EXPLORACIÓN MINERA

    La explotación de los yacimientos minerales, como veremos en el tema siguiente, es una

actividad de alto riesgo económico, ya que supone unas inversiones a largo plazo que

muchas veces se sustentan en precios del producto minero sujetos a altas oscilaciones. A su

vez, la exploración supone también un elevado riesgo económico, derivado éste del hecho

de que supone unos gastos que solamente se recuperan en caso de que la exploración tenga

éxito y suponga una explotación minera fructífera. Sobre estas bases, es fácil comprender

que la exploración supone la base de la industria minera, ya que debe permitir la

localización de los recursos mineros explotar, al mínimo coste posible.

Para ello, debe cumplir dos objetivos básicos:

1. Identificar muy claramente los objetivos del trabajo a realizar

2. Minimizar los costes sin que ello suponga dejar lagunas

Para ello dispone de una serie de herramientas y técnicas básicas, que son las que vamos a

sintetizar a continuación.

Metodología de la investigación minera

La base de cualquier trabajo bien hecho es la planificación de las actividades a realizar.

Esto es especialmente importante en la investigación minera, por las razones ya expuestas.

Así, en Investigación Minera se suele subdividir el trabajo en tres etapas claramente

diferenciadas, de forma que solamente se aborda la siguiente en caso de que la anterior

haya cumplido satisfactoriamente los objetivos previstos. Aunque pueden recibir distintos

nombres, en términos generales se trata de una fase de preexploración, una de exploración

propiamente dicha y otra de evaluación. Si incluso ésta última alcanza los resultados

previstos se realiza un estudio de viabilidad económica.

Como objetivos generales de cada una de estas etapas se pueden fijar los siguientes:

Preexploración: Tiene por objeto determinar si una zona concreta,

normalmente de gran extensión, presenta posibilidades de que exista un tipo

determinado de yacimiento mineral. Esto se establece en función de la

información de que disponemos sobre ese tipo de yacimiento y sobre la

geología de la región de estudio. Suele ser un trabajo fundamentalmente de

gabinete, en el que contaremos con el apoyo de información bibliográfica,

mapas, fotos aéreas, imágenes de satélite, etc., aunque puede incluir alguna

salida al campo para reconocer las zonas de mayor interés.

Exploración: Una vez establecidas las posibilidades de la región estudiada,

se pasa al estudio sobre el terreno. En esta fase aplicaremos las diversas

técnicas disponibles para llevar a cabo de forma lo más completo posible el

trabajo, dentro de las posibilidades presupuestarias del mismo. Su objeto

final debe ser corroborar o descartar la hipótesis inicial de existencia de

mineralizaciones del tipo prospectado.

Evaluación: una vez que hemos detectado una mineralización de interés

minero, es decir, en la que observamos caracteres que permiten suponer que

pueda llegar a ser explotada, pasamos a llevar a cabo su evaluación o

valoración económica. A pesar de lo que pueda parecer, los datos de ésta no

son aún concluyentes, y debe ir seguida, en caso de que la valoración

económica sea positiva, de un estudio de viabilidad, que contemple todos

los factores geológicos, mineros, sociales, ambientales, etc., que pueden

permitir (o no) que una explotación se lleve a cabo.

Para cumplir con cada uno de estos objetivos disponemos de una serie de herramientas,

unas para aplicar en campo y otras en gabinete.

Herramientas y técnicas de exploración minera

La exploración minera se basa en una serie de técnicas, unas instrumentales y otras

empíricas, de coste muy diverso. Por ello, normalmente se aplican de forma sucesiva, solo

en caso de que el valor del producto sea suficiente para justificar su empleo, y solo si son

necesarias para complementar las técnicas que ya se hayan utilizado hasta el momento. Las

técnicas serían las siguientes:

Recopilación de información

Es una de las técnicas preliminares, de bajo coste, que puede llevarse a cabo en la propia

oficina, si bien en algunos casos supone ciertos desplazamientos, para localizar la

información en fuentes externas (bibliotecas, bases de datos…). Consiste básicamente en

recopilar toda la información disponible sobre el tipo de yacimiento prospectado

(características geológicas, volúmenes de reservas esperables, características

geométricas…), así como sobre la geología de la zona de estudio y de su historial minero

(tipo de explotaciones mineras que han existido, volumen de producciones, causas del

cierre de las explotaciones…). Toda esta información nos debe permitir establecer el

modelo concreto de yacimiento a prospectar y las condiciones bajo las que debe llevarse a

cabo el proceso de prospección.

En esta fase resulta muy útil contar con el apoyo de mapas metalogenéticos que muestren

no solo la localización (y tipología) de yacimientos, sino también las relaciones entre ellos

y su entorno. En este sentido, resulta muy útil la representación gráfica en éstos de

metalotectos o provincias metalogenéticas.

Teledetección

La utilización de la información de los satélites artificiales que orbitan nuestro planeta

puede ser de gran interés en investigación minera. Sigue siendo una técnica de

relativamente bajo coste (condicionado por el precio de la información a recabar de los

organismos que controlan este tipo de información) y que se aplica desde gabinete, aunque

también a menudo complementada con salidas al campo.

