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UN MODELO MINERALOGICO EN EL YACIMIENTO EL ABRA, TIPO PORFIDO CUPRIFERO

Moraga, A. 1

El mejor conocimiento del tipo y distribución de la mineralogía de un yacimiento redundará directamente en una evaluación más acabada de éste, lo que permitirá confeccionar planes mineros de largo plazo que se ajusten a una situación más cercana a la realidad, con respecto a leyes y recuperaciones, realizando un ahorro, directo y sustancial en el tiempo.

Este trabajo presenta la manera en que se desarrolló un modelo mineralógico en El Abra, y su aplicación tanto en evaluación como en metalurgia.

Generalidades El Abra es un yacimiento tipo Pórfido Cuprífero, elongado en sentido WNW, de un largo aproximado de

dos km y ancho de 1.5 km, se ubica en la Comuna de El Loa, II Región, Chile, en las coordenadas 517.800 este, 7.576.500 norte y 4050 m s.n.m. Está emplazado en un complejo intrusivo, de edad terciaria (entre 34 a 38 Ma), de carácter principalmente diorítico con series hasta graníticas, cuyo último evento correspondió a la intrusión del Pórfido Cuarzo-Monzonítico El Abra. El yacimiento presenta una importante zona de Minerales Oxidados, sobre un gran cuerpo de sulfuros primarios, existiendo entre ambos una zona de enriquecimiento secundario de poca importancia. Además la zona de óxidos comprende una amplia gama de distintas mineralogías, que responden de manera diferente a los procesos metalúrgicos. El depósito de El Abra se asocia con el sistema de Falla Oeste, sistema estructural de rumbo norte-sur, localizado a tres kilómetros al oeste del yacimiento. A esta estructura se relacionan Pórfidos como Collahuasi, Quebrada Blanca, Radomiro Tomic, Chuquicamata, Escondida y Zaldívar. A escala más local la zona de óxidos, y a su vez la zona de transición entre óxidos, mixtos y sulfuros se encuentran controladas por fallas de rumbo N60-80W, de desplazamiento principalmente dextral, las cuales mantean entre 50 a 70° al sur en la parte norte del depósito y hacia el norte en el extremo sur del mismo. Un segundo sistema asociado a las fallas de rumbo se representa por fallas de tensión de rumbo NNE, las cuales podrían corresponder a una reactivación de antiguas fallas.

El yacimiento El Abra se caracteriza por presentar una alteración de progrado, que acompaña el principal período de mineralización. Esta grada desde una gran parte central de alteración potásica, que incluye la mayor parte de la zona mineralizada, caracterizada por vetilleo y diseminación de K-feldespato, y biotita secundaria la cual llega a producir sectores de brecha de biotita, hasta una extensiva pero pobremente desarrollada zona propilítica, generalmente muy pobre en cobre. Todas estas zonas de alteración de progrado son cortadas por vetas-fallas, muchas de ellas vetas Qz-Ser-Lim, con halos de alteración fílica, halo que varía entre unos centímetros a metros de espesor, fuera de los márgenes de las vetas, a su vez existen zonas de alteración fílica débil y discontinuas con leyes de cobre marginales,

Zona de Oxidos En El Abra se reconocen siete grupos principales de óxidos de cobre, éstos son: 1) Silicatos, 2) Sulfatos

y 3) Fosfatos como menas principales, también, 4) Cobre Negro, 5) Arcillas con cobre 6) Limonitas con cobre y 7) Zeolitas con cobre. Además de los minerales mencionados anteriormente, asociados a los óxidos lixiviables, se reconoce Cuprita y Cobre nativo, ambos altamente refractarios a la lixiviación. La tabla N°1 presenta un detalle de estos minerales indicando el comportamiento de ellos hacia la lixiviación en ácido sulfúrico. Nota aparte corresponde a los minerales denominados en este estudio como Cobres Negros y Zeolitas con Cobre. El mineral comúnmente llamado Cobre Negro (en El Abra) no ha sido definido como un mineral específico, sino que los antecedentes indican la existencia de varias fases mineralógicas las cuales corresponden a minerales tipo neotosita, copper wad y tipo psilomelano, pudiéndose incluir también tenorita. Esta variabilidad de composiciones y estados de cristalinidad no permiten entregar una definición acerca del

