UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA GEOLOGICA

PROSPECCION GEOQUIMICA

PROFESOR : HIPOLITO TUME CHAPA

2012 - II

INDICE

Pág.INTRODUCCIÓN 1

CAPITULO I.- GENERALIDADES 21.1.- Objetivos de la Geoquímica 21.2.- Historia de la Geoquímica 21.3.- Relación de la Geoquímica con las demás ciencias 31.4.- Composición química, abundancia y distribución de los

elementos de la corteza terrestre. 31.4.1.- Composición química de la corteza terrestre 31.4.2.- Estructura geoquímica de la tierra 4

1.4.2.1.- Hipótesis de Washington 41.4.2.2.- Hipótesis de Goldschmidt, F. Ramkama y Th G. Sahana 5

1.4.3.- Abundancia de los elementos en la corteza terrestre 61.4.4.- Backround y anomalía 81.4.5.- Distribución de los elementos 8

1.5.- Clasificación geoquímica de los elementos 81.6.- Ciclo geoquímico 111.7.- Análisis geoquímico estructural 12

CAPITULO II.- EXPLORACIÓN LITOGEOQUIMICA 13

2.1.- Conceptos generales 132.2.- Dispersión geoquímica primaria 142.3.- Dispersión geoquímica secundaria 162.4.- Flujos de difusión y dispersión 192.5.- Exploración minera 222.6.- Elementos trazas y regularidades de su distribución 24

CAPITULO III PROSPECCIÓN HIDROGEOQUIMICA DE YACIMIENTOS MINERALES 30

3.1.- Nociones generales 303.2.- Característica cualitativa y cuantitativa del medio hidrogeoquímico 303.3.- Muestreo y análisis de aguas 33

CAPITULO IV PROSPECCION BIOGEOQUIMICA4.1.- Generalidades 4.2.- Geoquimica de los Suelos

CAPITULO V PROSPECCION ATMOGEOQUIMICA

CAPITULO VI INCLUSIONES FLUIDAS 46

6.1.- Introducción 466.2.- Tipos, formas y dimensiones 556.3.- Muestreo y preparación de la muestra 556.4.- Método de estudio 566.5.- Microtermotría 56

6.5.1.- Calentamiento 566.5.2.- Criometría 56

6.5.3.- Decrepitometría 576.6.- Salinidad en los cobres porfiríticos 60

CAPITULO VII LOS ISOTOPOS EN GEOLOGIA 64

7.1.- Generalidades 647.2.- Método potasio Argón 657.3.- Método Rubidio – Estroncio 667.4.- Método del Torio – Uranio 677.5.- Método del Helio 677.6.- Método del plomo total 687.7.- Método del plomo/alpha 687.8.- Métodos los plomos isotópicos 697.9.- Método del Estroncio 697.10.- Método del Argón y del Calcio 69

CAPITULO VIII PRINCIPALES METODOS INSTRUMENTALES 61

8.1.- Análisis mineralógico 718.1.1.- Microscopía 718.1.2.- Difracción de rayos X 718.1.3.- Análisis térmico diferencial 72

8.2.- Análisis químico 728.2.1.- Espectrografía de emisión 728.2.2.- Espectrografía de absorción atómica 72

8.3.- Posibilidades de los métodos analíticos 73

CAPITULO IX INVESTIGACIONES GEOQUÍMICAS DE YACIMIENTOS MINERALES 76

9.1.- Prospección geoquímica de yacimientos de oro 769.2.- Trabajos de campo y laboratorio 769.3.- Exploración geoquímica por oro en Egipto 689.4.- Exploración geoquímica en la comunidad de los Estados Independientes 77

9.4.1.- Ambiente pre-montañoso 789.4.2.- En flujos difusos sin vegetación 809.4.3.- Exploración de yacimientos ciegos 80

9.5.- Exploración de prospectos auríferos en Guinea 829.6.- Prospección geoquímica de yacimientos volcano-sedimentarios 87

CAPITULO X EXPLORACION GEOQUIMICA DE SUPERFICIE DE PETROLEO Y GAS 90

CAPITULO XI GEOQUIMICA AMBIENTAL 99INDICE

11.1.- Principios de Geoquimica Ambiental 9911.2.- Ciclos Geoquimicos 10211.3.- Alteraciones Antropogenicas 103 INTRODUCCIÓN

En el presente texto se exponen los principales problemas de la Prospección Geoquímica aplicada a la Minería y al petroleo, basados en los resultados obtenidos en investigaciones de muchos años, tanto del autor como de otros investigadores.

El texto consta de 11 capítulos. Los cuales han sido desarrollados utilizando la gran cantidad de bibliografía nacional y extranjera, pero ha sido imposible desarrollar detalladamente todos los campos de esta especialidad.

Los principales problemas relacionados a la Geoquímica minera y petrolera son: búsqueda o ubicación de depósitos minerales, determinación del zoneamiento de la mineralización, explicar la génesis del deposito mineral, distribución, comportamiento y migración de los elementos en las diferentes esferas geológicas, determinación de los elementos comerciables y nocivos con fines tecnológicos, propiedades indicadoras de los elementos químicos en los procesos geológicos, determinación de edad cronológica, etc.

Durante la descripción de los métodos geoquímicos: litogeoquímicos, hidrogeoquímicos, biogeoquímicos y atmogeoquímicos, inclusiones fluidas, isotopos se le dio mayor énfasis al método litogeoquímico debido a que este método tiene mayor aplicación en la minería, especialmente en nuestro territorio.

El autor agradece profundamente al profesor Dr. Alexander Vasilievich Druzhinin por su invalorable colaboración en el asesoramiento de la Tesis Doctoral, base del presente texto y así mismo al profesor Dr. Nicolay Nicolaievich Trofimov por su autorización para utilizar algunas de sus metodologías.

También me es grato agradecer a mis colegas de la Escuela Profesional de Ingeniería Geológica de la Facultad de Ingeniería de Minas de la Universidad Nacional de Piura, que de una u otra manera han contribuido para la elaboración del presente texto con fines academicos. Así mismo agradezco a mis colegas rusos y de otros países por facilitarme algunos de sus trabajos que han servido de base la elaboración del presente texto..

EL AUTOR

CAPITULO I: GENERALIDADES.

1.1.- OBJETIVOS DE LA GEOQUIMICA

Considerando que la geoquímica es la fusión de la geología y la química que trata de explicar los fenómenos químicos surgidos en la naturaleza.

Las principales tareas de la Geoquímica son las siguientes:

1. Determinar las relaciones cuantitativas de los elementos químicos y los nuclidios de la tierra.

2. Explicar la distribución de los elementos químicos considerando su dispersión, migración y concentración local.

3. Explicar el comportamiento de los elementos químicos en el interior de la tierra, bajo las diversas condiciones termodinámica y físico-químicas naturales.

1.2.- HISTORIA DE LA GEOQUIMICA

La geoquímica como ciencia surge cuando el químico sueco Christian Friedrich Schonbein (1799-1868) al descubrir el ozono por primera vez empleó la palabra Geoquímica. En 1838 expuso los principales problemas de la geoquímica, subrayando el estudio detallado de las propiedades de todas las formaciones geológicas; así como la edad relativa de éstas.

La geoquímica ha venido evolucionando en su estudio. Inicialmente la geoquímica era química mineralógica y geológica, es decir la unión de la mineralogía y geología, luego los geoquímicos empezaron a estudiar detalladamente sus alcances y principales problemas de la geoquímica; entre ellos tenemos a Gustav Bischof (1792-1870), Justus Roht (1818-1892). Posteriormente el químico mineralogista Americano Frank Wigglesworth Clarcke en su libro “The Data of Geochemistry” dio la primera aportación a la geoquímica, en la que trata hechos concernientes a las partes accesibles de la tierra. Así mismo, su contemporáneo Henry Stephens Washington (1867-1934) realizó importantes estudios como la composición de la litósfera y la abundancia de los elementos que en ella se encuentra.

A comienzos del siglo XIX los científicos Noruegos J.H.L. Vogt (1858-1932) y W.C. Brogger (1851-1940) estudiaron la cristalización de las rocas ígneas y manifestaron la presencia y abundancia en las rocas de los elementos menos comunes, V.M. Goldschmidt (1888-1947) estudió la química física de las rocas metamórficas. Los científicos rusos V.I Vernadsky (1863-1945) con sus libros “La Geochimie” (1924. “La Biosphere”(1929) y A.E. Fersman(1883-1945), contribuyeron al desarrollo de la geoquímica.

Este último se dedico al estudio de la litósfera, trató de explicar las causas determinantes de distribución de los elementos en su estructura atómica y estudió su distribución en el universo asociado de ésta forma la geoquímica con la cosmoquímica. Estos tres últimos científicos iniciaron un nuevo periodo de evolución en la geoquímica que condujo al descubrimiento de las leyes fundamentales que rige la distribución de los elementos en la naturaleza.

El desarrollo de la geoquímica, así mismo esta ligado con el desarrollo de otras ciencias como de la física moderna, especialmente de Física atómica y nuclear, y en parte, con el desarrollo de los nuevos métodos físicos y químicos de determinación cuantitativa de los elementos químicos (Roetgenométrico, espectrométrico de absorción atómica, de emisión, espectrofotométrico, colorimétrico y otros).

1.3.- RELACION DE LA GEOQUIMICA CON LAS DEMAS CIENCIAS

La geoquímica esta estrechamente ligada con la química, geología y mineralogía.

Fig. Nº1 Relación de la Geoquímica con las demás ciencias.

1.4. COMPOSICIÓN QUIMICA, ABUNDACIA Y DISTRIBUCIÓN DE LOS ELEMENTOS DE LA CORTEZA TERRESTRE.

1.4.1 COMPOSICIÓN QUIMICA DE LA CORTEZA TERRESTRE

Es necesario anotar que la determinación de la composición química de la Corteza Terrestre es un problema complejo porque supone la elaboración preliminar inmensa de métodos de investigación y recopilación de datos. Es por eso en la Tablas de los Clarckes de los Elementos, dados por diferentes científicos (desde Clarcke en 1889 hasta A.E. Fersman en 1933 y AP. Vinogradov en 1942 y 1962) cifras aproximadamente iguales, solamente para los elementos más propagados, mientras que para los elementos trazas, estas cifras se diferencian notoriamente. Al respecto podemos considerar que las siguientes tablas, basadas en cantidades suficientes y confiables deben estar más cerca a la verdad, que las anteriores.

A.E. Fersman propuso expresar los valores de los Clarckes no solamente en %, sino también con átomos, considerando que para determinar el grado de distribución de los elementos, la geoquímica debe de partir de las relaciones de los números de sus átomos, y no de las relaciones de sus pesos.

En el cuadro Nº cuadro 1 se da la composición química de la tierra según diferente autores, en el cuadro N° 2 la composición química de la corteza según Clarcke, Vinogradov, Taylor, Beutz, Beus y Lutz. y en el cuadro N° 3 se dan los Clarkes de la corteza terrestre según Clarke, Washington y Fersman .

1.4.2 ESTRUCTURA GOEQUÍMICA DE LA TIERRA

Tanto los estudios geofísicos, como de los meteoritos tienen gran importancia para el estudio de la composición química del interior de la tierra.

Cabe mencionar que la semejanza entre la tierra y los meteoritos es netamente cualitativa.

La tierra se compone de cierto número de capas concéntricas o geosferas de composición química variable, las cuales, concuerdan con los datos geofísicos conocidos. La heterogeneidad física de la tierra se explica por la velocidad de las ondas sísmicas, por los cálculos de la densidad y de su variación con la profundidad, etc.

QUIMICA GEOQUIMICA GEOLOGIA

BIOGEOQUIMICALITOGEOQUIMIC ATMOGEOQUIMIIC HIDROGEOQUIMICA

MINERALOGI PETROGRAFI

A continuación se exponen las dos hipótesis principales de H.S. Washington, V.W. Goldschmidt., Rankama y Th. G. Sahana

1.4.2.1.- HIPOTESIS DE WASHINTONG

Según Washington, la tierra está compuesta de seis capas (Fig. Nº 2)

El núcleo central (F) esta compuesto de fierro-níquel. Probablemente contiene hasta 5% de fosfuros, carburos, sulfuros y carbono.

La capa E se compone de ortosilicato ferromagnésico diseminados esporádicamente. La capa D (capa ferrospórica). La fase metálica se presenta solo en pequeñas cantidades y disminuye con la profundidad.

Además del ortosilicato, esta capa contiene también metasilicato ferromagnésico y pequeñas cantidades de silicato alumínico-cálcico.

Fig. 2 Hipótesis de Washington sobre la estructura interna de la tierra.

En la capa peridotítica (C) desaparece la fase metálica. Contiene más metasilicato ferromagnésico y silicato alumínico-cálcico que la capa ferrospórica subyacente.

La capa basáltica (B) tiene la composición de un basalto y la capa más externa (A) principalmente granítica corresponde a una roca ígnea de composición acida y media.

1.4.2.2.- HIPOTESIS DE GOLDSCHMIDT HIPOTESIS K. RANKAMA Y TH. G. SAHANA.

En el interior de la tierra se pueden distinguir dos discontinuidades sísmicas principales.

1. La discontinuidad de Mohorovic situada entre la capa basalítica y peridotítica y se extiende con bastante uniformidad bajo todas las regiones continentales a una profundidad que varía entre 30 y 50 Km.

2. La discontinuidad de Wiechert – Gutenberg a la profundidad de 2900 km., es la más notable de las discontinuidades del interior de la tierra.

La existencia de las dos discontinuidades principales, la tierra se puede dividir en tres esferas principales:

1. El núcleo que comprende desde el centro del globo hasta la discontinuidad de Gutenberg está compuesto de ferro – níquel, llamado siderosfera y contiene el 90% de fierro, el 8% de níquel y el 2% de otros metales.

2. El manto comprendido entre las discontinuidades de Gutenberg y Mohorovic.

Se compone principalmente de óxidos y sulfuros de hierro.

3. La corteza que se extiende desde la discontinuidad de Mohorovic hasta la superficie. Su composición global es gábrica y en su parte superior es más ácida.

1.4.3.- ABUNDANCIA DE LOS ELEMENTOS EN LA CORTEZA TERRESTRE.

La litosfera que es la capa superficial de la envoltura silicatada de la tierra se compone de tres grupos de rocas: ígneas, sedimentarias y metamórficas. Estas dos últimas son de origen magmático o sedimentario y están formadas, en último término, lo mismo que los sedimentos, por materiales procedentes de las rocas ígneas. Por lo tanto, la composición química media de la costra SIAL es casi la misma que la de las rocas ígneas.

Clarcke (1889) fue el primero en calcular la composición química de la corteza terrestre, basándose en las rocas ígneas quien calculo la composición media de 880 rocas ígneas de diversos países, mas tarde Clarcke y Hillebrand (1897) calcularon un nuevo promedio, utilizando los análisis de 680 rocas ígneas americanas.

Igualmente Clarcke junto con Washington (1922, 1924) calcularon y publicaron nuevos promedios, basados en 5159 análisis de rocas ígneas de todo el mundo. Así mismo muchos geólogos han realizado estudios similares sobre la abundancia de los elementos, basados en el número másico o número neutrónico.

Las conclusiones son de que son ocho los elementos que constituyen la mayor parte de la litosfera superior y que son: oxígeno, silicio, aluminio, hierro, calcio, sodio, potasio y magnesio.

CUADRO N"1COMPOSICIÓN QUIMICA DE LA TIERRA SEGÚN DIFERENTES AUTORES

ELEMENTO A.FERSMAN B.RAMA- R.GANAPATI J.SCHMIDT J.MORGAN MURTI Y E.ANDERS YE.ANDERS

28.56 30.75 28.5 31.3 30.12Na 0.52 0.30 0.158 0.085 0.12Mg 11.03 15.70 13.21 13.90A1. 1.22 1.29 1.77 1.83 1.41Si 14.47 14.73 14.34 15.1 15.12P 0.12 - 0.215 0.18 0.19S 1.44 4.65 1.84 2.91 2.92K 0.15 - 0.017 0.013 0.023Ca 1.38 1.54 1.93 2.28 1.54Ti - - 0.10 0.093 0.08Cr 0.26 - 0.478 0.416 0.41Mn 0.18 - 0.059 0.047 0.075Fe 37.04 29.30 35.87 31.7Ni 2.96 1.65 2.04 1.7 1.82

CUADRO Nº2

COMPOSICION QUlMICA DE LA CORTEZA SEGÚN DIFERENTES AUTORES

COMPONEN- CLARCKE GOLDS- A.V.VINO- S.TAYLOR A.BEUS B.LUTZ TES CHMIDT GRADOV

SiO2 60.3 60.5 63.4 60.4 60.2 63.0TiO 2 1.0 0.7 0.7 1.0 1.0 0.6

Al2O315.6 15.7 15.3 15.7 16.1 15.7

Fe2O3 3.2 3.3 2.5 7.2 9.1 2.1FeO 3.8 3.5 3.7 - - 4.0MnO 0.1 0.1 0.1 0.1 0.2 0.1MgO 3.5 3.6 3.1 3.9 5.3 3.6CaO 5.2 5.2 4.6 5.8 3.8 5.0Na2O 3.8 3.9 3.4 3.2 2.2 3.4K,O 3.2 3.2 3.0 2.5 2.0 2.5P201-5 1.2

1.4.4.- BACKGROUND Y ANOMALIA

Se entiende por anomalía geoquímica al mayor contenido de un elemento en comparación con las zonas adyacentes. Esta anomalía podría deberse a que las

condiciones ambientales eran favorables para permitir una acumulación del elemento en referencia, acumulación que no está relacionada a la presencia de cantidades anómalas en la roca de origen. Por otro lado esta misma anomalía podría deberse a que el material que dio origen a la muestra, constituye el elemento en cantidades mayores al promedio.

Background o valores de fondo son los valores inferiores a los valores anómalos. La relación de valores anómalos. La relación de valores anómalos y valores de fondo siempre es relativo y varia con el tipo de la roca y las condiciones ambientales. Así por ejemplo los valores que en una zona pueden ser considerados como Background, en otra pueden ser anómalos y viceversa.

Es imprescindible determinar el rango de Background en un área nueva.

1.4.5.- DISTRIBUCIÓN DE LOS ELEMENTOS

Los elementos químicos en la corteza terrestre se encuentran distribuidos de acuerdo a una serie de factores físico-químicos, termodinámicos, litológicos, estructurales y tectónicos.

En el cuadro Nº 3 se muestra los Clarcke de los principales elementos en diferentes tipos de rocas.

1.5. CLASIFICACIÓN GEOQUÍMICA DE LOS ELEMENTOS

Las clasificaciones geoquímicas de los elementos, aceptadas reflejan las diferentes particularidades de su distribución y comportamiento en los procesos naturales y están relacionadas con sus propiedades químicas y sus posesiones en la tabla periódica de D.I. Mendeleiev.

Existen diferentes clasificaciones entre las cuales están la de V.M. Goldschmidt, V.I. y otras, siendo la primera la más aceptada.

1.6. CICLO GEOQUIMICO

La geoquímica trata de explicar la migración de los elementos en la corteza terrestre lo que nos proporciona el concepto de ciclo geoquímico. En la litosfera el ciclo geoquímico comienza con la cristalización inicial de un magma (Fig. Nº 04) llegando a formar rocas ígneas, otra parte se va a la hidrosfera y otra a la atmósfera. Las rocas ígneas son meteorizadas y transportadas cuyos sedimentos son depositados y sometidos a una diagénesis dando origen a una roca sedimentaria. Por otro lado el material que se fue a la hidrosfera y atmósfera se depositaron en la biosfera formando depósitos biogénicos que luego al pasar por la diagénesis dieron también origen a una roca sedimentaria. Las rocas sedimentarias en las profundidades son sometidas a un metamorfismo de grado sucesivamente cada vez más elevado formando una roca metamórfica y por anatexis se regenera el magma. Las rocas sedimentarias y metamórficas pueden ser meteorizadas y transportadas y luego continuar con el ciclo geoquímico. Las rocas ígneas por refusión pueden convertirse en magma.

Fig. 4 Ciclo geoquímico

El ciclo geoquímico es de suma importancia puesto que nos permite explicar el camino seguido por un elemento determinado en diferentes etapas. Un elemento puede tender a concentrarse en cierto tipo de depósito en una etapa dada, o puede permanecer disperso a través del ciclo completo.

1.7. ANALISIS GEOQUIMICO - ESTRUCTURAL

Este método esta basado en la correlación del análisis estructural – tectónico referente a la formación concreta del distrito minero con el estudio detallado de la asociación geoquímica de los elementos y asociación paragenética en las diferentes etapas de la formación petromineralógica.

En la primera etapa de las investigaciones se realiza el estudio estadístico de la orientación espacial de la mineralización, de los contactos de las vetas, charnelas y ejes de los pliegues menores, e igualmente el análisis microtectónico de los cuerpos intrusivos de diferentes edades, vetas, rocas encajonantes considerando las direcciones de los desplazamientos en las diferentes fisuras y clasificación de sus diferentes tipos morfológicos. La elaboración de diagramas de fracturamiento, especialmente el de diagrama de polos nos da la posibilidad de determinar la orientación de los ejes de deformación independientemente de las diferentes propiedades físico-químicas de las rocas. En resumen los estereogramas de fracturamiento nos permite determinar la orientación de las tensiones surgidas en las diferentes etapas de formación del yacimiento, seguir su variación en el tiempo y determinar las etapas y fases de formación premineralizada, mineralizada y postmineralizada.

En la segunda etapa de las investigaciones se realiza la medición de los elementos de estratificación de las vetas y planos de fracturamiento en las rocas encajonantes con su consiguiente muestreo mineralógico y geoquímico. Los resultados de los análisis

mineralógicos y geoquímicos se plotean en proyecciones estereográficas y a través de su procesamiento estadístico se determina la orientación espacial de las fracturas y vetas con la máxima concentración de sus elementos mineralógicos. La correlación de estos resultados con la orientación de los ejes de deformación establecidos en las diferentes etapas de formación de la estructura del distrito minero permite establecer la sucesión de los procesos de formación mineralógica y la posición espacial de las estructuras mineralizadas.

