Caracterizacion Concesión San Eduardo
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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS PROYECTO DE INVESTIGACIÓN CARACTERIZACION GEOQUIMICA Y GEOTECNICA DE LA CONCESION SAN EDUARDO – TACNA PRESENTADO POR: FERNANDO VELASQUEZ DIAZ DANTE ULISES MORALES CABRERA JOSÉ DAVID RODRÍGUEZ COPARE JULIAN NIETO QUISPE 2013
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En la concesión San Eduardo cercana a la localidad de Ataspaca afloran recursos naturales petrológicos y mineralógicos de la formación Hualhuani. La concesión San Eduardo delimita un sector favorable por el acceso y la exposición de dichos recursos. Es posible desarrollar a través de esos recursos una actividad extractiva vinculada a la industria de productos con valor agregado (insumos para vidrio o silicio solar) y a la utilización de las rocas con fines ornamentales de gran demanda tanto en el país como en el exterior.
Transcript of Caracterizacion Concesión San Eduardo
UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANNFACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA DEMINAS
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
CARACTERIZACION GEOQUIMICA YGEOTECNICA DE LA
CONCESION SAN EDUARDO – TACNAPRESENTADO POR:
FERNANDO VELASQUEZ DIAZDANTE ULISES MORALES CABRERAJOSÉ DAVID RODRÍGUEZ COPARE
JULIAN NIETO QUISPE
2013
PROYECTO DE INVESTIGACIONCARACTERIZACION GEOQUIMICA Y GEOTECNICA DE LA
CONCESION SAN EDUARDO – TACNA
CONTENIDO
Pag.RESUMEN 1
INTRODUCCION 2
Planteamiento del Problema 2
Objetivos de la Investigación 3
Justificación o importancia de la investigación 3
Hipótesis 4
1. GENERALIDADES 5
1.1 Ubicación y Extensión 5
1.2 Vías de Acceso 6
1.3 Climatología 7
1.4 Geomorfología y Fisiografía 7
1.5 Geología regional 8
1.5.1 Formación Puente 13
1.5.2 FormaciónCachios 14
1.5.3 Formación Labra 15
1.5.4 FormaciónGramadal 15
1.5.5 FormaciónHualhuani 16
1.5.6 FormaciónChuluncane 17
1.6 Geología local 17
1.7 Geología estructural 18
1.8 Geología económica 23
2. FUNDAMENTO TEORICO 28
2.1 Antecedentes de la investigación 28
2.2 Bases Teóricas de la Geoquímica 30
2.2.1 El método geoquímico 30
2.2.2 Historia 31
2.2.3 Reconocimiento general 32
2.2.4 Estudios geoquímicos detallados 33
2.2.5 Tipos de muestras y su aplicación 35
2.3 Bases Teóricas de la Geotecnia 36
2.3.1 Análisis estructural 36
2.3.2 Clasificación de Bienawski 37
2.3.3 Valor de calidad de roca (Rock Mass Rating) 40
2.3.4 Información lito-estructural 41
2.3.5 Geotecnia de la zona 43
2.3.6 Caracterización del macizo rocoso 43
2.4 Base Conceptual 45
3. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN 51
3.1 Tipo y diseño de Investigación 51
3.2 Población y Muestra de Estudio 51
3.3 Variables de Estudio. Operacionalización variables 51
3.4 Procesos de desarrollo de la investigación 52
3.5 Técnicas e instrumentos de recolección de datos 52
3.6 Métodos y técnicas de procesamiento y análisis de
resultados 52
3.7 Modelos de contrastación y verificación de hipótesis 53
4. CARACTERIZACIÓN GEOQUÍMICA 53
4.1 Estudios geoquímicos 53
4.2 Resultados de los procedimientos aplicados 54
5. CARACTERIZACION GEOTECNICA 57
5.1 Muestreo geotécnico 57
5.1.1 Muestras de la cresta de la cantera 57
5.1.2 Muestras del piso de la cantera 59
6. ANALISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS 63
6.1 Resultados Geoquímicos 63
6.2 Resultados Geotécnicos 64
CONCLUSIONES 65
RECOMENDACIONES 66
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 67
PROYECTO DE INVESTIGACIONCARACTERIZACION GEOQUIMICA Y GEOTECNICA DE LA
CONCESION SAN EDUARDO – TACNA
RESUMEN
En la concesión San Eduardo cercana a la localidad de Ataspaca
afloran recursos naturales petrológicos y mineralógicos de la formación
Hualhuani. La concesión San Eduardo delimita un sector favorable por el
acceso y la exposición de dichos recursos. Es posible desarrollar a través de
esos recursos una actividad extractiva vinculada a la industria de productos
con valor agregado (insumos para vidrio o silicio solar) y a la utilización de las
rocas con fines ornamentales de gran demanda tanto en el país como en el
exterior.
Debido a la composición mineralógica, petrográfica y su complejidad
estructural de las rocas del Grupo Yura que afloran como una ventana
estructural en la zona de Ataspaca, se hace necesario determinar su
Caracterización Geoquímica y Geotécnica, a partir de la determinación de los
parámetros químicos, físicos y mecánicos, inherentes a los materiales, que
permitan fijar su potencial para, aplicando los procedimientos adecuados,
diversificar la utilización de los recursos naturales emplazados en el área de
la concesión San Eduardo.
INTRODUCCION
La localidad de Ataspaca presenta una gran fuente de recursos
naturales petrológicos y mineralógicos. La concesión San Eduardo delimita
un sector favorable por el acceso y la exposición de dichos recursos. Es
posible desarrollar a través de esos recursos una actividad extractiva
vinculada a la industria de productos con valor agregado y a la utilización de
las rocas con fines ornamentales de gran demanda tanto en el país como en
el exterior.
Debido a la composición mineralógica, petrográfica y su complejidad
estructural de las rocas del Grupo Yura que afloran como una ventana
estructural en la zona de Ataspaca, se hace necesario determinar su
Caracterización Geoquímica y Geotécnica a fin de poder evaluar los recursos
con fines económicos pudiendo pasar a ser de gran importancia para el
desarrollo del sector minero y la consiguiente cadenas productivas
vinculadas a la industria metálica y no-metálica, ya que el país posee gran
potencial en ese sentido .Considerando la nueva política de apertura a
inversiones extranjeras, y al deseo de explotar productos no tradicionales,
incrementando el empleo de la mano de obra y generar riqueza para el
desarrollo de la región sur del país
Planteamiento del problema
El problema, motivo del proyecto de investigación se puede
expresar mediante la siguiente pregunta.
¿Se conoce el potencial geoquímico y geotécnico de los
recursos minerales y petrológicos presentes en la concesión minera
San Eduardo?
Objetivos de investigación
Objetivo General:
Efectuar una adecuada Caracterización Geoquímica y
Geotécnica de los Recursos Minero – Petrológicos existentes
dentro de la Concesión San Eduardo Ataspaca – Tacna, con
fines de evaluación económica que permita su extracción y
generación de cadenas productivas.
Objetivos específicos:
Delimitar las zonas productivas en base a la prospección
geoquímica
Establecer los parámetros geoquímicos y geotécnicos de los
recursos emplazados en la concesión San Eduardo.
Justificación o importancia de la investigación.
El sector minero ha priorizado la actividad extractiva de los
minerales metálicos, postergando las inversiones en el subsector no-
metálico, que solamente se ha dedicado mayormente a la utilización
de esos recursos, como insumos localizados y con mercados de
carácter monopsónico, situación que ha derivado en nuestra
dependencia industrial y la consiguiente importación de productos
para satisfacer la demanda nacional.
La importancia del estudio radica en conocer los parámetros
geoquímicos y geotécnicos que caracterizan el potencial minero-
petrológico de los recursos presentes en la concesión San Eduardo,
que permitan realizar estudios más profundos para la formulación de
procedimientos que permitan satisfacer la demanda creciente en el
sector construcción e industrial de nuestro país, así como proyectar la
producción a los mercados internacionales, donde nuestro país viene
teniendo un posicionamiento cada vez mayor.
Hipótesis
Hipótesis general:
La evaluación del potencial geoquímico y geotécnico
caracterizara los recursos minerales y petrológicos en la
concesión San Eduardo.
Hipótesis específicas:
La prospección geoquímica permite delimitar las zonas más
favorables de la concesión San Eduardo.
Los parámetros geoquímicos y geotécnicos definen el
potencial de los recursos emplazados en la concesión San
Eduardo
I. GENERALIDADES
6.3 Ubicación y extensión
Políticamente la Unidad de Producción “SAN EDUARDO”,
se ubica en el paraje faldas del Cº Llaullacane, distrito de Palca,
Provincia y Departamento de Tacna, Región Tacna (ver Lámina01); geográficamente, se ubica en la Costa Sur del Perú, en las
estribaciones del Flanco Occidental de la Cordillera de los Andes y
está comprendida entre los paralelos 17º42’ y 17º43’ de Latitud Sur
y entre el meridiano 69º54’ y 69º55’ de Longitud Oeste.