1 Geólogo, Sociedad Contractual Minera EL ABRA, Casilla 79, Calama, Chile.

IX CONGRESO GEOLOGICO CHILENO

31 Julio – 4 Agosto, 2000 Puerto Varas • Chile

ACTAS • VOL. 1 SESION TEMATICA N° 2

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comportamiento claro de este “mineraloide” en las pilas de lixiviación. Las zeolitas con cobre, corresponden a una serie de zeolitas miembros del grupo de las Heulanditas que “habrían sobrevivido” a los procesos de lixiviación de los sulfuros, y atraparon cobre, tanto en su estructura como en forma de esponja (1, 2, 3). En laboratorio se han desarrollado una serie de estudios los cuales aportan antecedentes de la mineralogía y sus asociaciones que sumados a conocimientos teóricos entregan una primera aproximación de una posible evolución paragenética de los minerales oxidados de cobre. Los antecedentes indicados son los siguientes: a) Cobre Negro reemplazando Pseudomalaquita. b) Crisocola reemplazando Brocantita, o Brocantita pre-Crisocola. c) Intercrecimiento de Crisocola y Pseudomalaquita. d) Oxidos de fierro atrapando cobre. e) Pseudomalaquita y Crisocola siendo reemplazada por minerales como Calcosiderita y Turquesa, y f) A partir de un evolución teórica, se tendría que los primeros óxidos en formarse serían sulfatos y cobre nativo mas cuprita, ya que los primeros minerales en lixiviarse corresponden a los minerales tipos sulfuros como pirita, calcopirita y bornita y posteriormente los minerales formadores de roca tipo K-feld, biotita, plagioclasas, apatito, etc. los cuales liberarían SiO2 y cationes como Na, P, Ca y Fe, ver figura N° 1, tomada de (4).

Estos antecedentes presentan una posible evolución de los minerales oxidados de cobre en el yacimiento El Abra, que correspondería a una evolución en dos Fases de mineralización, muy probablemente sobrepuestas, las cuales se pueden describir como sigue:

FASE 1: Comienza la lixiviación de minerales como pirita y sulfuros de cobre, desarrollándose las primeras concentraciones de ácido sulfúrico y muy probablemente sulfato férrico. En esta etapa se habrían generado los minerales de enriquecimiento secundario como calcosina y covelina, además de óxidos tipo brocantita, (en la zona de óxidos) y cuprita más cobre nativo en la zona inmediatamente sobre los sulfuros secundarios. Inmediatamente después de comenzar la Fase 1, comenzaría la alteración de minerales formadores de roca, y a partir de allí la generación de SiO2 (aq) y fosfato libre. Con esto se generaría minerales como crisocola, Pseudomalaquita y Libetenita, todos con alto contenido de cobre. Además se generarían minerales tipo arcilla (montmorillonia, caolinita) de origen secundario.

FASE 2: Una última fase correspondería a la fijación de minerales formados en un ambiente menos ácido como el cobre negro (mineral con manganeso), y probablemente la lixiviación de pseudomalaquita dando origen a minerales del grupo de la turquesa (turquesa y Calcosiderita), con una más baja concentración de cobre. En esta última fase se produciría también la fijación de cationes de cobre libre en las arcillas y el desarrollo de zonas limoníticas (debido a la depositación de fierro, por ascenso de pH) que envolverían a minerales generados en fases anteriores, como crisocola y pseudomalaquita.

Tabla N°1: Oxidos de Cobre más comunes en el yacimiento El Abra.

