CAPITULO_1

CAPÍTULO 1

YACIMIENTOS MINERALES Y SU FORMACIÓN.

1. Materiales de los Yacimientos Metalíferos. Los yacimientos metalíferos son concentraciones de

metales, que primitivamente estaban dispersos, los minerales generalmente unidos químicamente a

otros formando las menas minerales éstas a su vez están asociados a minerales no metálicos,

denominada ganga o materia rocosa.

1.1. Menas minerales. Es una concentración de uno o más elementos químicamente unidos,

y asociados con minerales de ganga principalmente, cuarzo o calcita y material rocoso. Las

características que debe tener una mena:

a. El mineral o minerales que constituyan un yacimiento puedan ser explotables se puedan

obtener uno o más metales, las menas se encuentran en forma de mineral nativo como: (oro, plata,

y platino), éstos a su vez se encuentran en combinación con metales (azufre, arsénico, oxigeno y

silicio.

Más adelante veremos con detenimiento los diversos factores que hacen posible que un

yacimiento pueda considerarse de rendimiento económico.

Es necesario considerar la ley de los mismos.

1.2. Clasificación de las menas. Por su origen pueden ser singenéticas formados

originalmente a partir del magma o roca eruptiva.

Por su origen pueden ser primarias, hipogénicas y secundarias supergénicas.

Las hipogénicas son aquellas que fueron depositadas durante el periodo o periodos de

metalización, por soluciones hidrotermales ascendentes. Las segundas son el resultado de la

alteración de las mismas como resultado de la lixiviación u otros procesos superficiales, la acción

de las aguas superficiales descendentes. (Ver Tabla 1)

M en C. Luis Ortiz y Sandoval

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Tabla 1. Lista de las menas minerales corrientes

1.3. Minerales de Ganga. Los minerales de ganga son materias asociadas a un depósito, la

ganga contiene un solo mineral como la pirita este material es desechable, pero en todo caso esto

no se puede tomar como una regla ya que tenemos una infinidad de producto de ganga que

pueden ser de rendimiento económico. Las calizas, piritas, cuarzo etc.


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Algunas gangas pueden tener presencia de pequeñas cantidades de bismuto, cadmio arsénico,

este último elemento es muy importante porque se pueden perder yacimientos de cobre, oro, plata,

plomo, zinc. (ver Tabla 2).

Tabla 2. Lista de minerales de ganga comunes

1.4. Metales Asociados a las menas. Las menas pueden producir un solo metal o compuestas

por un solo metal; puede ser el fierro, aluminio, cromo, estaño, mercurio manganeso, wolframio y

algunos minerales de cobre.

a) Menas Compuestas. Normalmente están asociadas a uno o varios elementos oro, plata,

cobre plomo, zinc, níquel, cobalto, antimonio y manganeso. Las menas compuestas pueden ser

plomo-cobre-plata y oro, plata-plomo-zinc- cobre y oro, hierro-manganeso, hierro-titanio, níquel-

cobre.


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b) Contenido de las Menas. Contenido de las menas se llama tenor, casi ésta no se usa, en

el ámbito minero normalmente usamos tanto por ciento o bien en el caso de los minerales

preciosos onzas y en gramos por tonelada, es importante tener en cuenta los costos de los

minerales en el ámbito internacional estos pueden ser consultados en diferentes medios de

comunicación Materiales de Yacimientos no Metálicos.

Los minerales pueden ser líquidos sólidos y gases, el nombre de mena para estos productos no

se aplica y se les designa con el nombre, por ejemplo mica, asbesto, petróleo etc. El nombre de

ganga tampoco se usa para estos elementos simplemente se les denomina desechos. En el

mercado se cotizan a precios bajos, exceptuando aquellos como las piedras preciosas, asbestos,

grafito, espato flúor, pegmatitas, baritina, azufre etc. los minerales no metálicos son los más

abundantes en la corteza terrestre éstos tienen gran aceptación en la industria, podemos

mencionar los pétreos, arcillas yeso, calizas, micas, caolines.