Las características más importantes de la concesión minera
son las siguientes:
Tabla 1. Características de la concesión minera
NOMBRE Concesión Minera “SAN EDUARDO”TITULAR Empresa Minera Emilio Miguel
S.R.L.EXTENSION 100 Hectáreas (87.78 ha por
Superposición)CLASE DE CONCESION No – metálicaTIPO DE ROCA Cuarcitas SiO2
PRODUCCIÓN 1200 t/mesFuente: Elaboración propia.
Tabla 2. Ubicación de la concesión minera
PARAJE Flanco Sur-este del CerroLlaullacane
DISTRITO PalcaPROVINCIA TacnaDEPARTAMENTO TacnaREGIÓN TacnaALTITUD PROMEDIO 4200 msnmFuente: Elaboración propia.
Tabla 3. Coordenadas UTM PSAD-56
VERTICE NORTE ESTE1234
8’042 000.0008’041 000.0008’041 000.0008’042 000.000
406 000.000406 000.000405 000.000405 000.000
Fuente: Elaboración propia.
6.4 Vías de acceso
Tabla 4. Accesibilidad
TRAMO DISTANCIA(km)
TIEMPO TIPO
Tacna – Palca 42 01h 00m AsfaltadaPalca – Mina 43 01h 00m AfirmadaTacna - Mina 85 02h 00m
Fuente: Elaboración propia.
La concesión minera “SAN EDUARDO” es accesible por
medio de la carretera asfaltada de 42 km que parte de la ciudad de
Tacna hacia Palca, la que continúa con una carretera afirmada de
43 km y llega a las inmediaciones del denuncio minero pasando
por el pueblo de Ataspaca.
6.5 Climatología
El clima en la cabecera de la subcuenca Ataspaca de
Diciembre a Marzo se presenta con abundantes lluvias y de Abril a
Noviembre presenta una estación seca. Entre los 3600 y 4300
msnm, el clima es templado a frío, con temperaturas oscilando
entre 7-10 ˚C. Sobre los 4300 msnm, el clima es frío que se
intensifica en las noches y las precipitaciones son sólidas (granizo).
6.6 Geomorfología y Fisiografía
El área de la Concesión San Eduardo se encuentra
emplazada en la unidad geomorfológica conocida a nivel regional
como Flanco Andino Occidental.
El ámbito geo-fisiográfico que comprende la concesión San
Eduardo se destaca por su variabilidad topográfica, distribuido
dentro de un sistema hidrográfico, proveniente de las partes altas.
Se caracteriza por ser una zona, cuyos suelos no son muy
desarrollados, poco profundos y de formación reciente,
mayormente derivado de material coluvio-aluvial, en las que se ha
desarrollado una cubierta vegetal a base de pastos naturales,
propios de las zonas altas del Ande Peruano.
San Eduardo presenta un relieve abrupto con zonas
escarpadas y paredes subverticales debido al tipo de depósito
formado en la zona por acción del batolito de Lluta. El suelo
producto de la erosión de la roca alterada meteorizada e
intemperizada, abarca la zona central hacia el norte y noreste.
Hacia el sur-suroeste, no hay mucha presencia de suelos debido al
relieve escarpado.
La zona norte de San Eduardo está cubierto por suelo de
color crema-gris claro producto de la erosión de las cuarcitas y
areniscas de las formaciones Gramadal y Hualhuani. La acción de
los glaciares y las escorrentías (precipitaciones) son los principales
causantes de la formación de este tipo de suelos.
La zona noreste se presenta como un pequeño valle glacial
(dirección de noreste a suroeste) que depositó el material
transportado aguas abajo, hasta entramparse con los flancos
dislocados, inclinados y flexados de los estratos.
6.7 Geología regional
La concesión está emplazada dentro de la unidad
geomorfológica denominada “Flanco Disectado de los Andes. Una
característica notable de esta unidad es la cantidad de erosión
hecha por el río Caplina, labrando un valle profundo y encañonado
desde su naciente hasta el paraje Challatita. El levantamiento
rápido del bloque andino durante el Plio-Pleistoceno y el aumento
del caudal de los ríos durante parte del Cuartenario han dado como
resultado una erosión muy rápida y el desarrollo de los grandes
valles y cañones que caracterizan actualmente el flanco andino. En
el lugar de las labores mineras, la topografía es accidentada,
debido a que ha sido disectada por una quebrada más o menos
profunda con regular pendiente y que baja de NE a SW, entre el
área de la concesión y el pueblo de Ataspaca, cambiando de E a
W hasta desembocar en la Quebrada del río Caplina. Las laderas
de ésta quebrada, en el área de la concesión, muestran superficies
de erosión bien delineados y llega a formar pequeños acantilados.
La Geología Regional actualizada se ha tomado del Boletín Nº 139
de la Carta Geológica Nacional.
La secuencia estratigráfica de la región ha sido estudiada
por el INGEMMET. La hoja 36-x correspondiente al Cuadrángulo
de Palca incluye la zona de la mina, en ella afloran rocas
sedimentarias, volcánicas, ígneas y metamórficas; siendo las
primeras de mayor distribución.
Las rocas más antiguas están representadas por la
Formación Puente-Cachios y las más modernas por los volcánicos
Chulluncane y las cuarcitas de la Formación Hualhuani, como se
presenta en la Lámina 2. Geología de la subcuenca Ataspaca,
elaborada a partir de la database descargada del sistema
GEOCATMIN del INGEMMET.
La secuencia estratigráfica de acuerdo con la columna
mostrada en la Lámina 3, de la más antigua a la moderna, está
conformada por las formaciones que se describen en los párrafos
siguientes.
Lámina 3. Columna estratigráfica levantada en los cerrosChulluncane, Pantatire y quebrada Quilla.
Fuente: Boletin Nº 139 Serie A Carta Geológica Nacional
1.5.1 Formación Puente
El afloramiento principal de la Formación
Puente se extiende desde la parte superior de la
quebrada Vilavilani en el cerro Pelado, hacia el
norte hasta el río Caplina, al este de Caplina en el
cuadrángulo de Palca. Otros afloramientos de
estas sucesiones se hallan en los cerros
Yaurimojo y Paquercara, al este del poblado de
Estique, ubicados en el extremo noroeste del
cuadrángulo de Palca, también en el sector de
Ataspaca, quebrada Quilla, cerro Chachacumane,
ubicados al este del poblado de Palca. Se estudió
a la Formación Puente en la quebrada.
Chachacumane, la que presenta
estratigráficamente sucesiones de areniscas
cuarzosas y lutitas que yacen sobre la Formación
Socosani. En este sector la Formación Puente se
encuentra fuertemente afectada por fallas
inversas, causando dificultades en la correcta
designación del tipo de contacto entre la
Formación Socosani y la Formación Puente. Al
tope está limitado por la Formación Cachíos en
contacto concordante y progresivo. El espesor es
aproximado por la complejidad estructural, y se
estima en 110 m. En similitud litológica y por
correlación, puede asignarse como edad del
Calloviano inferior a medio.
1.5.2 Formación Cachios
Se denomina como Formación Cachíos a la
parte superior de la Formación Ataspaca de
Wilson & García (1962), esto con la finalidad de
realizar una correlación con el resto de la cuenca
Arequipa. La Formación Cachíos subyace en
concordancia estratigráfica a las rocas de la
Formación Labra y yace igualmente en
concordancia con la Formación Puente. El cambio
litológico en ambas partes es gradual y decrece
en granulometría desde los sedimentos asignados
a la Formación Puente y crece en granulometria
hacia los sedimentos asignados a la Formación
Labra. La columna estratigráfica levantada en la
quebrada Quilla muestra una sucesión bastante
afectada por fallas inversas. Sin embargo, se
considera que la Formación Cachíos está
completa desde su base hasta el tope. El espesor
de la Formación Cachíos en este sector es de 340
m. En observaciones realizadas en la quebrada
Quilla se concluyó que la distinción entre las
formaciones Puente y Cachíos es compleja y
hasta podría ser arbitraria; por lo que se procedió
por un mapeo como una sola unidad
estratigráfica. Se asume que la Formación
Cachios se depositó durante el término del
Calloviano medio a superior.
1.5.3 Formación Labra
Las rocas de la parte inferior de la
Formación Chachacumane son consideradas en
el Boletín Nº139 de la Carta Geológica Nacional
como Formación Labra del Grupo Yura por
corresponder en tiempo y en similitud faciológica.
La Formación Labra yace en concordancia sobre
la Formación Cachíos, y subyace igualmente en
concordancia estratigráfica con la Formación
Gramadal en las quebradas Quilla y Chulluncane
en la parte central del cuadrángulo de Palca. La
Formación Labra subyace en leve discordancia
angular al Grupo Toquepala en la quebrada
Chachacumane. Estas rocas están fuertemente
afectadas por fallas inversas, por lo que el
espesor estimado es aproximadamente de 270 a
300 m.