La información que ofrecen los satélites que resulta de utilidad geológico-minera se refiere

a la reflectividad del terreno frente a la radiación solar: ésta incide sobre el terreno, en

parte se absorbe, y en parte se refleja, en función de las características del terreno.

Determinadas radiaciones producen las sensaciones apreciables por el ojo humano, pero

hay otras zonas del espectro electromagnético, inapreciables para el ojo, que pueden ser

recogidas y analizadas mediante sensores específicos. La Teledetección aprovecha

precisamente estas bandas del espectro para identificar características del terreno que

pueden reflejar datos de interés minero, como alteraciones, presencia de determinados

minerales, variaciones de temperatura, humedad…

Geología

El estudio en mayor o menor detalle de las características de una región siempre es

necesario en cualquier estudio de ámbito minero, ya que cada tipo de yacimiento suele

presentar unos condicionantes específicos que hay que conocer para poder llevar a cabo

con mayores garantías de éxito nuestra exploración, así como otras que puedan

emprenderse en el futuro. Es un estudio que se lleva a cabo durante las fases de

preexploración y exploración, ya que su coste aún suele ser bastante bajo. Tiene también

un aspecto dual, en el sentido de que en parte puede hacerse en gabinete, a partir de los

datos de la recopilación de información y de la teledetección, pero cuando necesita un

cierto detalle, hay que complementarla con observaciones sobre el terreno.

Dentro del término genérico de geología se engloban muchos apartados distintos del

trabajo de reconocimiento geológico de un área. La cartografía geológica (o elaboración de

un mapa geológico de la misma) incluye el levantamiento estratigráfico (conocer la

sucesión de materiales estratigráficos presentes en la zona), el estudio tectónico

(identificación de las estructuras tectónicas, como fallas, pliegues, que afectan a los

materiales de la zona), el estudio petrológico (correcta identificación de los distintos tipos

de rocas), hidrogeológico (identificación de acuíferos y de sus caracteres más relevantes),

etcétera. En cada caso tendrán mayor o menos importancia unos u otros, en función del

control concreto que presente la mineralización investigada.

Geoquímica

La prospección geoquímica consiste en el análisis de muestras de sedimentos de arroyos o

de suelos o de aguas, o incluso de plantas que puedan concentrar elementos químicos

relacionados con una determinada mineralización. Tiene su base en que los elementos

químicos que componen la corteza tienen una distribución general característica, que

aunque puede ser distinta para cada área diferente, se caracteriza por presentar un rango de

valores definido por un distribución unimodal log-normal, En otras palabras, la

concentración "normal" de ese elemento en las muestras de una región aparece como una

campana de gauss en un gráfico semilogarítmico. Sin embargo, cuando hay alguna

concentración anómala de un determinado elemento en la zona (que puede estar producida

por la presencia de un yacimiento mineral de ese elemento), esta distribución se altera,

dando origen por lo general a una distribución bimodal, que permite diferenciar las

poblaciones normal (la existente en el entorno de la mineralización) y anómala (que se

situará precisamente sobre la mineralización).

Así, las distintas variantes de esta técnica (geoquímica de suelos, de arroyos,

biogeoquímica) analizan muestras de cada uno de estos tipos, siguiendo patrones

ordenados, de forma que se consiga tener un análisis representativo de toda una región, con

objeto de identificar la o las poblaciones anómalas que puedan existir en la misma, y

diferenciarlas de posibles poblaciones anómalas que puedan ser una indicación de la

existencia de mineralizaciones.

El coste de estas técnicas suele ser superior al de las de carácter geológico, ya que implican

un equipo de varias personas para la toma y preparación de las muestras, y el coste de los

análisis correspondientes. Por ello, se aplican cuando la geología ofrece ya información

que permite sospechar con fundamento la presencia de yacimientos.

Geofísica

Dentro de esta denominación genérica encontramos, como en el caso de la geología, toda

una gama de técnicas muy diversas, tanto en coste como en aplicabilidad a cada caso

concreto. La base es siempre la misma: intentar localizar rocas o minerales que presenten

una propiedad física que contraste con la de los minerales o rocas englobantes. Igual que

para localizar una aguja en un pajar un imán es una herramienta de gran utilidad, éste

mismo imán no nos servirá de nada si lo que hemos perdido entre la paja es una mina de

lapicero de 0.5 mm.

Así, las diversas técnica aplicables y su campo de aplicación puede ser el siguiente:

Métodos eléctricos: Se basan en el estudio de la conductividad (o su

inverso, la resistividad) del terreno, mediante dispositivos relativamente

simples: un sistema de introducción de corriente al terreno, y otro de

medida de la resistividad/conductividad. Se utilizan para identificar

materiales de diferentes conductividades: por ejemplo, los sulfuros suelen

ser muy conductores, al igual que el grafito. También se utilizan mucho

para la investigación de agua, debido a que las rocas que contienen agua se

hacen algo más conductoras que las que no la contienen, siempre y cuando

el agua tenga una cierta salinidad que la haga a su vez conductora.

Métodos electromagnéticos: Tiene su base en el estudio de otras

propiedades eléctricas o electromagnéticas del terreno. El más utilizado es

el método de la Polarización Inducida, que consiste en mediar la

cargabilidad del terreno: se introduce una corriente eléctrica de alto voltaje

en el terreno y al interrumpirse ésta se estudia cómo queda cargado el

terreno, y cómo se produce el proceso de descarga eléctrica. Muy utilizado

para prospección de sulfuros, ya que son los que presentan mayores

cargabilidades. Otras técnicas: polarización espontánea, métodos

magnetotelúricos, etc.