CAPITULO II EXPLORACIÓN LITOGEOQUÍMICA

2.1. CONCEPTOS GENERALES

CONCEPTO DE CONTENIDO PROMEDIO

Al contenido promedio de los elementos químicos en la geósfera de la tierra se denomina contenido de fondo, Background o Clarke. Fig. Nº 1

CONCEPTO DE DISPERSIÓN GEOQUÍMICA.-

Estado difuso o dispersión se denomina al contenido natural y aleatorio de los elementos químicos. Para las diferentes rocas que se encuentran fuera del ámbito de una anomalía se establecen contenidos geoquímicos locales denominados “de Fondo o Clarke locales”. El estado concentrado de los mismos, se denomina al contenido elevado de los elementos hasta el nivel industrial o de explotación. Fig. 05. La relación entre el contenido de un elemento en un cuerpo mineralizado y su Clarke se denomina “concentración Clarke”

Fig. Nº 05 Correlación entre los Clarkes de la corteza y las reservas de los elementos en yacimientos de igual dimensión.

CONCEPTO DE ANOMALIA GEOQUÍMICA.-

Las anomalías geoquímicas (Fig. 06) son aquellas concentraciones elevadas de un elemento químico, diferenciándose notoriamente de su “contenido de fondo” (Cf). El contenido anómalo (Ca) de un elemento se determina por la siguiente fórmula:

Donde: Cf = contenido de fondo, E = antilog r

r = desviación standard.

Después de localizar la anomalía se establece su naturaleza. Las anomalías pueden ser originadas por aureolas primarias, secundarias, flujos difusos, concentración secundaria de elementos químicos: así como por rocas con elevado contenido por procesos tectogénicos.

Fig. Nº 06 Anomalías geoquímicas

2.2. DISPERSIÓN GEOQUÍMICA PRIMARIA

Se entiende por aureolas primarias a aquellas que se forman simultáneamente con la mineralización. Estas rodean al cuerpo mineralizado, incluyendo el mineral explotable o económicamente marginal. Su composición química es la misma a la de los cuerpos mineralizados. Sus dimensiones son, por lo general, mayores a los límites de la mineralización económicamente explotables, especialmente en la parte superior. La mayor parte de las aureolas primarias son concordantes a los cuerpos mineralizados. (Fig. 07)

1.- Cuerpo mineralizado, 2.- Aureolas primarias, Zona anómala, 4.- Perforaciones.

Fig. Nº 07 Aureolas primarias del yacimiento Kalimansur.

Con el fin de que las dimensiones y el contraste de las aureolas resalten más que las aureolas definidas solamente por el contenido de un elemento, se elaboran aureolas multiplicativas, expresadas por el coeficiente indicador (k).Por ejemplo:

Las aureolas primarias se caracterizan por su zoneamiento (Fig. 08). En la parte superior de la mineralización usualmente se tiene I, Hg e isótopos ligeros. Al nivel de la mineralización los elementos químicos están presentes en todo su espectro; en la parte inferior y por debajo de la mineralización están presentes el Ni, Be e isótopos pesados.

En 1924, Emmons propuso la serie de precipitación de los elementos: Sn-W-As1-Bi-Au1-Cu-Zn-Pb-Ag-Au2-Sb-Hg (de abajo hacia arriba).

1.- Cuerpo mineralizado, 2.- Aureola de plomo, 3.- Aureola de mercurio, 4.- Aureola de Yodo, 5.- Aureola de Cobalto, 6.- Superficie erosionada. Los números romanos indican los niveles.

Fig. Nº 08 Esquema general de una aureola primaria de un yacimiento hidrotermal.

S.V. Grigorian y L.N. Ovchinnikov precisaron esta serie como sigue: W1-Be-As1-Sn1-Au-U-Mo-Co-Ni-Bi-W2-Au2-Cu1-Zn-Pb-Sn2-Ag-Cd-Au3-Cu3-Hg-As2-Sb-Ba (Fig.N° 9)

Fig. Nº 09 Gráficos de la variación del contenido medio de los elementos alrededor de yacimientos “ciegos” y aflorantes (yacimientos Kansai).

El estudio del zoneamiento geoquímico permite determinar el nivel de erosión y por lo tanto evaluar las perspectivas del depósito. A menudo para determinar el zoneamiento se emplean aureolas definidas por varios elementos. Al calcularse los cocientes metálicos respectivos, en el numerador van los elementos que caracterizan los niveles superiores de la mineralización o de las aureolas primarias, en tanto que en el denominador van los elementos característicos de la parte inferior de los niveles por debajo de la mineralización. La cantidad de elementos en el numerador y denominador debe ser igual, por ejemplo:

Las aureolas primarias se pueden dividir en singenéticas y epigenéticas.

2.3. DISPERSIÓN GEOQUÍMICA SECUNDARIA (AUREOLAS SECUNDARIAS)

Al erosionarse los yacimientos minerales sus elementos químicos pueden ser parcialmente diseminados (Fig. N°10). En consecuencia se forman zonas con contenidos anómalos en los sectores adyacentes o supergénicos en contacto con los cuerpos mineralizados. Estas zonas son las aureolas secundarias. La concentración de los elementos químicos en estas aureolas varían desde valores

superiores a los de la mineralización hasta valores iguales a su contenido de fondo. Las aureolas secundarias se dividen según el proceso de formación en mecánicas, de flujo y mixtas. (Fig. N°11).

Fig. 10 Block diagrama de la zona Supergénica de difusión.

1.- Eluvial- Deluvial, 2.- Aluvial, 3.- Cuerpo mineralizado y su halo primario, 4.- Roca encajonante, 5.- Contorno de los contenidos anómalos de los elementos metálicos en los productos de la meteorización, tanto en los ríos como en la vegetación, 6.- Dirección del flujo.

Fig. Nº 11 Tipos principales de aureolas litogeoquímicas secundarias de difusión.

1.- Eluvial, 2.- Sedimentos suprayacentes, 3.- Roca encajonante, 4.- Cuerpos mineralizados, 5.- Halos secundarios.

Fig. Nº 12 Gráfico de aureolas secundarias residuales de difusión para vetas (M= const)

1.- Eluvial-Deluvial, 2.- Veta, 3.- Roca caja.

Empíricamente se ha establecido la siguiente relación para una aureola o halo residual en el perfil de una veta de poco espesor:

donde Cx = contenido del elemento en %; M = cantidad de metal en la aureola en, M%;r = coeficiente de difusión Supergénica en M;Cf = contenido de fondo;r 2= dispersión;x = distancia en M desde el punto central de la aureola, en la cual Cx = Cmax.

El valor de r depende principalmente de la génesis de la aureola y de la movilidad del elemento (Fig. N° 7). La longitud de la aureola depende de la longitud del cuerpo mineralizado y el menor grado de ?. El ancho de una veta de poco espesor se determina por el coeficiente de difusión.

Las aureolas secundarias residuales permiten determinar en pronósticos los recursos naturales de la zona en estudio.

El potencial indicado por estas aureolas en un perfil geoquímico se determina por la siguiente formula: donde n = número de muestras, la distancia x entre los puntos de muestreo es la constante.

La cantidad de metal en una aureola secundaria correspondiente a una capa de un metro y longitud constante es igual a:

d = peso específico de la roca caja.10-2 = coeficiente de transformación a toneladas.

2.4. FLUJOS DE DIFUSIÓN O DISPERSIÓN

Se denominan flujos de difusión a aquellas (sedimentos de quebradas) zonas con elevado contenido de elementos mineralizantes, formados en la trayectoria de los materiales resultantes de la erosión de los yacimientos (Fig. 14). Los flujos de difusión permiten establecer zonas mineralizadas en base a la localización de estas zonas en los ríos resultantes de dos afluentes son de segundo orden, y así sucesivamente. Cuando se evalúan las perspectivas de los sectores es necesario tener en cuenta el orden de los cauces.

El contenido del elemento mineralizado en los depósitos aluviales por debajo del nivel R donde termina su difusión.

Se determina por la siguiente formula:

Cf = contenido de fondo en la zona aluvial.P = potencial de la aureola secundaria en M2 %S = área de alimentación fluvial para el punto de muestreo, M2.

Fig. 14 Ejemplo de un Flujo de difusion para los elementos de Au. y As.1. Punto de Muestreo 2. Afluentes

1. Cauces y su Grado de Orden; 2. Puntos de Muestreo (a) Varias Muestras, b) Duplicadas; 3. Río Principal Potencial del Flujo de Difusión

Fig. N° 15 Diagrama para el muestreo durante el mapeo por flujos de difusión en la escala de 1:200 000

Fig. N° 16 Ejemplo ilustrativo para la fórmula de un flujo de Difusión. 1. Aureola, 2. Puntos de Muestreo; 3. Contorno de la zona acuosa.

La relación generalizada del flujo de difusión para cauces de primer y segundo orden es (Fig. N° 10):

donde Ro = inicio de los contenidos anómalos del elemento en el cauce. Su contenido sigue siendo el de fondo, es decir Cx = Cf.

Cuando el acarreo de material influye notoriamente, se introduce el concepto coeficiente por su buzamiento de la zona aluvial igual a a´> 1.

Este coeficiente que depende de las condiciones locales es considerado frecuentemente cuando se estudian cauces de tercer y mayor orden.

2.5. EXPLORACIÓN MINERA

La escala y la malla de exploración para el mapeo litogeoquímico se elige en función a los objetivos de la exploración. Antes de empezar el mapeo se determinan los objetivos en base al estudio y análisis de los datos geológicos referentes al tipo o tipos de mineralización esperados. Para las regiones poco estudiadas se pueden realizar los siguientes tipos de exploración:

a) regionales (escalas 1:500 000; 1:200 000), los objetivos son la localización de regiones, centros y zonas mineras;

b) levantamientos de exploración (escalas 1; 500 000; 1;250 000) con el objetivo de localizar distritos mineros.

c) Levantamiento detallado de exploración (1;10000; 1;5000; 1;2500) con el objetivo de localizar yacimientos individuales o evaluar prospectos. La densidad de muestreo para cada escala es diferente. la malla de exploración se determina en función de las particularidades de los objetivos geológicos planteados: vetas, capas y/o cuerpos isométricos. También depende de los siguientes criterios: dimensión óptima de la malla para economizar recursos y garantizar la localización del objetivo (flujo, aureola o yacimiento) en uno o dos puntos con un valor estadístico de posibilidad cercano a la unidad.

Si la aureola tiene forma alargada, se emplea la fórmula de Bufón (para cuerpos elongados):

Corregir formula

R = posibilidad estadística de localización por lo menos en un punto 1 = longitud de la aureola;b = distancia entre los perfiles.

A menudo la orientación de las aureolas es igual a +/- 30 grados. En este caso:

Si w = n/2 (orientación libre del objetivo) en relación a la dirección de los perfiles, entonces la posibilidad de sus intersecciones disminuye a,

Si b>1, la formula de Bufón es como sigue

donde : r = b/1 > 1,0

Para estos cálculos se han elaborado ábacos o cuadros de valores (I.D. Savinskyi).

En cálculos aproximados cuando la malla es igual a

donde S es el área efectiva de exploración S es el área unida de la malla

En la práctica se introduce la noción de “horizonte representativo” de la exploración. Este horizonte es el nivel más próximo a la superficie y el de máximo desarrollo de las aureolas.

Durante la exploración de flujos de difusión se utilizan mallas regulares. En este caso se utilizan materiales acarreados por flujos constantes y temporales.

En función de su frecuencia se determina los puntos de muestreo. Cuando se realizan trabajos de exploración detallada, el perfil principal se traza instrumentalmente y luego a partir de este, se trazan los perfiles secundarios con una brújula. Los puntos de muestreo en los perfiles se ubican con una cinta metrada.

Para ubicar los flujos de difusión se muestrea los depósitos aluviales y limosos. En caso de aureolas secundarias y residuales se muestrea los depósitos eluviales por debajo del horizonte A o suelo superficial. En tanto que en las exploraciones profundas se muestrea la parte superior de la corteza meteorizada.

El peso aproximado de las muestras es de 200 gr. Las muestras se secan y tamizan separando la fracción mayor a 1mm. o menos. Luego las muestras se pulverizan hasta 0.1 mm. o menos en función del tipo de análisis que se va a realizar conservando el duplicado de cada muestra.

En Rusia se utiliza ampliamente el análisis de espectrografía de emisión para 40 elementos, en caso de trabajos detallados el número de los elementos disminuye.

En algunos países se refiere el análisis por absorción atómica. Mas adelante se exponen con mayor detalle los métodos de análisis.

2.6. ELEMENTOS TRAZAS Y REGULARIDADES DE SU DISTRIBUCIÓN

No obstante en la tendencia y acumulación selectiva en yacimientos monometálicos a través de una larga diferenciación en diferentes etapas, siempre los principales elementos están acompañados de un gran espectro de elementos traza. Algunos de ellos son nocivos para su tratamiento. Por ejemplo en yacimientos de hierro tenemos el S y el P.

La distribución de los elementos trazas en menas y cuerpos mineralizados siempre es irregular, sometida a la ley general de diferenciación de la sustancia (ley de zonalidad). Pero en la geoquímica aplicada es necesario detenerse en la esencia de este zoneamiento ya que este tiene gran significado en lo que se refiere a la calidad de la mineralización, condiciones de muestreo y explotación de los yacimientos; así como también para explicar el mecanismo de reconstrucción de la formación de los cuerpos mineralizados.

En el cuadro Nº se muestran (según L.H. Ovchinnikov) los principales elementos trazas en determinadas menas.

CAPITULO III. PROSPECCION HIDROGEOQUÍMICA DE YACIMIENTOS MINERALES

3.1.- NOCIONES GENERALES

No obstante que la participación de las aguas subterráneas o juveniles en la formación de yacimientos epigéneticos es reconocida, los hidrólogos e hidrogeoquímicos realizan pocos estudios al respecto, más aún al mencionar las condiciones de formación de los yacimientos. Frecuentemente estos datos son ignorados o se declaran sin darle mayor importancia.

Cabe mencionar que las fuentes termales tienen un gran interés geoquímico ya que representan el estudio final de la actividad térmica en las regiones volcánicas.

En minería se debe muestrear las aguas subterráneas o juveniles, termales, ríos, lagos y mares.

En consecuencia entre los principales tipos de agua tenemos: cloruradas, sulfatadas, carbonatadas, ácidas, silicatadas, uranatadas, boratados, nitratadas, sulfuradas, fosfatadas, mixtas, etc.

Dentro de las aguas minerales algunos investigadores clasifican un grupo especial de agua de composición esférica, que se diferencia sustancialmente de otras aguas minerales por la considerable predominancia de algunos de sus componentes. Estas aguas son características para condiciones especiales y se encuentran en pequeñas cantidades e inestables.

A éste grupo podemos incluirle las diversas aguas de los yacimientos de sulfuros, los cuales en la zona de oxidación se caracterizan por la presencia libre del H2SO4, que se forma debido a la oxidación de la pirita, calcopirita y otros sulfuros. Estas aguas frecuentemente contienen altas concentraciones de estos elementos, las cuales en otras aguas contienen en cantidades insuficientes. Aquellos por ejemplo, hierro y aluminio, zinc (hasta 0.01 mgr/1), cobre, manganeso y otros. La presencia de altas concentraciones de iones SO4

2-, en las aguas que lavan yacimientos de sulfuros e igualmente elementos, característicos para yacimientos de zinc, cobre y otros, puede considerarse como criterio geoquímico para la búsqueda cuando el relieve es favorable.

Esta agua pueden salir a la superficie en forma de fuentes y alimentar a los riachuelos y ríos formando alrededor de los depósitos, aureolas acuosas de dispersión. El estudio de estas aureolas nos permite ubicar los yacimientos primarios que alimentan a estas aureolas.

Las aguas ácidas se pueden formar no solamente en la oxidación de yacimientos de sulfuros de origen hidrotermal o sedimentario sino igualmente pueden estar genéticamente relacionadas con la actividad volcánica contemporánea.

Como resultado de la cual el H2S se oxidan hasta SO2 , SO3. En fuentes termales, relacionadas con actividad volcánica, el contenido libre de ácido sulfúrico a veces alcanza varios miles de mgr/1 (por ejemplo, el agua del cráter del volcán Yurren en la Península Yava, contiene 7930 mgr/1, el agua de Geeyser en California contiene 2710 mgr/1).

3.2.- CARACTERISTICAS CUALITATIVA Y CUANTITATIVA DEL MEDIO HIDROGEOQUÍMICO.

Las aguas muestreadas, son analizadas para determinar su composición química, que se estudia en estrecha correlación con la composición de las rocas colindantes. Luego

estos resultados son interpretados. Así mismo se debe realizar un estudio detallado sobre la estructura geológica y condiciones hidrogeológicas, composición química de las rocas de la zona de estudio.

Es necesario mencionar que los métodos químicos, espectrales, bacteriológicos y otro tipos de análisis no garantizan la determinación cualitativa de toda la gama de iones y radicales, sustancias orgánicas, de todos los grupos de la microflora y productos bacteriológicos que se encuentran en las aguas naturales.

Así mismo para analizar los equilibrios químicos y sus variaciones en el transcurso de todos los procesos geológicos se deben emplear los métodos termodinámicos.

Para una característica cualitativa del medio hidrogeoquímico por lo general se utiliza la magnitud y carácter de la mineralización general del agua que determina el fondo iónico-salobre y expresado en la forma de C.M. Curlov. Sin embargo para estudiar el comportamiento en las aguas subterráneas no solamente de los principales componentes, sino también de los elementos trazas, es insuficiente este parámetro. Es necesario adicionalmente tener los índices del medio que incluyan todas las aguas naturales de cualquier composición y que reflejen el estado del equilibrio químico de todos los componentes de la solución.

Aquellos indicadores adicionales, que satisfagan todas las condiciones mencionadas anteriormente, excepto aquellos casos que sean anotados más abajo, son los valores Eh y pH.

El valor pH que representa en sí el logaritmo inverso de actividad de los iones de hidrogeno sirve como dimensión cualitativa de acidez y alcalinidad de la solución pH y es determinado por la influencia de los protones.

El potencial de oxidación – reducción (Eh) que refleja la influencia de los electrones es expresado en unidades eléctricas, sirve para evaluar cuantitativamente la capacidad de oxidación y reducción de las sustancias, debido a que las reacciones de oxidación-reducción van acompañadas por el paso de los electrones de un reagente a otro.

Considerando que los electrones libre no pueden acumularse en la solución (neutralidad eléctrica de la solución se conserva), el proceso de oxidación siempre va acompañado al mismo tiempo de otro proceso, en la que los electrones se consumen, es decir cada oxidación de sustancia posee al mismo tiempo la reducción de otra sustancia. La magnitud que termina la dirección, en la cual surge el proceso de oxidación-reducción, es el potencial de los electrones ue. Este último se relaciona con la actividad de los electrones mediante la relación termodinámica (Zajarevski, 1967).

donde e.- potencial químico standard de los electrones; ae .- actividad de los electrones.

La actividad de los electrones se entiende desde el punto de vista termodinámico; es decir en el sentido de la probabilidad de la aparición de éstas. Esta posibilidad cuanto más mayor es, más fuertes son sus propiedades de reducción de las sustancias disueltas, capaces de actuar en las reacciones de oxidación-reducción.

Considerando que el potencial eléctrico no se puede medir en la solución, entonces se mide la diferencia de potenciales.

Es aceptado, que el potencial de ionización del hidrogeno gaseoso en estado Standard es igual a cero.

El potencial medido con relación al potencial de ionización del Hidrogeno gaseoso, se expresa Eh; el cual da la posibilidad de comparar diferentes sistemas de oxidación-reducción.

En calidad del electrodo de comparación puede ser utilizado cualquier electrodo con potencial conocido. Para comodidad del trabajo en lugar de semielemento hidrogenado se utiliza el electrodo saturado, a veces cloro-plata, cloro-talio y otros.

Al medir el potencial de oxidación-reducción (Redox) en el vapor con el electrodo de comparación se emplean electrodos de metal precioso, difíciles a las reacciones Redox.

Mejores resultados se han obtenido con electrodos de platino, no obstante que ellos tienen su límite de uso.

El electrodo de platino da información sobre el potencial Redox de la solución, solamente cuando la concentración aunque sea una sustancia, que forma el par de Redox es mayor que 10-5m. Cuando las concentraciones de los sistemas Redox (10-6 - 10-7 y menores), entonces el electrodo de platino refleja la concentración solamente de los iones de Hidrógeno (Peshevitzky y otros, 1967). La relación de los valores Eh y Ph en el último de los casos, según datos señalados por los autores, se determina por la ecuación:

Evidentemente esta ecuación, se puede emplear para solucionar la posibilidad de medir el potencial Redox por medio del electrodo de platino en la solución de una composición no conocida. Para esto es necesario comparar el valor medido Eh corresponde al potencial Redox de la solución.

En las aguas, para las cuales la diferencia señalada es pequeña, entonces el potencial del electrodo de platino podría o no reflejar el estado Redox de la solución, siendo la función de actividad de los iones de hidrogeno.

Las aguas subterráneas se diferencian por el equilibrio químico, determinado en el más complejo multisistema. Frecuentemente este sistema con equilibrio termodinámico inestable, y el valor Eh determinado en ella, corresponde al potencial estacionario (Tomashov, 1959). En general la relación entre Eh y pH en las condiciones de equilibrio de diferentes reacciones químicas se expresa por la ecuación (L. Baas Beking y otros 11963):

donde m – cantidad de protones;n – cantidad de electrones, que participan en la reacción.

Como se ve la gradiente de la línea de equilibrio de la reacción por separada, puede variar desde cero hasta infinito. Es por eso la expresión de ambos parámetros cada uno son permisibles solamente en casos particulares.

Naturalmente no en todos los casos Eh y pH pueden influenciar en el transcurso de las reacciones. Esto se ve de la clasificación dada en el cuadro Nº 04 de las posibles reacciones en la solución acuosa.

Sin embargo en condiciones naturales la mayor parte de las reacciones incluye uno o ambos factores.