1.5.4 Formación Gramadal
Los afloramientos de la Formación
Gramadal se ubican al este del poblado de Palca
en una franja orientada casi norte-sur. Monge &
Cervantes (2000) describen estos afloramientos
en el río Caplina, en los cerros Paquercara,
Llaullacane, Chulluncane, y en las quebradas
Quilla, Chachacumane y Chulluncane en la parte
oeste del cuadrángulo de Palca. En la columna
estratigráfica se observa que el contacto inferior
con la Formación Labra es concordante y gradual,
mientras que el contacto superior con la
Formación Hualhuani es de modo concordante en
la mayoría de afloramientos. El paquete de
estratos pertenecientes a dicha formación tiene
aproximadamente 60 m de potencia.
1.5.5 Formación Hualhuani
En la parte oeste y central del cuadrángulo
de Palca los afloramientos de la Formación
Hualhuani se hallan en los cerros Llaullacane y
Chachacumane. Estas rocas también son
observables en la quebrada Quilla. Las rocas de
la Formación Hualhuani fueron referidas por
Wilson & García (1962) como la parte superior de
su Formación Chachacumane. En el Boletín Nº
139 de la Carta Geológica Nacional la denominan
como Formación Hualhuani en base a la similitud
faciológica y posición estratigráfica comparables
en toda la cuenca Arequipa. Los paquetes
estratigráficos de cuarcitas de la Formación
Hualhuani fueron medidas con un espesor de 160
m. Se ha estimado su edad geológica como la
parte inferior del Cretácico correspondiente a los
pisos Berriasiano y posiblemente hasta el
Valanginiano.
1.5.6 Formación Chuluncane
Los afloramientos de la Formación
Chulluncane no tienen distribución lateral; sus
afloramientos están restringidos a pequeñas
áreas entre los cerros Chulluncane y Pantatire
ubicados al este del poblado de Palca en los
cuales se aprecia la relación de base. El tope de
esta formación no se observa en esta zona. El
contacto inferior con la Formación Hualhuani del
Grupo Yura es discordante y erosivo. Asimismo
en estos mismos lugares la Formación
Chulluncane subyace en notoria discordancia
angular a las tobas de la Formación Huaylillas del
Mioceno inferior con un espesor que alcanza los
1000 m. La Formación Chulluncane está
conformada mayormente por conglomerados,
grauwacas y ocasionales coladas volcánicas.
6.8 Geología local
De acuerdo con las condiciones geológicas de formación,
se trata de un yacimiento metamórfico, surgido como
consecuencia de la recristalización, cristalización colectiva y
reagrupación de la sustancia originalmente sedimentaria
(arenisca).
El proceso de metamorfismo generalmente transcurre
con la participación de sustancias volátiles, pero sin la traída de
sustancias de fuera de los límites de las potentes capas de
rocas, a temperaturas y presiones altas, pero insuficientes para
la refundición selectiva o completa de las rocas.
Morfológicamente, las zonas de interés económico de la
Unidad de Producción SAN EDUARDO, están constituidos por
potentes estratos, los mismos que presentan un rumbo
promedio N-10º-E, buzamiento promedio de 55º al E-SE y
potencias variables de 25 a 50 m.
Las areniscas y cuarcitas de la Unidad de Producción
SAN EDUARDO pertenecen a la formaciones Gramadal y
Hualhuani (anteriormente, Chachacumane) del Cretáceo
inferior, equivalente al Grupo Yura en Arequipa, la misma que
fue estudiada por la Comisión de la Carta Geológica Nacional y
se encuentra mapeadas en el Cuadrángulo de Palca.
6.9 Geología estructural
En la zona de estudio se presentan dos direcciones de
fallas principales. La más notoria corresponde al Sistema de
Fallas NO-SE o Sistema de Fallas Incapuquio, que coincide con
los rasgos estructurales más importantes y notorios en el sur
peruano. El otro sistema de fallas es de dirección promedio NE-
SO, y a comparación del primer sistema es poco notorio y
apreciable en algunas quebradas y en muchos casos,
corresponde o coincide con la dirección de las mismas.
Lámina 4. Geología estructural en el área de San Eduardo.Fuente: Boletin Nº 139 Serie A Carta Geológica Nacional
Sistema de fallas Incapuquio (NO-SE)
El dominio del Sistema de Fallas Incapuquio es muy
amplio y bastante complejo, puesto que contiene fallas activas e
inactivas a lo largo de su historia geológica. Una de las
consecuencias de la complejidad tectónica que presenta este
sistema de fallas es que individualiza y reúne aspectos que son
conspicuos en la litoestratigrafía y en la morfotectónica de
sectores específicos. Esto genera divisiones en el área de
estudios y puede clasificarlo en tres sectores, que corresponden
a los límites geomorfológicos.
Se distinguen las principales fallas:
- Falla Incapuquio
Las observaciones hechas en diferentes estaciones
tectónicas manifiestan la complejidad estructural que posee
esta falla. Se considera como Falla Incapuquio a una asociación
de fallas de proporciones notables que en sí se encuentran
alineadas o describen una cierta direccionalidad continua.
Se considera a esta falla como el trazo principal del gran
Sistema de Fallas Incapuquio debido, esencialmente, al hecho
de corresponder el límite de afloramientos de rocas del Grupo
Maure ubicadas hacia el noreste y las rocas de la Formación
Moquegua Superior cuyos afloramientos están restringidos
hacia el suroeste.
Estas dos cuencas sedimentarias tienen como
basamento en gran parte a las rocas volcánicas y sedimentarias
del Grupo Toquepala, razón por la cual se puede estimar que
durante el Paleoceno superior y Eoceno inferior hubo una
importante actividad tectónica compresiva que produjo la
creación de una zona alta correspondiente a las primeras
manifestaciones positivas de la Cordillera Occidental que sirvió
como límite a estas dos cuencas.
- Falla Challaviento
La falla Challaviento, en su recorrido afecta rocas del
Jurásico y Cretácico que están ubicadas entre la quebrada
Chero y cerro Chari . Esta falla se entrelaza con la falla
Incapuquio en el sector de Huacano Chico, en su amplio
recorrido la falla Challaviento recorre sectores comprendidos
desde cerro Ticana al oeste de Ancoma hasta el río Caplina al
este del poblado de Caplina. En este sector la falla Challaviento
se bifurca en dos fallas, una paralela a la dirección de la
quebrada Caplina y la segunda, en dirección sureste
atravesando los cerros Pantatire y la quebrada Quilla al noreste
de Palca, hasta ser cubiertas en el cerro Chulluncane .inverso,
haciendo aflorar rocas de la Súper Unidad Challaviento sobre
las rocas volcánicas del Grupo Toquepala y las roca
sedimentarias del Grupo Yura. En su recorrido, esta falla
produce pliegues recumbentes, fallas menores y material
triturado. Se observa la relación directa entre el emplazamiento
de los intrusivos relacionados a la ubicación y dirección de las
fallas Se interpreta de esta manera una relación directa con el
emplazamiento de la Súper Unidad Challaviento con un
episodio de actividad de la falla Challaviento.
- Falla Cerro Negro
Esta falla posee una gran importancia estructural dentro
de la configuración tectónica regional con las fallas Incapuquio,
además de presentarse como de tipo inverso con buzamientos
subverticales hacia el noreste. Afecta a rocas paleozoicas y las
hace cabalgar sobre rocas pertenecientes a las formaciones
Socosani, Puente y Grupo Toquepala. La falla Cerro Negro,
junto con la falla Incapuquio, forman una estructura
romboédrica.
Falla Ataspaca
Esta falla se ubica entre las fallas Incapuquio y
Challaviento, va en dirección NE- SO , buzando hacia el E
,formando una zona de intenso fracturamiento, sobre todo en la
zona de estudio. Esta falla es de tipo inverso con buzamientos
subverticales.
Sistema de fracturamiento Ataspaca
En el área de estudio afloran rocas del Grupo Yura, las
cuales han sido afectadas por los diferentes episodios
tectónicos que sucedieron desde el Triásico hasta el Terciario
Superior , inclusive el Neógeno. Asimismo es evidente la
relación existente entre las intrusiones del Cretáceo superior y
Terciario Inferior y la tectónica, al emplazarse en un régimen
compresivo dominadas por fallas de rumbo e inversas, que
originaron un intenso fracturamiento en las rocas del Grupo
Yura y rocas de edad superior. Se han determinado dentro de
ese contexto el Sistema de Fracturamiento Ataspaca.
Fracturamiento NE –SO, con rumbos que van desde los
10º a 25º NE-SO con buzamientos subverticales que van desde
los 75º a los 85º hacia él SE, afectan los miembros Puente,
Cachíos, Labra, Gramadal, Hualhuani.
Fracturamiento NO – SE, con rumbos que van desde
los 65º a 85º NO – SE con buzamientos entre los 40º a 65º
hacia el SO, afectan los miembros Puente, Cachíos, Labra,
Gramadal y Hualhuani.
Fracturamiento E – O, el menos pronunciado de todo el
sistema, con buzamiento subverticales que van desde los 90º a
75º hacia el N, afectando todas las rocas del Grupo Yura.