Los minerales no metálicos son una basta gama de substancias y no están asociados en

grupos, como en los metales principalmente en las menas, pero como todo siempre hay algunas

asociaciones, como el petróleo y gas; potasa, sal, yeso; feldespato, mica, esteatita y talco.

c) Determinación de los materiales. Los materiales que integran los yacimientos minerales

pueden determinarse visualmente en su mayoría. Sin embargo, para proceder a una determinación

más exacta se necesitan métodos precisos, como ensayos, análisis químicos, examen

microscópico, análisis por rayos X y espectroscopio, análisis térmicos o pruebas físicas.

d) Formación de los minerales. En la formación de los minerales es necesario tomar en

cuenta la temperatura y presión ya que la presencia de ciertos minerales puede proporcionar

información de la temperatura y presión.

e) Temperatura y presión. La formación de un mineral indica generalmente un cambio

desde un estado disperso a un estado sólido. Como la mayor parte de los minerales han sido

precipitados de soluciones liquidas o gaseosas, la temperatura y presión desempeñan papeles de

importancia.

Un descenso de temperatura provoca la precipitación a partir de soluciones acuosas del

magma.


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Las sales más solubles tenderán a permanecer más tiempo en solución y se precipitarán más

tarde que las menos solubles, con lo cual se explica la secuencia de minerales en los depósitos,

así como la zonación de los minerales. Los minerales precipitados pueden volver a ser disueltos y

luego precipitados de nuevo.

Las leyes de Van’t Hoff, demuestran cuando la precipitación se produce, a partir de soluciones

pueden producir varias reacciones sobre todas aquellas que van acompañadas por el

desprendimiento de mayor calor.

La solución es generalmente endotérmica (consume calor) y la precipitación es exotérmica

produce calor.

Un aumento de presión favorece a la solución y una disminución de la presión, (se produce al

descender las soluciones al interior de la tierra y provoca la precipitación).

Los gases en solución son muy sensibles a los cambios de presión. Por ejemplo el anhídrido

carbónico retenido en el agua favorece a la solubilidad del carbonato de calcio, su liberación por

una disminución de la presión, causa la precipitación del carbonato de calcio.

La cristalización de un material a partir de un gas se puede formar solo con la disminución de la

presión.

f) Cristalización a partir de magmas. Cuando un magma se enfría y un mineral dado

rebasa el punto de saturación de la solución, dicho mineral cristaliza con tal temperatura a la

presión existente e inferior al punto de fusión del mineral, a partir de ciertos magmas se han

formado por cristalización minerales de importancia económica como, apatito, magnetita o cromita.

g) Sublimación. El calor de la actividad ígnea puede provocar la volatilización de ciertas

sustancias, ulteriormente se deposita en forma de sublimados alrededor de boquetes volcánicos,

fumarolas, o intrusiones de escasa profundidad. También puede producirse reacciones entre gases

por ejemplo, el azufre es un sublimado muy frecuente.

h) Destilación. El petróleo y el gas natural se formaron por destilación lenta de materia

orgánica depositada en sedimentos marinos.


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i) Evaporación y súper saturación. Las sales en solución se precipitan cuando la

evaporación del solvente produce la súper saturación, en la formación de los depósitos de sal por

evaporación del agua de mar, en las minas por evaporación de florescencias de sulfatos de cobre,

hierro, zinc, magnesio, calcio y otras sales.

j) Reacción de gases con otros gases, líquidos o sólidos. La actividad ígnea va

acompañada de la liberación de grandes masas gaseosas que contienen muchos elementos y

compuestos hallados en los depósitos minerales, se han encontrado grandes cantidades de

magnetita, así como sulfuros, metálicos, bóricos, fluoruros, boratos, azufre, molibdenita, como

ejemplo, tenemos que a altas temperaturas se puede formar azufre nativo y hematita.