Métodos magnéticos: Basados en la medida del campo magnético sobre el

terreno. Este campo magnético como sabemos es función del campo

magnético terrestre, pero puede verse afectado por las rocas existentes en un

punto determinado, sobre todo si existen en la misma minerales

ferromagnéticos, como la magnetita o la pirrotina. Estos minerales producen

una alteración del campo magnético local que es detectable mediante los

denominados magnetómetros.

Métodos gravimétricos: se basan en la medida del campo gravitatorio

terrestre, que al igual que en el caso anterior, puede estar modificado de sus

valores normales por la presencia de rocas específicas, en este caso de

densidad distinta a la normal. El gravímetro es el instrumento que se emplea

para detectar estas variaciones, que por su pequeña entidad y por la

influencia que presentan las variaciones topográficas requieren correcciones

muy detalladas, y por tanto, también muy costosas. Esta técnica ha sido

utilizada con gran efectividad en la detección de cuerpos de sulfuros

masivos en la Faja Pirítica Ibérica.

Métodos radiométricos: se basan en la detección de radioactividad emitida

por el terreno, y se utilizan fundamentalmente para la prospección de

yacimientos de uranio, aunque excepcionalmente se pueden utilizar como

método indirecto para otros elementos o rocas. Esta radioactividad emitida

por el terreno se puede medir o bien sobre el propio terreno, o bien desde el

aire, desde aviones o helicópteros. Los instrumentos de medida más usuales

son básicamente de dos tipos: Escintilómetros (también llamados

contadores de centelleo) o contadores Geiger. No obstante, estos

instrumentos solo mide radioactividad total, sin discriminar la longitud de

onda de la radiación emitida. Más útiles son los sensores capaces de

discriminar las distintas longitudes de onda, porque éstas son características

de cada elemento, lo que permite discriminar el elemento causante de la

radioactividad.

Sísmica: La transmisión de las ondas sísmicas por el terreno está sujeta a

una serie de postulados en los que intervienen parámetros relacionados con

la naturaleza de las rocas que atraviesan. De esta forma, si causamos

pequeños movimientos sísmicos, mediante explosiones o caída de objetos

pesados y analizamos la distribución de las ondas sísmicas hasta puntos de

medida estratégicamente situados, al igual que se hace con las ondas

sonoras en las ecografías, podemos establecer conclusiones sobre la

naturaleza de las rocas del subsuelo. Se diferencian dos grandes técnicas

diferentes: la sísmica de reflexión y la de refracción, que analizan cada uno

de estos aspectos de la transmisión de las ondas sísmicas. Es una de las

técnicas más caras, por lo que solo se utiliza para investigación de recursos

de alto coste, como el petróleo.

En definitiva, la geofísica dispone de toda una gama de herramientas distintas de gran

utilidad, pero que hay que saber aplicar a cada caso concreto en función de dos parámetros:

su coste, que debe ser proporcional al valor del objeto de la exploración, y la viabilidad

técnica, que debe considerarse a la luz del análisis preliminar de las características físicas

de este mismo objeto.

Calicatas

A menudo, tras la aplicación de las técnicas anteriores seguimos teniendo dudas razonadas

sobre si lo que estamos investigando es o no algo con interés minero. Por ejemplo,

podemos tener una anomalía geoquímica de plomo y una anomalía de geofísica eléctrica,

pero ¿será una mineralización de galena o una tubería antigua enterrada? En estos casos,

para verificar a bajo coste nuestras interpretaciones sobre alineaciones de posible interés

minero se pueden hacer zanjas en el terreno mediante pala retroexcavadora, que permitan

visualizar las rocas situadas justo debajo del suelo analizado o reconocido. Además, estas

calicatas permitirán obtener muestras más representativas de lo que exista en el subsuelo,

aunque no hay que olvidar que por su pequeña profundidad de trabajo (1-3 metros, a lo

sumo) siguen sin ser comparables a lo que pueda existir por debajo del nivel de alteración

meteórica, dado que, como vimos en el apartado correspondiente, precisamente las

mineralizaciones suelen favorecer la alteración supergénica.

Sondeos mecánicos

Los sondeos son una herramienta vital la investigación minera, que nos permite confirmar

o desmentir nuestras interpretaciones, ya que esta técnica permite obtener muestras del

subsuelo a profundidades variables. Su principal problema deriva de su representatividad,

pues no hay que olvidar que estas muestras constituyen, en el mejor de los casos (sondeos

con recuperación de testigo continuo) un cilindro de roca de algunos centímetros de

diámetro, que puede no haberse recuperado completamente (ha podido haber pérdidas

durante la perforación o la extracción), y que puede haber cortado la mineralización en un

punto excepcionalmente pobre o excepcionalmente rico. No obstante, son la información

más valiosa de que se dispone sobre la mineralización mientras no se llegue hasta ella

mediante labores mineras.