6.10 Geología económica
En la zona de estudio se puede apreciar recursos No-
metálicos, predominantemente CUARCITAS, que se emplazan
en la formación Hualhuani miembro del Grupo Yura. La amplia
secuencia sedimentaria predominantemente clástica, con
areniscas, cuarcitas, calizas y en menor proporción lutitas,
constituye el principal interés económico del área de estudio.
Se han efectuado labores de limpieza, accesos para la
probable cantera de extracción, así como análisis químicos y de
microscopía electrónica, los mismos que muestran contenidos
en SiO2 superiores al 92%, con bajos contenidos de Al2O3 y
Óxidos de Hierro, que permiten considerar al depósito No-
Metálico de San Eduardo como atractivo y factible de ser
aprovechado económicamente en el corto y mediano plazo.
Del muestreo efectuado se desprende que las
CUARCITAS de San Eduardo, tienen un alto contenido de SiO2
en rangos que van de 92.36 % AL 97.30 %, correspondiendo
estas últimas a las muestras más blanquecinas ubicadas a
50.00 m. de la cantera principal. Los contenidos bajos de
alúmina pueden ser evidencias que permitan suponer que las
areniscas corresponden a facies clásticas con muy buena
clasificación, adicionada al incremento del sílice de origen
hidrotermal durante el metamorfismo que sufrieron las
formaciones superiores del Grupo Yura durante las diferentes
fases tectónicas e intrusivas.
Foto 1. Cantera SAN EDUARDO A.Fuente: Propia.
Foto 2. Vista ampliada de la cantera SAN EDUARDO A.Fuente: Propia.
.
Mineralogía y paragénesis
El mineral predominante es el Sílice en forma de
Cuarcita, una roca metamórfica, es decir una roca que ha
sufrido la adaptación mineral y estructural a unas condiciones
fisicoquímicas diferentes a aquellas donde se encontraban
originalmente.
El término “cuarcita” significa una roca monominerálica
formada esencialmente por granos de cuarzo entrelazados que
han perdido casi toda traza de su origen elástico.
Durante el metamorfismo, el intenso calor y la intensa
presión ha deformado y comprimido de tal manera los granos
de cuarzo originado contornos saturados entre los granos. Las
rocas presentan un mosaico de ajuste perfecto que se rompe
con tanta facilidad por los granos como por el material
cementante. La cuarcita pura es blanca; el color de las
variedades impuras refleja la clase y cantidad de material
extraño, especialmente la alúmina y el óxido de hierro.
Tabla 5. Contenido mineralógico
Elemento Contenido %Al2O3 1.10CaO 1.90FeO 1.30NaCl 1.70SiO2 94.00
Fuente: Titular de la Concesión
Reservas de mineral:
Se ha realizado la topografía de la Cantera SAN
EDUARDO A con el fin de estimar las Reservas Probadas a
Corto Plazo, para el efecto se ha considerado la aplicación del
cálculo de volumen por las áreas extremas a una distancia
horizontal de 25 m entre sección y sección.
Para el efecto se ha asumido como rasante de fondo la
intersección del contacto del afloramiento principal con la caja
techo en el sentido longitudinal y transversal. Anexo Planos 01,
6-PL y 06-STF.
Tabla 6. Reservas probadas U.P. San Eduardo - Diciembre 2013SECCION AREA PROMEDIO DISTANCIA VOLUMEN TONELAJE LEY
m2 m2 m m3 t % SiO2
A 0,00450,28 25,00 11257,00 28142,50
B 900,56943,09 25,00 23577,13 58942,81
C 985,611014,02 25,00 25350,50 63376,25
D 1042,43998,76 25,00 24968,88 62422,19
E 955,081113,87 25,00 27846,63 69616,56
F 1272,65TOTAL 282500,31 94,00
Fuente: Titular de la Concesión
7. FUNDAMENTO TEORICO
7.1 Antecedentes de la investigación
El origen de la minería se relaciona con el hombre
desde el origen del mismo, nace como una herramienta para
satisfacer necesidades. Sin embargo en sus orígenes se
realizaba de forma rudimentaria, la importancia del estudio de
la caracterización y clasificación geomecánica del macizo
rocoso surgieron de la necesidad de parametrizar
observaciones y datos empíricos, de forma integrada, para
evaluar las medidas de sostenimiento en túneles.
Las mismas son un método de ingeniería geológica
que permite evaluar el comportamiento geomecánico de los
macizos rocosos, y a partir de estas estimar los parámetros
geotécnicos de diseño y el tipo de sostenimiento de una obra
minera. Además de las obras subterráneas, se destacan las
aplicaciones en taludes y cimentaciones. Solo hasta la
década de los 70 las distintas clasificaciones logran
internacionalizarse.
El primer sistema de clasificaciones fue el propuesto
por TERZAGHI1 en 1946, convirtiéndose este en el primer
aporte a las investigaciones geomecánicas, seguida por otro
número de clasificaciones que surgieron como modificaciones
a las anteriores, y de las cuales para este proyecto se tendrá
en cuenta la clasificación presupuesta por BIENIAWKI.
Partiendo de la importancia de clasificar un macizo, se
realizó el Primer Congreso de Mecánica de Rocas celebrado
en Portugal en 1966.
Para la aplicación de la clasificación realizada por
Bieniawski en el proyecto se tiene como referencia la utilidad
de la misma clasificación en estudios realizados con
anterioridad y de similitud al proyecto que se desarrolla,
como lo es la “Clasificación Geomecanica y análisis de
estabilidad de taludes del macizo rocoso Coris, Cartago,
Costa Rica. Realizado por la Universidad de Costa Rica y
publicado por la revista geológica de América Central, en
2002, donde el método Rock Mass Rainting (RMR) para la
clasificación de macizos rocosos fue desarrollada por
Bieniawski (1972); este método permite de forma sencilla,
estimar la calidad del macizo rocoso, mediante la
cuantificación de parámetros de fácil medición, los cuales se
establecen de manera rápida y con costos económicos
mínimos, cuyos resultados se tuvieron en cuenta al momento
de hallar la estabilidad de los taludes, que resulto
desfavorable con un macizo rocoso de mala calidad y un
RMR<20 en clase V.
Aun cuando la literatura especializada en estas
materias se ha expandido y ha acelerado su desarrollo en
todo el mundo, con el empleo tanto de revistas
especializadas, como el surgimiento de nuevas técnicas y
tecnologías computarizadas. El estado actual del
conocimiento en mecánica de rocas, así como la definición y
obtención de parámetros y adopción de modelos que
representen el comportamiento real de los macizos rocosos,
se encuentran en una fase de desarrollo inferior al de otras
ramas de la ingeniería como pueden ser la Mecánica de
Suelos, Hidráulica, Resistencia de Materiales, etcétera; bien
por la menor antigüedad de la primera, o por una mayor
complejidad frente a la simulación del problema real del
macizo. Como consecuencia de esto, resulta difícil establecer
modelos analíticos del comportamiento del macizo rocoso que
sean reflejo fiel de este, cuando se trata de resolver
problemas de estabilidad o dimensionamiento de obras a
cielo abierto o subterráneo.
Para evitar esto se plantea la hipótesis: Con un RMR
entre las clases I y II, favorece la generación de taludes con
alturas superiores a 8 metros y pendiente mínima de 80°.
7.2 Bases Teóricas de la Geoquímica
2.2.1 El método geoquímico
El método geoquímico de exploración o
prospección respectivamente es un método indirecto.
La exploración geoquímica a minerales incluye
cualquier método basándose en la medición
sistemática de una o varias propiedades químicas de
material naturalmente formado.
El contenido de trazas de un elemento o de un
grupo de elementos es la propiedad común, que se
mide. El material naturalmente formado incluye rocas,
suelos, capas de hidróxidos de Fe formadas por
meteorización llamadas 'gossan', sedimentos glaciares,
vegetación, sedimentos de ríos y lagos, agua y vapor.
La exploración geoquímica está enfocada en el
descubrimiento de distribuciones anómalas de
elementos.
Se distingue los estudios geoquímicos
enfocados en un reconocimiento general y los estudios
geoquímicos más detallados aplicados en un área
prometedora para un depósito mineral. Además se
puede clasificarlos con base en el material analizado.
2.2.2 Historia
El principio fundamental de la prospección
geoquímica, que el ambiente de un depósito mineral
está caracterizado por propiedades conspicuas y
diagnósticas ya está conocido y es aplicado desde el
tiempo, en que el ser humano empezó a explotar
metales.
Los análisis de elementos trazas por
espectrógrafo fueron aplicados a muestras de suelos y
plantas en las medias de 1930. Entre 1940 y 1950 con
los avances en los análisis hidroquímicos y en la
espectrografía en los Estados Unidos y en Canada se
desarrollaron métodos más económicos y más
efectivos de prospección geoquímica. A partir de 1950
los métodos geoquímicos fueron aplicados en otros
países del mundo.