Los gases también reaccionan con los líquidos y forman minerales a temperaturas elevadas,

un ejemplo es la precipitación del sulfuro de cobre a partir de aguas minerales de sulfato cúprico

por el sulfuro de hidrógeno, los más importantes son las reacciones entre las emanaciones

gaseosas y los sólidos producen minerales de alta temperatura, como la asociación de silicatos

raros.

k) Reacción de los líquidos con líquidos y sólidos. El gran volumen de fluidos

magmáticos eliminados durante la consolidación de rocas intrusivas disuelve grandes cantidades

de materia minera, son soluciones líquidas en su ascensión pueden reunirse con aguas

superficiales de composición diferente, así como con rocas de reactividad variante o mezclarse con

otras soluciones magmáticas.

Las reacciones entre soluciones y sólidas son probablemente los procesos naturales más

importantes en la formación de los minerales hipogénicos y supergénicos. Las aguas están

continuamente en contacto con rocas y minerales, produciendo reacciones químicas y se precipitan

en minerales de mena y de ganga. Interviniendo varios procesos: metasomatismo o sustitución,

solubilidad relativa, reducción u oxidación, disposición directa, acción catalítica, absorción cambios

de fase, complejos químicos etc.

1.5. Metasomatismo o reemplazamiento metasomático. Es un proceso de solución o

deposición capilar por lo cual los materiales nuevos sustituyen a los minerales o rocas

preexistentes. Un mineral puede sustituir a otro y conservar su forma y tamaño exactos

(seudomorfo)


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1.5.1. El Reemplazamiento. Es el proceso de mayor importancia en la formación de los

minerales epigenéticos y en los depósitos minerales, o de los que se formaron posteriormente a las

rocas que los encierran.

1.5.2. La Solubilidad Relativa. De una sustancia sólida o en solución determina la

precipitación de muchos minerales a partir de la solución. Por ejemplo si una solución de sulfato de

cobre entra en contacto con blenda que es más soluble, el sulfuro de cobre se depositara a

expensas de la blenda la cual pasara entonces a la solución.

1.5.3. La Reducción y Oxidación. El papel que juega en la precipitación cuando una

solución reacciona con un sólido. La materia orgánica o la pirita reducen el oro de las soluciones

auríferas, y la materia orgánica reduce al carbonato ferroso (siderita) de las soluciones férricas. Las

soluciones cupríferas pueden ser oxidadas por el hierro férrico, dando lugar a la deposición del

cobre nativo y a la conocida oxidación de la pirita da limonita.

a) La Acción Catalítica. Son sustancias que producen precipitaciones de las soluciones sin

que ellas entren en dicha solución, es otra causa de la deposición de minerales.

b) La Absorción. Es la incorporación de una sustancia a la superficie de otra, por ejemplo el

caolín absorbe cobre para formar la crisocola, el gel de sílice absorbe óxido férrico, el cambio

implica reacciones químicas entre las substancias.

El cambio de base ocurre entre sólidos y líquidos del mismo se cambian cationes, produciendo

una modificación en las características de ambos.

c) Procesos de Meteorización. La meteorización es mucho más importante de lo que se

cree generalmente, para la formación de minerales de importancia económica. Es una complicada

operación que implica varios procesos distintos: desintegración, oxidación, hidratación, reacción de

soluciones de gases y con otras soluciones, gases y sólidos y evaporación.

La meteorización se subdivide en mecánica y química.

1) La Acción Mecánica. Tiene importancia en los valiosos depósitos superficiales, no crea

minerales útiles, simplemente libera y concentra los ya formados.


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2) La Acción química. Reduce el volumen de los minerales, creando mayor superficie

disponible para el ataque, la meteorización química y crea minerales útiles.