Nombre Fórmula Cobre Contenido % Teórico Soluble Crisocola SiO3 Cu 2(H2O) 36.2% 100 Brocantita 4CuO SO3 3H2O 54% 100 Turquesa CuO 3(Al2O3) 2(P2O5) 9(H2O) 7.4% -100%, refractario ¿Calcosiderita? CuO 3(Fe2O3) 2(P2O5) 9(H2O) ± 4% refractario Libhetenita 4CuO P2O5 H2O 51.1% 100 Pseudomalaquita 6CuO P2O3 H2O 61% 100 Cobre Negro MnY CuX OZ Aprox. 30% ¿ ? Limonita 2(Fe2O3) 3(H2O) (con cobre) ¿ ? Altamente refractario Arcilla con Cobre Montmorillonita con cobre 1 a 2% Poco lixiviable Zeolita con Cobre Heulandita con cobre ±7% Altamente lixiviable Cuprita Cu2O Altamente refractario Cu Nativo Cu° 100% Altamente refractario

Paralelamente al estudio teórico y debido a la falta de regularidad de la información existente, en El Abra

se decidió realizar una campaña de remapeo de sondajes, la cual se orientó básicamente a la identificación de los minerales citados anteriormente indicando sus porcentajes en volumen con respecto al total de la roca. De los resultados de la campaña de remapeo se pudo comprobar que los antecedentes indicados en laboratorio correspondían también a lo observado por los geólogos a una mayor escala, esto realizando gráficas de mineralA v/s mineralB, los cuales algunos se muestran a continuación. El gráfico N°1 presenta la relación existente entre crisocola, el mineral más importante volumétricamente en El Abra, y otros minerales, que corresponden a sulfatos, silicatos y fosfatos. Este gráfico muestra la muy

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buena correlación entre estos grupos de minerales, comprobando de esa forma la relación que teóricamente debería existir, concluyendo que ellos corresponden a una sola familia, y sus distribuciones están, a la escala de este trabajo, directamente relacionadas. De la misma forma en el gráfico N°2 se representan las zonas ricas en Limonitas v/s los minerales como crisocola, pseudomalaquita (Pma) y brocantita (Br) entre otros, demostrando una relación negativamente exponencial, lo que verifica que estos minerales no se encuentran espacialmente relacionados. De la misma forma mencionada, se generaron una serie de gráficos entre los diferentes minerales y familias de minerales, a partir de los datos de mapeo, para comprobar la información que teóricamente se tenía con respecto a las relaciones entre los minerales, su distribución y concentración en el yacimiento.

Gráfico N°1 (ver Tabla 2)Promedio de Cris v/s Otros Ca&v, según Loggeo de Sondajes

y = 0.0854x + 0.2137R2 = 0.923

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00

Prom Crisocola

Prom

Otr

os C

a&v

Gráfico N°2 (ver Tabla 3)

Ca&v v/s Lm, según Loggeo de Sondajes

y = 0.1548x-3.3117

R2 = 0.9134

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00

Prom Lm

Prom

Ca&

v

Tabla N°2 Promedios de Minerales mapeados según diferentes rangos de %volumen de mineral en la roca, representados por los puntos en el Gráfico N°1 (Crisocola v/s Suma de Pma, Br, Lib, Trq).

Rango %vol min. en la roca

0-<0.1

0.1-<0.2

0.2-<0.3

0.3-<0.4

0.4-<0.5

0.5-<0.6

0.6-<0.7

0.7-<0.8

0.8-<0.9

0.9-<1.0

1.0-<1.5

1.5-<2.0

2.0-<3.0

3.0-<4.0

>4.0

Prom. Crisocola 0.01 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.14 1.61 2.22 3.20 7.95 Promedio Suma Pma, Br. Lib, Tq

0.19 0.15 0.16 0.23 0.28 0.27 0.31 0.38 0.34 0.32 0.32 0.33 0.34 0.45 0.91

El valor 0.01 es un valor numérico para representar trazas de un mineral. Tabla N°3 Promedios de Minerales mapeados según diferentes rangos de %volumen de mineral en la roca, representados por los puntos en el Gráfico N°2 (Limonita v/s Suma de Cris, Pma, Br, Lib, Trq y otros).