Los estudios geoquímicos de los suelos (hoy día
el método más avanzado) y de la vegetación iniciaron
en la década de 1930 a 1940, en las medias de 1950
se podían emplear los estudios geoquímicos de drenaje
en una forma rutinaria. Además entre 1950 y 1960 se
realizaron muestreos sistemáticos de rocas alteradas y
frescas y a partir de 1960 se introdujeron varios
métodos de prospección geoquímica para rocas,
especialmente en la Unión Soviética antigua. Las
mediciones de gases de suelos y atmosféricos todavía
están en desarrollo.
2.2.3 Reconocimiento general
Por medio de una cantidad pequeña de
muestras o es decir mediante un muestreo lo menos
costoso como posible se quiere localizar sectores
favorables en un área extendida y reconocida en
grandes rasgos. Las áreas de 10 a 1000 km2 se
evalúan a menudo con una muestra por 1km2 a una
muestra por 100km2. Un método geoquímico apto para
el reconocimiento general es la localización de
provincias geoquímicas y su delineación. Si existe una
correlación entre la probabilidad de la presencia de las
menas y la abundancia media de un elemento en una
roca representativa para una región o la abundancia
media de un elemento en distintos tipos de rocas se
puede establecer una red de muestreo con un
espaciamiento amplio y analizar las muestras para
ubicar las áreas con valores elevados en comparación
con la abundancia media del elemento en interés.
2.2.4 Estudios geoquímicos detallados
El objetivo de un reconocimiento detallado es la
delineación y la caracterización geoquímica del cuerpo
mineralizado en la manera más precisa como posible.
Para localizar el cuerpo mineralizado se requiere un
espaciamiento relativamente estrecho, usualmente
entre 1 y 100m. Debido a los altos costos relacionados
con un espaciamiento estrecho se emplea los estudios
geoquímicos detallados a áreas limitadas de interés
particular seleccionadas en base de los antecedentes
geoquímicos, geológicos y geofísicos disponibles.
Los métodos comúnmente empleados en
estudios detallados son los siguientes:
El muestreo sistemático de suelos residuales se
utiliza para buscar anomalías situadas
directamente encima del cuerpo mineralizado
debido a su sencillez y a la ventaja, que la
composición del suelo residual depende
altamente del cuerpo mineralizado subyacente.
El muestreo de suelos se emplea para localizar
anomalías desarrolladas en material transportado,
que se ubica encima de un cuerpo mineralizado.
El grado, en que la anomalía depende del cuerpo
mineralizado subyacente, es mucho menor en
comparación con el método anterior. Por medio
de un muestreo profundo se puede comprobar, si
existe una relación geoquímica entre el suelo y el
cuerpo mineralizado subyacente o no.
El muestreo de plantas puede ser recomendable
bajo circunstancias, que impiden la aplicación del
muestreo de suelos como por ejemplo en áreas
cubiertas con nieve o en áreas, donde las raíces
de las plantas penetran profundamente una capa
de material transportado. Aún este método es
complejo y costoso. La complejidad se debe entre
otros factores al reconocimiento y al muestreo de
una sola especie de planta en el área de interés, a
la variabilidad del contenido metal, que depende
de la edad de la planta y de la estación del año y
al procedimiento analítico de las plantas.
El muestreo de rocas está enfocado en la
detección de anomalías de corrosión o difusión.
Las anomalías de corrosión se pueden encontrar
en las rocas de caja y en el suelo residual, que
cubren el cuerpo mineralizado. Las rocas de cajas
caracterizadas por una anomalía de difusión se
obtienen por ejemplo a través de una perforación.
Un método en desarrollo es el muestreo de gases
de suelos y de constituyentes atmosféricos. Se lo
aplica para detectar cuerpos mineralizados
cubiertos con una capa ancha de suelo.
2.2.5 Tipos de muestras y su aplicación
Las muestras de sedimentos de ríos y lagos, de
aguas de ríos, de lagos y de fuentes y de sondeos son
los tipos de muestras más eficientes y los más
empleados. Especialmente esto vale para los
sedimentos de ríos, que se puede aplicar para la
búsqueda de la mayoría de los metales. La exploración
geoquímica basándose en muestras de aguas está
más limitada a los elementos solubles. Las muestras de
sedimentos de ríos se utilizan con alta frecuencia en la
exploración por su manejo sencillo. por sus costos
bajos por unidad de área y por su alto grado de
confidencia. En áreas glaciares la dispersión de clastos
visibles o de trazas mensurables de metales en
acarreos glaciáricos se utilizan exitosamente para la
detección de depósitos minerales. Los análisis de
suelos son de costos altos por unidad de área, además
las anomalías de suelos residuales por ejemplo, que
son relacionadas con depósitos minerales en el
subsuelo normalmente son de extensión local. Pero
como generalmente la composición de un suelo
autóctono depende estrechamente de su substrato o es
decir de las rocas, que las cubre, se emplean este
método con alta frecuencia en áreas ya identificadas
como áreas favorables. La composición química de
plantas y la distribución de especies de plantas, que
prefieren suelos de composición anómala pueden servir
igualmente en estudios de reconocimientos. Plantas o
asociaciones de plantas únicamente relacionadas con
menas se pueden identificar visualmente desde el aire,
por medio de fotos aéreas o por medio de imágenes de
satélite.
7.3 Bases Teóricas de la Geotecnia
7.3.1 Análisis estructural
La roca difiere de la mayoría de materiales utilizados
en obras de ingeniería porque contienen fracturas de un tipo
u otro que tipifican a la roca como esencialmente
discontinua. En tal sentido debe diferenciarse entre el
término de roca intacta y macizo rocoso. Roca intacta
constituye básicamente una muestra de roca competente y
fresca, mientras que macizo rocoso involucra a la roca en su
estado natural en el campo incluyendo planos de
estratificación, plegamientos, fallas, junturas, zonas de corte,
diques, etc. . La naturaleza y distribución de todos los
fenómenos estructurales determinan la estructura del macizo
rocoso.
Para evaluar la estabilidad de los taludes se debe
considerar sistemas de clasificación geomecánica de los
macizos rocosos. Existen sistemas de clasificación como el
sistema Q (Barton, 1974) y el sistema RMR (Bieniawski,
1976) han tenido una amplia aceptación en las aplicaciones
de mecánica de rocas.
7.3.2 Clasificación de Bienawski:
La primera clasificación sistema RMR ( Rock Mass
Rating) es el valor de la calidad de la roca fue propuesta en
1973 y modificada en 1976 considera 5 parámetros
importantes:
1°. Resistencia de la roca intacta.- Se refiere a la
resistencia a la compresión biaxial de la roca
intacta generalmente en testigos o
alternativamente para rocas que no tengan muy
baja resistencia se utiliza el índice de carga
puntual.
- Resistencia a la compresión simple
- Indice de carga puntual
2°. R.Q.D.- Es un índice que está ligado a la calidad
de la roca.
El RQD (Rock Quality Designation) Indice de
Calidad de la Roca, que intenta cuantificar el
espaciamiento de las discontinuidades y la
calidad de la roca, el RQD es determinado de los
testigos de perforación diamantina y está dado
por la siguiente expresión.
L
xRQD i
100
RQD= 0 – 100%
Donde:
xi= Son las longitudes de trozos o piezas de
testigo recuperados que mide igual o más de 10
cm.
L = Longitud total del taladro perforado.
Clasificación de la roca en función del RQD:0 - 30% Roca mala
30 - 50% Regular
50 - 70% Buena
> 70% Muy Buena
Ejemplo para calcular el RQD (Deree, 1989):
L = 38 cm.
L = 17 cm. Longitud total = 200
Piezas > 10 cm.
L = 0
100*TotalLongitud
testigosdetotalLongitudRQD
L = 20 cm.
%55100*200
35201738
RQD
L = 35 cm.
Final del taladro
L = 0 cm.
Ninguna recuperación
3°. Espaciamiento de Junturas o discontinuidades.
Se utiliza para descubrir todo tipo de
discontinuidades.
4°. Condición de las junturas por discontinuidad
(rugosidad, Juntura, relleno).
5°. Las condiciones de agua subterránea, dado por
las filtraciones.
7.3.3 Valor de Calidad de la Roca (Rock Mass Rating)
Para determinar el valor de calidad de la roca basado
en la clasificación de Bienianski.
Para esto se toman los siguientes parámetros:
Roca : Granito
1. Resistencia a la compresión de la roca = 150 Mpa.
2. RQD = 70 Mpa.
3. Espaciamiento medio de discontinuidades = 50 cnt.
4. Condiciones de las Junturas = Superficies levemente
rugosas con separación < 1 m. m. y con rocas duras
como paredes de la discontinuidad.
5. Agua Subterránea, se encontró presencia de agua bajo
moderada condición.
Aplicando la tabla de Bienawski se obtiene 62 de
RMS; esto quiere decir que el macizo rocoso está en
condiciones inestables, por lo tanto necesita de buen
sostenimiento.
7.3.4 Información Lito-estructural
Se debe tener muy en cuenta la zona a estudiar para
así poder obtener la información Lito-estructural que será
base fundamental para el análisis, diseño y monitoreo de
taludes de la zona escogida (Minas).