3.3.- MUESTREO Y ANÁLISIS DE AGUAS

Con el fin de determinar el tipo de aguas, las que se analizan por los métodos de análisis químicos conocidos. Cuando no hay posibilidad de tomar medidas de las aguas in situ, entonces se muestrea en botellas, con su respectiva tapa.

Las medidas Eh se pueden medir en algunos casos en un laboratorio estacionario de campo con ayuda de dispositivo de electrodos con disposición telescópica de los electrodos. Después de medir Eh en la misma botella se puede medir el pH con electrodo de vidrio. La correlación de los resultados de las medidas Eh in situ y en el laboratorio (Licitzin, 1963) muestran, que las aguas sulfurosas sustancialmente no se altera el equilibrio físico-químico inclusive más de 5 meses de conservación de los muestreos en botellas, tapadas herméticamente; mientras que en aguas no oxigenadas

y con H2S se alterará el equilibrio físico-químico después de un mes de haber muestreado.

Para determinar el calcio, magnesio se emplea el método ponderado. El contenido de cloro, carbonatos de uranio se determina por el método de fluorescencia, en los casos de pequeña cantidad, se concentra primero el uranio.

La composición de la sustancia orgánica disuelta se estudia por el método capilar luminiscente E.L. Bukov (1961)

Antes de analizar las muestras por el método espectral, estas fueron secadas debidamente.

El análisis microbiológico de las muestras de agua, rocas y sedimentos se realizan en un laboratorio microbiológico.

Los resultados de los análisis de las aguas turbias se deben correlacionar con las muestras de agua, sedimentadas en botellas asiladas herméticamente.Es necesario mencionar que los tribos de entibación de acero pueden notoriamente influir en los valores Eh y pH de las aguas subterráneas, debido a la influencia del oxígeno que se desprende de la corrosión de los tubos de entibación. Así mismo influye la metodología del análisis a realizar, con el fin de determinar contenidos de la composición química de las aguas.

En el cuadro 5, se dan el contenido medio de agua de los océanos.

CAPITULO IV:PROSPECCION BIOGEOQUIMICA

4.1.- GeneralidadesEl uso de la vegetación como método de prospección de prospección involucra la respuesta de las plantas a su medio, en particular al substrato químico que las soporta. Esta metodología se basa en el análisis químico de las plantas (Tabla 1) como medio para obtener evidencias acerca de las posibles anomalías geoquímica que se oculten en profundidad. La biogeoquimica se adapta muy bien a aquellas regiones que presentan una vegetación muy densas donde la cartografía geológica es difícil de ser llevada a cabo (ausencia de afloramientos). Aunque esta técnica ha probado ser de indudable ayuda, también presenta sus limitaciones, ejemplificadas en el denominado efecto barrera,- con algunas pocas excepciones, las plantas pueden acumular un determinado elemento hasta cierto nivel solamente. De hecho, en el caso del mercurio, las raíces pueden actuar a modo de barrera impidiendo que el elemento ascienda hacia los órganos superiores de la planta. En este sentido la plantas pueden ser clasificadas en cuatro categorías: 1) sin efecto de barrera, las que concentran linealmente elemento químico investigado; 2) semi-barrera, que concentran entre 30 y 300 veces el valor de fondo del elemento en la planta; 3) con barrera, contenidos de hasta 3-30 veces el valor de fondo: y 4) con barreara de fondo, que no superan las concentraciones normales del elemento en una determinada planta. En otra esquema de clasificación, se habla de plantas hiperacumuladoras cuando determinadas especies toleran 10-100 veces más los valores normales de un determinado elemento (Tabla i ).

Existen informes de 1885 que ya mostraban que 7hlaspi calaminare acumulaba Znen grandes concentraciones, en cuanto a Ni el informe más antiguo que hace mención a esta capacidad de las plantas data de 1948, y trató sobre el caso de Alyssum beriolonii que podía contener hasta más de 1 °'o (> 10.000 ppm) de Ni en su peso en seco.

Los factores determinantes de anomalías de origen químico en las plantas son: 1) la disponibilidad de elementos en el suelo; 2) las características nutricionales de la planta; y » los factores químicos y biológicos de la incorporación de elementos químicos en la planta. La disponibilidad de elementos químicos en el suelo depende tanto de la concentración del elemento como de su movilidad respecto de la actividad de la planta. Esto es a su vez función del pH, Eh, la capacidad de cambio de bases, y la presencia de agentes acomplejantes. Las raíces, además de captar las sales disueltas pueden absorber material unido a la superficie de partículas elásticas, en parte debido al efecto de microambientes ácidos generados por la raíces y en parte por fenómenos de cambio de pases.

Absorción de Ni desde un suelo enriquecido en el elementoEl movimiento de constituyentes inorgánicos a la planta es controlado selectivamente, de manera que algunos elementos son admitidos libremente mientras que otros son rechazados en mayor o menor grado. Como hemos comentado anteriormente, aunque las raíces rechacen (en mayor o menor grado) selectivamente a algunos elementos tales como el plomo, el vanadio o el mercurio, una parte significativa llega a los órganos superiores de la planta y puede ser fácilmente detectada mediante análisis químicos.

Los principales elementos químicos requeridos por las plantas son N, K, P, S, Ca, y Mg. Además de éstos los vegetales requieren muchos elementos traza, principalmente C u, Zn, Mn, Mn, o B. Si los suelos no los poseen de manera biodisponible y en la cantidad adecuada, las plantas sufren trastornos fisiológicos o mueren. Por otra parte, un exceso de estos elementos sobre un nivel crítico es también perjudicial para la vida de la planta (biotoxicidad}. En muchas especies de plantas el rango entre el mínimo requerido y el máximo tolerado es estrecho, por ejemplo, unas pocas ppm en el caso del boro, mientras que elementos como el cobre y el zinc pueden ser tolerados en mayores cantidades.

Un factor de mucho interés en los estudios de prospección biogeoquimica es la profundidad de penetración de las raíces. Aquellas plantas de raíces profundas que obtienen el agua del nivel freático se denominan .freaticos, mientras que aquellas de raíces extendidas en las capas superficiales del suelo son denominadas xerofitas. Las primeras son de especial interés ya que permiten detectar contenidos metálicos a profundidades notables,de 14 a 15 m e incluso más.

La toma de muestras puede realizarse sistemáticamente (red de muestreo) o bien tomando muestras de plantas donde sea posible (si la especie investigada es poco abundante). Una muestra de 20 g de materia vegetal es suficiente para dar 1 g de cenizas requerido para el análisis químico. Aunque potencialmente cualquier parte de la planta es susceptible de ser analizada, las hojas constituyen un blanco común dado su fácil acceso durante un muestreo sistemático. De todas maneras es muy conveniente probar en un estudio preliminar que parte de la planta concentra mejor el elemento investigado.Esta capacidad de algunas plantas de acumular elementos químicos las hace doblemente interesantes, ya que por un lado, como hemos visto, nos permiten detectar anomalías en un determinado elemento químico, y por otra, dada su capacidad de acumulación, pueden ser utilizadas para "limpiar" un terreno contaminado.

4.2.- Geoquimica de los Suelos

Las características de los suelos difieren en función de los aspectos geológicos, fisiográficos, y climáticos de una región. Estas condicionan sus perfiles típicos en cuanto al desarrollo (o ausencia) y extensión de los diferentes horizontes (A-C). Bajo el punto de vista de la geoquímica el horizonte B (de acumulación) presenta un gran interés, ya que es ahí donde suelen concentrase de preferencia los elementos químicos.

CREACION DEL SUELO HORIZONTAL

Horizontes del sueloNo obstante, es importante es importante aclarar en este sentido que no existen recetas mágicas,

y que por lo tanto conviene estudiar en cada caso cual de los horizontes concentra de preferencia el elemento que estamos investigando. La toma de muestras y estudio del perfil del suelo permite conocer la evolución del contenido metálico en profundidad, y de esta manera posibilita el seleccionar el horizonte más adecuado. Otroproblema de interés es el de la distribución de los elementos en las diferentes fracciones granulométricas de los suelos. Aunque generalmente la fracción más fina contiene más minerales de arcilla, materia orgánica, óxidos hidratados de Fe y Mn, y por lo tanto es la más rica en metales, conviene estudiar también cual es la que mejor concentra el elemento investigado. Generalmente se emplea la fracción menor a 80 mallas, lo que no significa que sea necesariamente la mejor en cada caso. El muestreo y análisis de suelos residuales es el método más empleado en prospección geoquímica. Este método de prospección es especialmente útil en las regiones con suelos profundos.Los estudios orientativos deben constituir el primer paso en la prospección geoquímica de suelos. Dichos estudios buscan determinar la existencia v características de las anomalías asociadas con un determinado foco emisor, y por lo tanto, deben desarrollarsecerca de un lugar con estas características. También deberemos establecer la distribución de elementos en sitios donde positivamente sepamos que no hay contaminación, ya que así podremos determinar de una forma fiables los valores de fondo para cada elemento. También sirven como datos orientativos los valores "normales" (promedio) de los elementos químicos en suelo

Datos para suelos y plantas.Otra labor a desarrollar durante esta etapa inicial es el determinar la naturaleza de la cubierta de suelos, esto es, si trata de una cubierta residual o transportada. También es importante establecer el tipo de análisis que permite definir mejor la zona contaminada. Por ejemplo, más interesante que el contenido total de un metal, puede ser el determinar el contenido de fácil solubilidad, ya que será más indicativo del aporte a través de soluciones ricas en ese metal. Aparte de las fuentes metálicas primarias de origen natural. están los compuestos de origen industrial, que deben ser tomados en cuenta para el análisis final de tos datos. Entre estos están los fertilizantes, pesticidas, fungicidas e insecticidas, ya que algunos contienen compuestos metálicos (e.g. Pb(As04), Na,AsO,, C.u;(AsO;)2) u organometálicos. La selección del plan de muestreo de suelos se determina principalmente por la forma y dimensión, probada o probable, del foco de emisión. Otro factor a tomar erg cuenta es la topografia del terreno, ya que las anomalías geoquímicas se desarrollan pendiente abajo a partir del foco de emisión.El diseño de la red de toma de muestras tiene que tomar en cuenta las características del problema que queremos tratar (tipo de anomalías buscadas, probable extensión de estas) y el presupuesto con que se cuenta, lo que condicionará el número de muestras que vamos a tomar. El método clásico de muestreo es a lo largo de perfiles, y las características de éstos dependerán entre otras consideraciones de la escala a que estamos trabajando (Tabla 3).

Para el diseño propiamente dicho se determina la dirección que deben tener los perfiles, normalmente perpendicular a la dirección principal que tenga el foco de emisión, si bien se pueden considerar otros factores como el topográfico: perpendicularmente a la pendiente del terreno, si ésta es aproximadamente constante, de forma que podemos verificar que los contaminantes sigan este patrón de migración descendente.

Trazado de perfiles (escala de detalle) para la toma de muestras en función de los focos de contaminación y la topografía (izquierda). A la derecha se muestra el mapa final que muestra las anomalías del elemento químico investigado.

Una vez establecida la dirección que deben seguir los perfiles, hay que determinar el espaciado entre éstos y entre muestras sucesivas a lo largo de cada perfil. una vez establecidos estos parámetros, se pasa al trabajo de campo, cuyo primer paso es la localización de los puntos de muestreo previstos en la malla diseñada. Estos puntos se localizan adecuadamente mediante taquimetría (o brújula) y cinta métrica, señalizándose mediante estacas de madera o metal, y se procede a la toma de muestras, mediante métodosartesanales" (azada, pico, pala) o mediante herramientas diseñadas al efecto.

Toma de muestras de suelo en el distrito de Almacén (España) para ladeterminación de contenidos de mercurio.

Una vez tomadas las muestras, se pasa a su preparación para el análisis. Las muestras de suelos requieren un secado como primer paso. Para ello se extienden sobre papel de filtro o similar, en lugares cálidos, secos y bien aireados, pero evitando excesiva corriente de aire que pueda levantar polvo y mezclar las muestras. Una vez secas las muestras, se suele proceder a su cuarteo, para obtener distintas fracciones, que se emplearán para diferentes determinaciones. Para ello se emplean cuarteadores específicamentediseñados, o el método manual, basado en homogeneizar la muestra lo más posible, hacer con ella un "pastel" y dividirlo en cuatro cuartos. Se toman los cuartos opuestos por el vertice para una fracción y los otros dos para otra, sucesivamente hasta obtener la o las muestras que se requieran. Durante este proceso es conveniente deshacer los grumos de muestra apelmazados por la materia orgánica, para lo cual suele ser muy útil un rodillo de amasarTambién es conveniente eliminar los cantos de 1 cm o superior, que por lo general no suelen tener interés para el estudio. Una vez obtenidas estas fracciones o alícuotas de la muestra total, se reserva una para posibles comprobaciones (e.g. mediante el envío de algunas muestras a otro laboratorio), y el resto se dedican a las determinaciones requeridas. A menudo durante la preparación de la muestra se contempla su tamizado, ya que como hemos visto, muchas determinaciones químicas se hacen sobre muestras de tamaño de grano específico ya que los elementos a identificar se concentran en determinadas fracciones granulométricas, sobre todo en la fracción arcilla (metales pesados). Para ello se emplean unidades de tamizado adecuadas a la granulometría requerida, que es necesario conservar limpias entre muestra y muestra para evitar la contaminación de muestras sucesivas. En otros casos hay que proceder a la molienda de las muestras. Cuando los elementos de interés pueden estar concentrados en las fracciones más gruesas, se procede a esta molienda para homogeneizar el tamaño de partículas que se envían al laboratorio. En este caso es muy conveniente conocer la composición química del molino o mortero por el o por los que pasan las muestras, para evitar problemas de contaminación. En este sentido es vital la limpieza

absoluta del equipo (mediante aire a presión y/o agua, o acetona, para evitar procesos de oxidación) entre muestras sucesivas, para evitar su contaminación. En definitiva, la preparación de las muestras es un proceso físico, en el que es posible que se produzcan problemas de contaminación, que solamente podrán evitarse siendo extremadamente cuidadosos en la limpieza de los equipos a utilizar y en un control detallado de cada uno de los procesos que llevemos a cabo.

Mineralogía y físico-química del suelo

Como consecuencia del proceso de edafogénesis tenemos un suelo estructurado, en el que cada capa u horizonte presenta unas peculiaridades composicionales, tanto en lo que se _refiere a sus componentes mineralógicos como en su textura. y físico-química. Cuatro son, en concreto, los principales componentes del suelo:

Constituyentes de origen mineralLos minerales que componen el suelo pueden ser tan variados como lo sea la naturaleza de las

rocas sobre las que se implanta. No obstante, hay una tendencia general de la mineralogía del suelo hacia la formación de fases minerales que sean estables en las condiciones termodinámicas del mismo, lo cual está condicionado por un lado por el factor composicional, y por otro por el climático, que condiciona la temperatura, la pluviosidad, y la composición de las fases líquida y gaseosa en contacto con el suelo

Los minerales del suelo pueden ser de dos tipos: 1) heredados, es decir, procedentes de la roca-sustrato que se altera para dar el suelo, que serán minerales estables en condiciones atmosféricas, resistentes a la alteración físico-quimica; y 21) formados durante el proceso edafológico por alteración de los minerales de la roca-sustrato que no sean estables en estas condiciones. Los más importantes, y los condicionantes para su presencia en el suelo serían los siguientes: Cuarzo. Es un mineral muy común en los suelos, debido a: 1) su abundancia natural en la mayor parte de las rocas, y 2) su resistencia al ataque químico. El cuarzo confiere al suelo buena parte de su porosidad, debido a que suele estar en forma de granos más o menos gruesos, lo que permite el desarrollo de la porosidad intergranular. Además, es un componente muy inerte, muy poco reactivo, del suelo. Suele encontrase en suelos poco estructurados de textura arenosa. • Feldespatos. Suelen ser componentes minoritarios, heredados o residuales de la roca sobre la que se forma el suelo, pues son metaestables en medio atmosférico, tendiendo a transformarse en minerales de la arcilla. Al igual que el cuarzo, conforman la fracción arenosa del suelo, si bien en este caso le confieren una cierta reactividad.

• Fragmentos de roca. Junto con los dos componentes anteriores, conforman la fracción comúnmente más gruesa del suelo, si bien es este caso el tamaño de fragmentos suele ser superior a 2 cm, de forma que el cuarzo y feldespatos suelen constituir la fracción arenosa del suelo, mientras los fragmentos de roca constituyen la fracción de tamaño grava. La naturaleza de los fragmentos está directamente relacionada con la de la roca sobre la que se forma, si bien ocasionalmente el suelo puede contener fragmentos de origen "externo"> como consecuencia de procesos de transporte y depósito contemporáneos con la formación del suelo. En cualquier caso, son siempre heredados, y nos permiten identificar si el proceso de edafogénesis ha tenido o no aportes externos.

• Minerales de la arcilla. Son minerales también muy abundantes en el suelo, constituyendo la matriz general del mismo, la componente intergranular entre la fracción arenosa y los fragmentos de roca. Son minerales que proceden de la alteración de los que componen la roca sobre la que se producen los procesos de meteorización, y en función de ello pueden ser muy variados: 1) la illita (equivalente arcilloso de la mica blanca, moscovita), que se forma a partir de feldespatos y micas de rocas ígneas, sedimentarias o metamórficas- 2) la clorita, que se forma a partir de los minerales ferromagnesianos que pueda contener la roca: biotita, anfibol, piroxeno, olivino, 3) la pirofilita, que puede formarse a partir de minerales ricos en aluminio en la roca original; 4) menos comunes son los filosilicatos dei grupo de las arcillas especiales {esmectita-bentonita, sepiolita, palygorskita), que se forman bajo condiciones climáticas muy específicas, o a partir de rocas de composición muy determinada, y que por sus características especiales confieren al

suelo propiedades mecánicas diferentes a las habituales (suelos expansivos, suelos instables). Los minerales de este grupo juegan un papel muy importante en la textura y en la frico-química del suelo, pues le confieren plasticidad, impermeabilidad, así como otras propiedades mecánicas y de relación entre el suelo y el agua que contiene, en especial en cuanto a la capacidad de sorción e intercambio fónico que pueda presentar. Hablamos en mayor detalle de estas capacidades más adelante.

v' Carbonatos. Los carbonatos son minerales frecuentemente formados por el proceso de edafogénesis, aunque debido a su alta solubilidad su acumulación no suele producirse en el horizonte más superficial. De hecho, los carbonatos pueden formarse en los horizontes A o C, pero su acumulación efectiva se produce solo en el horizonte B o de acumulación, como consecuencia de los procesos de intercambio que se producen en el mismo. Una excepción corresponde a los suelos de regiones de climatología semiáridas con abundantes rocas carbonatadas. En estas regiones, los procesos de intercambio con el suelo suelen ser "en ascenso": las aguas subterráneas ricas en carbonatos ascienden hasta la superficie del terreno por capilaridad o por gradiente de humedad, depositando ahí los carbonatos, y originando los denominados "caliches", auténticos escudos de color blanco que recubren la superficie del suelo, como por ejemplo ocurre en buena parte de La Mancha.

Óxidos e hidróxidos de hierro, manganeso y aluminio. Los óxidos e hidróxidos de F (y a menudo los de aluminio y los de manganeso) son minerales que se suelen acumular en el suelo como consecuencia de procesos de alteración de otros minerales, constituyendo la fase estable del hierro en superficie o condiciones cercanas a la superficie. Se acumulan en forma de agregados: 1) limonita (agregado de óxidos e hidróxidos de Fe), 2) bauxita (de óxidos e hidróxidos de aluminio); y 31 wad (óxidos e hidróxidos de manganeso). Desde el punto de vista estrictamente químico son muy estables, poco o nada reactivos, pero presentan propiedades sorcitivas que hacen que su presencia en el suelo tenga implicaciones fisico-quimicas notables. Los suelos ricos en óxidos e hidróxidos de hierro, formados por un lavado casi total de otros constituyentes, reciben el nombre de lateritas. Se reconocen por su intenso color rojo y se forman en climas tropicales.

f Sulfatos. La presencia de sulfatos en el suelo suele tener la doble vertiente de que pueden ser minerales relativamente comunes, pero al ser compuestos de solubilidad relativamente alta, su acumulación efectiva solo puede producirse bajo condiciones muy determinadas: abundancia de sulfatos (e.g., yesos) en el entorno inmediato, y clima árido El agua en los suelos

Con la excepción de las regiones extremadamente áridas, el agua es siempre un componente del suelo, encontrándose en éstos en forma de humedad intergranular o como hielo (suelos tipo permafrost), en mayor o menor abundancia en función de factores diversos. Debido a la propia dinámica del suelo, el agua siempre contiene componentes diversos en solución, y ocasionalmente también en suspensión, si bien la ausencia de una dinámica de consideración minimiza este último componente.

En función de la naturaleza y textura del suelo el agua puede encontrarse bien como fase libre, móvil en el suelo (en suelos con altas porosidades y permeabilidades), o bien como fase estática (ab/ad sorbida), en los suelos de naturaleza más arcillosa. En el primer caso el agua podrá tener una cierta dinámica, que mantendrá una cierta homogeneidad composicional, mientras que en el segundo caso podrán darse variaciones composicionales más o menos importantes.

El agua en el suelo suele tener una dinámica bidireccional: el agua de lluvia o de escorrentía, por lo general poco cargada en sales (aunque no siempre), se infiltra desde superficie, y puede producir fenómenos de disolución, hidrólisis y/o precipitación de las sales que contiene. Por ejemplo, el C0 2 atmosférico induce la formación de ácidocarbónico: C02+ H20-> H2C03, que a su vez induce la disolución de carbonatos: CaCO_ + H 2C0-~ -> Ca 2,

+ 2HCO3 -,-. En épocas secas se produce el fenómeno inverso, y las aguas contenidas en los acuíferos tienden a subir por capilaridad o por gradiente de humedad hasta la superficie, donde se produce su desecación, de forma que durante este proceso de ascenso tienden a perder por precipitación las sales que contienen en disolución. Este proceso puede tener consecuencias desastrosas cuando interviene la mano del

hombre, por ejemplo con irrigación de suelos en zonas áridas-semiáridas, con consecuencias de salinización extrema. Ejemplos dramáticos de estos fenómenos se encuentran en algunas regiones de Australia y se están comenzando a observar en Almería debido a la descontrolada actividad agrícola

Salinización de suelos.

