1

Unidad Nro. 5: Geoqumica en la prospeccin

CONCEPTOS BSICOS

1.- Ambiente Geoqumico

Es el conjunto de factores fsicos y qumicos que intervienen en la abundancia, distribucin y

migracin de los elementos en los distintos procesos geolgicos internos y externos que ocurren

en las distintas esferas geoqumicas de la Tierra.

Los parmetros del ambiente geoqumico, que determinan las fases minerales estables en un

punto determinado son:

La presin,

la temperatura y

la disponibilidad de los componentes qumicos ms abundantes.

Los ambientes geoqumicos naturales de la Tierra se clasifican en dos grandes grupos:

a) Ambiente geoqumico primario. Caracterizado por condiciones de confinamiento

(profundidad), altas presiones y temperaturas, circulacin restringida de fluidos y bajo

contenido de oxgeno libre. Es el ambiente preservado en las rocas gneas, metamrficas

e hidrotermales.

b) Ambiente geoqumico secundario. Caracterizado por condiciones de superficie, bajas

temperaturas y presiones, circulacin libre de fluidos y abundante O2, H2O y CO2. Es el

ambiente de intemperismo, erosin, lixiviacin supergnica, transporte y sedimentacin

2.- Dispersin Geoqumica

Es la capacidad de migracin de un elemento desde su origen hacia otro ambiente a travs

de diferentes procesos fisicoqumicos y mecnicos.

Tambin se define como el movimiento fisicoqumico que sufren los elementos al pasar de

un ambiente geoqumico a otro.

Esto se refiere tambin a los procesos de transporte y/o fraccionamiento de los

elementos.

La dispersin por su origen puede ser primaria y secundaria, de acuerdo al ambiente

geoqumico, en cual ellos tomaron lugar.

Clasificacin de acuerdo a su origen

a) Patrones de dispersin primaria

2

El ambiente de la dispersin geoqumica primaria est caracterizado por las condiciones de

profundidad, altas presiones y temperaturas y cuyos productos quedan preservados en las rocas

gneas, metamrficas o hidrotermales (ambiente geoqumico primario).

Patrones Singenticos.

Son los patrones de dispersin que se forman al mismo tiempo que las rocas que las

albergan y son resultados, generalmente, de los procesos petrognicos, diferenciacin

magmtica y metamorfismo.

Ejemplos, son aquellos desarrollados en las rocas gneas durante su cristalizacin y los

halos asociados con las pegmatitas o con segregaciones ultramficas.

Patrones epigenticos.

Son aquellos que se forman por el aporte posterior de un material nuevo a la roca

husped y como resultado de la introduccin de soluciones mineralizantes a lo largo de las

fracturas, fallas y poros.

Ejemplo, los patrones de dispersin hidrotermal originados por los halos de alteracin

hidrotermal (epigenticos) formados alrededor de las rocas husped de los prfidos y de

las vetas.

b) Patrones de dispersin secundaria

El ambiente de la dispersin geoqumica secundaria son las condiciones prevalecientes en la

superficie terrestre consistente de baja temperatura y presiones y en cual los procesos de

dispersin secundarias son resaltantes en las alteraciones supergnicas, los sombreros de hierro y

en los suelos. (Ambiente geoqumico secundario).

Genticamente los patrones de dispersin secundaria pueden ser clasificados de acuerdo:

1) Al tiempo de formacin con respecto a la matriz husped como: Singenticos. cuando

los patrones introducidos o depositados se efectan al mismo tiempo que la matriz

husped, y Epigenticos, son aquellos introducidos despus de la formacin de su

matriz.

2) Al modo de formacin, los patrones se pueden clasificar:

a) Clstico, cuando la dispersin es principalmente por movimientos de partculas

slidas (Fig. 1);

b) Hidromrfico, cuando los agentes dinmicos son soluciones acuosas (Fig. 2) y

c) Biognicos, cuando los patrones son el resultado de la actividad biolgica (Fig.3).