Entre las principales informaciones lito-estructurales
que necesitamos son las siguientes:
a) Planos de estratificación, son los fenómenos que
dividen a las rocas sedimentarias en paquetes de
estratos y representan interrupciones en el proceso de
del material rocoso, estos planos pueden contener
diferentes tipos de grano, puede presentar alguna
orientación preferencial de deposición y presentan
además resistencia a la fricción cohesiva.
b) Plegamientos, Son las estructuras en la cual los
estratos han cambiado de orientación y han sido
sometidos a procesos de deflexión derivados de la
aplicación de esfuerzos tectónicos posteriores a su
deposición estos fenómenos pueden ser regionales o
locales y son clasificados de acuerdo a su geometría y
método de deformación.
c) Fallas, Son fracturas en las cuales se pueden identificar
un desplazamiento de la roca en los lados opuestos al
plano de la falla, el sentido de este desplazamiento es
frecuentemente utilizado para clasificar las fallas. Hay
que tener muy en cuenta en la mina el espesor de las
fallas y si estas contienen algún material de relleno , por
ejemplo panizo, brechas o fragmentos angulares, etc.
d) Zonas de corte, están basadas en material en las que
fallas de corte han tenido lugar. Estas zonas
representan áreas donde se han liberado gran cantidad
de esfuerzos.
e) Diques, estas estructuras largas y delgadas
generalmente en roca ígnea y de grano fino con
buzamiento bastante pronunciado o subhorizontal y con
sus lados aproximadamente paralelos, determinar el
ancho que va de un cm. a unos mts. Los márgenes de
un dique están frecuentemente fracturados y alterados y
constituyen zonas potenciales para percolación de agua
subterránea.
f) Junturas, constituyen los problemas más comunes y
geotécnicamente los más significantes. Estas junturas
son pequeñas roturas de origen geológico a lo largo de
las cuales no hay un desplazamiento visible. Un grupo
de junturas paralelas es denominado conjunto de
junturas las cuales al intersectarse constituyen un
sistema de juntura. Frecuentemente se presenta
paralela al plano de estratificación, a planos de
exfoliación o clivaje.
7.3.5 Geotecnia de la zona.
Aquí se describirán las características de la zona a
estudiar principalmente los resultados de laboratorio ya sea
de mina u otros especiales que se realizarán en laboratorios
que tengan reconocimiento adecuado.
7.3.6 Caracterización del macizo rocoso.
Cuando un macizo rocoso es formado por diversas
variedades de rocas, es necesario identificarlas y
caracterizarlas, puesto que la combinación de ellas puede
ocasionar un comportamiento mecánico diferente de eso que
tendría una masa o fase homogenea. La posición especial
del tipo rocoso relativamente determina una geometría del
talud u otra información importante para el estudio de
estabilidad de modo que es esencial proceder a
levantamientos geológicos detallados cuando estos ocurren.
Para la caracterización de la masa rocosa del área de
estudio, se registraron datos a partir del mapeo
geomecánico de campo de afloramientos rocosos, para
poder determinar cualitativamente las características
geomecánicas de los sistemas de fracturamiento.
El mapeo geotécnico de afloramientos rocosos se
llevó a cabo utilizando el “método directo por celdas de
detalle” en el cual se considera los sistemas de
fracturamiento más persistentes, a los cuales se les toma su
orientación, espaciamiento, apertura, rugosidad, persistencia
y meteorización.
De acuerdo a la información proporcionada por el
departamento de geología, el minado se llevara acabo de
Este-Oeste.
Es por ello que se elige tomar los afloramientos
rocosos en dicha dirección y realizar un perfil, para analizar
la estabilidad del tajo.
Para clasificar geomecánicamente a la masa rocosa
se utilizó el criterio de clasificación geomecánica de
Bieniawski (RMR – Valoración del Maciso Rocoso – 1989),
la cual establece parámetros para evaluar la caracterización
del macizo el cual se presenta en el siguiente cuadro.
Tabla 7. Criterio para la clasificación de la masa rocosa
Tipo de roca Rango RMR Calidad según RMR
II > 60 Buena
IIIA 51 - 60 Regular A
IIIB 41 - 50 Regular B
IVA 31 - 40 Mala A
IVB 21 - 30 Mala B
V < 20 Muy Mala
Los parámetros usados son: resistencia de la roca
intacta que correlaciona la dureza de la roca, grado de
fracturamiento definido por el RQD de Deere, espaciamiento
medio del sistema dominante el cual definirá en el espacio
los tamaños de bloques que se generen, las condiciones de
las discontinuidades que involucran a la: apertura que viene
a ser la abertura entre las paredes de la discontinuidad,
rugosidad que mide el grado de aspereza, persistencia que
es tendencia de continuar de la discontinuidad, relleno que
es el material que se encuentra dentro de la discontinuidad y
el grado de alteración que está en función de las condiciones
climatológicas de la zona.
Cada uno de estos parámetros son valorados
independientemente, los cuales en conjunto dan la
clasificación de Bieniawski llamado también RMR.
7.4 Base Conceptual
Afloramiento: Es la exposición de macizos rocoso en la superficie.
Alúmina: Oxido de aluminio (Al2O3). Forma parte de la composición
de muchas rocas y minerales (aluminosilicatos). Industrialmente se
obtiene, por lo general, de la bauxita. En la naturaleza se presenta
formando el mineral corindón y otros.
Cuarcita: Roca silícea compacta de fractura concoidea lisa o
finamente escamosa, en general clara de aspecto craso. La cuarcita
está constituida por cristales de cuarzo íntimamente soldados, a
menudo indentados y entrelazados.
Dip. (Buzamiento): Es el ángulo que se observa entre un estrato y
un plano horizontal.
Ensayo geoquímico: Es un análisis que determina la presencia o
ausencia cuantitativa de una o más componentes químicos
Estructura: Termino que se utiliza para definir una estructura
geológica como son pliegues, fallas, vetas, etc.
Falla: Es una fractura continua a lo largo de una roca donde se
observa el relativo movimiento entre los dos bloques en lo vertical o
horizontal.
Formación: Es un conjunto de rocas que están identificadas por
características litológicas y una secuencia estratigrafía.
Geoquímica: Estudio de la variación de los elementos químicos en
las rocas y suelos.
Según la definición original de GOLDSCHMIDT la geoquímica se
ocupa de dos ramos:
1. La determinación de la abundancia relativa y absoluta de los
elementos de la tierra y
2. El estudio de la distribución y de la migración de elementos
individuales en varias partes de la tierra con el objetivo de descubrir
los principios, que controlan la distribución y la migración de los
elementos.
Geología: Estudio de la historia y vida de la tierra, registrado en las
rocas.
Mapeo: Es el arte y la ciencia de plasmar las características
geológicas de un terreno sobre un plano.
Metamorfismo/Metamórfico: Es un proceso donde la composición
de la roca es reordenada a las nuevas temperaturas y presión/ Es
una clase de roca afectada por el metamorfismo.
Mineralización: Es la concentración de metales y componentes
químicos en una macizo rocoso.
Muestra de Suelo: Es una colección sistemática en serie de
muestras de suelo de diferentes lugares, para estudiar la distribución
de los valores geoquímicos del suelo.
Muestra inalterada: Muestra de suelo cuya estructura no ha sido
modificada por manipulación durante el proceso de muestreo y
transporte al laboratorio.
Muestra intacta: véase muestra inalterada.
Muestra para ensayo: Muestra sobre la cual se ejecuta un ensayo
de laboratorio. Normalmente la muestra para un ensayo dado es
solo una porción de la muestra de campo. Cf. espécimen.
Muestra representativa: Muestra escogida de tal modo que sus
características son estadísticamente iguales a las del conjunto que
se estudia.
Orientación: Dirección o rumbo de la estructura geológica.
Orógeno/Orogenia: Es la deformación de las rocas que forman y
pliegues y fallas, en algunos lugares es acompañado por
metamorfismo e intrusiones de rocas ígneas/es el proceso de
construcción de montañas.
Plano de cizalladura: Plano a lo largo del cual tiene lugar una
ruptura por cizalladura.
Plano de estratificación: Superficie que separa visiblemente dos
capas sucesivas de roca estratificada. Los planos de estratificación
frecuentemente indican un cambio en las condiciones de
sedimentación y constituyen el límite de cambios de características
físicas y mecánicas de los estratos rocosos.
Plano principal: Cada uno de los tres planos mutuamente
perpendiculares en un punto de una masa de suelo o de roca en los
que el esfuerzo de cizalladura es nulo.
Prospección: Es el arte y la ciencia de buscar depósitos de mineral.
Proyección estereográfica: Representación bidimensional de
direcciones tridimensionales utilizada en la solución de problemas
estructurales y en el análisis de estabilidad de taludes en roca. En
ella las líneas quedan representadas por puntos que indican su
dirección y los planos por círculos máximos. o por puntos que
representan las líneas perpendiculares a los planos. Existen dos
tipos de red para representaciones estereográficas: Wulf y Schmidt o
Lambert. La primera es utilizada si se quiere mantener las relaciones
angulares, y la segunda si se quiere mantener las relaciones de
áreas.