La composición del agua contenida en el suelo, en cuanto a su contenido en sales solubles (bicarbonatos, carbonatos, sulfatos, cloruros) estará condicionada, como la mineralogía, por factores de la litología del suelo y su entorno, y por factores climáticos. La proximidad de explotaciones mineras de minerales metálicos sulfurados condicionará por lo general un alto contenido en sulfatos, y a menudo en metales pesados.

Gases en el sueloEl suelo a menudo contiene gases, que pueden tener procedencias diversas: 1 } aire atmosférico, que se infiltra desde superficie; 2) gas liberado durante alguna reacción, ya sea estrictamente química: COA

liberado por la descomposición de carbonatos en medio ácido, o bioquímica: gases metabólicos de microorganismos: CH4, C'O2; y 3) ocasionalmente puede contener también radón, gas noble radioactivo que se produce como consecuencia de la fisión natural de isótopos de potasio, torio o uranio, acumulándose sobre todo en los suelos de las áreas graníticas. Estos gases pueden encontrarse en disolución en el agua intersticial, no como fase libre.

Materia orgánicaLa materia orgánica que contiene el suelo procede tanto de la descomposición de los seres vivos que

mueren sobre ella, como de la actividad biológica de los organismos vivos que contiene: lombrices, insectos de todo tipo, microorganismos, etc. La descomposición de estos restos y residuos metabólicos da origen a lo que se denomina humus. En la composición del humus se encuentra un complejo de macromoléculas en estado coloidal constituido por proteínas, azúcares, ácidos orgánicos, minerales, etc., en constante estado de degradación y síntesis. El humus, por tanto, abarca un conjunto de sustancias de origen muy diverso, que desarrollan un papel de importancia capital en la fertilidad, conservación y presencia de vida en los suelos. A su vez, la descomposición del humus en mayor o menor grado, produce una serie de productos coloidales que, en unión con los minerales arcillosos, originan los complejos organominerales, cuya aglutinación determina la textura y estructura de un suelo. Estos coloides existentes en el suelo presentan además carga negativa, hecho que les permite absorber cationes H' y cationes metálicos (Ca`'`, ?Mg2+, K , Na ) e intercambiarlos en todo momento de forma reversible, debido a este hecho, los coloides también reciben el nombre de complejo absorbente.

Otro dato relevante con respecto a la materia orgánica es su afinidad por los metales pesados. Cuando éstos se encuentran en disolución, a menudo forman complejos orgánicos solubles, que pueden polimerizarse sobre los complejos moleculares del humus. También pueden formar directamente complejos insolubles con los compuestos del humus. De esta forma, la materia orgánica del suelo a menudo actúa como almacén de estos elementos, si bien puede transferirlos a la vegetación o a la fase acuosa si se produce su descomposición en medio ácido u oxidante.Otro componente orgánico de los suelos es el ácido fúlvico, que es un tipo de ácido húmico débilmente

polimerizado, que interviene en el proceso de podsolización. Junto con las arcillas y el hierro presentes en el suelo, este ácido forma complejos coloidales que por lixiviación son desplazados hasta cierta profundidad, donde finalmente floculan como consecuencia de actividad bacteriana.

Estructura química del ácido fúlvico.

CAPITULO VI

INCLUSIONES FLUIDAS

6.1.-INTRODUCCIÓN

Mediante el estudio de inclusiones fluidas se puede determinar la temperatura de deposición de los minerales. Además de la temperatura de homogenización de las diferentes fases encerradas en la inclusión, nos proporciona datos de presión, densidad y composición química de los fluidos que fueron los que dieron origen a la muestra estudiada. Asimismo en los últimos años se está aplicando la petrología para el estudio de los procesos potrogénicos, en la exploración de petróleo (especialmente para correlaciones estratigráficas) y en la identificación de las direcciones de la migración de los hidrocarburos (Burrus, 1981). Las inclusiones fluidas son vacuolas o cavidades cerradas generalmente microscópicas que se encuentran en cantidades variables dentro de los cristales de minerales bajo diferentes formas y tamaños, conteniendo en su interior uno o más fluidos (líquidos, gases o sólidos).

Las vacuolas se formaron cuando los minerales estuvieron precipitando tanto en los procesos de cristalización o recristalización, siendo el contenido de los mismos residuos de la solución original. Según esta teoría, se piensa que el fluido de las vacuolas ha sido homogéneo antes del enfriamiento, y después se separaron en las fases según se la clase del fluido original.

En conclusión podemos decir que las inclusiones fluidas son una herramienta muy importante en la exploración y conocimiento de la génesis de los yacimientos minerales y en particular para los yacimientos de pórfidos de cobre tal vez por haberse aplicado más esta técnica en los citados tipos de yacimientos tanto en el Perú como en el extranjero. En nuestro territorio este método se ha aplicado en Cerro Verde, Quellaveco en los depósitos minerales asociados con el Batolito de la costa peruana (Huaura – Ica), etc. Mientras que en el extranjero se han estudiado en algunos pérfidos de cobre de EE.UU., Canadá, Puerto Rico, Pakistán, Nueva Guinea y otros (ver cuadro Nº 4).

Los principales minerales en los cuales las inclusiones son más reportadas se dan en el cuadro Nº 06

CUADRO Nº 06

PRINCIPALES MINERALES EN LOS CUALES LAS INCLUSIONES SON COMUNMENTE MAS REPORTADAS

1.- Cuarzo 6.- Dolomita2.- Fluorita 7.- Esfalerita3.- Halita 8.- Barita4.- Calcita 9.- Topacio5.- Apatita 10.- Casiterita.

Por lo general estos minerales son transparentes y claramente coloreadas, siendo un requisito fundamental para el estudio de inclusiones. Esto no quiere decir que los minerales opacos no tienen inclusiones. En particular, la galena puede contener cavidades muy bien formadas, frecuentemente visibles en superficies frescas (Bonev, 1977). En el caso de los minerales metálicos se utiliza el método decrepitométrico.

6.2.-TIPOS, FORMA Y DIMENSIONES

Genéticamente las vacuolas pueden ser de 2 tipos:

Primarias (P) y Secundarias (S). Algunos autores (Roedder, 1976 y otros) distinguen una tercera clase genética intermedia entre las Primarias y Secundarias que son denominadas Pseudosecundarias o inclusiones PS. Las primeras o sea las singenéticas, se formaron durante la formación del mineral; mientras que las epigenéticas, son posteriores a la formación del mineral y se les reconoce por ser delgadas, grandes y de forma irregular presentándose en grupos planares. Las Pseudosecundarias ocurren como en las inclusiones secundarias pero con la fractura terminando en la zona de crecimiento. Estos dos últimos tipos de inclusiones no son de gran importancia para determinar la temperatura de deposición de los minerales; es por eso que antes de estudiar las vacuolas es necesario reconocer las singenéticas.

Por lo tanto su contenido es un testigo o una muestra de los fluidos presentes durante la cristalización de las fracturas de los mismos; en otras palabras, las inclusiones son testigos de una parte de la historia del mineral.

Las formas de las inclusiones primarias son variadas aunque generalmente se presentan como un cristal negativo (Fig. Nº 17 a, b, d); mientras que las secundarias son por lo general irregulares o esferoidales. Estas inclusiones son fáciles de reconocer por que ellas típicamente ocurren en cavidades anchas, en grupos planares, extendidas hacia afuera de la superficie del cristal. Las dimensiones de las inclusiones son en la mayor parte de casos del orden de 5 a 40u.

Las inclusiones fluidas constan de fluidos que se agrupan en fases según sea el tipo de fluidos que dio origen y pueden ser:

Monofásicas

a.- Inclusiones monofásicas líquidas (L). Estas son las más simples de todas las inclusiones y son rellenadas completamente con líquido (Por lo general acuoso).

b.- Inclusiones monofásicas de vapor (V). Estas son completamente rellenadas con una fase de vapor de baja densidad (usualmente una mezcla de CO2, CH4, N2) sin ningún líquido visible.

Bifásicas

a.- Ricas en líquido. Domina la fase liquida pero siempre esta presente una cantidad de vapor y ocupa hasta un máximo de 40 a 50% del volumen total.

b.- Ricas en vapor. En este tipo de Inclusiones el vapor es el que predomina y ocupa más de la mitad del volumen de la inclusión.

Fig. Nº 17 Morfologías de algunas inclusiones fluidas típicas. Pequeños minerales son visibles en las inclusiones b, c, d. Note que las formas de los cristales son negativos en a, b, d y claramente redondeada y de forma ancha en b.

Multifásicas

Estas inclusiones se pueden dividir en:

a.- Inclusiones de sólidos multifásicos (S + L +- V) y b.- Multisólidas (S + L+- V). Ambas son similares conteniendo una o más fases cristalinas

sólidas (minerales descendientes como un compuesto esencial en adición al líquido y vapor. Si los sólidos ocupan más del 50% la inclusión en referida a multisólida antes que multifásica.)

CUADRO 07

CLASIFICACIÓN ESQUEMATICA DE FLUIDOS E INCLUSIONES FUSIONADAS BASADA SOBRE LAS FASES OBSERVADAS A TEMPERATURA AMBIENTE (Sherperd, 1985)

TIPO DE FASES MUESTRAS ABREVIACIÓNINCLUSIÓN ESENCIALES TIPICAS

Monofásicas

a.- Liquida L = 100% Lb.- Vapor V = 100% V

Bifásicas

a.- Rica en L = 50% L = V líquido.

b.- Rica en V = 50 a 80% V = L vapor.

Multifásicas a.- Sólida L = variable S = L V Multifásica S = 50%b.- Multisólida S = 50% S = L V

Inclusión de liquido L1, L2

inmiscible

De vidrio Vidrio 50% no mostrado Vidr+V+S

Inclusiones de Líquidos inmiscibles (L1, L2 +V). Estas se caracterizan por la presencia de dos líquidos inmiscibles, siendo uno acuoso y el otro rico en CO2 (menos comúnmente metano). La fase rica en CO2 puede contener cantidades sustanciales de CH4 o ricas en N2. Una burbuja de vapor rica en CO2 puede también estar presente dependiendo de la densidad total de la fase rica en CO2 .

Inclusiones de Vidrio. Las inclusiones entrampadas de silicatos fundidos de una u otra forma son inclusiones cristalinas como se ha indicado anteriormente, o inclusiones de vidrio si el enfriamiento ha sido rápido. Las inclusiones de vidrio se presentan comúnmente en fenocristales de rocas volcánicas o subvolcánicas y también han sido observadas en muestras de meteoritos y muestras traídas de luna. Puede presentarse la contracción de burbujas de vapor (frecuentemente más que una).

La característica fundamental de este tipo de inclusiones es que el vidrio debe ocupar no menos del 50% de su parte sólida.

El criterio para el reconocimiento de las fases descritas anteriormente son detalladas en el cuadro Nº 02

En la fig. Nº 18 se muestran las formas para determinar los volúmenes relativos de diferentes fases en las inclusiones fluidas. (Roedder, 1972).

Las soluciones pueden esta compuestas de sistemas binarios, ternarios, cuaternarios, quinarios (ver cuadro Nº 08)

CUADRO Nº 08SISTEMAS CONSIDERADOS MAS RELEVANTES A LAS INCLUSIONES FLUIDAS ACUOSAS.

SISTEMAS PUNTO REFERENCIASEUTECTICO

BinarioH2O – Cl Na -50.8H2O – Cl K -10.7H2O – Cl2 Ca -49.8 Fig. 19H2O + Cl2 Fe -49.5H2O + Cl2 Mg -33.6H2O + HCO3Na - 2.3H2O + CO3 Na - 2.1H2O + SO4 Na2 – 1.2

Ternarios

H2O + Cl Na + Clk -22.9 Fig. 20H2O + ClNa + Cl2MG -35H2O + ClNa + Cl2Ca -52H2O + ClNa + Cl2Fe -37 Fig. 21H2O + Cl2Mg+ Cl2Ca -52.2H2O + ClK + Cl2Ca -49.5H2O + ClNa + SO4Na2 -21.7H2O + ClNa + HCO3 -21.8H2O + ClNa + CO3Na2 21.4 Fig. 23H2O + HCO3Na + CO3Na2 - 3.3 Fig. 22

Cuaternario

H2O – ClNa + Cl2Ca + Clk -57

Fig. Nº 21 Diagrama que muestra varias fases sólidas cuyas temperaturas de fusión necesitan ser medidas a fin de expresar la composición de las inclusiones, las cuales se plotean dentro de los campos a, b y c, expresados en % en peso de NaCl y CaCl2. Campo a: hielo e hidrohalita; campo b: Hielo y CaCl2 6H2O; campo c: Hidrohalita y CaCl 6H O No te: El campo d representa las inclusiones saturadas de NaCl.

Fig. Nº 22 Relaciones de fases en el sistema H2O-NaCl-Na2CO3 (Borinsenko, 1977)

(Borisenko, 1977)

Fig.Nº 23 Relaciones de fases en el sistema H2O-NaCl-NaHCO3 (Borisenko, 1977)

Fig. Nº 26 Depresión del punto de congelamiento del agua pura como una función del % en peso de sal en la solución para NaCl, KCl, CaCl2 y MgCl2 (Roedder, 1985)

H2O + ClNa +Cl2Ca + Cl Mg

Quinario

H2O + ClNa + Cl2Ca + Clk + Cl2Mg

Nota: El punto eutéctico del H2O es 21°.7En la Fig. Nº 8 se muestra el diagrama de ebullición de las soluciones acuosas al 0%, 5%, 15%, 20%, 25% de ClNa, en función de la profundidad (Haas, 1971)

6.3.- MUESTREO Y PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

Considerando de que los resultados de los análisis dependen de las muestras estudiadas, es necesario que estas sean de formación primaria (P) y que representen a la fase o fases de las inclusiones fluidas manifestadas durante la formación de los minerales en estudio. En base a los instrumentos con que se cuentan y a los resultados a obtenerse se deberá muestrear de preferencia los minerales transparente, (ver en el cuadro Nº 1)

Las muestras pueden ser tomadas de vetas hidrotermales (de drusas y alteraciones hidrotermales), de rocas ígneas (cuarzo, apatitas, fenocristales de rocas volcánicas), de rocas metamórficas de mediano y alto grado de metamorfismo y de rocas sedimentarías cuyos cuarzos detríticos de sedimentos frecuentemente contienen

inclusiones fluidas pero generalmente no están relacionados a las inclusiones producidas durante la acumulación y compactación de los sedimentos.

La preparación de la muestra se realiza en un laboratorio de petrotomía que corta la muestra en forma de lámina de 1mm. o menos de espesor y luego se pule con diferentes abrasivos: oxido de cerio, (diamante para muestras de gran dureza), óxido de zirconio – Al2O3. Estos dos últimos son baratos y fácilmente disponibles.Con un tamaño de 0.3 mm. es posible producir un pulido de alta calidad en 10 a 20 minutos y un poco más si la muestra es dificultosa. Así mismo el pulido debe conseguirse con fuerte brillo.

El espesor se determina en el transcurso del pulido que paralelamente se va observando en el microscopio.Las muestras más opacas: cuarzo lechoso, baritina, maciza, etc. se deben pulir más fino.

6.4.- METODO DE ESTUDIO

Los métodos de estudio pueden ser destructivos y no platina y su manipuleo debe ser con sumo cuidado. Según la práctica para obtener mejores y confiables datos se tiene la platina Chaixmeca (-180° + 600°C) con un grado de precisión de +- 0.1°C. Esta permite utilizar una aguja de acero y algunos portaobjetos de vidrio y coberturas, los que son perfectamente adecuadas, para ampliar y ver las inclusiones cómodamente.Además de las platinas mencionadas existen platinas Reinolds (-196°C a 700°C), también con un grado de precisión de +- 0.1°C. Teniendo en cuenta que un número limitado de sustancias (líquidos hidrocarbonosos), encontradas en determinadas inclusiones fluidas dan fluorescencia bajo iluminación ultravioleta, se utiliza la microscopia ultravioleta que sirve para distinguir los líquidos hidrocarbonosos de la solución acuosa. Para éstos casos a veces se utilizan lámparas ultravioletas las que se adaptan a cualquier microscopio petrográfico. Cuando se utiliza la iluminación ultravioleta se deben utilizar filtros ultravioletas o lentes protectores.

Así mismo, para el estudio de inclusiones fluidas se utilizan microscopios electrónicos de barrido, especialmente cuando se combina con equipo de microanálisis de rayos X.

Durante el estudio se recomienda que el aumento de la temperatura sea cada 0.5° C por minuto y por cada muestra deben efectuarse de 30 a 50 mediciones.

Para cada tipo de mineral (cuarzo, Fluorita, etc.) se recomienda tomar entre 1000 a 1500 mediciones y no obstante que el trabajo es tedioso, es necesario tomar las mediciones recomendadas para mayor confiabilidad en los resultados.

Durante las observaciones en el microscopio se deben medir las temperaturas de los cambios de fase cuando la temperatura varía, la cual nos permite determinar la densidad del fluido, la salinidad y en muchos casos la temperatura de captura de las inclusiones fluidos y por lo consiguiente la temperatura de formación del mineral siempre en cuando se trate de inclusiones primarias.

Cuando las inclusiones se someten al calentamiento, las fases liquidas y gaseosas comienzan a constituir una sola o sea que la fase gaseosa se hace cada vez más pequeña hasta que llega a desaparecer en cuyo instante se tiene la temperatura de homogenización y que de inmediato debe ser anotada. Esta temperatura nos indica la temperatura mínima de formación de las inclusiones fluidas. Luego se deja enfriar mediante destructivos según sea la necesidad de romper o no las cavidades. Ambos métodos tienden a determinar la constitución química de los materiales que se

encuentran en el interior y también las condiciones físico-químicas en que el líquido generador fue atrapado.

La observación de las inclusiones se realiza en cualquier microscopio petrográfico. Así mismo existen también técnicas de análisis químicos, como análisis de iones disueltos, cromatografía de gases, la espectrometría de masas para el análisis de los gases, etc.

Es necesario anotar que en las determinaciones del grado de salinidad, se considera y asume que la solución acuosa existente en la inclusión es el sistema NaCl-H2O; esta consideración se hace en base al hecho de que efectivamente en la gran mayoría de inclusiones realizadas químicamente los componentes mayoritarios son H2O y HCl.

6.5.- MICROTERMOMETRIA6.5.1. Calentamiento

Es la técnica que consiste en medir las temperaturas de los cambios de fase que se producen dentro de las inclusiones durante las variaciones de temperatura.

Antes de proceder a la lectura se eligen cuatro sectores. En cada sector puede haber varias inclusiones pero es recomendable elegir un numero máximo de vacuolas con la finalidad de poderlas estudiar detalladamente. Se examinara la forma, el tamaño, su origen, evolución, relaciones entre los individuos y las familias y sistemas, se determina el tipo de inclusión (primaria, secundaria o pseudosecundaria), se deben realizar estimaciones de las fases presentes y determinaciones de la fase sólida según sus propiedades ópticas, cuando sea posibles. A medida que se va calentando con ayuda del termostato, se van dibujando las inclusiones (ver fig. 2). Leídas las temperaturas de un sector se pasa a otro y así sucesivamente.

La temperatura puede medirse con platinas Leitz, Reichard Thermovar o Metter Fp53 (-30°C a 350°C) y Leitz1350 (-20°C a +1350C). Estas existen en tres variantes para medir la temperatura: utilizando termómetros por separado, con termómetro incorporado donde se utiliza un termostato (calentador que controla la temperatura).Otras platinas Leitz 350 pueden utilizarse hasta 700°C y la tercera variante son las platinas computarizadas. Las platinas Leitz 1350 nos permiten otros tipos de trabajo y tienen un sistema de refrigeración para ventilar el ambiente cercano al congelamiento y las vacuolas comienzan a cristalizar.

Cuando toda la inclusión cristaliza y forma con todo un sólido, se toma la temperatura, que nos indica la temperatura de congelación y que es necesaria para saber si el fluido es o no completo. Los datos obtenidos durante el congelamiento pueden ser extensivos y referidos básicamente a la composición y densidad del fluido, los cuales son importantes para interpretar los datos de homogenización.

Los estudios de congelamiento son mejor y más fácilmente utilizados para medir la salinidad de las inclusiones acuosas por que la disminución del punto de congelamiento del agua pura es directamente proporcional a la cantidad de la solución salada (ver fig. N° 26). Este es obtenido por la medición del congelamiento final de la temperatura de fusión en el recalentamiento de la inclusión congelada. Por lo que la fig. N° 24 muestra sin embargo esta variedad de acuerdo a la naturaleza de la salinidad presente y entonces la composición del fluido es difícil establecer.

En el cuadro N° 08 se dan las temperaturas eutécticas de algunos sistemas.

6.5.2. CriometríaLa muestra con inclusiones fluidas es sometida a enfriamiento hasta alcanzar la temperatura de congelación, luego es sometida a calentamiento hasta fundir el último cristal, y que inmediatamente debe ser anotada. Esta temperatura nos indica la temperatura de fusión y al proceso se le denomina Criometría.

Teniendo el valor de la temperatura de fusión y utilizando el diagrama temperatura-composición química o salinidad del sistema H2O-NaCl se determina el contenido del NaCl de la inclusión (ver fig. N° 3) y en base a este más la temperatura de homogenización, encontramos la densidad del fluido (ver fig. N° 27). La presión se determina conociendo la densidad (d) y la temperatura de homogenización (th) (ver fig. N° 28)

Para enfriar la muestra se utiliza azote N2 (nitrógeno líquido) que tiene una temperatura de congelamiento de -196°C para lo cual se utiliza un terminal con alambique a fin de que circule el aire a través de la muestra (en la platina existen dos orificios uno para que entre el aire y el otro para que salga y pase nuevamente al termo), la que llega enfriar a la temperatura ambiente. En caso se necesite enfriar menos que la temperatura ambiente, debemos utilizar un serpentín (recipiente térmico) en el cual se introduce nitrógeno y kerosene. Para congelar todas las inclusiones es necesario utilizar el azote o nitrógeno líquido que se utiliza para enfriar el aire y que se puede obtener desde -70°C a 0°. En caso que esta temperatura no se lleguen a congelar todas las inclusiones, entonces podemos suponer que son inclusiones complejas.