Los sondeos mecánicos son un mundo muy complejo, en el que existe toda una gama de

posibilidades, tanto en cuanto al método de perforación (percusión, rotación,

rotopercusión), como en lo que se refiere al diámetro de trabajo (desde diámetros métricos

a milimétricos), en cuanto al rango de profundidades alcanzables (que puede llegar a ser de

miles de metros en los sondeos petrolíferos), en cuanto al sistema de extracción del

material cortado (recuperación de testigo continuo, arrastre por el agua de perforación, o

por aire comprimido). Todo ello hace que la realización de sondeos mecánicos sea una

etapa especialmente importante dentro del proceso de investigación minera, y requiera la

toma de decisiones más detallada y problemática.

Interpretación de resultados

A la vista de los hasta ahora expuesto, el proceso de exploración minera consiste en una

toma de datos continua que hay que ir interpretando sobre la marcha, de forma que cada

decisión que se tome de seguir o no con las etapas siguientes esté fundamentada en unos

datos que apoyan o no a nuestra interpretación preliminar.

De esta forma, cada etapa de la investigación que desarrollamos debe ir encaminada

precisamente a apoyar o desmentir las interpretaciones preliminares, mediante nuevos

datos que supongan una mejora de la interpretación, pero sin buscar sistemáticamente la

confirmación a toda costa de nuestra idea: la cabezonería puede ser muy costosa para la

compañía, aunque sin ella a menudo no habría investigación minera.

En definitiva, la interpretación de los resultados debe ser muy detallada, y debe buscar las

coincidencias que supongan un apoyo a nuestras ideas, pero también las no coincidencias,

que debe analizarse de forma especialmente cuidadosa, buscando la o las explicaciones

alternativas que puedan suponer la confirmación o el desmentido de nuestras

interpretaciones, sin olvidar que al final los sondeos confirmarán o no éstas de forma casi

definitiva.

 

CARACTERISTICAS DE LA MUESTRA DE MINERALES

Para una óptima caracterización de un yacimiento se requiere de un acabado conocimiento de la

Mena de interés, para lo cual se deben obtener una serie de muestras extraídas sistemáticamente,

es decir, que sean lo más representativas posibles. Las muestras obtenidas deben ser lo más

cercano posible a las propiedades reales del mineral en el sentido de obtener y extrapolar sus

propiedades a todo el yacimiento. En general en el P.M. es vital una adecuada muestra para poder

caracterizar eficientemente la mena. Esta debe ser lo más representativa posible para extrapolar

sus propiedades a todo el mineral.

Parámetros a Determinar o Propiedades Típicas:

Granulometría, dureza, humedad, gravedad específica (g.e.), forma, área superficial, composición,

etc..

El Muestreo puede Realizarse:

• Para evaluación metalúrgica de yacimientos.

• Para balance metalúrgico.

• Para embarque de mineral.

La muestra tiene la difícil tarea de representar una cantidad muchas veces mayor,

ya que un embarque de 1.000[Ton] o 50.000[Ton] debe ser representado por 1[kgr].

FACTORES QUE AFECTAN AL MUESTREO

• Gran variedad de constituyentes minerales en la mena.

• Distribución desigual de minerales en la mena.

• Presencia de distribución de tamaño de partícula (diferentes tamaños de partícula).

• Distribución de dureza de los minerales.

• Distribución de densidad de los minerales (diferentes pesos específicos).

Uno de los principales problemas que existe al analizar un grupo de varios trozos de rocas

seleccionados al azar de una masa de mineral, es la obtención de diferentes resultados de análisis

entre uno y otro trozo debido a una distribución no uniforme de minerales de un fragmento a otro.

Estas características se llaman Heterogeneidades. Se tienen 2 tipos de Heterogeneidades:

1).- De Composición: Si se seleccionan al azar trozos de roca de una masa de mineral se

tendrán variaciones de análisis entre uno y otro trozo debido a una distribución no uniforme de

minerales de un fragmento a otro. Esto es lo que se denomina heterogeneidad de composición.

Las variaciones entre fragmentos individuales de rocas tienden a aumentar a medida que disminuye

el tamaño de las partículas (es decir aumenta el grado de reducción de tamaño del material). Esto

se debe a que al disminuir el tamaño del material, más partículas minerales están liberadas, es

decir, libres de ganga. Para una muestra consistente de varias partículas de diferentes tamaños, las

variaciones entre muestras tienden a disminuir a medida que aumenta el tamaño de la muestra (se

incluye más partículas en la muestra), puesto que la muestra incluye una variedad de partículas

teniendo un rango de contenido mineral y tamaños. Las variaciones entre muestras pueden

reducirse al nivel que se desee tomando muestras más grandes, pero debe considerarse que un

aumento en el tamaño de la muestra resulta un mayor costo para realizar el muestreo con

muestras de mayor peso.

También es importante la ley de la mena. Una mena de alta ley se puede caracterizar

adecuadamente con una muestra más pequeña comparada con una de baja ley a igualdad del resto

de los factores.

! VITAL ¡ porque 1[gr.] debe representar 1.000[Ton] o 50.000[Ton]

Factor Extra: Es importante la razón entre el tamaño de grano del mineral en la roca al tamaño del

pedazo de roca. Si esta razón es pequeña, la muestra necesariamente será mayor que la muestra

en el otro caso (si la razón es grande).

Menor Tamaño de Muestra: Es preciso tratar con muestras de menas de tamaño más pequeño

que grandes, ya que se tendrá un mayor número de partículas en el mismo volumen de muestra.