Rango %vol min. en la roca

0-<0.1

0.1-<0.2

0.2-<0.3

0.3-<0.4

0.4-<0.5

0.5-<0.6

0.6-<0.7

0.7-<0.8

0.8-<0.9

0.9-<1.0

1.0-<1.5

1.5-<2.0

2.0-<2.5

2.5-<3.0

3.0-<4.0

>4.0

Promedio Suma Cris, Pma, otros

0.01 0.11 0.21 0.31 0.41 0.51 0.61 0.71 0.81 0.91 1.15 1.67 2.15 2.66 3.37 7.43

Prom. Limonita 1.85 1.41 1.12 0.90 0.74 0.63 0.69 0.67 0.61 0.57 0.58 0.44 0.40 0.46 0.35 0.33

A partir de la información citada, además del estudio de cada uno de los minerales o familias de

minerales se crearon cuatro grupos: a) Cobres Azules y verdes (Ca&v) formados por silicatos, sulfatos, fosfatos y zeolitas con Cobre; b) Cobres Negros (Bk), formado por toda la gama de cobres con manganeso; c) Arcillas con Cobre (Ac), y d) Limonitas con Cobre (Lm). De la asociación entre estas menas, sus curvas

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de distribuciones poblacionales y su comportamiento tanto geológico como metalúrgico es que se definieron siete Unidades Mineralógicas-Metalúrgicas (3). Las siete Unidades Mineralógicas-Metalúrgicas responden a diferentes características geológicas lo que implica en resultados metalúrgicos distintos. Estas se presentan en la Tabla N°4. Tabla N°4 Siete Unidades Mineralógica-Metalúrgicas, en la zona de óxidos.

1.- Unidad BOX Bajo en minerales oxidados, sin tener una predominancia exclusiva en alguno, y sin o sólo trazas de Ca&v. Minerales transportados asociados principalmente a fracturas

2.- Unidad BAC

Baja presencia de Ca&v, con Bk. Minerales principalmente transportados. Asociados a fracturas, vetillas y diseminación.

3.- Unidad BAS

Baja presencia de Ca&v, sin Bk. Minerales principalmente transportados. Asociados a fracturas, vetillas y diseminación

4.- Unidad RAV

Abundancia de Ca&v. Minerales diseminados y en vetillas, asociados a una oxidación in-situ

5.- Unidad BK

Abundancia en Cobres Negros. Minerales principalmente transportados, principalmente ubicados en las zonas periféricas del yacimiento (Ph altos)

6.- Unidad AC

Abundancia en Arcillas con Cobre. Cobre transportado, ya sea enlazado a la estructura de las arcilla, como en partícula de un mineral de cobre.

7.- Unidad LM Abundancia en mineralización limonítica, con cobre asociado a limonitas. Zonas de lixiviación, también fracturas y vetilleo Qz-Ser

Como se aprecia estas unidades corresponden a distintas mezclas entre grupos mineralógicos. Cabe

hacer notar, que aún está en discusión la diferenciación de las Unidades BAC y BAS, principalmente desde un punto de vista metalúrgico. Por otro lado, sabido es el control que ejerce la alteración en las respuestas metalúrgicas de los materiales lo que no se trata en este estudio.

Aplicación Metalúrgica Usando la separación de las Unidades Geometalúrgicas se tomaron una serie de muestras, las cuales fueron estudiadas para analizar su comportamiento metalúrgico, esto realizando pruebas en columnas las cuales trataron de simular las actuales condiciones de lixiviación de los minerales de El Abra.

