Universidad Nacional de Colombia La exploración geofísica en la prospección de minerales metálicos: Casos de estudio Universidad Nacional de Colombia Medellín 2013

Tipos de depósitos minerales Minerales Industriales: - Grandes volúmenes, extraídos de profundidades someras o de cuerpos aflorantes Minerales metálicos: - Volúmenes pequeños, la extracción a grandes profundidades puede llegar a ser rentable

Tipos de depósitos minerales Minerales Industriales: - Grandes volúmenes, extraídos de profundidades someras o de cuerpos aflorantes Minerales metálicos: - Volúmenes pequeños, la extracción a grandes profundidades puede llegar a ser rentable

Procesos que llevan a la formación de depósitos metálicos 1. Cristalización directa: En general asociada a la cristalización de magmas básicos y ultrabásicos - Cromo: Propiedades magnéticas, eléctricas, electromagnéticas y gravitacionales contrastantes - Níquel: El método del potencial inducido muestra los mejores resultados - Diamantes (a pesar de que no es metal): Los cuerpos tubulares que los contienen son contrastantes magnéticamente con sus alrededores, presentan radioactividad (potasio) y son buenos conductores eléctricos

Procesos que llevan a la formación de depósitos metálicos 1. Cristalización directa: En general asociada a la cristalización de magmas básicos y ultrabásicos. A menudo en capas, formadas por la depositación de compuestos de sulfuro y oxígeno

Procesos que llevan a la formación de depósitos metálicos 2. Residuos hidrotermales de magmas ácidos: En venas hidrotermales o diseminados en poros. Ejemplos: depósitos de pórfido (cobre, molibdeno, oro). Debido a las bajas concentraciones, se usa sobre todo el método de potencial inducido

Procesos que llevan a la formación de depósitos metálicos 3. Procesos hidrotermales en ambientes oceánicos: Asociados a fluidos hidrotermales en zonas con actividad volcánica (MOR, arcos de islas, subducción océano-continente) - Cobre, plomo y zinc, a menudo con oro y plata - En general presentan altas concentraciones, por lo cual son detectables con métodos eléctricos, magnéticos y electromagnéticos (altamente contrastantes)

Procesos que llevan a la formación de depósitos metálicos 4. Precipitación a partir de una solución en agua subterránea: Algunos minerales se disuelven en el agua subterránea y se redepositan en otros lugares. - Hierro y manganeso: Susceptibles a los métodos magnéticos (sobre todo los de hierro: concentraciones de hasta un 30%) - Cobre, plomo y zinc: Concentraciones de hasta un 20%. Gravimetría, magnetometría y potencial inducido son en general útiles.

Procesos que llevan a la formación de depósitos metálicos 5. Meteorización mecánica y depositación (placer): Son pesados (métodos gravimétricos) y a menudo muestran anomalías magnéticas y radioactivas. - Diamantes, platino, oro, estaño, ilmenita

Procesos que llevan a la formación de depósitos metálicos 6. Residuos de meteorización química: Son depósitos identificables en superficie y su base puede ser estimada con métodos sísmicos y eléctricos. - Bauxita: Más de 50% aluminio - Níquel en lateritas: Hasta 1% en residuos de rocas ultrabásicas

Procesos que llevan a la formación de depósitos metálicos 7. Depositación química: Reacciones por encima del nivel freático, que conducen a la formación de depósitos de hierro asociados a sulfuros de cobre, plomo y zinc - Para su exploración se utilizan ensayos de potencial espontáneo, eléctricos, magnéticos y electromagnéticos 8. Procesos metamórficos: Metamorfismo de contacto, sobre todo en skarns. - Fuentes de tugsteno y cobre - A veces con cantidades explotables de oro, plata, molibdeno y zinc - La magnetita es común, por lo que los métodos magnéticos se pueden usar. La gravimetría ayuda a delimitar los plutones.

Procesos que llevan a la formación de depósitos metálicos 8. Procesos metamórficos: Metamorfismo de contacto, sobre todo en skarns.

