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Geología Económica

Conceptos básicos

Joseline Tapia1

1Departamento de Ingeniería de Minas

Universidad de Antofagasta

Primavera 2015

[email protected] (UA) Geología económica 02 2015 1 / 58

Resumen de la presentación

1 De�niciones

Clasi�cación geoquímica de los elementos según Goldschmidt

2 Geología económica

De�nición

De�niciones básicas relacionada a geología económica

3 Mineralización

Mineralización hipógena o primaria

Mineralización exógena o supérgena


Clasi�cación geoquímica de los elementosSegún Goldschmidt


http://www4.nau.edu/meteorite/meteorite/Images/GoldschmidtClassification.jpg

Clasi�cación geoquímica de los elementosSegún Goldschmidt: Litó�los

Los elementos litó�los son los constituyentesde las rocas.

Son difíciles de reducir a estado elemental; loscompuestos con oxígeno son los máscaracterísticos.

La mayoría de los elemenentos litó�los son loscomponentes de los silicatos.

También ocurren naturalmente como óxidos,haluros, fosfatos, sulfatos, y carbonatos.



http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0033_SCORM_MFFTT600341-EN/content/2/3_1/2_1abra.gif

Clasi�cación geoquímica de los elementosSegún Goldschmidt: Litó�los

Incluyen 54 elementos

Alcalinos y alcalino-térreos: boro, aluminio, yescandio

Lantánidos y actínidos: actinio, thorio,protactinio, y uranio

Carbono, silicio, titanio, zirconio, hafnio,fósforo, vanadio, niobio, tantalio, oxígeno,cromio, y tungsteno

Halógenos y manganeso (posiblementetecnecio y astato




Clasi�cación geoquímica de los elementosSegún Goldschmidt: Calcó�los

Los elementos calcó�los son los elementos delas menas de sulfuros: cobre, plata, oro, cinc,cadmio, mercurio, galio, indio, talio,germanio, estaño, plomo, arsénico, antimonio,bismuto, azufre, selenio, y teluro

Sus cationes tienen 18 electrones en la capa

externa (S2-, Se2-, y Te2- tienen 8 electronescada uno)

En la naturaleza se encuentran como sulfuros,seleniuros, telúridos, y thio sales (unaexcepción es el estaño, que ocurre comocasiterita SnO2).

Plata, oro, cobre, arsénico, asufre, bismuto, yotros, se presentan naturalmente en su formaelemental.




Clasi�cación geoquímica de los elementosSegún Goldschmidt: Sideró�los

Son elementos que tienen la última capaatómica llena

Incluyen a todos los elementos del Grupo VIIIdel sistema periodico, así como también Mo yRe

Tienen una a�nidad química con As(sperrylita, PtAs2; loellingita, FeAs2;chloanthita, NiAs2; y cobaltita, CoAsS) y enmenor medida con los sulfuros (pentlandita,(Fe,Ni)9S8; molibdenita, MoS2), así comotambién con P, C y N.

En la naturaleza, los metales del grupo delplatino se presentan generalmente en estadoelemental, y el Fe se presenta como óxidos osilicatos y sulfuros, y minoritariamente comoarsenitos y en estado nativo.




Clasi�cación geoquímica de los elementosSegún Goldschmidt: Atmó�los

Son los elementos atmosféricos.

Incluye todos los gases inhertes (de He a Rn),N e H.

La forma gaseoosa es característica en lanaturaleza.

Su ocurrencia en estado natural escaracterística para la mayoría de estoselementos (excepto para H, que se parece alos elementos litó�los).





1 De�niciones



De�nición


3 Mineralización




Geología EconómicaDe�nición, ¾Qué es la geología económica?

La Geología Económicacorresponde esencialmente alestudio de depósitos minerales.

Esto incluye tanto recursosmetálicos, mineralesindustriales (no metálicos) ytambien los combustibles.


http://www.eos.ubc.ca/courses/images/course/eosc331.jpg

Geología económicaElementos en su teléfono

Elemento ¾Cómo se usa?

Aluminio Aleación metálica usada para discar, transmitir, y recibir

Antimonio, Arsénico, Berilio, Bismuto Aleación usada para discar

Boro, Germanio, Indio, Silicio Mecanismo usado para discar

Cadmio Color amarillo en aparatos para el hogar

Calcio Lubricante para partes móviles

Carbón Plástico en aparatos del hogar, transmisor en partes de acero

Cloro Alambre de aislamiento

Cromo Color en plástico verde, pátinas, y acero inoxidable

Cobalto Materiales magnéticos en receptor

Cobre Cables, pátinas, partes de bronce

Fluor Partes de plástico

Oro, paladio, platino Contactos eléctricos

Hidrógeno Plásticos de aparatos caseros, alambre de aislamiento

Kriptón Timbre en los sets Dial-Tono


http://www.comm-links.co.uk/product_images/s/775/bt_Element__09328_std.jpg

Geología económicaElementos en su teléfono

Elemento ¾Cómo se usa?