1.6. Yacimientos preexistentes de minerales de importancia económica. Producen nuevos

minerales, estos cambios son producidos por la acción de las aguas superficiales y del agua

atmosférica, oxigeno y anhídrido carbónico. Ciertos minerales quedan alterados in situ: otros son

disueltos, arrastrados y precipitados en forma de minerales nuevos, los sulfuros más comunes son

atacados en la zona de oxidación se convierten en limonita, metales nativos, óxidos, carbonatos,

Silicatos, sulfatos y cloruros. Debajo de la zona de meteorización se precipitan sulfuros

supergénicos, como la calcosita, covelita, argentita y otros.

1.7. Masas marginales y submarginales. Son minerales diseminados de bajo grado, como la

pirita y calcopirita se convierten en depósitos comerciales, muchos depósitos en el mundo se han

formado, de esta manera.

a) Minerales de ganga. Como la siderita y rodocrosita, los carbonatos de manganeso hierro, el

feldespato se convierten por meteorización en óxidos utilizables de manganeso, hierro en arcillas

para porcelana.

b) Rocas. Se transforman por meteorización en minerales de nueva formación y forman valiosos

depósitos de minerales. Las ígneas feldespáticas y las pizarras producen depósitos de bauxita que

es la mena de aluminio.

1.8. Metamorfismo. Los agentes de metamorfismo son: la presión el calor el agua, actúan

sobre las rocas y los minerales dando origen, por recombinación y recristalización de los

ingredientes a nuevos minerales, que son estables en las nuevas condiciones impuestas algunos

de ellos de valor económico, el granate, grafito, silimanita son creados por metamorfismo.

1.9. Termómetros Geológicos. Los minerales que proporcionan datos sobre la temperatura

de su formación y de los depósitos que los encierran se denominan termómetros geológicos,

mediante repetidas observaciones de la asociación de ciertos minerales con otros diagnosticados

previamente han servido para determinar la termometría geológica.

1.10. Mediciones directas. La medición de las temperaturas de las lavas, fumarolas,

manantiales calientes proporcionan la temperatura máxima de formación para minerales

contenidos en los mismos, se han llegado a registrar temperaturas de 1,185°C, para lava básica,


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en general los minerales primarios de las rocas más básicas según Bowen se forman por encima

de los 870°C, disminuyendo a medida que aumenta la sílice

La temperatura de las fuentes termales se extiende por debajo del punto ebullición del agua, se

pueden asignar temperaturas máximas de formación al ópalo, yeso, cinabrio, estibinita y otros

muchos que se han observado en depósitos hidrotermales.

1.11. Punto de fusión. Los puntos de fusión de los minerales indican temperaturas máximas de

cristalización, o límites superiores de temperatura de formación. La presencia de otras sustancias

hace descender generalmente el punto de fusión.

1.12. Disociación. Los minerales que pierden constituyentes volátiles a ciertas temperaturas

pueden servir también de termómetros geológicos, sin embargo, la temperatura de disociación

aumenta con la presión, por ejemplo las zeolitas indican bajas temperaturas de formación porque

cuando se calientan pierden su contenido de agua siempre que la presión no sea muy elevada.

1.13. Punto de inversión. Los indicadores más útiles de la temperatura son los puntos de

inversión, por lo que están poco afectados por la presión y los cambios reconocen fácilmente en su

mayoría. Se conocen muchos puntos de inversión a las temperaturas reinantes en la formación de

la mayor pare de depósitos minerales. La sílice es la que se usa con mayores frecuencias y se

encuentra de un modo general, y presenta 4 modificaciones cristalinas estables, cuyas zonas de

estabilidad son conocidas. La tridimita y la cristóbalita, el cuarzo, se forman a 870°C, a 573°C, el

cuarzo se transforma o retrocede a cuarzo bajo o (y viceversa) con una simetría diferente

reconocible.

1.14. Desmezcla. Los minerales que forman soluciones sólidas naturales y se separan de sus

mezclas a determinadas temperaturas inferiores dando ínter formaciones minerales distintas,

sirven de termómetros geológicos, pues indican una temperatura de formación por encima de la

cual tiene lugar la mezcla por ejemplo Schwartz, demostró que la calcopirita y la bornita se

separan de sus mezclas a 475°C, etc.