Principios fundamentales Resulta fundamental la integración del conocimiento geológico y la información geofísica. Probables dimensiones, geometría, composición y concentración Tipo de método geofísico a utilizar Ambiente geológico regional Génesis del depósito La información geofísica por sí sola puede ser interpretada de varias maneras – No unicidad – Importancia de la integración geología-geofísica

Principios fundamentales Metodología básica tradicional - Afloramiento, características físicas y químicas detectables en superficie - Perforaciones exploratorias para determinar geometría, tamaño y grado de mineralización

Principios fundamentales Planes para desarrollos a largo plazo o para estimular la inversión privada - Integración de datos disponibles geológicos, geoquímicos, geofísicos, topográficos, de sensores remotos, de perforaciones, y de minería previa - Selección de áreas para la exploración más detallada - Ensayos aéreos: magnéticos, gravitacionales, electromagnéticos, fotografía - Trabajo en tierra: geoquímica de corrientes, suelos, agua, rocas y plantas; ensayos magnéticos, electromagnéticos, polarización inducida, potencial espontáneo, gravimetría, radioactividad y ensayos sísmicos

Principios fundamentales Planes para desarrollos a largo plazo o para estimular la inversión privada - Perforaciones exploratorias: El grado de detalle y el incremento en la tasa de muestreo aumentará a medida que las áreas de interés vayan disminuyendo

Diagnóstico y modelación de depósitos Casos de estudio: Depósito de Elura (new South Wales, Australia) - Depósito con plata, plomo, zinc, oro y cobre - Se encuentran en pizarras y estratos de arcillolitas y limolitas gradadas (Se necesita el conocimiento detallado de la estratigrafía, el metamorfismo y las relaciones estructurales) - Geometría lenticular. Dos cuerpos de sulfuros masivos - Inicialmente 45 Mt, 8.5% Zn, 5.3% Pb y 69 g/t Ag

Diagnóstico y modelación de depósitos Casos de estudio: Depósito de Elura (new South Wales, Australia) - Las anomalías fueron detectadas con magnetometría aérea (anomalías de 40 nT), al tiempo que se hacía el mapa geológico. - Algunas de las anomalías se seleccionaron para ensayos magnetométricos terrestres (separar las anomalías del hierro del basamento de aquellas asociadas a los sulfuros masivos) - De todas las anomalías sólo se seleccionó una Mussett y Khan, 2000

Diagnóstico y modelación de depósitos Casos de estudio: Depósito de Elura (new South Wales, Australia) La geología regional y la magnetometría aérea condujeron al descubrimiento del depósito Mussett y Khan, 2000

Diagnóstico y modelación de depósitos Casos de estudio: Depósito de Elura (new South Wales, Australia) (Mussett y Khan, 2000) Se hicieron unos modelos iniciales del depósito de acuerdo a la anomalía magnética A partir de la anomalía magnética pueden hacerse hipótesis sobre la composición del cuerpo: Anomalía gravimétrica ?

Diagnóstico y modelación de depósitos Casos de estudio: Depósito de Elura (new South Wales, Australia) Algunos otros experimentos se hicieron en el área de mayor anomalía: - Radioactividad: anomalía muy débil - El potencial inducido mostró anomalías correlacionables con las magnéticas y gravimétricas - Los sondeos eléctricos verticales dieron una buena idea del espesor y la profundidad de la mineralización - Ensayos geoquímicos mostraron anomalías en las concentraciones de plomo y arsénico - Perforaciones programadas (incluyendo medidas de resisitividad con electrodos en el interior) confirmaron la presencia de la mineralización y mejoraron el modelo geométrico del depósito

Diagnóstico y modelación de depósitos Casos de estudio: Depósito de Elura (new South Wales, Australia) Una vez perforados los pozos se hicieron nuevos ensayos eléctricos Con toda la información geológica, geofísica y geoquímica consolidada se pudo establecer el modelo geométrico del depósito Mussett y Khan, 2000

Diagnóstico y modelación de depósitos Casos de estudio: Las Cruces – Cinturón de Pirita – Suroeste de España. Anomalía gravimétrica residual de Bouguer Mcintosh et al., 1999