2).- De Distribución: Provocada porque la distribución de fragmentos de material no es al azar sino

que existe segregación. Para que la distribución sea al azar es necesario que la posición espacial

de cualquier fragmento sea independiente de sus características de tamaño, forma y densidad. Este

tipo de heterogeneidad debe tratar de evitarse en la práctica ya que produce un enorme aumento

del error de muestreo.

El mezclado que se practica al material previo al muestreo tiene por objeto eliminar este tipo de

heterogeneidad y obtener una distribución al azar de trozos de mineral.

LA TOMA DE MUESTRAS

En esta sección no nos centraremos en lo que es la toma de muestras rutinaria para la cartografía, o

una campaña geoquímica, sino que estudiaremos las metodologías concretas que se utilizan sobre

las zonas más interesantes de un prospecto.

Una vez localizado un blanco dentro de un prospecto lo que procede es pasar a la etapa de estudio

de detalle del mismo. Durante esta fase, la toma de muestras cobra especial relevancia. Esta la

llevaremos a cabo mediante tres metodologías:

Pozos.

Trincheras (calicatas).

Sondeos.

Los pozos y trincheras se realizan ahí donde el terreno lo permite (fácil de excavar), y se realizan

normalmente mediante métodos mecánicos. Estas constituyen técnicas preliminares, en un

prospecto, o pueden ser utilizadas de complementaria durante la fase de sondeos. Los pozos son

muy comunes en la exploración de placeres auríferos; con maquinaria especializada se pueden

alcanzar profundidades de hasta unos 13 m.

Excavador hidráulico Poclain 160; permite alcanzar una profundidad en el pozo es de unos

12-13 m.

Las trincheras se utilizan para obtener muestras y cartografiar en detalle. La excavación puede

realizarse con una retroexcavadora o un bulldozer, pudiéndose alcanzar profundidades de hasta 4

m.

Geólogo trabajando en una trinchera. Note los bancos de seguridad (safety batters) para

minimizar el riesgo de derrumbes.

La toma de muestra suele realizarse por roza continua (channel sampling), abriéndose un canal

(roza) con la ayuda de una sierra eléctrica, martillo neumático, o martillo geológico. La idea es que

el canal tenga unos 5 cm de ancho, y sea tan largo para la toma de la muestra como continua sea la

geología. Es decir, si hay cambios litológicos o mineralógicos importantes, deberemos empezar la

toma de una nueva muestra a lo largo del canal:

Aunque este ejemplo es para un frente de galería en una mina subterránea, sirve igual para

los propósitos del tema trincheras. Note que la roza continua de muestreo se ha realizado

perpendicular a la estructura, y que tendremos tantas muestras continuas (1 a la 5) como

cambios litológicos o mineralógicos son observados. Deberemos localizar en nuestro mapa

de la trinchera la localización de la roza de muestreo, así mismo marcando las distancia de

cada muestra continua.

Existen diversas maneras de disponer los sondeos sobre un blanco de exploración . Si la

investigación tiene carácter muy preliminar (determinar si hay o no mineralización) entonces se

pueden hacer unos pocos sondeos dispuestos geométricamente con criterio geológico. En el caso

de que estemos en una etapa más avanzada del proceso de evaluación del prospecto,

dispondremos los sondeos según una malla que nos permita obtener una información homogénea

de la zona bajo estudio. Las mallas más típicas son las de tipo cuadrada y triangular. En cualquier

caso, la decisión sobre el tipo de malla e inclinación de los sondeos obedecerá a criterios

estrictamente geológicos. Repitámoslo una vez más, si no tenemos clara la geología no

tenemos claro nada.

Como regla general en el caso de cuerpos regulares (e.g., filones), la disposición y secuencia de

sondeos es la siguiente:

A la izquierda podemos observar la disposición de sondeos del tipo DDH (ver más adelante:

sondeos con recuperación de testigo), para estudiar un cuerpo regular delimitado por una

anomalía en superficie. A la derecha podemos observar la misma situación en un corte. Dado

que se ha determinado que el cuerpo mineralizado se dispone E-W, buzando 50º S, los

sondeos se dispondrán con una inclinación de 40º N. Primero se llevarán a cabo los sondeos

1 y 2. Si la cosa va bien (leyes y mineralogía interesantes), pasaremos a la posición 3, y si la

cosa continua bien (el geólogo está ahí mismo para testificar los sondeos "a pié de

sondeadora"), se continuará con la secuencia que se presenta en la figura.

En el caso de cuerpos irregulares la situación es mucho más compleja, y el geólogo deberá

determinar la mejor manera de intersectar en profundidad un cuerpo cuya morfología sólo puede

intuir en base a la información geológica. Veamos el siguiente ejemplo:

Disposición de sondeos del tipo DDH para estudiar un cuerpo de geometría irregular.

Recuerde que el geólogo solo contará con las intersecciones de los sondeos con el cuerpo

mineralizado (segmentos en negro) para delimitar la geometría del cuerpo. Por un momento

solo visualice las intersecciones y vea difícil que puede ser el proceso.

Los sondeos pueden ser diversos tipos, dependiendo del tipo de terreno y la calidad de información

que queramos obtener. Entre los distintos tipos de sondeos tenemos los siguientes:

Hélice (auger drilling).