1.15. Recristalización. Este cambio es algo parecido a la inversión y desmezcla, pero se aplica

de un modo específico a los metales nativos. Carpetear y Fisher, descubrieron que el cobre nativo

experimenta una acusada recristalización a unos 450°C.


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1.16. Inclusiones líquidas. Hace mucho tiempo que Sorby demostró que las inclusiones

liquidas en cavidades de los cristales, indican la temperatura aproximada de formación de los

cristales mediante el volumen de la contracción del líquido, suponiendo que éste llenaba

originalmente la cavidad.

1.17. Cambios de propiedades físicas. Algunos minerales experimentan a ciertas

temperaturas, visibles cambios en algunas propiedades físicas. Los halos pleocroicos de la mica

quedan destruidas a 480°C, el cuarzo ahumado y la amatista pierden color entre 240°C, y 260°C, y

al rededor de 175°C, desaparece el color de la fluorita.

1.18. Paragénesis. La repetida asociación de ciertos minerales en depósitos que contienen uno

o más termómetros geológicos es posible clasificarlos, como minerales de alta media y baja

temperatura.

A continuación se mencionan algunos Minerales de alta, media y baja temperatura.

ALTA MEDIA BAJA

Magnetita Calcopirita Estibnita Plata rojaEspecularita Arsenopirita Rejalgar MarcasitaPirrotina Galena Cinabrio AdulariaTurmalina Blenda Telúricos CalcedoniaCasiterita Tetraedrita Selénidos RodocrositaGrana Argentita SideritaPiroxenoAnfíbol – Topacio


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Tablas 3. Muestra las temperaturas de los minerales de los yacimientos minerales


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MATERIALES DE LOS YACIMIENTOS MINERALES

Temperatura Mineral Naturaleza Observaciones Autoridad

1890 Olivino (fosterita) Punto de fusión Larsen

1713 Cristobalita Punto de fusión Bowen

1550 Anortita Punto de fusión Larsen

1470 Tridimita a cristobalita Bowen

1391 Diópcido Punto de fusión Bowen

1248 Nefelina a carnegita Shepherd

1185 Lava basáltica Medida Bowen

11-57-1187 Pirrotina Punto de fusión Bowen

1150 Ortoclasa irregularmente da leucita Bowen

1125 Wollastonita (ssolución1300° Osborn

1120 Funde la galena Punto de fusión

1120 Funde la albita Punto de fusión

1045 PbS-ZnS eutérico funde Punto de fusión PbS = 94% Ramdohr

1020 Blenda wurtzita Si 17% Fe T es 880°C Merwin

1000 Silimanita, cianita, andalucita De mullita Posnjak

955-1140 Piroxeno ortorrómbico Límite superior Bowen

990 Egirina Funde Irregularmente Bowen

900 Tremolita Disociación Da diópcido Posnjak

900 Calcita disocia a 1 atm. 40 atm.=1100° Smith

870 Cuarzo superior a tridimita Lento

842 Argentita Punto de fusión Edwars

830-900 Cobaltina invierte

800 Granatepierden birrefringencia Lindgren

800 Magnetita-ilmenita no mezclan Ramdohr

600-700 Carbono obtenido de caliza 800° a 40° Lindgren

700 Magnetita-ilmenita no mezclan Desmezcla

Dudoso demasiado

elevado Ramdohr

685 Pirita a pirrotina-azufre Disociación Bowen

675 Oligisto-ilmenita no mezclan Desmezcla elevado Ramdohr

630 Galena-argentita eutérica Punto de fusión Bowen

609 Jamesonita funde Punto de fusión Incongruentemente Klooster

605 Expulsión del color de la Caliza Inversión Erdmann.

603 Leucita a leucita Desmezcla Schairer

600 Calcopirita-pirrotita sublima Schwart

580 Cinabrio sublima Edwars

573 Cuarzo bajo a cuarzo alto Punto de inversión Enantiotrópico Larsen

550 Blenda y calcopirita no mezclan Desmezcla? Borchert

550 Maghemita-oligisto Ramdohr

546 Estibinita funde Jerger

530 Brucita Estable hasta Gilligham

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Temperatura Mineral Naturaleza