RMR: Acrónimo de Rock Mass Rating. Véase Calificación del
macizo rocoso. Cf. RQD.
Roca: Agregado natural de minerales. Material mineral sólido que se
encuentra en grandes masas o fragmentos.
Roca estratificada: Término de clasificación geotécnica de rocas
propuesto para los cuerpos de roca formados por una secuencia de
estratos, en la que coexisten capas con diferentes propiedades
mecánicas, así cada una de ellas sea homogénea. Las rocas
estratificadas más comunes están formadas por secuencias de
areniscas, lodolitas y caliza. Las secuencias vulcanosedimentarias
también deben ser consideradas como rocas estratificadas cuando
la heterogeneidad de la masa rocosa asociada afecte su
comportamiento en obras de ingeniería.
Roca masiva: Término de clasificación geotécnica de rocas
propuesto para las rocas duras, homogéneas e isotrópicas.
Elementos típicos de esta categoría son granitos, gabros, basaltos,
calizas, mármoles y areniscas cuando no se encuentran
interestratificadas con otras rocas.
Roca metamórfica: Término geológico utilizado para designar las
rocas derivadas de otras preexistentes por cambios químicos,
mineralógicos o estructurales en estado esencialmente sólido, en
respuesta a cambios de temperatura, presión, estado de esfuerzos
de cizalladura o ambiente químico, que tienen lugar en el interior de
la litosfera. Las especies de rocas metamórficas más comunes
incluyen cornubianas, esquistos, neises, mármoles y serpentinitas.
RQD: Acrónimo de Rock Quality Designation. Véase Índice de
calidad de roca. Cf. RMR.
Rotura: Etapa del desarrollo de una fractura en la que se presenta la
inestabilidad en la masa de suelo o roca, o en el espécimen que se
ensaya en el laboratorio. En mecánica de rocas no es recomendable
la utilización del término ruptura como sinónimo de fractura.
Sedimento: Es un material solido que se encuentra en estado de
suspensión en el agua o aire. Mas general, son fragmentos sólidos
transportados y depositados por el viento, agua o hielo,
geoquímicamente se precipita por disolución, o secreción de
organismos, y estas forman capas.
Sedimentario: Es la disposición de los sedimentos formado por
depositación.
Zona de cizallamiento: Es un término geológico usado para
describir una zona afectada por fallas a gran escala.
8. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
8.1 Tipo y diseño de Investigación
Se trata de un proyecto de nivel exploratorio, en tanto
que no existen en el mercado aplicaciones diferentes al uso de
las cuarcitas como fundentes metalúrgico. Y desde el punto de
vista del diseño las estrategias que se adoptan, pasan
sucesivamente de una investigación de campo a una
investigación experimental.
8.2 Población y Muestra de Estudio.
La población está constituida por los componentes del
Grupo Yura que afloran en el área de la concesión San Eduardo
de Ataspaca.
La muestra de estudio, serán básicamente los estratos
de las formaciones Hualhuani y Gramadal que afloran en San
Eduardo
8.3 Variables de estudio y operacionalización
La variable asociada es la caracterización geoquímica y
geotécnica.
Esta variable se operacionaliza utilizando como
indicadores:
El contenido no metálico.
La resistencia a la compresión.
La resistencia a la abrasión.
La dureza de los materiales.
8.4 Procesos de desarrollo de la investigación
La investigación se desarrollará como sigue:
Trabajo de campo: topografía, cartografiado,
mapeo de estructuras, muestreo geoquímico y
geotécnico.
Ensayos de laboratorio: análisis químico, análisis
petrográfico, análisis mineragráfico y evaluación
geotécnica.
Trabajo de gabinete: procesamiento estadístico de
datos.
8.5 Técnicas e instrumentos de recolección de datos
Muestreo por zanjas. Muestreo petrográfico y Muestreo
mineragráfico.
8.6 Métodos y técnicas de procesamiento y análisis deresultados
Mapeo geológico
Zonificación geoquímica
Zonificación geotécnica
8.7 Modelo de contrastación y verificación de hipótesisEstándares de la normativa internacional.
9. CARACTERIZACIÓN GEOQUÍMICA
9.1 Estudios geoquímicos
Los pasos de una exploración geoquímica son:
1. Selección de los métodos, de los elementos de interés,
de la sensibilidad y la precisión necesarias y de la red de
muestreo. Las selecciones se toma con base en los
costos, los conocimientos geológicos, la capacidad del
laboratorio disponible y una investigación preliminar o
las experiencias con áreas parecidas.
2. Programa de muestreo preliminar, que incluye análisis
inmediato de algunas muestras tomadas en la
superficie y en varias profundidades en el subsuelo
para establecer los márgenes de confianza y para
evaluar los factores, que contribuyen al ruido del fondo.
3. Análisis de las muestras en el terreno y en el
laboratorio, incluido análisis por medio de varios
métodos.
4. Estadísticas de los resultados y evaluación geológica
de los datos tomando en cuenta los datos geológicos
y geofísicos.
5. Confirmación de anomalías aparentes, muestreo
encauzado en áreas más pequeñas (red de muestreo
con espaciamiento corto), análisis de las muestras y
evaluación de los resultados.
6. Investigación encauzada con muestreo y análisis
adicionales de muestras tomadas en un paso anterior.
9.2 Resultados de los procedimientos aplicados
Muestreo y análisis químico
En la cantera principal, se ha reañlizado un muestreo
sistemático, con muestras de los bancos de estratos más
representativos de la secuencia sedimentaria clástica del
Hualhuani, obteniéndose un total de 07 muestras, las mismas
cuyos resultados se muestran en la Tabla 8:
Tabla 8. Resultados de Fusión Alcalina - Gravimetría
Fuente: Plan de minado 2014. EM Emilio Miguel S.R.L.
Así mismo, se ha realizado el análisis químico de 5
secciones delgadas obtenidas mediante testigos de muestras
representativas mediante el método de microscopia electrónica,
cuyos resultados se muestran en la Tabla 9.
Tabla 9. Resultados por microscopia electrónicaMUESTRA % Na2O % Al2O3 % SiO2 K2O TOTAL
1 2,23 97,28 0,49 1002 3,24 95,67 1,09 1003 8,24 88,59 3,17 1004 99,83 0,17 1005 0,59 0,88 98,28 0,25 100
Promedio 95,92Fuente: Propia.
Cabe resaltar que los ensayos de laboratorio por Fusión
Alcalina – Gravimetría son muy similares que los ensayos por
microscopia electrónica. La Foto 9, muestra el equipo utilizado
para los ensayos por microscopía electrónica.
Foto 3. Microscopio Electrónico TESCAN.Fuente: Escuela de Ingeniería Metalúrgica-UNJBG.
Foto 4. Muestras de secciones delgadas para ensayar con el MicroscopioElectrónico TESCAN.
Fuente: Escuela de Ingeniería Metalúrgica-UNJBG.
Foto 5. Imagen Microscópica de la Muestra 1.Fuente: Escuela de Ingeniería Metalúrgica-UNJBG.
10. CARACTERIZACION GEOTECNICA
10.1 Muestreo geotécnico
Los testigos de las muestras representativas de los
dominios geotécnicos establecidos en la concesión San
Eduardo fueron conformados y evaluados en el Laboratorio de
Mecánica de Rocas y Concreto de la UNJBG, determinando las
propiedades mecánicas y físicas de especímenes conseguidos.
A continuación listamos los resultados de los ensayos
correspondientes a tres muestras representativas del macizo
rocoso.