3

Figura 1.- Patrones singenticos (clsticos) en recubrimiento residual

Figura 2.- Patrones epigenticos hidromrfico en suelo transportado

4

Figura 3.- Patrones epigenticos biognicas en suelo transportado

Clasificacin de patrones de dispersin de acuerdo al fraccionamiento de elementos:

a) Dispersin mecnica

Caracterizada por el hecho de que el elemento queda en el mismo estado qumico durante su

transporte. Los procesos mecnicos de transporte realizados por los agentes geolgicos juegan un

rol en la dispersin de los productos del intemperismo como el transporte fluvial, glaciar, elico,

aguas subterrneas, que implican frecuentemente pequeos fraccionamientos.

b) Dispersin qumica,

La contribucin de procesos qumicos comprende una diferenciacin del material en varias

fracciones de movilidad (se puede dividir los elementos en elementos mviles, que son insolubles,

y los elementos mviles que son solubles). La fase mvil tiende a salir del rea de origen si estn

presentes las condiciones de transporte. Cuando estas existen, hay transportes hacia otro

ambiente donde pueden existir condiciones para que una parte del material se pueda precipitar.

Naturalmente los elementos insolubles quedan cerca del yacimiento.

5

3.- Patrones de dispersin asociados con depsitos

3.1. El cuerpo mineral intercepta la superficie de tal manera que el mineral ha sido erosionado

(Aflorante)

El cuerpo mineral est prcticamente

expuesto a la observacin directa pero

puede cubierto por la vegetacin o

suelos transportados, tambin puede

estar oculto por la lixiviacin y cambios

mineralgicos producidos por la

meteorizacin.

3.2. El cuerpo mineral no intercepta la superficie pero puede yacer dentro de la zona de

intemperismo (Afloramiento restringido)

Un estudio geoqumico de rocas puede

detectar un patrn de dispersin

primaria que sobreyace al depsito. Este

mismo patrn es aprovechable para la

dispersin secundaria en estudios de

suelos y sedimentos. Tanto el mineral

como el patrn de dispersin primaria

son aprovechados para formar el patrn

de dispersin secundaria por efecto de la

meteorizacin.

6

3.3. El cuerpo mineral puede ocurrir justo debajo de la zona de intemperismo (o bajo de

cobertura reciente)

La deteccin depende del uso de un

estudio geoqumico de rocas para el

reconocimiento de un patrn de

dispersin primaria (inicial) que

sobreyace al depsito, o detectando

un patrn secundario superimpuesto,

generado por meteorizacin a partir

de un patrn de dispersin inicial.

3.4. El cuerpo mineral puede ocurrir muy por debajo de la zona de intemperismo (u oculto)

La deteccin puede lograrse slo por

mtodos geofsicos o por el uso de

elementos indicadores o pathfinders,

altamente mviles, capaces de penetrar

la roca fresca y la roca intemperizada,

ejemplo el Hg, Rn.etc.

4.- Movilidad de los elementos:

La movilidad es la capacidad que tiene un elemento de ser transportado de un ambiente

geolgico a otro.

Algunos elementos muestran alto grado de movilidad durante la dispersin en ambientes

particulares (tabla 1), por ejemplo, los gases son los que muestran un alto grado de

movilidad.

Fundamentalmente, la respuesta de un elemento a los procesos de dispersin est

gobernada por su movilidad que depende de las propiedades mecnicas de la fase mvil.

7

En el ambiente primario, la movilidad hipgena depende de factores tales como la

viscosidad de los magmas y soluciones para la formacin de los cristales,

En el ambiente secundario, La movilidad supergnica, depende del tamao, forma y

densidad de los granos clsticos que son transportados por las corrientes de agua.

Tabla 1 Movilidad relativa de elementos comunes

5.-Agrupaciones geoqumicas

La agrupacin geoqumica de dos o ms elementos, es un factor muy importante en geoqumica

aplicada, por ejemplo, en estudios de prospeccin o del medio ambiente.

Elementos estrechamente Asociados

Algunos pares o grupos de elementos muestran asociacin casi indiferente al ambiente en

el cual ellos ocurren, esto es debido a que el socio menos abundante sustituye libremente

en la retcula del cristal formado por el socio ms abundante.