Observacione

s Autoridad

500 Estannita-calcopirita desmezcla Ahlfield

500 Calcopirita-tetraedrita desmezcla Edwars

500 Blenda en calcopirita desmezcla Borchert

500 Calcopirita Ramdohr

485 Plagionita-estibinita Punto de fusión Bowen

483 Pirargirita Punto de fusión Edwars

481 Mica-halos pleocroicos Science,

475 Bornita-calcopirita no mz Desmezcla Formado encima 475°

473 Pirargirita-proustita Punto de fusión Bastin

472 Calaverita funde Punto de fusión Pelabon

210-465 Wollastonita Recombinación Indefinida Morey

450 Cubanita-petlandita desmezcla Gillingham

450-425 Pirrotina-petlandita desmezcla Schwartz

450 Calcopirita-cubanita Inversión Newhose

450 Marcasita a pirita Inversión Monotrópico Allen

450-300 Pirr.cpSol.a calcopirita Inversión borchert

400 Cobre nativo recr. Reclistalización Carpenter

400 Microclina desmezcla E.Spencer

400 Adularia Temp.máx.de form. E.Spencer

400 Metacinabrio a cinabrio Inversión Ramdohr

400-500 Formación de silicatos Ca Lindgren

400-500 Cloruro de sodio, solubilidad Inclusiones fluidas Lindgren

360 Oro Recristalización Edwars

350-550 Pirrotina-calcopirita desmezcla borchert

350-400 siderita de oligisto disociación No demostrado Scheneider

300 Cuarzo-ahumado: desaparece el color Lindgren

300 Calcosita-estromeyerita desmezcla Schwartz

275-350 Plata-discrasita desmezcla Carpenter

275 Bornita -tetraedrita desmezcla Edwars

271 Bismuto funde (Cu,Ag) Punto de fusión (289°-Ramdohr) Johnson

268 Carnalita: inversión Punto de inversión Ramdohr

265 Boracita, ortorrómbica Punto de Pronto Mugge

262 Ag-Bi eutérico Punto de fusión Bowen

255-235 Calcopirita a pirrotina No mezclan? Borchert

262 Ag-Bi eutérico Punto de fusión Bowen

255-235 Calcopirita a pirrotina No mezclan? Borchert

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Tablas 3. Muestra las temperaturas de los minerales de los yacimientos



Temperatura Mineral Naturaleza

Observacione

s Autoridad

250

240-260 Cuarzo ahumado, calcopirita Pierden color Holden

235 Pirrotina No mezclan Ramdohr

215 Ilmenita No mezclan Kooenigdsb

210-230 Galena Desmezcla Ramdohr

210 Matildita Inversión Ramdohr

200-250 Alemonita No mezcla Ramdohr

200 Plata recristalizada Recristalización Carpenter

184 Calaverita Borchert

179 Acantita-Argentita. Inversión Schneiderrho

175 Flourita, desaparece el color Lingren

175-225 Bornita -calcosina No mezcla lento Schwrtz

168 Carnalita Funde segualmente Van’t

150 TeAg2 Ramdohr

149 Hessita Punto de Inversión

144-139 Pirrotina Punto de inversión Roberts

135 Blenda Vacuolas Newhose

135 S2A2 Ramdorhr

130 Goetita inestable Psnjak

100 Zeolitas punto máximo Formación Baja preción

100 Adularia Limite inferior

93-105 Calcosina Punto de inversión Zies

75 Punto de inversión Ramdohr

70 Punto de inversión Edwaes

43 Punto de inversión Monotropico Bäckstró

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