10.1.1 Muestras de la cresta de la cantera
a. Propiedades Físicas
a.1. Densidad
N° Pesogr
Volumencm3
Densidadgr/cm3
1 91,5 39 2,352 115,4 49 2,36
PROMEDIO 2,35
a.2. Humedad
Nº
Pesohúmedo Peso seco Humedad
Wh WsWw=Wh-
WsW=(Ww/Ws)*100
gr gr gr %1 217.8 217.6 0.2 0.09
2 223.0 222.7 0.3 0.13PROMEDIO 0.11
a.3. Porcentaje de absorción
Nº Características Muestra:Roca
Muestra:Roca
1 Peso saturada MSAT (gr) 236.2 273.42 Peso seco MS (gr) 235.4 272.9
7PORCENTAJE DE ABSORCIÓNW = ((MSAT-MS)/MS)*100 (%) 0.34 0.37
PROMEDIO 0.35
b. Propiedades Mecánicas
b.1. Índice de carga puntual
NºDiámetro dela muestra
cm
Longitud dela muestra
cm
Ancho de lamuestra
cm
FuerzaAplicada
KgIs
Kg/cm2Is(50)
Kg/cm2Is(50)Mpas
1 3.25 5.00 3.05 1260 119.29 98.27 9.64
b.2. Compresión simple
Nº Muestra
Diámetrode la
muestracm
Longitudde la
muestracm
FuerzaAplicada
Kg
σcKg/cm2
σcMpas
1 Muestra 1 3.80 7.60 10432,8 919,91 90,22
b.3. Tracción brasileño:
Fuerza Diametro de Longitud deNº Muestra aplicada la muestra la muestra σtb σtb
Kg cm cm ₋Kg/cm2 Mpa1 Muestra 1 1230 3.80 1.97 104.60 10.262 Muestra 2 960 3.80 2.03 79.23 7.77
PROMEDIO 9.01
b.4. Ángulo de fricción interna φ, cohesión c‘, y esfuerzocortante τ
Nº Muestra σc1 σc3 σt1 σt3 ф C‘ τMpa Mpa (°) Mpa Mpa
1Muestra1 90.22 0 0 -9.01 54.93 14.26 142.75
10.1.2 Muestras del piso de la cantera
Ensayo De Propiedades Físicas
a.1. Densidad:
Nº Muestra Pesogr
Diámetrocm
Alturacm
Volumencm3
Densidadgr/cm3
1 Muestra1 232.4 3.80 6.75 76.55 3.04
2 Muestra2 175.7 3.80 5.81 65.89 2.67
a.2. Humedad:
Nº MuestraPeso húmedo
Whgr
Peso secoWsgr
Ww=Wh-Wsgr
HumedadW=(Ww/Ws)*100
%1 Muestra 1 136.1 135.9 0.2 0.152 Muestra 2 143.9 143.7 0.2 0.14
a.3. Volumen de poros, porosidad, porcentaje de absorción:
Muestra 1:
Nº Características Muestra 1
1 Peso saturada MSAT (gr) 232.802 Peso seco MS (gr) 231.903 Densidad del agua Ρ (gr / cm3) 1.004 Volumen del cilindro V (cm3 ) 76.55
5VOLUMEN DE POROS VV = ((MSAT- MS) / Ρ……cm3 0.90
6 POROSIDAD n = (VV / V)*100 ………% 1.18
7PORCENTAJE DE ABSORCIÓN W = ((MSAT-MS)/MS)*100..% 0.39
Muestra 2:
NºCaracterísticas Muestra 2
1 Peso saturada MSAT (gr) 175.802 Peso seco MS (gr) 174.903 Densidad del agua Ρ (gr / cm3) 1.004 Volumen del cilindro V (cm3 ) 65.89
5VOLUMEN DE POROS VV = ((MSAT- MS) / Ρ……cm3 0.90
6POROSIDAD n = (VV / V)*100………% 1.37
7PORCENTAJE DE ABSORCIÓN W = ((MSAT-MS)/MS)*100 ..% 0.51
a.4. Peso específico:
Nº Muestra Pesogr
Diámetrocm
Alturacm
Volumencm3
Densidadgr/cm3
PesoW=M*g
(KN)
PesoEspecífico
P.E.a(KN/M3)
1 Muestra1 232.4 3.80 6.75 76.55 3.04 2279.84 29.78
2 Muestra2 175.7 3.80 5.81 65.89 2.67 1723.62 26.16
Ensayos mecánicos
b.1. Índice de carga puntual de roca:
Nº Muestra
Fuerzaaplicada
kg
Diámetrode
la muestracm
Longitudde
la muestracm
Is
Kg/cm2
1 Muestra 1 1190 3.80 5.55 82.412 Muestra 2 1020 3.80 5.60 70.64
B.2. Tracción brasileño:
Nº MuestraDiámetro dela muestra
cm
Longitud dela muestra
cm
Fuerzaaplicada
Kg
σtb- Kg/cm2
σtb- Mpa
1 Muestra 1 3.80 1.76 1410 134.22 13.162 Muestra 2 3.80 1.94 1300 112.26 11.01
B.3. Compresión simple:
Nº Muestra
Diámetrode la
muestracm
Longitudde la
muestracm
FuerzaAplicada
Kg
σcKg/cm2
σcMpas
1 Muestra 1 3.80 7.60 8931.4 787.52 77.242 Muestra 2 3.80 7.60 6551.8 577.70 56.66
b.4. Ángulo de fricción interna Φ, Cohesión C‘, y Esfuerzo cortante τ
Nº Muestra σc1Mas
σc3 σt1 σt3Mpas
Φ( ° )
C‘Mpa
τMpa
1 Muestra 1 77.24 0 0 -13.16 45.14 15.94 93.552 Muestra 2 56.66 0 0 -11.01 42.42 12.49 64.27
11. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS
11.1 Resultados Geoquímicos
Según los análisis realizados por el método de fusión
alcalina – gravimetría, el contenido valioso varía de 92,36 % a
97,30 % de SiO2 y el compuesto contaminante de 0,32 % a 2,68
% de Al2O3.
Según los análisis por microscopia electrónica, el
contenido valioso varía de 88,59 % a 99, 83 % de SiO2 y el
principal contaminante de 0 % a 8,24 % de Al2O3.
En consecuencia, se trata de un depósito no metálico con
valores relativamente homogéneos de SiO2, material que en la
actualidad se utiliza como fundente en la Fundición de SPC
ubicada en la localidad de Ilo.
Los valores más extremos de la microscopia electrónica
se explican debido a que las muestras son muy puntuales
mientras que las correspondientes a la fusión alcalina –
gravimetría corresponden a muestras compósito,
correspondientes a paquetes de estratos mineralizados de 10
metros de potencia.
Por otro lado, los altos valores alcanzados por algunas
muestras son indicativos de un potencial para su uso en la
industria del vidrio y del silicio solar.
11.2 Resultados Geotécnicos
Según los ensayos realizados a las muestras
geotécnicas para la determinación de las propiedades físicas la
densidad varía 2,35 a 3,04 g/cm3, la humedad varía de 0,09 a
0,15 %, y la absorción varía de 0,34 a 0,51 %.
Según los ensayos realizados a las muestras
geotécnicas para la determinación de las propiedades
mecánicas el índice de carga puntual varía desde 70,64 a
119,26 k/cm2, la resistencia a la compresión simple varía de
56,66 a 90,22 Mpas, la resistencia a la tracción por el método
brasileño varía de 7,77 a 13,16 Mpas, el ángulo de fricción
interna varía de 42,42 a 54,93 º, la cohesión varía de 12,49 a
15,94 Mpa y el esfuerzo cortante varía de 64,27 a 142,75 Mpa.
La variabilidad observada en los parámetros físicos
mecánicos debemos considerarla al evaluar el comportamiento
probable del macizo rocoso frente a las obras de ingeniería que
se diseñaran a efectos de realizar la extracción de los recursos
naturales no metálicos de la concesión San Eduardo.
CONCLUSIONES
1. Los contenidos o leyes de SiO2 de los materiales no metálicos
emplazados en la concesión San Eduardo están por encima de la
ley mínima comercial para su uso como fundente, 89-90 % de SiO2.
Así como los altos valores contenidos en algunos horizontes
geológicos son favorables para la diversificación del uso actual que
se le está dando a dichos recursos naturales.
2. La variabilidad de los parámetros geotécnicos indica que hay
sectores de roca resistente y sectores de roca frágil, esto se puede
explicar debido a que en conjunto las rocas han sido sometidas a
eventos geotectónicos como fallas y fracturas, las cuales deben ser
evaluadas para determinar los factores de seguridad de las obras
de ingeniería que se construirán para la extracción de estos
recursos naturales.
RECOMENDACIONES
1. Investigar al detalle la magnitud de los horizontes con alto
contenido o ley de SiO2 y los procedimientos metalúrgicos más
adecuados técnica y económicamente para la diversificación del
uso actual que se le está dando a dichos recursos naturales.
2. Continuar el proceso de investigación aplicando los algoritmos más
adecuados al tipo de emplazamiento de los materiales no metálicos
que permitan la construcción de labores mineras seguras para la
extracción de estos recursos naturales.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Acosta, Harmuth y otros. (2011). Geología de los Cuadrángulos de
Pachia y Palca Hojas 36-v y 36-x. Boletín Nº 139 Serie A. Carta
Geológica Nacional. INGEMMET. Lima. Perú.
Apshana Brito, Yeliceth. (2011). CARACTERIZACIÓN Y
CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA DEL MACIZO ROCOSO, PARA
DETERMINAR LA ESTABILIDAD ÓPTIMA DE LOS TALUDES, EN
LA CANTERA LA PRIMAVERA, MUNICIPIO DE BOSCONIA,
DEPARTAMENTO DEL CESAR. FUNDACIÓN UNIVERSITARIA
DEL ÁREA ANDINA. Programa de Ingeniería de Minas. Valledupar,
César. Colombia.
Hoyos Patiño, Fabian. (2001). GEOTECNIA. Diccionario Básico.
Escuela de Ingeniería Civil. Facultad de Minas. Universidad
Nacional de Colombia. Medellín.Colombia.
INGEOMINAS. (2003). GLOSARIO TECNICO MINERO. Ministerio
de Energía y Minas. República de Colombia. Bogotá. Colombia.
Rodríguez Copare, José. (2013). Plan de Minado de la U.P. San
Eduardo. Informe Interno. Empresa Minera Emilio Miguel S.R.L.
Tacna. Perú.
http://www.peruvianpmc.com/spanish/inversionistas/glosario.php
GLOSARIO.