Plomo, Estaño Soldadura en las conexiones

Litio Lubricante interno para partes móviles

Magnesio Piezas en transmisor, timbre

Manganeso, Fósforo, Azufre Acero en partes

Mercurio Color en plásticos rojos

Molibdeno Magneto en receptor

Niquel Magneto en receptor, partes de acero inoxidable

Nitrógeno Dureza en piezas tratadas con calor

Oxígeno Plástico en artefactos domésticos, aislamiento de cables

Titanio Color en plásticos blancos

Tungsteno Luces

Vanadio Receptor

Cinc Latón, timbre


http://www.comm-links.co.uk/product_images/s/775/bt_Element__09328_std.jpg

Geología económica¾Qué buscan los geólogos económicos?

Recursos naturalesno renovables

Energía

Geotermia Petróleo

Recursosminerales

Mineríametálica

Mineríano metálica



1 De�niciones



De�nición


3 Mineralización




De�niciones básicasOcurrencia mineral

Concentración anómalade un elemento omineral que seconsidera valiosa.


http://www.mineraltown.com/Reports/32/Minmiage1.jpg

De�niciones básicasDepósito mineral

Es una ocurrenciamineral de tamaño yley su�ciente para queen circunstanciasfavorables seaconsiderado conpotencial económico.


http://lh3.ggpht.com/_kQgnd6j7gjQ/SmgWa3FnztI/AAAAAAAATj0/dc18obIWGTI/11272-404.jpg

De�niciones básicasYacimiento

Depósito mineral que ha sido examinado y ha probado tener su�ciente tamaño, leyy accesibilidad como para ser puesto en producción y ser rentable.

La rentabilidad de un yacimiento depende también de condiciones ajenas al cuerpomineral, como las tasas de impuesto, precio de metales, condiciones de transporte,etc.


http://www.kalipedia.com/kalipediamedia/cienciasnaturales/media/200704/17/tierrayuniverso/20070417klpcnatun_50.Ees.SCO.png

De�niciones básicasMina

Corresponde a laslabores de explotaciónde un yacimiento.


http://cdn.lapatilla.com/imagenes.lapatilla/site/wp-content/uploads/2012/09/minas.jpg

De�niciones básicasRecurso mineral

Tonelaje o volumen de rocamineralizada de interéseconómico intrínseco, cuyasleyes, límites y otrascaracterísticas apropiadasestán conocidas con ciertogrado de certeza.


http://www.legislatura.lapampa.gov.ar/LabParlament/Digestos/DigestoMineria/Images/Portada.jpg

De�niciones básicasReserva mineral

Porción o volumen deun Recurso Mineral enel que se han efectuadoestudios técnicos yeconómicos.


http://www.eldiario.net/noticias/2009/2009_11/nt091116/img091116/tpol.jpg

De�niciones básicasDe�niciones básicas

Roca de caja La roca que rodea aldepósito, por ejemplolas rocas a ambos ladosde una veta.


http://www.geovirtual2.cl/MVgeo/Verde01gr.jpg


Roca huésped La roca dentro de lacual se presenta eldepósito mineral.

Ej. Pór�do Chuqui enChuquicamata.


http://www.geovirtual.cl/MVgeo/Epidot10gr.jpg


Mena de cinc (blenda) Mineral o minerales quepueden ser extraídos deuna roca con gananciaeconómica (utilidad).

Ej. Menas de Cu:Calcopirita (CuFeS2),Bornita (Cu5FeS4),Calcosina (Cu2S).


http://1.bp.blogspot.com/_-1B7sI-tNMs/Sf9-6ntFWTI/AAAAAAAAANA/BaAZlYqs8qk/s400/blenda.jpg


Ganga Aquellos minerales loscuales ocurren con losminerales de mena,pero que no tienenvalor económico.

Ej. Cuarzo (SiO2),Calcita (CaCO3) oPirita (FeS2).


http://3.bp.blogspot.com/_oeiBdtiVZtA/SR3vkEGPCSI/AAAAAAAAb6A/-Uldbgttxys/s800/PICT8030-404.jpg


Ley Grado de concentraciónde un elemento en elcuerpo mineralizado, yasea mineral o roca.


http://safe-img03.olx.com.mx/ui/8/69/01/1282433680_115036801_1-Fotos-de--Compro-mineral-de-cobre-de-Alta-Ley-arriba-del-18-o-concentrado-de-cobre-1282433680.jpg


Ley de corte Grado mínimo deconcentración, para quela explotación searentable.


http://www.regioncoquimbo.cl/diario/images/glaciares%20pascua%20lama%202.jpg


Estéril Término mineroutilizado para referirsea la roca que noconstituye menaexplotable, en oposicióna rocas mineralizadas.