8

Elemento Pathfinder Tipo de Depsito

As Vetas Au, Ag

As Depsitos de sulfuros complejos Au-Ag- Cu-Co-Zn

B Skams W-Be-Zn-Mo-Cu-Pb

B Vetas o greissen Sn-W-Be

Hg Depsitos de sulfuros complejos Pb-Zn-Ag

Mo Depsitos de metamorfismo de contacto W-Ag

Mn Depsitos de prfidos de cobre, vetas, Ba-Ag

Se, V, Mo Depsitos de arenisca, U

Cu,Bi,As,Co,Mo,Ni Depsitos de vetas, U

Mo,Te,Au Depsitos de porfido de cobre

Pd,Cr,Cu,Ni,Co Pt en rocas ultramficas

Zn Depsitos de sulfuros masivos en general Ag-Pb-Zn

Zn, Cu Depsitos de sulfuros masivos en general, Cu-Pb-Zn

Se Depsitos de sulfuros masivos en general

SO4 Depsitos de sulfuros masivos en general

Ejemplos de estrecha relacin entre elementos: K-Rb, Ca-Sr, Zr-Hf, Al-Ga, Zn-Cd, S-Se, U-

Th, TR, Pt-Ru-Rh-Pd-Os-Ir.

Elementos indicadores o pathfinder

Debido a que los elementos muestran diferentes grados de movilidad controlados

inicialmente por la estabilidad de los minerales que los contienen y posteriormente por el

ambiente en el cual ellos estn migrando, es preferible usar un pathfinder

Un elemento pathfinder puede ser definido como un elemento fcilmente detectable, el

cual puede ser usado como una gua para ubicar la presencia de un elemento

econmicamente ms deseable, el cual:

Es difcil de detectar debido a problemas analticos.

Su deteccin costosa.

Est ausente en el material que est siendo muestreado debido a la movilidad diferencial

del elemento buscado.

Tabla 2: Elementos Indicadores asociados a depsitos minerales

9

Minerales pathfinder

Es necesario anotar que la existencia de asociaciones mineralgicas y geoqumicas,

permiten el uso de minerales indicadores, tal como se hace con los elementos pathfinder.

Por ejemplo, vetas de cuarzo para la bsqueda de depsitos de oro.

El piropo para localizar kimberlitas diamantferas.

La magnetita en depsitos del tipo skarn,

Pirita y marcasita son minerales indicadores de depsitos de sulfuros.

Rodocrosita y rodonita para Ag.

Estibina para Ag.

10

PROSPECCIN GEOQUMICA MINERA

Es la aplicacin prctica de los principios geoqumicos en la exploracin de depsitos

minerales metlicos y no metlicos.

Su objetivo especfico es encontrar nuevos depsitos de metales o no-metales, utilizando

mtodos qumicos.

Se inicia en grandes zonas y posteriormente en zonas de inters progresivamente ms

pequeas.

La prospeccin geoqumica es conveniente para la investigacin de depsitos de baja ley:

Especialmente aquellos que son difciles de localizar (ejemplo, prfidos de Cu-Mo). O

imposibles de reconocer visualmente (ejemplo, los depsitos de oro tipo Carlin o

epitermales de oro, etc.).

La prospeccin geoqumica minera se concentra, particularmente, sobre la abundancia,

distribucin y migracin de los elementos minerales o elementos estrechamente

asociados con los minerales, con el fin de detectar depsitos metlicos.

Un objetivo operacional es lograr el mximo de probabilidades de descubrir un blanco al

menor costo y tiempo posible.

La prospeccin geoqumica puede ser dividida en varias etapas y fases de acuerdo a su

nivel de estudio:

a) Prospeccin Regional: con el fin de detectar anomalas geoqumicas. Abarca estudios

preliminares en regiones mayores de 5,000 km2, y en distritos mineros entre 500 y 5 000

km2,

b) Prospeccin Detallada: generalmente para definir la anomala detectada anteriormente

y relacionarla a mineralizacin.

En reas de 5 a 50 km2, hasta blancos menores de 5 km2,

La prospeccin geoqumica tiene cinco (5) componentes:

- Diseo y Planeamiento

- El muestreo sistemtico de los materiales naturales apropiados;

- Seguido por estudios de laboratorio, para la preparacin de la muestra y la determinacin del

contenido de algunos elementos, los cuales son indicadores de mineralizacin usando varias

tcnicas analticas altamente sensibles;

- Procesamiento de los resultados analticos con ayuda de la estadstica; y

11

- La interpretacin de la informacin resultante usando todo el conocimiento geolgico y

geoqumico disponible.