Percusión-rotación (down-the-hole: DTH).

Recuperación de testigo = diamente = diamantina (diamond drill hole: DDH).

Aire reverso (circulación reversa; reverse circulation: RC).

Los sondeos de hélice son los más simples, y pueden ser realizados manualmente o con

máquinas montadas en vehículos. Se realizan en terrenos de fácil penetración, y pueden alcanzar

profundidades de hasta unos 60 m, siendo 30 m una profundidad común. El diámetro normal es de

unos 5-15 cm:

Realización de un sondeo tipo hélice (auger drilling).

Los sondeos de percusión-rotación son realizados con un martillo accionado neumáticamente, al

que se le imprime un movimiento vertical y rotacional. La herramienta (martillo) suele ser carburo de

tungsteno, permiten diámetros de hasta 20 cm, y pueden penetrar hasta unos 200 m. Dependiendo

del tipo de roca, se pueden perforar hasta unos 100-150 m en unas 8 horas. Si bien su coste es

bajo (comparado con la de recuperación de testigo), la información geológica que entrega es pobre,

ya que ésta consiste tan solo en la gravilla (cuttings) que sube por las paredes de la perforación a

medida que se inyecta aire a presión por las varillas (rods). Su principal uso es para la

determinación de leyes. Otro problema que presentan es la contaminación: los materiales que

ascienden se pueden contaminar con otros, de tramos superiores, que han caído por efectos del

movimiento de la varillas:

Percusión-rotación (down-the-hole: DDH). Observe como se inyecta aire a presión (flechas

descendentes) por las varillas (rods). Al llegar al fondo, el aire transporta en suspensión

hacia arriba (flechas ascendentes) al material desmenuzado (cuttings) que se encuentra en el

fondo de la perforación.

Los sondeos con recuperación de testigo son caros pero proporcionan gran información

geológica. Los precios son de alrededor de US$ 100 (€ 110) por metro perforado. La herramienta de

corte es un tubo hueco con una corona de diamante en la cabeza, siendo los diámetros más

comunes: 2.17 - 6.35 cm. Se pueden perforar hasta 10 m por hora. La herramienta gira y corta un

testigo de roca (testigo) a medida que profundiza. Dicho cilindro de roca queda contenido dentro del

tubo portatestigo. A medida que se profundiza, se van agregando varillas al sistema. El problema es

que cuando el portatestigo está lleno (3 m), hay que retirar el varillaje que se ha ido agregando

progresivamente. Cuando se han perforado muchos metros, por ejemplo, más de 100, toma tiempo

recuperar el tubo portatestigo, y recordemos, el tiempo es dinero. Para remediar esto se puede

utilizar un tubo portatestigo conectado con un cable a superficie (wireline core barrel), pero en ese

caso, el diámetro del testigo será inferior.

Esquema del tubo portatestigo.

Al centro, sondeadora DDH .

Los sondeos por aire reverso son muy populares, y están en uso desde los años 70. El sistema

permite la recuperación de cuttings por inyección de aire o agua a través de un sistema de pared

doble, que evita los problemas de contaminación que se producen en el sistema percusión-rotación.

Son de gran velocidad y en algunos casos pueden ser implementados como sistemas duales

RC/DDH.

Aire reverso. Note como el aire/agua entra por un sistema interno de doble pared (flechas

descendentes) y regresa con los cuttings a superficie por el interior (flechas ascendentes), lo

que evita la contaminación que suele producirse en el sistema percusión-rotación.

Qué se hace con un testigo ? Los primeros estudios se llevan a cabo "a pié de sondeadora", luego

los testigos son enviados a una nave donde se almacenan y pueden ser estudiados en detalle. Una

mitad (sección longitudinal) suele destinarse para análisis químicos (determinación de leyes). Con la

otra mitad del testigo el geólogo estudiará la litología, mineralogía, en parte algunos rasgos

estructurales, y el RQD.

 

TECNICAS DE MUESTREO

1).- DIVISORES (REDUCIDORES DE MUESTRAS)

a).- Cono y cuarteo.

b).- Cortador de riffles.

c).- Reductor de triángulos.

d).- Divisores rotatorios.

a).- Cono y cuarteo: Consiste en mezclar el material para posteriormente apilarlo a la

forma de un cono. Este se aplasta y se divide con una pala o espátula en forma de cruz (4 partes

iguales). Se retiran 2 cuartos opuestos y los otros 2 restantes, que forman la nueva muestra, se

vuelven a mezclar y el proceso se repite varias veces hasta obtener el tamaño

apropiado de muestra.

Ejemplo: 1).- Con la muestra de 400[grs.] se forma un cono, el que se divide en 4 partes,

después de aplastarlo;

2).- De las 4 partes, se descartan 2 opuestas, y las otras 2 pasan a constituir la base de la nueva

muestra.

3).- Con la nueva muestra, se forma otro cono, y se repite el procedimiento hasta obtener una

muestra de 53[grs.].

b).- Cortador de Riffles: Consiste en un recipiente en forma de V que tiene en sus

costados una serie de canales o chutes que descargan alternativamente en 2 bandejas ubicadas en

ambos lados del cortador. El material es vaciado en la parte superior y al pasar por el equipo se

divide en 2 fracciones de aproximadamente igual tamaño.