http://www.ecopilos.com/wp-content/uploads/2010/03/mineria-a-cielo-abierto11.jpg


Procesos de mineralización Se re�ere usualmente aprocesos formadores deminerales de mena o aminerales asociadosque permiten lasobreconcentración deellos (pirita).


http://www.iluana.com/resizemarca.asp?img=fotos/000064/minasanpedro084.jpg&width=800&height=600


Elemento

Contenido

promedio en

la corteza

Ley promedio

mínima

explotable

Al 8% 30%

Fe 5% 25%

Cu 50 ppm 0,4%

Ni 70 ppm 0,5%

Zn 70 ppm 4%

Mn 900 ppm 35%

Sn 2 ppm 0,5%

Cr 100 ppm 30%

Pb 10 ppm 4%

Au 4 ppm 1 g/t



1 De�niciones



De�nición


3 Mineralización




MineralizaciónHipógena o primaria

Mineralización hipógena Mineralización

endógena, es decirproducida por procesosinternos de la tierra.


http://geoinfo.nmt.edu/tour/landmarks/chino_mine/porphyry_copper_model_x_sec.jpg

MineralizaciónHipógena o primaria

Mineralización hipógena Magmáticos

I CristalizaciónI SegregaciónI Fraccionamiento

Metamór�cos

I RegionalesI De contacto

Hidrotermales

I Pór�dosI Epitermales



MineralizaciónHipógena o primaria: depósitos magmáticos

Complejo Bushveld, Sudáfrica Magmáticos

Algunos magmas tienenconcentraciones promedio deelementos valiosos mayores que elpromedioEstos elementos se concentran en laroca al cristalizar.El enriquecimiento puede ocurrirpor la concentración de mineralesdensos ricos en elementos valiosos.

I Depósitos de Cr, Ni y Pt seforman así.

I Capas de cromita oscuras enintrusivo má�co.


http://all-geo.org/highlyallochthonous/wp-content/uploads/2010/07/P1300055s.jpg

MineralizaciónHipógena o primaria: depósitos magmáticos

Kimberlita Magmáticos

Los yacimientos primarios dediamantes se encuentran en diatremas

constituidas por peridotitas con�ogopita llamadas kimberlitas


http://geodynamo.files.wordpress.com/2010/05/kimberlite_pipe.gif

MineralizaciónHipógena o primaria: depósito hidrotermal-magmático

Otros depósitosmagmáticos se forman porconcentración de elementosdel magma en �uidoshidrotermales exsueltos delfundido durante elenfríamiento.

Se les llama depósitoshidrotermales.



Otro tipo de depósitoshidrotermales se formacuando magma calienteaumenta la temperatura delas aguas subterráneas delas rocas adyacentes.

Esto lleva a la circulaciónconvectiva de aguacaliente, la que lixivia losmetales de la roca.

Cuando el agua se enfríacerca de o en la super�cie,estos metales precipitanformando depósitos.



Las aberturas hidrotermales en los ridges-mid-oceánicos (black smokers) depositansulfuros ricos en metales, formando grandes depósitos de sulfuros masivos (cobre,cinc, etc).



Estos elementos se depositan dentro del cuerpo magmático o son transportadosfuera de él y depositados en las rocas encajantes, como vetas y otros cuerpos.



Magmáticos

Link entre depósitos tipo pór�do de Cu y epitermal


MineralizaciónHipógena o primaria: metamór�co

Metamor�smo de contacto: skarn



1 De�niciones



De�nición


3 Mineralización




MineralizaciónSupergena o secundaria

Mineralización supergena Mineralización oefectos exógenos

(agentes externos)sobre cuerposmineralizados.



MineralizaciónSupergena o secundaria

Mineralización supergena Sedimentarios

I AlóctonosI Autóctonos

Meteorización

I ResidualesI SupergenosI Exóticos



Mineralización supergena o secundariaDepósitos de origen sedimentario: formaciones de hierro bandeado (BIF)

BIF Ciertos tipos de depósitos se formanpor la deposición o precipitación enambientes sedimentarios.

Las formaciones de hierro, quetienen un aspecto bandeado típico,son depósitos extensos de mineralesricos en Fe formados por laprecipitación de óxidos de Fe desdeel agua marina.

Las fromaciones de Fe estánrestringidas en el tiempo geológico.Se relacionan al comienzo de la vidafoto-sintética (requieren unaatmósfera rica en oxígeno).


http://ecosystems.wcp.muohio.edu/studentresearch/climatechange02/snowball/images/Snowball-fig9hoffschrag1999-Ironbands.jpg

Mineralización supergena o secundariaDepósitos de origen sedimentario: formaciones de hierro bandeado (BIF)


http://www.ees.rochester.edu/ees119/fig4_3.jpg

Mineralización supergena o secundariaDepósitos de origen sedimentario autóctono: evaporitas

Salar de Uyuni Algunos depósitos seforman por laprecipitación de salesmuy concentradas enlagos someros.