1.- Estudios geoqumicos

Dependiendo del tipo de material muestreado, los estudios geoqumicos pueden ser clasificados

como litogeoqumicos (rocas, suelos, sedimentos), hidrogeoqumicos (aguas), atmogeoqumicos

(gases) y biogeoqumicos (plantas).

a.- Mtodos litogeoqumicos

Estn basados en estudios de distribucin de elementos en rocas, suelos y material no

consolidado, son los de mayor importancia en la prospeccin por depsitos minerales:

Estudio de sedimentos de quebradas

Es un mtodo ampliamente usado para prospectar reas grandes de apreciable drenaje

con la finalidad de determinar los patrones de dispersin secundaria.

La tcnica consiste en el muestreo de la carga mvil de fondos de quebradas que son los

productos del intemperismo llevados a grandes distancias.

Este tipo de estudio se basa en la dispersin de los iones metlicos que resultan de los

procesos de la accin del intemperismo.

Muchos minerales, especialmente los sulfuros son inestables y son transportados en

solucin como resultado de los procesos qumicos del intemperismo.

La densidad del muestreo es variable y depende de muchos factores; se han dado casos de

muestreos de una (1) muestra por cada 20 km2, en otros casos una (1) muestra por cada 5

km2; en general, se considera razonable 1 muestra por cada 10 km2.

Se toma la muestra tamizando con una malla de 80 mesh (1 mm) a fin de obtener

sedimentos activos de las corrientes, de grano fino, en una cantidad aproximada de 200

gramos

Al momento del muestreo, el gelogo debe hacer una serie de anotaciones sobre la toma

de la muestra teniendo en cuenta lo siguiente:

-Ubicacin de la muestra: GPS

-Tipo de sedimento: activo, fijado, concentrado.

- Ph y Eh de las aguas como agentes de transporte.

-Velocidad del flujo.

-Geologa de los alrededores.

-Componentes minerales de los sedimentos.

-Reconocimiento de las partculas (hidrxidos de

Fe y Mn).

12

-Contenido de material orgnico.

-Ubicacin del punto de muestreo (margen derecha, izquierda, centro).

-Orden del drenaje (primer, segundo y tercer orden).

-Contaminacin: actividad minera, industrial y agrcola.

Para una muestra representativa, la muestra de

sedimento de quebrada debe ser tomada como una

muestra compuesta a lo largo del canal en zigzag

Estudios de suelos

Consiste en el anlisis de muestras de suelos.

Usualmente colectadas de un horizonte particular y tamizado para retener una fraccin de

tamao determinado.

Esta tcnica es muy adecuada para prospectar reas de intenso intemperismo, de relieve

suave y baja precipitacin.

Su aplicacin se basa en el hecho de que durante los procesos de intemperismo y

lixiviacin, los elementos migran hacia arriba por encima de las mineralizaciones

subyacentes, incorporndose a los suelos en formacin y constituyendo concentraciones

anmalas.

Para el muestreo se usa el reticulado o malla cada 50 metros.

La toma de la muestra se hace con un tamiz de 80 mesh y

Preferentemente en el horizonte B o en otros casos en el horizonte A o en la cobertura.

Este mtodo es til por su facilidad en la ejecucin, ubicacin y supervisin de los trabajos

adems del ploteo de los datos.

13

Cuando se ha detectado una anomala en los

suelos, lo normal es hacer una serie de calicatas

orientadas segn los perfiles de suelos,

intentando poner al descubierto al agente

causante.

Lo normal es encontrar las rocas del sustrato

muy alteradas, realizndose una serie de rozas

en canal a lo largo de las paredes o fondo de la

trinchera para su posterior anlisis y precisar el

foco de la anomala.

Estudio de rocas

Este mtodo se basa en el anlisis de uno o varios elementos contenidos en las muestras

de rocas de un rea determinada.

Obtenidas de afloramientos o de testigos de perforacin, en muchos casos se utilizan

muestras de rocas alteradas.