6.5.3. DecrepitometríaEsta técnica nos permite determinar la presión del fluido de las inclusiones a cierta temperatura. La técnica consiste en elevar la temperatura de una inclusión hasta que esta decrepite o explote; luego conociendo la resistencia del mineral que encierra a la inclusión, que generalmente es cuarzo, se determina así la presión de la inclusión.

En la fig. N° 29 se muestran gráficos de temperaturas de homogenización con relación a la presión (Lemlein y Klevtov, 1961). En la Fig. Nº 30 se muestran curvas de isovolumenes del agua con relación a la temperatura y presión elevada.

Fig. N° 24 Diagrama de la ebullición de soluciones acuosas al 0%, 5%, 10%, 15%, 20% y 25% de NaCl, en función de la profundidad (Haas, 1971)

Fig. N° 25 Observaciones en el microscopio de inclusiones fluidas, distribución de los tipos de inclusiones y mediciones termométricas. (Roedder, 1985)

Fig. N° 27 Determinación de la densidad del fluido en función del % Na Cl y la temperatura de homogenización.

Fig. N° 28 Determinación de la presión en base a la densidad y a la temperatura de homogenización.

6.5.4.- SALINIDAD EN LOS COBRES PORFIRITICOS

Lo mas importante de la formación de los cobres porfiríticos es probablemente la separación de la fase vapor de una sal nueva o magua (primera y segunda ebullición). Los estudios de inclusiones fluidas realizadas tanto en el Perú como en el exterior

muestran que la ebullición ocurre en todos los depósitos porfiríticos. El resultado de la ebullición es un aumento en UMF=UMD+UFD-1) y una disminución en UKF (salinidad donde UKF=UMD+UKNa-1+UFD-1) en la fase vapor, y lo contrario en el residuo salado o magma.

Esta coexistencia de inclusiones a líquido dominante y fuerte salinidad (o incluso con fases sólidas) con inclusiones a vapor dominante y débil salinidad, ambas con la misma temperatura de homogenización, nos permite asegurar que la fase fluida original tuvo una desmezcla o demixón de fases violenta producto de la intensa actividad ígnea y téctonica, característica en la formación de los pórfidos de cobre.

Cabe mencionar que el greisen de asociación cuarzo moscovita es similar a la sericitación o alteración filítica de los depósitos de cobre porfirítico, y también el greisen de asociación cuarzo-topacio de avanzada artilización (Rose y Burt, 1979). La diferencia es la gran cantidad de fluor presente en asociaciones de greisenes. En esta referencia la alteración en algunos depósitos porfiríticos de Molibdeno, especialmente Clímax y Henederson en Colorado, es tal vez mejor clasificado como greisen (Woodcock y Mollister, 1978) o greisen porfirítico (Donald M. Bust, 1978).

Fig. N° 29 Correcciones de temperaturas de homogenización con relación a la presión, (Lemmlein y Klevstov, 1961).

a. H2O purab. Solución al 5% ClNac. Solución al 10% ClNad. Solución al 15% ClNae. Solución al 20% ClNa

f. Solución al 25% ClNag. Solución al 30% ClNa

Fig. N° 30 Curvas de isovolumenes del agua con relación a la temperatura y presión elevadas. El volumen especifico- es expresado en c.c./gr.

CAPITULO VII LOS ISOTOPOS EN GEOLOGIA

INSTRUCCIONES PARA LA OBTENCIÓN DE MUESTRAS PARA ESTUDIOS GEOCRONOLOGICOS POR LOS METODOS DE POTASIO – ARGON Y RUBIDIO – ESTRONCIO.

7.1.- GENERALIDADESEl estudio de los isótopos es de gran importancia porque nos permite determinar la edad de las rocas que contienen mineralización y de esta manera se pueden determinar la edad de dichas rocas; así como también la secuencia de formación de los minerales y el origen de los mismos.

El objetivo de este capitulo es hacer una breve reseña sobre los métodos radiométricos potasio-argón, rubidio-estroncio, del helio, plomo total, plomo/alpha, plomos isotópicos, del estroncio, argon y del calcio y carbono. Especialmente se pondrá énfasis sobre las características que deben cumplir las muestras de minerales y rocas sobre las cuales se desea efectuar la datación geológica aplicando esos métodos. Con el mismo se pretende lograr una mejor selección y colección de las muestras, así como también la elección del método que más se ajuste a las necesidades del caso bajo estudio.

Las muestras a coleccionar para su datación geológica deben cumplir los siguientes mínimos:

a.- Debe ser representativa de la unidad litológica a datar.- Para ello, la muestra debe ser colectada de modo de ser lo más homogénea y representativa asimismo, deberá ser obtenida lejos de los contactos con otra u otras unidades litológicas diferentes, en especial de aquellas donde se observan fenómenos de metamorfismos, asimilación, alteración, etc. En los casos que último no sea factible, debe evitarse la mezcla de materiales de orígenes diversos y señalar su cercanía al contacto, tipo de éste, roca circundante, etc., en la “solicitud de Datación”.

b.- Debe ser de los mas fresca posible.- La muestra no debe presentar alteración meteórica. En ciertos casos pueden tolerarse cantidades muy pequeñas de minerales secundarios siempre que sean producto de alteraciones deuterica o hidrotermal, pero nunca por afectos de alteración meteórica, también debe evitarse la presencia de vesículas, poros, etc., rellenos por carbonatos y/o ceolitas, en especial en rocas ígneas afaníticas en las cuales se desea aplicar el método de K-Ar sobre roca total.

c- Debe ser rotulada claramente.- Evitándose en lo posible el uso de pinturas, marcadores, etc., sobre la misma directamente. Es preferible efectuar la rotulación utilizando un trozo de cinta adhesiva blanca sobre la cual se marca la identidad de la muestra; el mismo deberá repetirse en una etiqueta de manila que se ata a la roca, cada muestra será colocada en una bolsa por separado, de modo de evitar las posibles contaminaciones con otras muestras, como así también las debidas a los componentes utilizados en pinturas, esmaltes, etc.

d.- Debe enviarse la cantidad mínima de muestras.- Necesaria para el método aplicar, de acuerdo a las indicaciones que se señalan más adelante.

e.- Debe adjuntarse una breve descripción.- En la que se indique: número de identificación, localidad con coordenadas geográficas, tipo de roca, breve descripción geológica del área donde se obtuvo la muestra y de ser posible la edad geológica estimada.

Para tales fines deberá adjuntarse para cada muestra el formulario “Solicitud de Datación” (ver cuadro N° 10).

f.- Es recomendable que las muestras se examine en el microscopio para determinar tipo de roca, alteración, composición mineralógica, cuya información servirá para la elección del método a aplicar. 7.2.- MÉTODO POTASIO-ARGON

Este método tiene mucha aplicación ya que permite datar rocas ígneas de diferentes tipos, desde básicas a ácidas y desde aquellas de edades recientes (aproximadamente 50 000 a = 0.05 m.a.), a las edades muy antiguas (3 000 m.a. ó más).

Asimismo en casos muy especiales puede aplicarse a rocas sedimentarías (especialmente si contienen glauconita) e inclusive rocas metamórficas (principalmente anfibolitas).

En la mayoría de los casos las edades K-Ar deben ser consideradas como “edades mínimas” debido a la posibilidad de la perdida de argón por difusión, aunque en casos particulares la edad obtenida puede representar la edad real o verdadera.

Los análisis por el método K-Ar se realizan en los minerales separados de la muestra a datar, para el caso de rocas de granulometría mediana a gruesa sobre el conjunto de la roca (Roca total), en especial para Rocas Volcánicas Afaníticas.

a.- Datación sobre minerales.- Los minerales más adecuados para este caso, son los Anfíboles que poseen una gran capacidad para retener el Argón, seguidos por las micas: muscovita, flogopita, lepidolita y biotita, y los feldespatos: sanidina y anortoclasa (de rocas volcánicas), plagioclasa y feldespatos potásicos. Estos últimos son poco recomendables debido a la baja capacidad de retener el argón que poseen y solo deben usar en aquellos casos en que no pueda concentrarse otro mineral de los citados anteriormente. Entre las plagioclasas sódicas y cálcicas, estas últimas poseen mejor capacidad de retener el argón. Las muestras con ínter crecimientos como pertitas, antipertitas, etc., deben ser evitadas.

También, pueden utilizarse los feldespatoides: leucita y nefelina, como así mismo para rocas sedimentarias la glauconita, en el caso de que este mineral se haya originado durante la diagénesis del sedimento portador.

Los piroxenos y los olivinos comunes en muchas rocas a datar, como así también las turmalinas, no son aconsejables, ya que, además de poseer un muy bajo contenido de potasio, debido a su estructura cristalina, puede contener exceso de argon que da origen a edades anómalas en general mayores que las reales.

Evidentemente las muestras de granulometría de mediana a gruesa, son preferibles a las de grano menor, por la posibilidad de obtener una mejor separación de los minerales útiles. El tamaño a coleccionar depende de la cantidad existente de material seleccionado, debiendo tenerse en cuenta que algunos granos de mineral puro son en general suficientes para análisis por el método k-Ar.

A continuación se indican las rocas más adecuadas para este método, como así también las cantidades mínimas en general necesarias para lograr la separación del mineral a analizar en suficiente proporción.

1.- Anfibolitas o esquistos anfiboliticos …………………………………………… 0.5 Kg. 2.- Rocas graniticas o gneisicas con anfiboles ……………………………. De 2 a 3 Kg. *

3.- Esquistos biotiticos y/o muscoviticos y micacitas………………………… 0.5 Kg.4.- Gabros y diabasas con plagioclasa …………………………………………. 1 a 2 Kg. *5.- Rocas graníticas con micas ………………………………………………… de 2 a 3 Kg. *6.- Pegmatitas con micas y/o plagioclasa……………algunos fragmentos7.- Rocas volcanicas con fenocristales de plagioclasas ………………….. de 1 a 2 Kg. *8.- Rocas volcanicas con biotita y/o anfibol ……………………………. de 1 a 2 Kg. *9.- Rocas volcanicas con fenocristales de plagioclasas …………… de 1 a 2Kg. *10.- Otros tipos de rocas (cantidad minima)…………………………….. de 2 a 3 Kg. * *Depende del contenido del mineral a utilizar y del porcentaje de potasio en el mismo, por lo general son necesarios entre 0.5 y 1 g. del material para el análisis químico por potasio y entre 0.2 y 2g. del mineral para la extracción del argon, es decir una cantidad aproximada de 5 gr para efectuar el análisis por duplicado.

b.- Datación sobre la roca total.- En el caso de roca de grano fino volcánica y subvolcanica como puede ser rocas de diques, coladas, etc. Así como también de rocas ácidas de esa granulación, el análisis puede realizarse sobre la roca total el que debe ser decidido luego del estudio microscópico de la misma; en este caso se debe evitar que las rocas no contengan vidrio y/o amígdalas rellenas con carbonatos y/o ceolitas. En rocas jóvenes de edad terciario superior o cuaternario deben escogerse las variedades pótasicas especialmente que contengan sanidina.

A continuación se indican las variedades más adecuadas:

1.- Filitas …………………………………………………………………………… 100 gr.2.- Rocas básicas y/o intermedias sin vidrio ………………………….. 100 gr.3.- Rocas ultrabásicas ………………………………………………………… 100 gr.4.- Rocas ácidas sin vidrio …………………………………………………… 100 gr.

No obstante que la cantidad necesaria no es mayor de 100 gr., es recomendable el envió de una muestra homogénea de un peso cercano a 2-3 kg con el fin de obtener en el laboratorio fracciones representativas de la misma.

7.3.- METODO RUBIDIO-ESTRONCIO

El método rubidio-estroncio, permite datar principalmente rocas ácidas a mesosilísicas que contienen dichos elementos, en casos excepcionales algunas rocas básicas pueden utilizarse así como también la glauconita en rocas sedimentarias también pueden utilizarse rocas sedimentarias políticas. Considerando la vida media del rubidio-87 este método es muy aplicable para rocas de edades mayores pudiéndose decir que el intervalo en el cual el mismo da mejores resultados va entre el terciario inferior y el precámbrico.

Este método puede usarse para datar minerales separados en cuyo caso, su valor (según el mineral utilizado), es del mismo orden que el método potasio-argón. En cambio su aplicación en muestras de roca total, permite obtener casi siempre una edad considerada como edad verdadera o real. En este último caso serán necesarias varias muestras congenéticas, siendo el mínimo de tres. Los análisis se ejecutan sobre muestras de roca total y la interpretación de los datos por el procedimiento de construcción de isócronas.Para ello es necesario varias muestras de rocas congenéticas (de un mismo cuerpo y de preferencia de un mismo afloramiento) que posean variaciones del valor de la relación Rb total/Sr total. La colección del material debe ser efectuada en afloramientos relativamente grandes (canteras, cortes de camino, etc.) debiéndose sacar varios fragmentos de la roca (10-12) que sean diferentes entre sí en composición

mineralógica, textura, coloración, etc. Los fragmentos seleccionados pueden pesar no más de 50-100 gramos.

Las rocas más adecuadas para el estudio por el método Rb-Sr, son las que poseen bajo tenor en Sr común, o sea aquellas que contienen bajo porcentaje de minerales cálcicos. En general son rocas graníticas, ricas en feldespatos potásicos con respecto a las plagioclasas y de biotita con respecto a los demás minerales máficos. Las rocas de granulometría fina podrán ser utilizadas, eventualmente, dependiendo de que posean un valor de la relación Rb total Sr total adecuada.

Cuando aplicamos este método a minerales pesados los más adecuados son muscovita, feldespatos potásicos (no pertíticos) y biotita, siendo necesarios unos 5 gramos aproximadamente de material puro. La cantidad de muestra necesaria para el proceso de separación del mineral a usar, es del mismo orden que el mencionado para el método potasio argón.

Para los análisis de roca total, si bien la cantidad a usar es menor, es preferible el envió de una muestra homogénea de 1-2 kg para obtener de ella en laboratorio una fracción representativa de la misma.

7.4.- METODO TORIO-URANIO

Es necesario remarcar que la medición del contenido de Torio es bastante delicada y no siempre permite alcanzar la precisión necesaria, más aún que estos dos elementos no están igualmente distribuidos. Con frecuencia se encuentran numerosas inclusiones en las que la relación Torio/Uranio es muy grande, o por lo contrario, muy pequeña, y para que la medición sea confiable es necesario utilizar una muestra suficientemente grande y por lo menos unas 10 muestras en un área de 1 Kilómetro cuadrado.

Para determinar la relación Torio/Uranio se puede utilizar el método de las placas nucleares que consiste en medir las longitudes de un gran número de trayectorias alfa emitidas por la roca. 7.5.- METODO DEL HELIO

Tanto el Uranio como los cuerpos radiactivos de su familia se desintegran y dan rayos alfa, los cuales son núcleos de Helio. El periodo del Uranio es muy grande T= 4.5 x 10 9

años y la proporción de Uranio destruido desde la formación de las rocas es escasa. Teniendo cuidado además de posibles errores el cálculo de la edad se puede hacer considerando como si la proporción de Uranio no hubiera cambiado desde su origen y como si la producción de Helio desde entonces hubiese sido igual a la actual.

Los cálculos conducen a admitir que un gramo de Uranio da por año 1.16 x 10 -1 mm3

de Helio. Consideraciones análogas demuestran que un gramo de Torio dato – año 029 x 10-4 mm3 de Helio. Un gramo de Torio corresponde pues, desde el punto de vista de la producción de Helio a 0.29/1.16 = 0.243 gr de Uranio. Si un cuerpo contiene Uranio y Torio en una cantidad de un gramo respectivamente, es exactamente como, si estuviese desde el punto de vista de la producción de Helio (Uranio + 0.24Th) gr de Uranio. En este caso la formación de 1.16 x10 -4 (Uranio + 0.24 Th) mm3 de Helio por año.

La evaluación de la edad de una roca consiste pues en determinar por una parte el tenor del Uranio en gramos y el tenor del Torio y por otra parte el tenor del Helio (mm3

en Helio) de esta roca.

La edad se cálcula luego mediante:

De esta manera si la Uraninita contiene 10.39 mm3 de Helio por gramo de roca y 0.53 gr de Uranio, entonces su edad es:

7.6.- METODO DEL PLOMO TOTAL

Cuando se desintegra el Uranio se forma el Plomo y siendo su periodo más grande se admite en primer aproximación que la cantidad de Uranio ni a cambiado desde su cristalización y que la producción de plomo siempre ha sido la misma que en la actualidad.

Los cálculos permiten evaluar que un gramo de Uranio proporciona por año 1.54 x 10 -

10 grs de plomo. Para establecer la edad de una muestra es, pues suficiente determinar la cantidad de Uranio y de Plomo que ella contiene.

La edad se cálcula por la formula siguiente:

Por ejemplo:Si una Uraninita contiene 60% de Uranio y 4.28% de plomo su edad es 520 x 106 años.

Si un cuerpo contiene Torio se cálcula igualmente que un gramo de Torio es aproximadamente igual a 0.47 x 10-10 gr de plomo por año y su edad es la siguiente:

Un gramo de Torio produce la misma cantidad de plomo que 0.47/1.54 = 0.36 gr Uranio.

7.7.- METODO DE PLOMO/ALFA

Este método es una variante modificada y perfeccionada del Método Plomo Total. Su ventaja es de ser más rápida relativamente sencillo y de poderse aplicar no solo a los minerales de Uranio y Torio sino también a las rocas comunes que contienen inclusiones radiactivas microscópicas las cuales, se separan de la roca pulverizada por los métodos mineralógicos ordinarios como líquidos densos separación magnética, electromagnética, gravimétrica y se mide por una parte el contenido en Plomo en ppm, por espectrografía y por otra parte el número de rayos alfa emitidos por cada miligramo y por hora, mediante un contador de centelleo. La edad se cálcula por la formula siguiente:

2,600 es para la radiactividad de vida exclusivamente el Uranio y 1,990 para radiactividad correspondiente al Torio exclusivamente. Para diferentes minerales se han determinado valores medios de este cociente como por ejemplo 2,420 para el Zircón. 2,200 para la apatita y 2,450 para el esfeno.

Cabe remarcar que no todos los minerales pueden ser utilizados. Por ejemplo la apatita puede contener plomo primario por lo que no se recomienda. El Zircón por lo contrario que es muy común parece ser un mineral muy especial y hace particularmente que el método sea interesante.

7.8.- METODO DE LOS PLOMOS ISOTOPICOS

Este método es similar al del plomo total pero con la diferencia de que no se mide el total del plomo, sino que se hace un análisis por espectrógrafo de masa para tener las cantidades de los diversos isótopos. Es conocido que el Uranio 238 da origen al plomo 206, que el uranio 235 da plomo 207 y que el Torio da plomo 208, entonces se puede cálcular las edades por las relaciones:

Para una mejor precisión los cálculos deben tener en cuenta la presencia anterior de plomo no radiogénico y el decrecimiento de los productos de su origen. La edad se cálcula por las formulas siguientes:

y los otros dos plomos conducen a expresiones del mismo tipo

7.9. METODO DEL ESTRONCIO

El estroncio 87 es producto de la descomposición rubidio 87 por emisión.

El periodo del rubidio 87 es muy grande en relación con los tiempos geológicos y en 900,000,000 de años apenas se destruye el 1%

Según estudios realizados sin cometer errores en los minerales más antiguos la proporción de rubidio 87 no ha variado desde su origen.

Por lo tanto se puede admitir desde el punto de vista matemático que el número de átomos de rubio destruidos puede ser considerado como proporcional al número n sub o que existían en el origen y que existen aún en la actualidad, en el tiempo t y a la constante de desintegración … = no = … x t.

El número de átomos de rubidio destruidos es necesariamente igual al número de átomos de estroncio de origen radiactivo Sr87. Por otra parte, como los pesos atómicos son iguales y por consecuencia los porcentajes son proporcionales a los números de los átomos se puede escribir:

, luego es suficiente determinar las proporciones de rubidio 87 y estroncio 87 contenidos en la muestra investigada.

7.10.- METODO DEL ARGON Y DEL CALCIO

El potasio 40 es radiactivo y da tanto el argón 40 como el calcio 40.

Conforme a la desintegración del potasio 40 es teóricamente posible cálcular la edad de las rocas por una de las relaciones Ar40/Pt40 o Ca40/Pt40, conocidos como método por argón y método por calcio. Este método es muy aplicado debido a que el potasio abunda en la naturaleza así como también su campo de acción es más amplio que el del plomo por ejemplo:

La medición de la pequeña cantidad de argón extraída de un mineral es muy complicada y se realiza con un espectrógrafo de masa y puede directamente medirse la relación Ar/Pt con una precisión de 4%.

Es necesario tener en cuenta que el calcio también tiene origen no radiogénico, el cual se determina mediante la espectrografía de masa.

Considerando que el potasio y el calcio están muy asociados y que es difícil encontrar minerales que contengan potasio sin que los acompañe el calcio. Existen lepidolitas que pueden utilizarse para la medición de la edad por el método del calcio.

En este caso el tenor en potasio se determina por el análisis químico clásico, pero el tenor en calcio tota, que es muy bajo (< del 0.01%), exige un análisis espectroquímico.

CAPITULO VIII PRINCIPALES METODOS INSTRUMENTALES

Los avances tecnológicos y científicos han permitido la construcción de aparatos sofisticados de análisis, utilizados en la identificación de minerales y rocas o en la determinación de la composición química cuantitativa de los materiales; así mismo se han establecido modernas técnicas en el estudio de las especies mineralógicas y su posterior determinación petrográfica mediante la aplicación de técnicas especificas en función de la naturaleza de las rocas.

En el presente capítulo se describen de manera general los diversos tipos de análisis y los equipos correspondientes: agrupados en análisis mineralógico y químico.