Estos incluyendepósitos de halita(NaCl, sal de mesa) yyeso.


http://home.mweb.co.za/ss/ss52/The_immense_Salaar_de_Uyuni.jpg

Mineralización supergena o secundariaDepósitos de origen sedimentario autóctono: evaporitas


http://wikitravel.org/upload/en/thumb/3/3c/Shadow_on_salar_de_uyuni.jpg/300px-Shadow_on_salar_de_uyuni.jpg

Mineralización supergena o secundariaSedimentario autóctono: nódulo de manganeso


http://www.21stcentech.com/wp-content/uploads/2012/10/manganese-nodules.gif

Mineralización supergena o secundariaSedimentario alóctono: placer


http://www.crwr.utexas.edu/gis/gishydro00/Class/trmproj/McFarlane/termproject_files/placermodel.jpe

Mineralización supergena o secundariaSedimentario alóctono: placer


http://sunsetvalleymining.com/sitebuilder/images/Library_placer_Deposits-512x337.png

Mineralización supergena o secundariaSedimentario alóctono: exótico


https://www.e-sga.org/fileadmin/sga/newsletter/news16/grafik05.jpg

Mineralización supergena o secundariaResiduales-meteorización: lateritas y bauxitas


http://www.malags.com/getattachment/mala-gpr-user-success-stories/nickel-laterite-exploration-proex-gpr-rta-antenna/mala-gpr-tropical-laterite-nickle-profile.gif

Mineralización supergena o secundariaModelo de alteración de un pór�do de Cu


http://4.bp.blogspot.com/_DzWFKhu_mdM/SPEmZhpmthI/AAAAAAAACks/J9t-koYkmvI/s400/USGS+porphyry+model.jpg

Mineralización supergena o secundariaOxidación de pirita

Se liberan electrones, deben ser tomados por aceptador de electrones agente oxidante=⇒ O2

FeS2 + 72O2 + H2O =⇒ Fe2+ + 2SO4

2- + 2H+

Fe2+ + 14O2 + H+ =⇒ Fe3+ + 1

2H2O

Fe3+ + 3 H2O =⇒ Fe(OH)3 + 3 H+

FeS2 + 152

O2 + 72H2O =⇒ Fe(OH)3 + 2SO4

2- + 4H+


Mineralización supergena o secundariaOxidación de pirita

Iones sulfato (SO42-) en solución sirven como mensajeros

FeS2 + 72O2 + H2O =⇒ Fe2+ + 2SO4

2- + 2H+

Oxidación de Fe2+ a Fe3+ es un proceso lento (1000 d. A pH=3) =⇒Fe2+ estransportado por H2O antes de precipitar Fe(OH)3 =⇒ gossan aparece desplazado delas rocas mineralizadas con pirita

Fe2+ + 14O2 + H+ =⇒ Fe3+ + 1

2H2O

Oxidación de pirita libera H+ al medio ambiente y acidi�ca las aguas super�ciales

FeS2 + 152

O2 + 72H2O =⇒ Fe(OH)3 + 2SO4

2- + 4H+


Mineralización supergena o secundariaEnriquecimiento supergeno de sulfuros de Cu-Fe

Enriquecimientosecundario

Los mayores depósitos de mena de Cu y Ag fueronsigni�cativamente enriquecidos como resultado de lameteorización química por un proceso llamadoENRIQUECIMIENTO SUPERGENO O

SECUNDARIO.

Depende de la asociación de sulfuros de Cu, con pirita yotros sulfuros de Fe (caocopirita, bornita).

La oxidación de estos sulfuros crea ambientes ácidos,por lo tanto Cu2+ permanece en solución y estransportado bajo el nivel freático.

Los iones de Cu2+ pueden precipitar como óxidos ycarbonatos si el pH aumenta (resultado de hidrólisis).

Cuando la pirita es expuesta a una solución con alta

razón Cu2+/Fe2+, el equilibrio se re-establece por laprecipitación de sulfuros de cobre (calcosina) ydisolución de sulfuros de hierro (pirita), i.e., pirita =⇒calcosina.


http://www.cps-amu.org/sf/notes/b3-3-7-1.gif

http://www.cps-amu.org/sf/notes/b3-3-7-1.gif

Mineralización supergena o secundariaMinerales característicos de la mineralización hipógena, zona de enriquecimiento deóxidos, & zona de enriquecimiento supérgeno


Bibliografía sugerida I

MAKSAEV, V. 2001. Metalogénesis de Chile. Apuntes del Curso

Metalogénesis, Universidad de Chile.


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