Ejemplo: 1).- Se distribuye la muestra de 400[grs.] (homogenizada) uniformemente a lo

largo del cortador; de los 2 recipientes que reciben la muestra se descarta uno de ellos.

2).- El contenido del recipiente que no ha sido descartado, se vuelve a vertir sobre el cortador y se

repite el proceso hasta obtener la muestra de tamaño deseado.

c).- Reductor de Triángulos: Funciona en forma similar al cortador de riffles, pero la

división se realiza mediante obstáculos de forma triangular ubicados sobre una superficie plana y la

eliminación de las fracciones por ranuras en la superficie. Reduce la muestra a

1/16 por pasada.

d).- Divisores Rotatorios: Existen varios tipos, pero su función es obtener la muestra a

través de la rotación de un dispositivo mecánico.

2) MUESTREO POR LOTES DE MINERAL

a).- Grab Sampling

b).- Muestreo con Tubo

c).- Muestreo con Pala

a).- Grab Sampling: En este método las muestras se obtienen mediante una pala u otro

dispositivo, de acuerdo a un esquema fijo o aleatorio, desde la superficie del mineral, se aplica en

cualquier tipo de mineral a granel, barcos, etc.. Tiene poco uso debido a que tiene un gran error

asociado.

Ejemplo: 1).- De la muestra de 400[grs.], se toman pequeñas porciones a distintas

posiciones de la masa total.

2).- Luego, se mezclan las fracciones para constituir la muestra final.

d).- Muestreo con Tubos: Las muestras se obtienen insertando un tubo ranurado en el

material el cual es rotado para cortar y extraer una muestra. Es aplicable a materiales de

granulometría fina, húmedos o secos, en pilas de almacenamiento, silos, carros de ferrocarril o

camiones.

c).- Muestreo con Pala: Durante la transferencia manual del material, se extrae una

palada a intervalos especificados (2a, 5a, 10a, 20a). El método funciona mejor para materiales de

granulometría fina.

3) MUESTREO INCREMENTAL

Se refiere a los procedimientos para obtener muestras primarias por métodos periódicos,

generalmente desde un transportador (correas, canaletas, etc.).

Todos los muestreadores son iguales solo cambia el tamaño de tomar la muestra.

Los errores asociados con la obtención de muestras (incrementos) desde transportadores en

movimiento, son función de la falta de uniformidad de la corriente por efectos de segregación por

densidad y estratificación por tamaño. Estos pueden originarse en buzones o pilas desde donde se

alimenta a la correa o durante el transporte (por vibraciones en la correa). El material de

alimentación a la correa puede estar estratificado en composición

debido a un mezclado insuficiente cuando se carga al buzón o pila. Esto será

particularmente evidente en sólidos con un amplio rango de tamaños y densidades, los finos y

minerales de alta densidad tenderán a sedimentar acumulándose en el fondo de la correa. En el

caso de las pulpas, éstas se segregarán como resultado de la variación en

las velocidades de las partículas, con las más grande y densas sedimentando al fondo de la

corriente. El muestreo de corrientes de sólidos y pulpas se basa en que toda la corriente es

desviada por un intervalo especificado de tiempo, para la obtención de la muestra. El

método preferido para una mejor exactitud es muestrear desde la descarga del transportador.

Una técnica alternativa es usar un cortador fijo, que tome una porción de la corriente para el

muestreo. Si bien este método es más simple, no representa la corriente completa, por lo que la

simplicidad es anulada por la falta de confiabilidad.

El Muestreo Incremental se llama también Estratificado, que es el término que

describe el flujo de material con segregaciones a lo largo del transportador. Un plan para

muestreo incremental debe tomar en cuenta el grado de estratificación de la corriente.

La teoría del muestreo puede emplearse para resolver el problema de cantidad de muestra y

el intervalo de tiempo entre incrementos, de modo que la muestra final sea representativa del total.

4) TECNICAS DE MUESTREO INCREMENTAL

a).- Estratificado en base a tiempo constante: En este caso el mecanismo cortador de

muestra se activa a intervalos regulares de tiempo. Se supone aquí que el flujo másico

del material es constante.

b).- Estratificado en base a peso constante: Se usa la señal de masa integrada de una

balanza de correa u otro dispositivo para activar el cortador de muestra cuando una masa

predeterminada ha pasado por el sistema. Este método se emplea cuando el flujo de material es

irregular y el peso se puede medir con exactitud suficiente para asegurar que se lograran muestras

confiables de acuerdo al flujo másico.

c).- Estratificado aleatorio: Se realiza eligiendo un intervalo aleatorio para la operación del

cortador. Este método se usa cuando ocurren variaciones periódicas del flujo másico o

del parámetro a medir y se incurriría en error si se tomaran muestras correspondientes a

la periodicidad de la variación. De estos 3 métodos el más utilizado es el basado en el tiempo

constante, basado en el supuesto que el flujo de material es controlable a una velocidad constante.

La selección del método de muestreo incremental esta gobernado por las circunstancias

encontradas de modo de minimizar errores sistemáticos de muestreo, tomando en consideración

las fuentes de error que pueden influenciar la posibilidad de errores sistemáticos.