8.1.-ANALISIS MINERALÓGICO

Este tipo de ensayo consiste en la identificación exacta de los minerales constituyentes de las rocas; así como de materiales sueltos y de su determinación física y química mediante el uso de las siguientes técnicas o métodos.

8.1.1.- MICROSCOPIA

La observación al microscopio generalmente es el primer paso en todo el proceso de investigación mineralógica, debido a que permite realizar estudios rápidos en base a la observación comparativa de las propiedades de los minerales.

Utilizando el microscopio de luz polarizada descrita en el capitulo anterior y secciones delgadas se realiza el estudio de los minerales transparentes (formadores de rocas); así como secciones pulidas en el estudio de los minerales opacos (minerales metálicos).

La preparación de las secciones delgadas y pulidas se realizan utilizando el petrótomo o cortadora que permite obtener muestras de mineral o roca hasta de un espesor de 2 mm. que luego es adherida a una lámina de vidrio mediante el bálsamo de Canadá y y luego se pule con abrasivos finos y muy finoshasta un espesor de 0.03 mm. se le pega el respectivo cubreobjeto, quedando la sección lista para su estudio.

Durante la preparación de la sección delgada se debe controlar el acabado de la misma utilizando para ello un microscopio de rutina exclusivo para este fin.

La sección pulida viene a ser un fragmento de mineral o roca pulida con abrasivos muy finos colocados en una briqueta de resina y utilizando el equipo de pulido marca Montasupal.

En base a las propiedades ópticas de los minerales o rocas se determina su naturaleza exacta. En los minerales transparentes se emplean propiedades tales como color, pleocroismo, relieve, clivaje, maclas, birrefringencia, anisotropía, figura de interferencia, que son características de cada especie mineral. En el caso de los minerales metálicos u opacos se utilizan propiedades tales como color, anisotropía,

birrefringencia, dureza y que son propiedades también características de cada especie mineral; es decir que cada mineral presenta su propio color, dureza, etc.

Cuando se encuentra algunas dificultades en la identificación de los minerales se utiliza el método de difracción de rayos X.

8.1.2.-DIFRACCIÓN DE RAYOS X

La Difracción de Rayos X tiene muchas aplicaciones lográndose con este método identificar minerales desconocidos en rocas y concentrados de mineral por ejemplo, que no se han podido determinar por otros medios de análisis, además se puede conseguir la determinación de los parámetros de la celda elemental del mineral problema, la determinación cualitativa y cuantitativa de minerales en mezcla y también el grado de ordenamiento estructural.

Este método alcanza su esplendor en el estudio de los minerales de arcilla, no hay otra técnica en la actualidad que la supere, de allí su importancia en el estudio de sustancias no metálicas tales como refractarios, cerámicos, porcelanas, etc. Igualmente es necesaria en la investigación de suelos agrícolas.

La técnica de difracción de rayos X nos permite calcular las distancias entre los planos atómicos e identificar los minerales con gran precisión aprovechando que las distancias entre los planos atómicos y la clase y distribución de átomos en estos planos son característicos y propios para cada especie mineral. Los llamados diagramas de polvo de un mineral o de una sustancia cristalina cualquiera no es sino el conjunto de espaciados “d” (distancias entre planos atómicos) y sus respectivas intensidades que tienen relación con la clase y distribución de los átomos en los planos atómicos. Un diagrama de rayos X es la “huella digital” característica y propia especie mineral. No hay otra especie mineral con igual diagrama.

8.1.3.-ANALISIS TERMICO DIFERENCIAL

Por medio de ésta técnica se estudia la velocidad de variación de la temperatura de una muestra cuando se calienta con una velocidad constante.

El análisis se basa en el cambio de flujo calórico en la muestra y permite determinar cambios físicos que no implican variación en el paso de la muestra. Tales cambios comprenden cristalización, cambios de fases, reacciones homogéneas en estados sólidos y degradaciones de la muestra.

Su campo de aplicación abarca la identificación y determinación de minerales de arcillas, y de minerales en general de muestras cristalinas y amorfas.

8.2 ANALISIS QUIMICO

El análisis químico consiste en la determinación cualitativa o cuantitativa de elementos presentes en la muestra problema.Nuestros laboratorios efectúan este tipo de análisis mediante dos técnicas:

a. Espectrografía de emisión.b. Espectrofotometría de absorción atómica.

8.2.1.- ESPECTROGRAFIA DE EMISIÓN

La espectrografía de emisión nos permite analizar todo tipo de muestras, tanto sólidas como líquidas, especialmente en el rango de trazas de prácticamente todos los

elementos electropositivos de la tabla periódica, desde el litio hasta el uranio, incluyendo actínidos y lantanidos. Este método tiene una gran ventaja sobre las otras técnicas de análisis, ya que las muestras se pueden analizar simultáneamente por todos los elementos presentes aún en cantidades trazas en una misma corrida. Además si se desconoce totalmente el contenido de los elementos químicos de una muestra cualquiera, roca, mineral, aleación, etc., la espectrografía de emisión es un arma a considerar en primera instancia.

En el análisis espectroquímico de emisión se emplea una parte muy pequeña de muestra, generalmente polvo mineral, la cual una vez vaporizada y excitada por el intenso calor producido por una descarga eléctrica sea de arco (5,000 a 8,000°C) o de chispa (7,000 a 20,000°C), libera un haz luminosos con diferentes longitudes de onda. En el espectrógrafo de emisión, el haz luminoso pasa por una rendija muy fina e incide en el sistema de dispersión que puede ser un prisma o una red de difracción, que descompone la luz original en otras más simples y que aparecen en formas de líneas constituyendo lo que se denomina el espectro atómico de los elementos existentes en la muestra. En el análisis cualitativo se determina la posición, es decir, la presencia de las líneas o rayas características del elemento en función de sus longitudes de onda. En el análisis cuantitativo se mide la intensidad luminosa de una línea específica de un elemento, intensidad que es proporcional a la concentración de este elemento, luego auxiliándose de patrones o Standard de concentraciones conocidas se puede determinar la concentración del elemento que se quiere dosar.

El análisis espectrográfico de emisión tradicional tiene variante en el llamado “Microanálisis Espectroquímico Láser”.

Este método se diferencia del tradicional en el proceso de excitación de la muestra el cual emplea rayos LASER en vez de descarga eléctrica aunque se puede combinar adicionalmente. Se puede además utilizar un microscopio para enfocar el punto de incidencia del haz de rayos Láser en las microsuperficies que se quiere analizar empleándose secciones pulidas o delgadas. Así como muestras sin preparación alguna. Este método nos permite analizar cualitativa y semicuantitativa cerca de 60 elementos desde el litio hasta el uranio.

El campo de aplicación de la Espectrografía de Emisión desborda los límites de la industria minera. Se usa en arqueología, biología, criminalística, medicina, etc. En minerales se puede analizar series isomórficas, soluciones sólidas, minerales zonados, bordes de reacción, inclusiones microscópicas, etc. En metalurgia se puede investigar toda clase de metales, concentrados, aleaciones, desechos siderúrgicos, etc. Es de valioso apoyo en la identificación de especies poco comunes cuya determinación por métodos ópticos sea dificultosa.

8.2.1.-ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORCIÓN ATOMICA.

La espectrofotometría de absorción atómica se basa en la propiedad que tienen los átomos de absorber radiaciones de longitudes de onda características y diferentes para cada elemento para lo cual los átomos deben estar en su mínimo estado de energía y liberados de sus enlaces químicos, lo que se consigue generalmente vaporizando (atomizando) la muestra problema la que se encuentra en solución con una llama cuya temperatura oscila entre los 1,500 a 3,000°C. A través de esta muestra vaporizada se hace pasar un haz de luz (energía radiante) emitida por una lámpara o Tubo de Crooks que posee un cátodo que ha sido fabricado con el mismo elemento (cobre, zinc, etc.) que se va analizar, obteniéndose un espectro. Una vez que se ha obtenido el espectro, el monocromador que es una parte del equipo que filtra o aísla una de las líneas, llamada línea de resonancia, cuya intensidad con o sin absorción es

medida por un sistema de fotodetección. La relación entre estas dos intensidades es proporcional a la concentración del elemento en la muestra usándose rutinariamente patrones con concentraciones conocidas y determinándose de éste modo la concentración del elemento que se quiere dosar.

La técnica de la espectrometría de absorción por su sensibilidad, exactitud y rapidez se ha constituido en un apoyo importantísimo en los programas de prospección y exploración geoquímicas coadyuvando de manera muy positiva al descubrimiento de yacimientos minerales. Igualmente es importante en los análisis de concentrados y productos metalúrgicos en general.

Cuadro N° 09

8.3.- LAS POSIBILDADES DE LOS METODOS ANALITICOS

METODO DE VALOR ELEMENTOSANALISIS MINIMO

Espectral 1-5 x 10 % Níquel, cobalto, molibdeno, cobre, galio, berilio, iterbio, germanio, indio, escandio, estaño

1-3 x 10 % Titanio, vanadio, circenio, niobio, plomo, cadmio ytrio

1 x 10 % Hafnio, antimonio, arsénico, estroncio, bario.

3 x 10 % Tántalo.QuímicoEspectralSemicuantitativo 5 x 10 % Oro.

Roentgénico Selenio, rubidio, estroncio,

EspectralCualitativo 5 x 10 % ytrio, circonio, niobio, molibdeno, uranio,

torio, plomo, bismuto. 1 x 10% Níquel, zinc, arsénico, tántalo, wolframio,

cadmio, estaño, antimonio, escandio, vanadio, cromo, titánico (x)

5 x 10 % Cobre, cobalto, níquel.

(x) Análisis aproximado.

CAPITULO IX INVESTIGACIONES GEOQUÍMICAS DE YACIMIENTOS MINERALES

9.1. PROSPECCIÓN GEOQUÍMICA DE LOS YACIMIENTOS DE ORO

En el Perú son muy conocidos los yacimientos de oro, ubicados tanto en centros volcánicos como en plutones batolitícos. Según clasificación adoptada estos yacimientos pertenecientes a las formaciones magmatogénicas de oro y plata.

Los yacimientos de la formación carbonacea aurífera ligada a depósitos terrígenos con diferente grado de metamorfismo. Estos forman zonas mineralizadas, donde el oro esta contenido en los minerales principales como son la pirita y la arsenopirita. A veces van acompañados de minerales de antimonio y wolframio. A menudo van acompañados de metasomatitas anteriores a la mineralización con acumulaciones de potasio y en menor frecuencia de sodio. Los principales elementos en las aureolas son Au, As, Sb, W y con menor frecuencia Hg, Cu, Ag. El factor en la zona

suprayacente a la mineralización, es iguala: ; en la zona mineralizada es igual a: , en la parte inferior a: , y debajo de esta es igual a .

Los yacimientos de formación polimétalica con oro están ligados a zonas sobre los intrusivos y zonas de exocontacto de domos y “stock” intrusivos, en bloques trabajados por tectonismo, con diques e intrusivos pequeños. La mineralización va acompañada de productos metasomáticos con feldespatos potásicos y cuarzo. A menudo las rocas metasomáticas de potasio se desarrollan mucho más allá de los límites de las aureolas. Los minerales principales de la mineralización son: oro nativo, pirita, arsenipirita, a veces sheelita, galena, escalerita, estibina y minerales de bismuto. Los principales elementos asociados con el oro son: As, a veces Bi, W, Pb, Zn, Sb y otros.

El índice para la zona mineralizada varia de 1 a 10, para la parte inferior es igual de 0.01 a 1 y por debajo de ésta es menor a 0.01.

9.2.- TRABAJADOR DE CAMPO Y LABORATORIO

Antes de realizar los trabajos de campo es necesario estudiar minuciosamente toda la información geológica y geomorfológico, el material aerofotográfico y/o fotografias satelitales, los datos sobre los depósitos cuaternarios y otros de génesis sedimentaria y de edad reciente formados después de la mineralización.

Asimismo, es recomendable analizar las zonas meteorizadas antiguas o con depósitos eluviales y se elabora un esquema de los cauces constantes y temporales. Es recomendable analizar un procesamiento estadístico de datos sobre la longitud y ancho de los yacimientos conocidos, de los prospectos de oro y de sus aureolas o halos. Estos datos servirán de base para elegir la densidad óptima de la malla de prospección.

Cuando se explora por yacimientos auríferos empleando sus flujos de difusión, las muestras no deben tomarse en los lugares de confluencia de dos ríos; es conveniente hacerlo a condiciones de climas tropicales húmedos se usa la fracción menor a 0.2 mm de los depósitos aluviales y limosos.

Es conveniente realizar los análisis para el mayor número de elementos posibles. Cuando se exploran yacimientos por sus aureolas secundarias el muestreo se realiza con las técnicas usuales. En cambio, si la exploración se realiza por las aureolas primarias se muestrean las rocas madres, cogiendo como muestra 8 a 10 fragmentos de rocas; el peso de la muestra varía en peso de 50 a 100, de la cual se obtiene la muestra a analizar.

Igual que en las demás exploraciones se forma un banco de muestras duplicadas.

Para elegir el método de análisis se precisa de dos condiciones principales. Primero, el método en lo posible debe ser económico y segundo, la sensibilidad del método debe permitir detectar elementos cuyos contenidos sean menores a su “contenido de fondo”. Para la mayor parte de elementos estas exigencias se cumplen; en tanto que no para el oro es de ponderables (0.004gr/TM o ppm, 4 ppb), por ello se usan análisis más complejos y caros. En algunos casos se demarcan áreas con perspectivas en base a un grupo de elementos secundarios y a la aplicación de análisis de poca sensibilidad por oro. En este caso los análisis del oro se realizan a posteriori y solamente dentro de los límites de estas áreas.

9.3.- EXPLORACIONES GEOQUÍMICAS POR ORO EN EGIPTO

Área de estudio; aproximadamente un millón km2, en los desiertos del oriente. Estos desiertos son de clima caluroso y seco con precipitaciones en el orden de 5 a 20 mm al año. En las depresiones intermontañosas se forman cauces temporales. El desierto oriental se caracteriza por la ausencia total de suelos y por el poco espesor de la corteza de meteorización en los altiplanos montañosos.

El basamento de edad pre-carbonífero está formado por rocas metamórficas y magmáticas, extendiéndose a lo largo del Mar Rojo. Este basamento está cubierto por depósitos sedimentarios de edad cretácica y geogénica.

La mineralización de oro es conocida desde hace mucho tiempo y se concentra en las zonas de fracturamiento donde existen vetas cuarzosas. Las rocas encajonadas son distintas tanto por su edad como por su composición.

En esta región no se ha realizado estudios litogeoquímicos en forma sistemática. Algunos levantamientos de pequeñas áreas fueron ejecutadas en la región de Assuan el año 1973, detectándose mineralización de elementos raros. Las anomalías geoquímicas establecidas en el desierto han sido estudiadas por primera vez. Antes de realizarse el presente levantamiento litogeoquímico se han ejecutado trabajos experimentales cerca de los yacimientos conocidos. Como resultado se estableció que se debe muestrear los cauces no mayores al segundo orden; las muestras deben ser tomadas desde los 15 a 20 m de longitud. La distribución del oro y la plata con los datos del análisis espectral obtenido con los duplicados de las muestras, oro se encontró solo en la mitad de las muestras, plata en ninguna. En cambio los datos del análisis espectral indican la presencia de oro en todas las muestras con una ley de 0.13 – 1.1 gr/TM y plata de 7 a 24 gr/TM.

La exploración litogeoquímica se realizo solamente por aureolas secundarias residuales a la escala de 1:50,000 (malla 500 * 20 m). los trabajos de evaluación se han realizado por las aureolas primarias a la escala 1:200,000 y de mayor detalle.

Como resultado, se detectaron 8 anomalías de oro, 4 de las cuales fueron desechadas al detallarse la exploración, 2 anomalías fueron desechadas al repetirse el levantamiento (al parecer hubo errores en los análisis), las 2 anomalías restantes fueron clasificadas como aureolas residuales.Estas aureolas fueron estudiadas en la escala 1:10,000 y además de oro, se las evalúo por Ag, As; Pb, Cu, Hg, Mo, W y Sn.

Se calcularon los coeficientes de correlación y de productividad de las aureolas. La primera aureola (El Baramia) se caracteriza por P = 148.2 M2 y q = 0.2t cuando H = 100 m; Q = 20t. Mediante trincheras se estableció que la veta se encontraba 6 m hacia arriba de la pendiente en relación a la segunda aureola. Fue muestreada la aureola primaria y se calculo el parámetro de zonalidad según

Resultando igual a 102. El yacimiento fue transferido para su prospección y exploración detallada.

La segunda aureola (El Sucari) no fue evaluada. 9.4.- EXPLORACIÓN GEOQUÍMICA POR ORO EN LA COMUNIDAD DE LOS ESTADO INDEPENDIENTES.

Se dan tres ejemplos de exploración; en ambiente de montaña cubierto con vegetación, en estepa y en regiones con ambientes diversos.

Para una mejor exposición se considera que no se han realizado exploraciones geoquímicas.

9.4.1.- AMBIENTE PREMONTAÑOSO

Las regiones con este tipo de ambiente ocupan millones de km2. los levantamientos geoquímicos se realizan por medio de los flujos difusos o dispersiones a escalas 1:1´000,000 ó – 1:500,000.El levantamiento aerograma espectral se realiza a escala 1:200,000 y con menor frecuencia a escala 1:500,000.

El intervalo de muestreo varia de 2 a 5 km. En primer lugar se muestrean los cauces del tercer, y con menor frecuencia de cuarto orden; al detallarse el levantamiento se muestrean cauces de segundo y primer orden; los trabajos se ejecutan en las zonas de alimentación donde se forman las escorrentías. El coeficiente promedio de la densidad de la malla es de 1.5 / km2. Las muestras se envían para su análisis espectral, el oro se analiza con métodos especiales. El contenido de oro en los flujos difusos de riachuelos de tercer orden llega a 0.5 gr/Tm, en los de segundo orden hasta 2 gr/TM. De acuerdo al levantamiento se pronostico las reservas.

El levantamiento aerograma espectral se ejecuta desde la altura de 70 m para detectar el contenido de U (Ra), Th, K.

Los sectores con probable presencia de metasomatitas de potasio se levantan mediante programas especiales (técnica de E.J Ostrovsky). Los resultados de los levantamientos terrestres y aéreos se comparan. Se realiza un reconocimiento de la zona de alimentación y se eligen áreas para ejecutar levantamientos geoquímicos por aureolas secundarias difusas.

Usualmente el levantamiento se realiza en las áreas de mayor potencialidad, con factores geológicos favorables y desarrollo de metamorfismo metasomático de potasio. Por lo general, el área de estudio varía de uno a varios cientos de km2. En esta área se ubican 1 ó 2 perfiles principales aproximadamente paralelos a la orientación supuesta de la mineralización. Transversalmente a los perfiles principales se trazan los perfiles de exploración, a menudo cada 500 m y con menor frecuencia cada 250 m; la distancia depende de la longitud estimada de la zona mineralizada. Los perfiles se trazan con brújula los puntos de muestreo se determinan con una wincha. La distancia entre los puntos varía de 40 a 100 m en función del ancho probable del halo. La técnica de muestreo es la usual. El muestreo se repite como control aproximadamente en el 3 a 5% de los puntos muestreados. Los puntos de control se distribuyen uniformemente en el área y durante la ejecución de los trabajos.

Cuando el contenido de oro o elementos trozos asociados al mismo son elevados, se repite el muestreo y además se recoge 5 a 10 muestras en el perfil hacia uno y otro, lado del punto anómalo, e igual cantidad de muestras perpendicularmente al perfil hacia ambos lados cada 3 a 5 m. Si el muestreo repetido da resultados positivos, se destaca el sector para contornear la aureola en detalle. La longitud de la zona varía de 0.5 a 1km. La distancia entre los puntos de muestreo es de 10 a 20m; de ser necesario esta distancia puede ser menor. A menudo al detectarse una anomalía se programa de inmediato la excavación de una trinchera o la

perforación de un pozo. En la mayor parte de los casos el resultado es negativo, ya que estos trabajos son prematuros y no se realizan en el lugar mas propicio, desperdiciándose así los recursos existentes.

Después de contornearse la aureola y establecer su epicentro, es conveniente programar las trincheras transversalmente a todo lo ancho de la aureola. Si esta se encuentra en una pendiente es necesario considerar su “migración”.

Simultáneamente con las trincheras y mejor aún antes de su excavación se calcula el potencial de la aureola y se determinan las reservas de oro para la capa de 1 m de espesor. A menudo se distinguen varias aureolas, siendo importante entonces elegir por su mayor potencial y contenido de oro las que se evaluarán en primer lugar mediante laboreo minero. De esta manera las aureolas deben ser clasificadas según sus posibilidades.

Si las anomalías de un elemento y las que sus trozos no forman aureolas continuas o se caracterizan por contenidos bajos, es conveniente elaborar mapas de aureolas polielementos y utilizarlas para obtener conclusiones complementarias.

De acuerdo al contenido metálico en la aureola secundaria, se puede a veces establecer la zonalidad probable y el nivel de erosión. Con esta finalidad se obtienen parámetros polielementos en 2 ó 3 perfiles que cruzan la aureola y en los cuales después es conveniente cavar trincheras. Para el cálculo respectivo de estos parámetros se utilizan aquellos elementos que son característicos para las partes superiores en inferiores de los cuerpos mineralizados:

o,

Cuanto mayor sea el valor de v, mayores serán las perspectivas de la aureola.

Después de excavar trincheras, perforar pozos, etc., se realizan evaluaciones similares con las aureolas primarias.

Para obtener valores similares se puede evaluar los recursos posibles según las aureolas secundarias hasta la profundidad de 100m mediante la formula:

La metodología general expuesta ha permitido la localización de muchos yacimientos de oro u oro-plata y, asimismo, descartar muchas anomalías geoquímicas no significativas.

9.4.2.- EN FLUJOS DIFUSOS SIN VEGETACIÓN

La exploración geoquímica por medio de flujos difusos es poco efectiva en regiones esteparias. El sistema hídrico poco desarrollado y las

precipitaciones temporales motivan la imposibilidad de una exploración efectiva a escalas 1;500,000 ó1:200,000. En estas regiones se ejecutaron en años anteriores exploraciones intensivas por aureolas permitieron localizar muchos yacimientos de oro, en su mayor parte relacionadas a flujos pequeños y medianos; así como sirvieron para localizar miles de anomalías y prospectos que resultaron ser no explotables.