Algunos antecedentes de interés obtenidos en este estudio son: 1.- Las diferentes Unidades Geometalúrgicas presentan distintos resultados a la lixiviación, y aunque su comportamiento varía en cuanto a la cinética de lixiviación, el CuS (cobre soluble en ácido sulfúrico) es un excelente indicador del CuR (cobre recuperado, en el proceso de lixiviación) 2.- La Unidad LM presenta una pobre respuesta a la lixiviación, su porcentaje de CuS v/s CuT (cobre total) es en promedio de un 50% y se recupera menos del 80% de CuS. 3.- La Unidad RAV presenta excelente resultados de recuperación 4.- Usando sólo las relaciones de leyes de CuT v/s CuS, la Unidad LM se podría confundir con un mineral mixto, en el cual sí se recupera más del 100% de CuS. 5.- Dentro de la zona de óxidos el promedio de recuperación del CuS es de un 80%, el cual aumenta levemente para leyes altas y disminuye para leyes bajas. Esto principalmente debido a la mineralogía asociada. 6.- Para los minerales con sulfuros, tanto primarios como secundarios, se recupera más del 100% de CuS., lo que hace aún más importante el reconocer la mineralogía en las zonas de contacto entre óxido, mixto y sulfuro. 7.- Existe una clara relación entre CuS y Cobre Recuperado, relación que no queda clara cuando se realiza con respecto al CuT. El gráfico N°3 muestra los resultados obtenidos en las pruebas, indicando la relación existente entre el CuS y el CuR. Del mismo gráfico se aprecia la mejor recuperación de los minerales de la Unidad RAV (U-4), y la baja recuperación de los minerales de la Unidad Lm (U-7).

Aplicación en la Evaluación de Reservas. Estadísticamente las siete Unidades se comportan de manera diferente, pero se mantiene una muy

buena correlación entre algunas de éstas, lo que permite concluir la existencia de tres familias de comportamientos estadísticos, geoestadísticos y metalúrgicos similares, las cuales pueden ser usadas en una evaluación de reservas. Así, la Unidad RAV (U-4, en figura N°2) forma una sola familia de leyes y relaciones de CuS/CuT, además geológicamente este grupo se distribuye asociado a zonas muy definidas dentro del yacimiento, las cuales tienen una disposición vetiforme, orientada N60°-70°W, ver figura N°2 (planta esquemática), reconociéndose su mineralización asociada a vetillas y diseminación producto de oxidación in-situ. Las Unidades BAC, BAS, BK y AC (U-2,3,5,6, en figura N°2) conforman una familia de leyes y su distribución se asocia a aureolas rodeando las zonas de alta ley de la Unidad RAV (U-4) y además la mineralización se encuentra principalmente en fracturas y espacios abiertos, identificándose un proceso de transporte en la génesis de estas Unidades. Por último las Unidades BOX y LM (U-1,7)

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conforman una tercera familia, y aunque en su concepción geológica tienen diferencias, éstas no son de importancia en términos estadísticos, geoestadísticos, de distribución y metalúrgicos.

Grafico N° 3 CuRecuperado v/s CuSPruebas Geometalúrgicas (U-1 a 7, Unidades de la Tabla N°4)

y = 0.8728x + 0.0361R2 = 0.9884

y = 0.867x - 0.0153

y = 0.8532x - 0.0023y = 0.2329x + 0.1647

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20

CuS

CuR

ec U-4U-1,2y3U-5U-6U-7

La separación de estas tres Familias de Unidades Geometalúrgicas conlleva a encontrar tres tipos

diferentes de datos geoestadísticos, datos como anisotropías y alcances, los cuales no podrían haber sido identificados sin la separación de las diferentes Unidades. De hecho el tener una sola población mineralógica, implica geoestadísticamente un sólo cuerpo totalmente Isótropo. En términos evaluativos se pueden separar estas Familias de Unidades generando límites blandos o duros, asignando las leyes según corresponda a cada una de las tres familias de Unidades. REFERENCIAS 1. Corbett, R. 1995 Determination of Copper Oxide Minerals in 59 El Abra Rock Chip Samples (Job N° 95-054). Informe

Interno SCM El Abra. 2. Chávez, W. 1999. Notas Internas SCM El Abra. 3. Mayta, P; Moraga, A. 2000. Caracterización Mineralógica-Metalúrgica de los Minerales de El Abra. (Inédito). Informe

interno SCM El Abra. 4. Guilbert, J; Park, Ch.1996. The Geology of Ore Deposits. W. H. Freeman and Company, 985 p. N.Y., U.S.A.