Diagnóstico y modelación de depósitos Casos de estudio: Las Cruces – Cinturón de Pirita – Suroeste de España. Resistividad aparente y respuesta en fase del potencial inducido (a 0.125 Hz) – Perfil NS a través del depósito Mcintosh et al., 1999

Diagnóstico y modelación de depósitos Casos de estudio: Las Cruces – Cinturón de Pirita – Suroeste de España. Ajuste de los datos gravimétricos y modelo del depósito N S Mcintosh et al., 1999

Diagnóstico y modelación de depósitos Casos de estudio: Las Cruces – Cinturón de Pirita – Suroeste de España. Modelo geológico del depósito Mcintosh et al., 1999

Pertinencia de los diferentes métodos geofísicos Técnicas claves para el descubrimiento de depósitos en el cinturón de pirita al sur de la península Ibérica Mcintosh et al., 1999

Pertinencia de los diferentes métodos geofísicos Contrastes de densidad: Materiales geológicos en el depósito de Las Cruces (McIntosh et al., 1999) Rock type Number of Samples Density range (ton/m3) Mean density (ton/m3) Tertiary marls 59 1.85-2.23 2.01 Shales 189 1.83-3.65 2.71 Volcanics 22 2.24-3.14 2.63 Sockwork 86 2.31-4.51 3.06 Gold Lens (Au) & gossan 49 2.17-4.16 2.9 High copper High density massive sulphides 591 3.45-5.04 4.42 High copper Low density massive sulphides 194 2.44-4.47 3.48 Hypogene copper zone Zinc rich massive sulphide 193 3.11-6.28 4.52

Pertinencia de los diferentes métodos geofísicos Contrastes de resistividad en materiales terrestres Material Resistividad (Ohm . metro) Pirita 2.9*105 – 1.5 Galena 3*10-5 - 3*102 Esfalerita 1.5 - 107 Cuarzo 4*1010 - 2*1014 Calcita 2*1012 Diabasa 20 - 5*107 Caliza 50 - 107 Arenisca 1 – 6.4*108 Shale 20 - 2*103 Gabro 103 - 106 Basalto 10 – 1.3*107 Dolomita 3.5*102 - 5*103 http://www.earthsci.unimelb.edu.au/ES304/MODULES/RES/NOTES/rockres.html

Pertinencia de los diferentes métodos geofísicos Contrastes de cargabilidad en materiales terrestres (Telford et al., 1986) Material Cargabilidad (mseg) > 20% sulfuros 2000-3000 8 – 20% sulfuros 1000-2000 2 – 8% sulfuros 500-1000 Tobas volcánicas 300-800 Arenisca, limolita 100-500 Rocas volcánicas densas Shale 50-100 Granito, granodiorita 10-50 Caliza, dolomía 10-20

Pertinencia de los diferentes métodos geofísicos Impedancia acústica: ¿Uso potencial de métodos sísmicos? Roca Caja Sulfuros Resultados de ensayos en laboratorio (Salisbury et al., 2000)

Pertinencia de los diferentes métodos geofísicos Impedancia acústica: ¿Uso potencial de métodos sísmicos? Resultados de ensayos en muestras del depósito Halfmile Lake, New Brunswick, Canadá (Salisbury et al., 2000)

Pertinencia de los diferentes métodos geofísicos Impedancia acústica: ¿Uso potencial de métodos sísmicos? Esquema en perfil del depósito de sulfuros masivos en Halfmile Lake, New Brunswick, Canadá (Salisbury et al., 2000)

Pertinencia de los diferentes métodos geofísicos Impedancia acústica: ¿Uso potencial de métodos sísmicos? Impedancia de las unidades geológicas obtenida a partir de registros de pozo en Halfmile Lake, New Brunswick, Canadá (Salisbury et al., 2000)

Pertinencia de los diferentes métodos geofísicos Impedancia acústica: ¿Uso potencial de métodos sísmicos? Imagen sísmica en Halfmile Lake, New Brunswick, Canadá (Salisbury et al., 2000)