9.4.3.- EXPLORACIÓN DE YACIMIENTOS CIEGOS.

Modelos de Yacimientos ciegos y sus aureolas secundarias residuales y superpuestas (Fig. N° 31).Espesor crítico de los depósitos acarreados de lugares alejados.Dos variantes de metodología: por aureolas superpuestas y por aureolas residuales.

La exploración por aureolas superpuestas es similar a la explotación por aureolas secundarias residuales. Sin embargo, debido a que el contenido de elementos en las aureolas superpuestas es bastante bajo en el superficie, se tiene que emplear las siguientes técnicas:

- Densificar la malla de muestreo hasta la dimensión 250 x 20 (10) m;

- Emplear en lo posible los métodos más sensibles, en especial para los elementos de la zona mineralizada superior;

- Usar aureolas multiplicadas desde las primeras fases de la exploración;

- Considerar que las aureolas superpuestas pueden encontrarse separadas en gran medida de las residuales. Después de haber detallado las aureolas superpuestas el estudio prosigue hasta las rocas madres mediante pozos en perfiles demarcados con anticipación. Es preferible que los análisis se realicen con mayor alcance posible en algunos intervalos;

- Correlacionando factores geológicos y geoquímicos se puede descartar una anomalía.

La exploración profunda de aureolas residuales y soterrados forman en la corteza antigua de meteorización, incluye una serie de trabajos individuales, ejecutados en una sucesión fija. El criterio principal de estas exploraciones es la reducción continua de las áreas de estudio y la ejecución de la exploración en si usando pozos solamente dentro de los limites de las áreas locales.

1.- Arena arcillosa; 2.- Arcilla – zona meteorizada; 3.-roca encajonante, 4.- Cuerpo mineralizado; 5.- Isoconcentraciones. Según Eremeiv y A.P. Solovov

Fig. 31.- Aureola Residual de un depósito ciego.

La experiencia demuestra que la exploración se reduce a un área que representa el 12-20% del área inicial. Para lograr esto, antes de la exploración geoquímica se debe estudiar la geología del área con ayuda de diferentes métodos tanto geofísicos como de perforación.

Preliminarmente se debe precisar los criterios de la exploración para la mineralización buscada y establecer la forma como estos se presentan en los campos geofísicos.

Para distinguir estructuras se realizan las exploraciones mediante perforaciones (preferibles, de alta productividad), la malla de perforación se determina en base a datos sobre las dimensiones de las aureolas y de los cuerpos mineralizados. Así, el gran yacimiento de oro Vasillievskoe fue localizado con una malla de 800 x 160 m. Los pozos se perforaron sin coger testigos o cores continuos, sino solamente del fondo del pozo en la corteza de meteorización.

Después de localizar la anomalía y detallar el estudio, se prosigue la exploración en forma similar a lo descrito anteriormente.

Es necesario subrayar que determinar la naturaleza geológica de una de las fases más importante en la exploración geoquímica. Una evaluación errónea de las anomalías puede pasar por alto un yacimiento o, en su defecto, originar gastos innecesarios en su descubrimiento.

9.5.- EXPLORACIÓN DE PROSPECTOS AURIFEROS EN GUINEA

La región de estudio se caracteriza por su relieve disecado y cotas absolutas entre 200 a 600 m, a veces hasta 1100 m. El clima es tropical siendo los meses secos de noviembre hasta abril. El área de estudio llega a 266 km2.

En la región se encuentran rocas precámbricas de los grupos arcaicos y proterozoicos superiores.

El primer grupo incluye diferentes rocas: gneis, migmatitas, anfibolitas; la segunda incluye areniscas, argilitas y aleuritas (?), ampliamente cortadas por intrusivos de diferentes edades. En el área abundan bloques de la corteza con fuertes alteraciones laterítica, siendo de especial interés las ubicadas en las altiplanicie.

El recurso natural de mayor importancia es la bauxita constituyendo gran parte de las reservas mundiales, mayor al 30%. Se conocen prospectos de otros elementos tales como Fe, Cr, Ni, Co, Cu, Au, pero estos no han sido evaluados.

Los prospectos auríferos se encuentran en las provincias de Fitaba (parte sur), Sigiri (noroeste) y Katimur (norte).

Antes de 1986 no se habían realizado trabajos sistemáticos de geoquímica. No obstante, algunos prospectos fueron detectados entre los ríos Kaba y Mango.

En el cuadro N° se enumeran todos los trabajos ejecutados en el área. El levantamiento litogeoquímico regional fue realizado por el investigador Diavara Karinka sobre un área de 1000 km2, al sur de la ciudad de Dabolla, en escala 1:500,000 durante la campaña de 1986 y 1987. El levantamiento no considero una malla de muestreo pre conceptuada, los puntos de muestreo fueron ubicados en un plano topográfico 1:200,000 (1:100,000). En total fueron detectados 26 flujos de difusión litogeoquímica con contenido auríferos de 0.05 gr/t, con un contenido máximo de 20 gr/t. Aparte del oro se detecto algunos casos Mo, Pb, Ag, Cu, Zn, Bi, y otros elementos. Se estableció una correlación definida entre el contenido de oro con el Bi y la Ag. Se observo una correlación inversa con Mn.

La longitud total del flujo difuso llega a 27 km., la longitud promedio es de 1055 m. Considerando el coeficiente por la pendiente en los depósitos aluviales, los recursos naturales fueron calculados en todo el área de alimentación piorica considerando una capa de un metro de espesor;

Para

El área total de algunos sectores, incluyendo las aureolas secundarias, llega a 600 km2. (Fig. N° 32)

Las exploraciones geoquímicas a la escala 1:100,000 fueron ejecutadas en toda el área de buen pronostico. Para el estudio en mayor detalle y la evaluación

correspondiente se eligieron 3 zonas restantes los trabajos de evaluación continuaron hasta los años 90, los resultados aún no son conocidos.

En la primera zona de Katimur, se utilizo una malla de muestreo de 100 x 20 m habiéndose detectado algunas aureolas secundarias de oro (Cf=0.004 gr/tn) con un contenido máximo de 20gr/tn. La productividad total de todas las aureolas llega a 66 m2 /%. Las reservas (p´) para la primera capa cuando q = 1/40 es igual a 1.6 ton. Las reservas (probadas) hasta una profundidad de 100 m se evalúan en 160 t, pudiéndose considerar a este yacimiento dentro de la gran minería. (Fig. N° 33)

Para evaluar la aureola se excavaron trincheras las cuales descubrieron las vetas auríferas. La potencia aproximada de la veta es 1.5 m, el contenido de oro llega a 15gr/tn muestreo por canales). Según el parámetro de zonificación:

Dib. 13 Levantamiento de exploración aurífera en los flujos de difusión

1.- Potencial de los flujos de difusión q’ (TM/m Au)2.- Potencial de los flujos de difusión q (TM/, Au)3.- Área recomendada para levantamiento litogeoquímico

Fig. N° 32 Levantamiento de exploración aurífera en los flujos de difusión.

Se considero que la trinchera descubrió la parte superior de las vetas. Posteriormente se perforaron pozos hasta de 120-150 m de profundidad y se iniciaron los trabajos de explotación.

1.- Isoconcentraciones Au (gr/Ton); 2.- Ejes de las aureolas de difusión en las vetas; 3.- Canales; 4.- Au max.; 5.- Calicata o pozo antiguo; 6.- Puntos de muestreo.

Fig. N° 33 Exploración detallada en la Región Davola (Guínea) Según K. Diavara (1987)

La evaluación de las aureolas en el segundo sector (Transis I) dio resultados negativos; al detallarse la exploración se detectaron aureolas pobres con un contenido de 1.3 gr/tn de oro y productividad de 0.54% m2%. No se programaron trincheras o pozos exploratorios.

En la tercera zona (Transis II) al detallarse los trabajos, los cálculos de la productividad de la aureola y el muestreo por canales mostraron que la zona tenía perspectivas. Las reservas probadas fueron 97 tn de oro con un contenido mayor de 10 gr/ton. Los trabajos de perforación y labores mineras continúan hasta el presente.

9.6.- PROSPECCIÓN GEOQUÍMICA DE YACIMIENTOS VOLCANO SEDIMENTARIOS

Las aureolas de este tipo de yacimientos se han estudiado detalladamente en diferentes yacimientos como Kuroko, Colquijirca entre otros. Estos yacimientos se caracterizan por su modelo tipo geológico estructural, zoneamiento polar que va desde el origen del centro volcánico hacia la periferia del mismo.

La mina Colquijirca se encuentra ubicada en el Departamento de Cerro de Pasco entre las rocas volcano-sedimentarias cuyas edades varían desde el Paleozoico inferior hasta el terciario superior, altamente fracturadas. Las fallas submeridionales determinan en la Región la estructura en bloque y que controlan la mineralización no solamente de la Mina Colquijirca, sino también de otras como Huarón, Cerro de Pasco, Milpo, Atacocha, etc.

El yacimiento se caracteriza por presentar estratificación concordante con las rocas encajonantes, formando mantos cuyos espesores varía de 8.0 a 40.0 m., en un área de 4.0 x 0.7 km2 .

La mineralización presenta las siguientes texturas: diseminada, venillas, macizas, brechadas y zonadas; así mismo estructuras: granular, emulsión, sustitución, corrosión y cruzadas. Esta compuesta de cuarzo, pirita, arsenopirita, magnetita, energita, tennatita, escalerita, calcopirita, galena, marcasita, plata nativa, bornita, calcosina, hematina, barita, siderita, etc.

Según los análisis espectrográficos (Fig. N° 34) los metales se pueden clasificar en mayores (cobre, plomo, plata, zinc), menores y trazas (níquel, cobalto, vanadio, indio y galio) que se encuentran formando un zonamiento mineralógico y geoquímico, controlado por el metasomatismo de las calizas silicificadas en la que se manifiesta la mineralización de cobre, ubicadas cerca del centro volcánico con alto contenido de arsénico, níquel, cobalto, bismuto y estaño; formados a una temperatura de 170 a 400°C y calizas sideritizadas y dolomitizadas donde predominan la mineralización de zinc, plomo y plata con alto contenido de manganeso, cadmio, indio, talio, formados a una temperatura de 250 a 320°C.; situadas en las partes superiores y en la periferia del centro volcánico. El zonamiento observado tanto lateral como vertical, en relación al centro volcánico se debe tal vez a la disminución de la temperatura, cambio de la composición mineralógica y concentración de las soluciones mineralizantes. Este zonamiento observado en la parte Norte del centro volcánico en dirección a la Mina Cerro de Pasco no se observa en la parte sur debido a que la mineralización emergida del centro volcánico fue erosionada y fácilmente transportada más al sur de la zona en dirección del Lago Junín.

La génesis del yacimiento es muy discutida, debido a que presenta rasgos singenéticos y epigenéticos que testimonian una formación compleja y en varias fases, al parecer Volcano-sedimentario con rasgos hidrotermales y metasomáticos, donde las calizas jurásicas fueron afectadas por el tectonismo y magmatismo, transformándola en calizas silicificadas, sideritizadas y dolotimizadas con intercalaciones de tufos de granos fino a medio y lutitas depositadas en ambiente lagunar.

L

CAPITULO X EXPLORACION G E O Q U I M I C A D E S U P E R F I C I E

PARA PETROLEO Y GAS

Por Dietmar “Deet” Schumacher, Geo-Microbial Technologies, Inc.;

Daniel Malizia y Graciela Prestia, Geo-Microbial Technologies Argentina

La exploración geoquímica de superficie investiga la presenciade hidrocarburos químicamente identificables que se encuentren en superficie o cerca de la misma o los cambios inducidospor la presencia de esos hidrocarburos en el suelo, con la finalidad de localizar las acumulaciones en el subsuelo que le dieron origen.En la década pasada se ha observado un renovado interés en este tipo de exploración la que, junto con el desarrollo de nuevos métodos analíticos e interpretativos, ha generado una cantidad de datos nuevos y nuevas alternativas de investigación e interpretación.

importante es determinar la probable carga de hidrocarburos de un play o prospecto. En programas de reconoci- miento o regionales, la presencia de micro o macro afloramientos de hidro- carburos proveen una evidencia directa de la generación de hidrocarburos. Es decir que se pone en evidencia la pre- sencia de un sistema petrolero activo y se identifican los sectores de la cuenca que son más atractivos. Adicionalmente, la composición química de estos aflora-

a exploración geoquímica de super- ficie investiga la presencia de hidro- carburos químicamente identifica-

bles que se encuentren en superficie o cerca de la misma o los cambios induci- dos por la presencia de esos hidrocarbu- ros en el suelo, con la finalidad de loca- lizar las acumulaciones en el subsuelo que le dieron origen. Su rango de obser- vación se extiende desde aquellos aflo- ramientos de petróleo y/o gas de escala macroscópica (fácilmente visibles), has- ta los de escala microscópica en los que es necesaria la identificación de huellas o rastros de hidrocarburos no visibles o inferirlos a través de la identificación de cambios en el suelo o en la superficie del terreno producidos por la presencia de hidrocarburos.

Los métodos de prospección geoquí- mica de superficie se han usado desde la década de 1930, pero es en esta última década que se ha visto un renovado inte- rés en la exploración geoquímica, espe- cialmente por el desarrollo de nuevos

métodos analíticos e interpretativos, que han generado un nuevo conjunto de da- tos que han activado la exploración geo- química. Muchos de estos nuevos desa- rrollos tecnológicos están sumariados en la Memoria 66 publicada por la AAPG, “Hydrocarbon Migration and Its Near- Surface Expression”. Relevamientos geoquímicos y otras investigaciones do- cumentan el hecho de que las microfu- gas de hidrocarburos, ya sean líquidos o gaseosos, desde una acumulación son: 1) comunes y de amplia distribu- ción, 2) predominantemente verticales (con obvias excepciones en algunos ambientes geológicos) y 3) dinámicas (responden rápidamente a los cambios en las condiciones de los reservorios).

Objetivos de la exploración geoquímica

El principal objetivo de un programa de exploración geoquímica es establecer la presencia y distribución de hidrocar- buros en el área y, sobre todo, lo más

mientos puede indicar si es una cuenca o play más propensa para la generación de gas o petróleo. Si el objetivo es evaluar el potencial exploratorio de un lead o prospecto, los resultados de un progra- ma geoquímico pueden llevarnos a eva- luar mejor el riesgo, identificando aque- llos prospectos asociados con fuertes anomalías geoquímicas y resaltando los prospectos en base a su posible carga de hidrocarburos. Para el estudio de pro- yectos de desarrollo, los trabajos deta- llados de reconocimiento de anomalías superficiales de hidrocarburos pueden servir para: 1) ayudar a decidir la ubica- ción de pozos de avanzada o de desarro- llo, 2) delinear los límites productivos de un yacimiento, 3) identificar compar- timentalizaciones del reservorio, y 4) monitorear el drenaje de los hidrocarbu- ros a través del tiempo, repitiendo los estudios geoquímicos cada cierto perío- do de tiempo. Los programas geoquími- cos de superficie pueden a su vez añadir valor a la información sísmica 2-D y 3-

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D a través de la identificación de ciertas características particulares o comparti- mentalizaciones del reservorio cargados con hidrocarburos.

AsuncionesLa asunción subyacente de toda ex-

ploración geoquímica de superficie es que los hidrocarburos son generados y/o entrampados en profundidad y migran hacia la superficie en cantidades varia- bles pero detectables. Éste es un hecho largamente comprobado y la asociación directa entre anomalías superficiales con reservorios productivos, algunos prospec- tos específicos, así como con fallas u otras vías de migración, es bien conocida. Por lo tanto, se asume o al menos queda implícito que la anomalía en la superficie puede ser relacionada con una acumula- ción de petróleo en profundidad. El éxito con el cual esta asunción puede ser hecha es mayor en áreas de geología relativa-

Figura 1 • Espectro de distintos estilos de microfugas y sistemas de migración en el Golfo de México y el Mar del Norte (modificado de Thrasher et al., AAPG Memoir 66, 1996).

mente simple y se vuelve más complica- do cuanto más compleja sea la conforma- ción geológica del área. La anomalía geoquímica en superficie representa el fi-

nal del camino de migración, una migra- ción que pudo ser corta y vertical o larga y lateral. Un ejemplo de estos estilos con- trastantes se ilustra en la figura 1.

Microfugas de hidrocarburos desde el reservorio

La actividad de las microfugas de hi- drocarburos se refiere a la tasa relativa

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Figura 2 • Línea sísmica del yacimiento Ekofisk, Mar del Norte, ilustrando una chimenea de gas bien desarrollada, causada por las condiciones de baja velocidad debidas a los sedimentos cargados de gas (de “Ekofisk: First of the Giant Oil Fields in Western Europe” por Van den Bark and Thomas, AAPG Memoir 30, 1990). Hovland and Sommerville (1985) estimaron la fuga de gas en 1000 litros por hora. Extrapolando este estimado para el total del área de escape de gas, estimada en 100.000 m2 conteniendo 140 afloramientos, da un flujo neto de890 litros/m2/año.

ción. Los escapes activos son fácilmente detectados por la mayoría de los méto- dos de muestreo geoquímico. Ejemplos de escapes activos se encuentran en el Golfo de México, en el off shore de Cali- fornia, parte del Mar del Norte, sur del Mar Caspio, off shore de África occiden- tal y off shore de Indonesia.

Las áreas donde los hidrocarburos que se encuentran en subsuelo no pre- sentan microfugas activas se clasifican como áreas con microfugas pasivas. Los microafloramientos asociados a estas áreas usualmente contienen hidrocarbu- ros livianos de bajo peso molecular y volátiles de alto peso molecular, por en- cima de la concentración de “fondo”. Las anomalías acústicas pueden estar presentes, pero anomalías en columnas de agua son muy raras. Niveles anóma- los de escapes de hidrocarburos pueden

de hidrocarburos que escapan del reser- vorio. Las microfugas activas se relacio- nan con áreas donde los hidrocarburos se escapan desde el reservorio en el subsue- lo en concentraciones grandes, hasta al- canzar los sedimentos poco profundos o la columna de agua en el mar o la atmós-

fera. Los escapes activos muchas veces se detectan como anomalías acústicas en los perfiles sísmicos convencionales y en los de alta resolución. Este tipo de esca- pes se produce en cuencas sedimentarias que actualmente generan hidrocarburos y que tienen excelentes sistemas de migra-

ser detectables solamente cerca de pun- tos de goteo mayores o a profundidades mayores a las normales del muestreo. Microfugas pasivas se producen en las cuencas donde la generación de hidro- carburos es relíctica o la migración es esporádica o inhibida por barreras de

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Un ejemplo

Ubicación:Cuenca Austral, Argentina

Método utilizado:MOST Microbial Oil Survey TechniqueSSG Sorbed Soil Gas

Objetivo:Relevamiento de Reconocimiento

Características del área:Formaciones productivas:Springhill (Cretácico): Petróleo y gas. Tipo de trampa: CombinadaMagallanes (Terciario): Gas. Tipo de trampa: Combinada

Características del trabajo: Espaciado: 500mResultados: Se creía que el reservorio tenía una orientación NO-SE (línea azul). En cambio, el rele-

vamiento geoquímico indica una extensión del yacimiento hacia el SO.Posteriormente, la anomalía de amplitud sísmica terciaria muestra una orientación NE-SO (línea verde).Los valores anómalos restantes podrían corresponder a microfugas provenientes del reservoriocretácico, ya que la composición de hidrocarburos inferida varía entre petróleo liviano a gas.

migración. Ejemplos de áreas con esca- pes pasivos existen en muchas cuencas intracratónicas, costa afuera de Alaska, en el escudo Noroeste de Australia, cen- tro de Sumatra, y partes del Mar del Norte.

Microfugas y macrofugasComo se ha indicado

anteriormente, existe en los reservorios un continuo es- cape de hidrocarburos que va desde los más bajos niveles detectables en un ex- tremo, hasta afloramientos visibles de hi- drocarburos en superficie en el otro. Las macrofugas están relacionadas general- mente con afloramientos visibles de pe- tróleo y gas, mientras que las microfugas se han definido como elevadas concen- traciones, analíticamente detectables, de hidrocarburos volátiles y semivolátiles o los cambios inducidos por los hidrocar- buros en el suelo y en los sedimentos. La

existencia de microfugas, si bien no son visibles, está demostrada por un gran nú- mero de evidencias empíricas, incluyen- do: 1) elevadas concentraciones de hi- drocarburos livianos y de poblaciones de microbios que oxidan hidrocarburos en el suelo y sedimentos que se encuentran por encima del reservorio; 2) un incre- mento de la relación de ciertos gases en el suelo, con respecto a la relación de gas y petróleo que se encuentra en el reser- vorio; 3) rápidos cambios laterales en esas concentraciones y relaciones hacia los bordes de la proyección del reservo- rio en superficie; 4) similitudes con rela- ciones isotópicas de carbono estables, para el metano y otros hidrocarburos li- vianos, entre los gases del suelo y los del reservorio; y 5) la desaparición y reaparición de gases y microbios en el suelo debido a la depletación o represu- rización de los reservorios.

Variaciones de las microfugas con el tiempo

La actividad de las microfugas y la consecuente concentración de hidrocar- buros en la superficie pueden variar sig- nificativamente con el tiempo. Está em- píricamente comprobado que los mi- croafloramientos de hidrocarburos y las anomalías geoquímicas asociadas pue- den aparecer y desaparecer en un tiempo relativamente corto, semanas, meses, años. Los resultados de los estudios de geoquímica de superficie realizados so- bre reservorios de almacenamiento de gas y sobre yacimientos y repetidas con cierta periodicidad, han demostrado que la tasa de migración y de microfugas de hidrocarburos varía desde menos de un metro por día a decenas de metros por día. Observaciones empíricas y simula- ciones desarrolladas en computadora su- gieren que el mecanismo de microfuga

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es por empuje de flotabilidad, en un flu- jo gaseoso de fase continua a través de poros y fracturas “húmedas” o impreg- nadas de fluidos.