Este mtodo se utiliza como herramienta de prospeccin en las siguientes circunstancias:

a) Prospeccin por depsitos que producen grandes patrones de dispersin en rocas.

b) Identificar unidades geolgicas indicadoras que pueden ser guas de prospeccin:

- Identificacin de horizontes metalferos.

- Distincin de rocas alteradas y no alteradas.

c) Prospeccin de grandes depsitos de baja ley (diseminados de Au, Cu, Sn, etc.),

reconocimiento que no puede hacerse en especies de mano por su baja ley.

El muestreo de rocas se realiza principalmente mediante una malla de 50 x 50 m, en

algunos casos 100 x 100 m. La toma de la muestra debe ser representativa del

afloramiento, es decir, se debe tomar fragmentos de rocas en un dimetro de 5 m y nunca

de un slo lugar.

En las campaas de geoqumica de rocas las muestras se toman con maza, y puntero si es

necesario o radial de corte si es necesario.

14

Hay dos modalidades: Esquirlas (chips) Canales o rozas en canal (channels)

La cantidad de muestra vara en funcin del elemento o elementos a prospectar y de la

facilidad de transporte. Por lo general, con una cantidad de 1 Kg es suficiente. Para la

exploracin de metales nobles la cantidad debe ser mayor, 3 a 5 Kg.

b.- Mtodos hidrogeoqumicos

El mtodo hidrogeoqumico de prospeccin por depsitos minerales, se utiliza en la deteccin de

halos de dispersin acuosa que acompaan a concentraciones minerales. Basa su aplicacin en los

estudios con otros criterios indirectos aplicados en la hidrogeoqumica, los cuales ayudan a

identificar los procesos geoqumicos especficos que ocurren durante el intemperismo de los

cuerpos minerales, depsitos minerales y sus halos primarios.

Es sabido que el agua tiene gran capacidad para disolver ciertos elementos que han sido

componentes de compuestos naturales y luego transportados a apreciables distancias. Como

resultado, el agua llega a tener contacto con concentraciones minerales (depsitos minerales u

ocurrencias minerales), donde es enriquecida en elementos qumicos.

Este tipo de estudio considera dos tipos de muestras, una proveniente de las aguas subterrneas y

la otra de las aguas superficiales.

c.- Mtodos atmogeoqumicos

Este mtodo est considerado como el de ms reciente desarrollo en la prospeccin geoqumica e

involucra el muestreo de gases para detectar concentraciones anmalas de elementos voltiles en

la vecindad de los depsitos minerales. Este estudio ayuda a la deteccin de halos de Hg, SO2, HS y

otros gases o elementos voltiles detectables a distancias considerables.

15

d.- Mtodos biogeoqumicos

Los mtodos biogeoqumicos usados en la prospeccin mineral estn basados en una interrelacin

ntima entre la biosfera y su ambiente este ltimo incluye la hidrsfera, atmsfera y la superficie

de la litsfera.

La inmediata conexin entre la bisfera y el ambiente se da a travs de la vegetacin. Las plantas

usan como nutrientes ciertos componentes de la atmsfera como O,N,H2O.

Como resultado las plantas acumulan numerosos elementos traza en sus tejidos cuya composicin

y relacionamiento cuantitativo dependen en gran medida de las caractersticas de los nutrientes

proporcionados por el substrato que incluye tanto al suelo como a la roca madre.

Este mtodo geoqumico abarca dos tipos de estudios:

Geobotnica. Consiste en la inspeccin de la cobertura vegetal para detectar mineralizaciones en

funcin de la distribucin de plantas indicadoras, cuyo estudio ayudar en la prospeccin.

Biogeoqumica. Comprende el muestreo y anlisis de plantas, humus y animales.

2.- Muestras geoqumicas

Cada muestra es nica, adems de proporcionar la informacin geoqumica, es fcil de colectar,

transportarla y prepararla para su anlisis en el laboratorio.

Partiendo que la muestra es una porcin pequea representativa de un conjunto o masa mayor, se

deduce, tericamente, que esa pequea porcin debe reunir las mismas caractersticas y

propiedades del material representado y estar de acuerdo con el grado de exactitud requerido en

base a la calidad y al nmero de muestras.

