientación NE-SW muy cercana a la tendencia N-S.
Las observaciones de campo, la información reportada por autores como Mejia (2011), Alameida et al
(2012), Feininger y Botero (1982) y mi propia experiencia laboral en proyectos mineros como Gramalote
en el cual he laborado durante 6 años continuos validan el método de bandas rotantes para realizar
estimación de facies por el método de bandas rotantes.
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El mapeo de facies estimado por el método de bandas rotantes se puede tomar como una guía o base
para la exploración de depósitos auríferos de interés económico, los cuales en su mayoría y de acuerdo
a las observaciones encontradas por otros autores y observadas por mi directamente en campo a través
de la experiencia laboral se pueden fácilmente asociar a facies Tonalita y Granodioritas, esto como se
menciona al principio de este párrafo puede servir como una guía exploratoria para restringir área de
interés económico.
De acuerdo a la clasificación Streckeisen (1976) las facies con contenidos de cuarzo recalculados
entre 20% y 60% son las que mejor se pueden asociar a las mineralizaciones auríferas de acuerdo al
mapeo de facies estimado por bandas rotantes.
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