Evidencias de migración verticalCasi todos los métodos de explora-

ción geoquímica de superficie se basan en la suposición que los hidrocarburos migran predominantemente en dirección vertical desde las rocas que los originan y desde los reservorios donde se alma- cenan hasta la superficie. Evidencias de esta migración vertical de hidrocarburos se observan repetidamente en secciones EXPLORACION ciada al escape vertical de gases en el yacimiento de Ekofisk en el Mar del Norte. Existen numerosos artículos pu- blicados que demuestran una relación directa entre anomalías geoquímicas de superficie y los yacimientos o almacena- mientos subterráneos de petróleo ubica- dos por debajo. Un estudio reciente rea- lizado sobre más de 850 pozos ubicados

en los EE.UU. y en otras regiones del mundo, todos ellos perforados después de hacer relevamientos geoquímicos, demuestran que el 79% de los pozos perforados en anomalías geoquímicas positivas resultaron nuevos descubri- mientos comerciales de petróleo y de gas; en contraste, el 87% de pozos per- forados en áreas donde había ausencia de una anomalía geoquímica asociada, resultaron pozos secos. Este tipo de in- formación representa una evidencia em- pírica fuerte y directa de migración ver- tical de hidrocarburos.

Afloramientos de hidrocarburosLa expresión geoquímica de superfi-

cie de las microfugas de hidrocarburos puede tomar muchas formas, incluyen- do: 1) concentraciones anómalas de hi- drocarburos en sedimentos, suelo, agua, y también en la atmósfera; 2) anomalías microbiológicas, 3) formación de lutitas parafínicas, 4) presencia de gases anó- malos no relacionados con hidrocarbu- ros, tales como el helio y el radón, 5) cambios mineralógicos en el suelo, co-

mo la formación de calcita, pirita, urani- ta, azufre elemental y ciertos sulfuros y óxidos de hierro, 6) alteraciones de mi- nerales de arcilla, 7) anomalías de radia- ción, 8) anomalías geotermales e hidro- lógicas, 9) decoloración de las capas ro- jas, 10) anomalías geobotánicas; y 11) alteraciones acústicas, eléctricas y mag- néticas del suelo y los sedimentos. La fi- gura 3 representa un modelo general de microfuga de hidrocarburos y sus varia- dos efectos geoquímicos y geofísicos en el suelo y en los sedimentos.

Diseño del programa de muestreo e interpretación

El diseño de muestreo y la densidad de muestras necesarias para el reconoci- miento del objetivo deben ser equilibra- dos, ni sobredimensionada ni subdimen- sionada. Las microfugas de hidrocarbu- ros generan un ruido inherente que re- quiere una densidad de muestreo ade- cuada para distinguir entre valores anó- malos y de fondo. Las causas principa- les de ambigüedad e interpretaciones in- correctas de estudios geoquímicos de

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el reconocimiento de anomalías y poder delinearlas. En evaluación de prospec- tos, alrededor del 70% de las muestras deberían ser recolectadas en la zona de fondo (background), es decir fuera de los límites inferidos del prospecto. Para diseñar apropiadamente un relevamiento y bajo condiciones geológicas ideales, es conveniente tener en cuenta que la exten- sión areal de una anomalía geoquímica de superficie debe aproximarse a los lí- mites productivos del reservorio en pro- fundidad.

Figura 3 • Modelo generalizado de microfugas de hidrocarburos y los efectos producidos por los hidrocarburos en el suelo y en sedimentos (de “Hydrocarbon-Induced Alteration of Soils and Sediments” por Schumacher, AAPG Memoir 66,1996).

Cómo se elige un método geoquímico para un programa de exploración

La elección de un método(s) depen- de de la clase de preguntas que uno es- pera que el método conteste. En otras

superficie, se deben muy probablemente a la recolección de una insuficiente can- tidad de muestras y a la elección inco- rrecta del método de relevamiento. Para optimizar el reconocimiento de anoma- lías, el patrón de muestreo y la cantidad de muestras tiene que tener en cuenta

los objetivos del relevamiento, la forma y el tamaño esperado de la anomalía (o el objetivo geológico), la variación natu- ral esperada en las mediciones de super- ficie y la probable relación señal/ruido. Definir adecuadamente los valores de fondo es una parte esencial para efectuar

palabras, ¿cuáles son los objetivos del programa exploratorio? Demostrar la presencia de un sistema de petróleo acti- vo en un área de frontera o resaltar o va- lorizar un play previamente definido o determinar el tipo de hidrocarburo (ej. petróleo versus gas) ¿qué es más proba-

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Figura 4 • Expresión geoquímica de una trampa estratigráfica localizada a aproximadamente 1.700 metros (1,5 segundos) de profundidad en las Areniscas Escondido de edad Cretácica,La Salle County, Texas (en “Exploration Enhancement by Interpreting Near-Surface Geochemical and Seismic Methods” por Rice, Oil and Gas Journal, 1989). Se realizó un relevamiento geoquímico de superficie para identificar evidencias de la presencia de gases en suelo, asociada a una trampa definida por sísmica en el PE 1070. Se detectaron anomalías de propano en suelo asociadas a los PE 1070 y 1096. Un pozo exploratorio perforado en el PE 1070 fue descubridor de hidrocarburos. El lead ubicado sobre el PE 1096fue reevaluado sísmicamente y luego de comprobarse un probable desarrollo de porosidad, se perforó un nuevo pozo que también resultó descubridor.

ble encontrar? ¿Qué otro tipo de datos está actualmente disponible para definir el área de interés (imágenes de satélite, levantamientos aeromagnéticos, de gra- vedad, de sísmica, etc.)? ¿Qué métodos geoquímicos se han usado previamente en el área de interés o en áreas análo- gas? ¿Qué limitaciones existen en el área en donde se realizará la exploración (nie- ve, hielo, pantanos, montañas, jungla, de- sierto, cuenca madura, área remota, limi- taciones de presupuesto o personal, etc.)? Si bien está más allá del objetivo prima- rio de este artículo discutir las ventajas y limitaciones de los métodos de muestreo específicos, tal información está disponi- ble en la literatura publicada.

Como una generalización, los méto- dos de exploración directos tienen prefe- rencia sobre métodos indirectos, porque pueden proveer evidencia de los hidro- carburos que se espera encontrar en las trampas y reservorios presentes en el sub-

suelo. Adicionalmente, análisis isotópi- cos y químicos de los hidrocarburos, es- pecialmente en los hidrocarburos de alto peso molecular, pueden proveer más in- formación respecto de la naturaleza y madurez de la roca madre que generó es- tos hidrocarburos. Si las condiciones de superficie, o las limitaciones presupuesta- rias, excluyen el uso de métodos directos de detección de hidrocarburos, la siguien- te mejor opción es usar uno de los méto- dos indirectos que proporcionan informa- ción acerca de la presencia de hidrocar- buros y acumulaciones comerciales de hidrocarburos. Cuando sea posible, es re- comendable el uso de más de un método de exploración geoquímica, como por ejemplo, combinando un método directo con un método indirecto. El uso de méto- dos múltiples puede reducir las incerti- dumbres de interpretación, porque las fuertes anomalías relacionadas con aflo- ramientos de hidrocarburos tienden a ser resaltadas, mientras que las aleatorias tienden a anularse entre sí.

Guía para la interpretaciónLa presencia de microafloramientos y

macroafloramientos de hidrocarburos en el área de exploración geoquímica, es una evidencia directa de que se ha gene- rado petróleo. La presencia de hidrocar- buros en superficie representa el final de

una vía de migración. Estos hidrocarbu- ros pueden representar una fuga de hidro- carburos desde una acumulación en sub- suelo o estar relacionados a otra vía de migración (falla, estrato). Las anomalías definidas por múltiples muestras de una o más líneas de muestreo pueden indicar la ubicación de trampas sutiles, estructura- les o estratigráficas. Si la cuenca o play se caracteriza por una migración predo- minantemente vertical, entonces la corre- lación de una anomalía geoquímica fuer- te en la superficie con una posible trampa en profundidad, sugiere que la trampa se encuentra cargada con hidrocarburos. En cambio, si la trampa o play no está aso- ciada con una anomalía geoquímica posi- tiva, la trampa probablemente no se en- cuentre cargada con hidrocarburos. Debi- do a que las relaciones entre anomalías geoquímicas de superficie y acumulacio- nes de hidrocarburos en el subsuelo pue- den ser complicadas, una interpretación apropiada requiere la integración de da- tos geoquímicos de superficie con datos geológicos, geofísicos y también hidroló- gicos si los hubiera (figura 4).

Son apropiadas las cuencas sedimentarias argentinas para la aplicación de técnicas geoquímicas de prospección

Las cuencas sedimentarias de la Ar-

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gentina, entre ellas las productivas, pre- sentan características muy favorables para la aplicación exitosa de las técnicas de prospección geoquímica. Desde el punto de vista logístico, la mayoría de las zonas prospectables se encuentran en zonas de clima semiárido con vegeta- ción escasa y sin accidentes geográficos importantes. Esto facilita el trabajo de campo y abarata los costos. Ésta es una ventaja importante con respecto a la ma- yoría de los otros países de Sudamérica, donde generalmente hay una vegetación importante, hasta selvática, y tanto los accesos al área como el tránsito por las mismas es en general dificultoso.

En segundo lugar, un porcentaje muy alto de los nuevos prospectos y de los ya- cimientos en desarrollo presenta una componente estratigráfica en su entram- pamiento. El relevamiento geoquímico de superficie en estos casos es de insosla- yable importancia, ya que permite deli- mitar la distribución de hidrocarburos en el reservorio, que en muchos casos es di- fícil predecir con otros métodos.

El relevamiento geoquímico de su- perficie puede aplicarse tanto en proyec- tos exploratorios como de desarrollo. En plays o prospectos exploratorios para evaluar plays o prospectos que presen- tan anomalías geoquímicas positivas, en base a la probable carga de hidrocarbu- ros del reservorio y en proyectos de de- sarrollo para identificar heterogeneida- des del reservorio, frentes de inyección de agua, barreras a la inyección de agua, monitorear el drenaje del yacimiento con el tiempo, los sectores del yacimien- to que no han sido correctamente drena-

dos y la presencia de reservorios que no están siendo explotados, en el caso de yacimientos con reservorios múltiples.

En la Cuenca Austral, por ejemplo, las trampas se encuentran tradicional- mente en las Formaciones Springhill y Magallanes, donde la componente estrati- gráfica en el entrampamiento es impor- tante. Por lo tanto, existen casos en los cuales el límite del reservorio no se en- cuentra claramente definido. El releva- miento geoquímico de superficie en estos casos puede ayudar a mapear el límite del reservorio. Asimismo, utilizando técnicas geoquímicas especiales es posible identi- ficar si las microfugas que llegan a super- ficie corresponden a uno u otro reservo- rio, es decir identificar cuál es el reservo- rio que está emitiendo la señal.

En la Cuenca del Golfo de San Jor- ge el relevamiento geoquímico de superfi- cie puede tener la misma utilidad que en la Cuenca Austral para el caso de las trampas estratigráficas. Adicionalmente puede ser de utilidad para identificar la distribución de hidrocarburos de distinta densidad, variaciones de permeabilidad, frente de inyección de agua y presencia de fallas.

En la Cuenca Neuquina, donde pro- bablemente el 50% de las trampas sean de tipo estratigráfico o combinado, esta tecnología puede ser de gran ayuda para identificar nuevos prospectos en base a su probable carga de hidrocarburos. También, como en los casos anteriores, puede ayudar a identificar los límites del reservorio, presencia de cambios latera- les de permeabilidad y otras heteroge- neidades que influyan en la distribución

de los fluidos en el reservorio.En el caso también de la Cuenca

Neuquina, existen amplias zonas cu- biertas por basaltos, donde la informa- ción sísmica es de mala calidad. En es- tos casos la geoquímica de superficie es una alternativa que ha demostrado ser eficiente.

En la Cuenca Cuyana las Forma- ciones Potrerillos, Río Blanco y Barran- cas, presentan importantes variaciones laterales de facies que condicionan la distribución de hidrocarburos en los re- servorios. Por lo tanto las trampas o prospectos pueden encontrarse en distin- tas posiciones estructurales, no necesa- riamente coincidiendo con la parte más alta de la estructura. En esos casos se generan trampas estratigráficas o combi- nadas que no son sencillas de identificar a través de métodos geofísicos y geoló- gicos convencionales. La presencia de anomalías geoquímicas de superficie aso- ciadas a estos plays, pueden ayudar a orientar la exploración petrolera a través de una variable que permite “ver” algo que otras metodologías no registran.

En la Cuenca Noroeste la mayoría de los yacimientos se encuentran en trampas estructurales y en zonas de más difícil acceso debido a la vegetación y la topografía. En este caso, como en los anteriores, la presencia de una anomalía geoquímica positiva es una evidencia de la existencia de una acumulación de hi- drocarburos en subsuelo que ayuda a va- lorizar el prospecto.

La mayoría de las cuencas sedimen- tarias no productivas extraandinas de la Argentina presentan fácil acceso y en

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general están surcadas por abundante cantidad de caminos secundarios y sen- das de buena accesibilidad. Un releva- miento geoquímico de superficie de tipo regional, presenta la ventaja de ser de bajo costo y como objetivo inmediato, determinar si ha habido generación de hidrocarburos y las características de la roca madre que les dieron origen. En una segunda etapa, puede ayudar a selec- cionar el sector donde es más conveniente realizar un relevamiento sísmico y a iden- tificar plays con posible carga de hidro- carburos a través de la presencia de ano- malías sobre esos plays.

ResumenEn la década pasada se ha observado

un renovado interés en la exploración geoquímica de superficie, la cual, junto con el desarrollo de nuevos métodos analíticos e interpretativos, ha generado una cantidad de datos nuevos y nuevas alternativas de investigación e interpre- tación, que han servido para validar mu- chos de estos métodos exploratorios. Los métodos de exploración geoquími- ca de superficie no pueden reemplazar a los métodos de exploración conven- cionales, pero pueden servir como un poderoso complemento de ellos. Los métodos geoquímicos y otros métodos de exploración de superficie encuentran su mayor utilidad cuando son usados en conjunto con la información geológica y geofísica disponible. La necesidad de tal enfoque integrado no debe tampoco ser exagerada. Los datos sísmicos, es- pecialmente los datos de levantamien- tos sísmicos 3-D, no pueden ser sosla- yados para el mapeo de trampas y geo- metría de los reservorios en el subsue- lo; sin embargo, solamente los métodos geoquímicos en superficie pueden ma- pear en forma consistente y fiable los afloramientos de hidrocarburos asocia- dos con esas tr ampas. Cuando son apropiadamente adquiridos e interpre- tados, la combinación de datos geoquí- micos en superficie y datos de explora- ción del subsuelo tienen el potencial de reducir los riesgos y los costos de la exploración y del desarrollo de yaci- mientos de petróleo, mejorando las probabilidades de éxito y ahorrando el tiempo de desarrollo.

Dietmar Schumacher, es director del Departamento de Geoquímica en Geo-Microbial Technologies, Inc., en Ochelata, Oklahoma. Es Doctor en Geología con más de 30 años de experiencia. Se desempeñó como profesor en la Universidad de Arizona previo a unirse a Phillips Petroleum en 1977. En Phillips alcanzó varias posiciones, incluyendo la de supervisor enInvestigación para la geología del petróleo y de geólogo especialista Senior. En 1982 se unió a Pennzoil como director del área de geología y geoquímica antes de ser transferido a Pennzoil Interna- tional, Pennzoil Offshore y Pennzoil Technology Group. Entre 1994

y 1996, Deet fue profesor investigador en el Instituto de Energía y Geociencias en laUniversidad de Utah.Como experto en las aplicaciones de la Geoquímica del Petróleo en exploración y desarrollo, ha organizado y enseñado por más de 10 años el curso “Surface Exploration for Oil and Gas” para organizaciones geológicas y compañías.Es editor, junto con Mike Abrams, del AAPG Memoir 66, Hydrocarbon Migration and Its Near-Surface Expression. Junto a Len LeSchack han terminado recientemente un li- bro nuevo, Surface Exploration Case Histories, publicado por el AAPG y SEG. Deet es geólogo del petróleo matriculado (Cpg-4301), miembro del AAPG y de GSA, y fue presidente de la sociedad geológica de Houston.

Daniel Malizia es presidente de GMT Argentina, Doctor en Geología con 19 años de experiencia en la exploración y producción de petróleo y gas en Sudamérica, trabajando para Triton Argentina, Fina Belgium, Ampolex Argentina y como consultor independiente de numerosas compañías localese internacionales.Comenzó su carrera profesional como investigador del Consejo Nacional de Ciencias, realizando estudios de análisis de cuencas, integrando equipos internacionales multidisciplinarios. Como

coordinador del Departamento de Exploración de Triton Argentina, supervisó las operaciones de exploración y producción de la empresa en 7 bloques de exploración y 4 áreas con producción.Como “Team Leader” en el área de “New Ventures” llevó a cabo actividades técnicas en la mayoría de las cuencas sedimentarias en Argentina y países limítrofes.

María Graciela Prestia es Geóloga graduada en la Universidad de Buenos Aires. Desde 1998 se ha desempeñado en evaluación de áreas de exploración y producción y está implicada en las operaciones de las áreas operadas por Andina Minerales S.R.L. Acredita cinco años de experiencia en tareas de campo con GMT, trabajó como recolectora, jefe de grupo y coordinadorade distintos trabajos en Sudamérica.

Lecturas sugeridas para más información

“Hydrocarbon Migration and Its Near-Surface Expression” por Schumacher and Abrams (AAPG Memoir 66, 1996).

“Soils Gas and Related Methods for Natural Resource Exploration” porKlusman (Wiley & Sons, 1993).

“Surface Exploration Case Histories” por Schumacher and LeSchack(AAPG-SEG Special Publication, 2002).

Una lista de referencias más completa puede ser requerida al autor.

CAPITULO XI GEOQUIMICA AMBIENTAL

11.1.- Principios de Geoquímica Ambiental

- Naturaleza y composición de los reservorios geoquímicos- Ciclos geoquímicos- Alteraciones antropogénicas

NATURALEZA Y COMPOSICIÓN DE LOS RESERVORIOS GEOQUÍMICOS

Equilibrio dinámico

T17/1

AGUAMATERIA

Adsorción

HIDROSFERA

BIOSFERA ATMÓSFERA

LITOSFERA

SUELOS

MATERIA ORGÁNICA

MINERALES

AGUA

Cuarzo Calcita MicasOxi-hidróxidos de Fe y MnMinerales de las arcillas (Caolinita, esmectita)

IntercambioIónico

HIDROSFERA

BIOSFERA LITOSFERA

ATMÓSFERA

AEROSOLESATMOSFÉRICOS H2O Vap.

GASES DISUELTOS

DEPOSICIÓNLIQUIDO SÓLIDO Gases Partículas

OTROS

NIEBLA o

VAPOR

HUMO(Combustión

)

POLVO (Fragmentos de

rocas y minerales)

Agua (captación, vapor)

HÚMEDA SECA

T17/2

Molé

Tejidos

ATMÓSFERA

BIOSFERA LITOSFERA

HIDROSFERA

DISTRIBUCIÓN97.2%

Océanos2.1%

Glaciares0.6% Aguas

Subterráneas0.01% Ríos y

lagos0.001%

Atmósfera

AGUA

CambiosEstado

PROPIEDADES

Polaridad

Calor específico de vap. Yfusió

nCohesivid

adDensidad y

estratificación

CICLO DEL AGUA

cula dipolar

ATMÓSFERAHIDROSFERA LITOSFERA

BIOSFERA

PLANTAS ANIMALES

MATERIA ORGÁNIC

A

MaterialEsqueletal

MUERTA

VIVA

No tan degradable

DEGRADACIÓN

Fácilmente degradable

TejidosBlandos

Fluidos

Corporales

0 6% Aguas Subterráneas

Corporales

HUMUS Incorporan P, N, S... y metales

GRUPO

NO HÚMICO(Polisacárid

os)

GRUPO HÚMICO

Soluble en soluciones ácidas y básicas: Ácido Fúlvico

Solubles en soluciones básicas: Ácido Húmico

No solubles: Humin

T17/3

Ciclo del Carbono

11.2.- CICLOS GEOQUÍMICOS

Ciclo del Azufre

MTon/año (% antrópico)

Los números en negro indican cuánto carbón está almacenado en los diferentes reservorios. Los números en azul indican cuanto carbón es removido entre reservorios cada año. (unidades en billones de toneladas)

T17/4

t

11.3.- ALTERACIONES ANTROPOGÉNICAS

Contaminación

Actividad urbana

Agricultura Ganadería Industria: Minería

Agroalimentaria

Volcanes

IncendiosAlgunos tipos de

rocasAerosoles marinos CO2, SO2,

comp. Volátiles,metales pesados,

Otras etc.NO2, CO2, SO2,

comp. Volátiles,metales pesados,

comp. Orgánicos,

Fertilizantes, abonos

etc.Ejm.

POLUCIÓN ÁCIDA

DRENAJE ÁCIDO LLUVIA ÁCIDA

Lluvia ácida

Natural: Volcanes

Antrópica: Actividad urbana y productiva

T17/5

Exceso de deposiciones de SO2 en Europa(Tm/Km2).

Fuente: EMEP

Meta a alcanzar según el protocolo de Oslo de 1994: El exceso de las deposiciones de azufre debe ser reducida al 60%

T17/7

4

4

Drenaje ácido

Natural: ARD (Acid Rock Drainage)

Antrópica: AMD (Acid Mine Drainage)

2- + 2+OXIDACIÓN SO4 , H , FeDE SULFUROS

otros metales

⇓ pH ⇑ [metales y sulfatos]

Reacciones

FeS2 + H2O + 7/2O2 2H+ + 2SO 2-

Bacterias

+ Fe2+

Fe2+ + 1/4O2 +H+

Fe3+ + 1/2H2O

FeS2 + 14Fe3+ + 8H2O 15Fe2+ +2SO 2-

Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 +

3H+

+ 16H+

2 2

T17/6

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