16

Tipos de Muestras

Los diferentes tipos de muestras que a continuacin se mencionan, constituyen el total de los

datos sobre los que se apoya el anlisis estadstico aplicado al clculo de los parmetros

geoqumicos, indispensables para delinear las anomalas geoqumicas

Normales.- componen la gran mayora de las muestras y son las ms sencillas de obtener.

Frecuentemente su peso no sobrepasa los 200 gramos del material.

De Control.- son muestras utilizadas para hacer anlisis fraccional, su primordial objetivo,

es controlar el muestreo, su peso requerido es de aproximadamente de 2 kilos.

Duplicadas.- Se toman muestras pares en cada uno de los puntos establecidos, consiste de

tomar pequeas porciones en el punto y sus cercanas, con las que se forman una muestra

compuesta que luego de ser homogenizada, es cuarteada y ensobrada; la cantidad

necesaria es de aproximadamente 100 gramos.

Duplicadas de control.- Son una combinacin de las caracterstica de los tipos de control

y duplicadas, asimismo, comparten sus objetivos, la cantidad de material a obtenerse

debe estar cerca de 2 kilos y se toman de a pares.

Blancos.- Son muestras que contienen determinada concentracin conocida de los

diferentes elementos qumicos que se van estudiar en el campo, con el fin de detectar

alguna contaminacin en el manipuleo y traslado de las muestras.

3.- Aseguramiento y control de calidad

Precisin.- Este parmetro indica el grado de concordancia entre los resultados obtenidos de una

misma muestra

Exactitud.- Es el grado de aproximacin entre el valor obtenido experimentalmente y el valor real

o aceptado, normalmente se expresa en trminos de errores

Contaminacin.- Para detectar la introduccin de un algn agente contaminante, es decir

cualquier sustancia o material con potencial para generar alguna distorsin en el contenido de las

muestras a estudiar.

4.- Parmetros geoqumicos

Los parmetros geoqumicos usados en la prospeccin geoqumica son: el Background, Threshold y

Anomalas geoqumicas.

4.1.- Background

La abundancia background, se puede definir como el valor normal o de fondo del material de

un ambiente geolgico, geomorfolgico y geoqumico determinado.

17

4.2.- Threshold (umbral)

El Threshold, se define como los lmites de fluctuacin local y regional del valor normal, o viene a

ser el lmite superior de la fluctuacin del background normal y estadsticamente se representa

por la frmula:

T = Media geomtrica x 2 desviaciones estndar

4.3.- Anomala

Una anomala geoqumica es un contenido anormal alto o bajo de un elemento o una combinacin

de elementos en un tipo de muestra particular, en un ambiente particular medido por una tcnica

analtica particular La anomala geoqumica se define como el valor por encima del Threshold.

18

Anomalas significativas, son las anomalas que estn relacionadas a mineralizacin y que

puede ser usado como gua en la prospeccin. Para todo propsito prctico las anomalas

significativas estn caracterizadas slo por concentraciones abnormales de valores altos

de los elementos indicadores

Anomalas no significativas, son las anomalas que no estn relacionadas a mineralizacin.

Las anomalas no significativas usualmente se encuentran dentro de tres tipos principales:

1.- Anomalas relacionadas a ciertas rocas que estn caracterizadas por el contenido de

metal - background- relativamente alto.

2.- Anomalas debido a la contaminacin como resultado de la actividad humana.

3.- Anomalas aparentes que resultan de los errores del muestreo, anlisis qumicos e

interpretaciones geoestadsticas

Las anomalas negativas

Son patrones abnormales de valores bajos.

Se define una anomala negativa como una concentracin muy por debajo del contenido

normal (background), a diferencia de las anomalas positivas.

Estudios actuales han demostrado que algunas de las anomalas negativas pueden ser tan

significantes como las anomalas positivas.

Sobre la base para la distribucin de las anomalas (positiva o negativa) de cada elemento

tres posibles situaciones pueden ocurrir:

a) Anomalas negativas acompaadas por anomalas positivas.

b) Slo anomalas positivas sin ninguna anomala negativa cercana.

c) Slo anomalas negativas

Estas situaciones reflejan los diferentes marcos geolgicos y diferentes procesos

formadores de mineral.

19