MUESTREO DE CORRIENTES DESDE UN TRANSPORTADOR

El término transportador se aplica a la descarga de sólidos desde correas y similarmente a pulpas

descargadas desde un canal o cañería. Los métodos para extraer o cortar una muestra desde una

corriente de material que cae desde un transportador son los siguientes:

a).- Corte con Correa Lineal: El cortador se mueve a través de la corriente siguiendo una

trayectoria en línea recta. La trayectoria puede ser perpendicular a la dirección del flujo, opuesto a la

dirección del flujo o en la misma dirección al flujo.

b).- Corte con Correa Rotacional: El cortador se mueve en una trayectoria con forma de

arco, de modo que la corriente completa está dentro del radio del arco.

c).- Cortador Fijo: El cortador permanece fijo y la corriente de material es desviada a

través de él.

Cualquiera sea el tipo de muestreador en general debe cumplir las siguientes

condiciones:

• Debe tomar la corriente completa de material en cada punto de la trayectoria y debe

pasar a través de toda la corriente.

• Debe tener lados paralelos y moverse en ángulo recto a la corriente de material.

• La abertura debe tener un ancho por lo menos de 4 veces mayor que la partícula más

grande del material a muestrear.

• La velocidad a través de la corriente debe ser constante y de una magnitud tal que

altere lo menos posible el flujo de material.

ESTIMACION DEL ERROR FUNDAMENTAL DE MUESTREO

Debe quedar claro que un muestreo exacto de un material heterogéneo es imposible, siempre

existirá un error asociado al muestreo, entendiéndose por error la diferencia entre el valor medido y

el valor verdadero de la proposición Xj (material) en estudio.

Cuando el lote de material a muestrear está mezclado uniformemente (es

homogéneo), el error de muestreo se reduce a un mínimo. Este error de

muestreo, que se

denomina error fundamental, se puede calcular conociendo las características del

material a

muestrear.

En general se puede estimar que la ley de una muestra tiene una distribución normal o Gausiana

que tiene la forma:

A partir de aquí se obtiene la función

continua de probabilidad o función

densidad en la que el área bajo la

curva es igual a la probabilidad P.

Donde: μ = valor medio

En particular se cumple que:

Si,

X1 = -σ y X2 = +σ ➨ P(-σ < X > +σ) = 0,67

X1 = -2σ y X2 = +2σ ➨ P(-2σ < X > +2σ) = 0,95

X1 = -3σ y X2 = +3σ ➨ P(-3σ < X > +3σ) = 0,99

ERROR = VALOR MEDIDO - VALOR VERDADEDRO

Generalmente un 95% de probabilidad o certeza de estar entre límites

predeterminados es un nivel de probabilidad o certeza aceptable.

Donde:

La ecuación de Pierre Gy determina la varianza del error fundamental para una muestra de peso

mg.

Donde: S = Desviación estándar de la distribución ag

σ2(ag) = Varianza de la distribución de ag

ãg = Media de la distribución de ag

C = Constante característica del material, que se expresa en [gr./cc.]

d = Tamaño de la partícula más grande del lote a ser muestreado. En

planta es igual al tamaño en [cm.] que retiene el 5% de la mena.

Donde: f = Factor de forma de los fragmentos, 0<f<1. Para menas típicas f = 0,5. Para

menas de metales preciosos f = 0,2.

m = Factor de composición mineralógica en [gr./cc.].

l = Factor de liberación de los minerales, adimensional. Varía de 0, si todos los

fragmentos tienen la misma composición mineralógica (homogenización

perfecta), a 1 si existe liberación completa, es decir, todo los fragmentos son de

mineral o ganga.

g = Factor de distribución de tamaño, adimensional. Varía entre 0 y 1. Para

menas sin clasificación vale 0,25 y para material clasificado vale 0,5 o más.

Donde: ã = Ley del mineral en fracción.

r = Densidad media del mineral valioso.

t = Densidad media de la ganga.

l 0.8 0.4 0.2 0.1 0.05 0.02

d/L 1 4 10 40 100 250

Donde: l = Factor de liberación de los minerales.

d = Tamaño de la partícula más grande.

L = Tamaño práctico de liberación de los granos de mineral o minerales en [cm].

Ejercicios

1. Calcule el error de análisis cometido para una mena de Cobre a la forma de Calcocita (Cu2S),

que contiene una ley de 2,1% en Cu, que se chanca a un tamaño inferior a 2" y para el cual el

tamaño práctico de liberación es de alrededor de 100[μm]. Considere un peso de muestra de

0,08[Ton. cortas] y que las densidades del mineral de interés y de la ganga son de 2,9[ton/m3] y

1,9[ton/m3].

2. Diseñe un procedimiento de muestreo para una mena de -2" que tiene las siguientes

características:

• Una ley de Enargita (Cu3AsS4) de 9,2%, un tamaño de liberación (práctico o de corte) de 90 [μm]

y el que tiene una densidad de 2,8[gr/cc] y está asociado a una ganga con una densidad de

1,8[gr/cc].

• Se debe realizar una reducción de tamaño a 0,5[in]; 2,5[mm] y 80[μm], tomando muestras

representativas en cada etapa. ¿Cuál es el mínimo peso de muestra que debe tomarse en cada

etapa de tal forma de tener un error acumulado total igual a 2,5%?. Considere despreciable el error

cometido en el análisis químico.