IV CONGRESO DE GEOLOGIA Y MINERIAGEOMÁTICA EN GEOLOGÍA
GEOMAT.10
MEMORIAS GEOMIN 2001, LA HABANA, 19-23 DE MARZO. ISBN 959-7117-10-X GEOMAT- 49
MODELACIÓN GEOLÓGICA DEL YACIMIENTO DE PINARES DE MAYARÍ
Dr. Félix Quintas Caballero1
1. Instituto Superior Minero metalúrgico de Moa. Holguín .Cuba E Mail [email protected]
Resumen
La modelación de los yacimientos minerales constituye una metodología moderna que garantiza un mejorconocimiento de los yacimientos minerales y permite el diseño de modelos de explotación sustentable yeficientes.En los últimos años se ha ido introduciendo en Cuba el concepto y la metodología de la modelación delos yacimientos minerales en la medida en que se ha avanzado en la profundización de la aplicación dela computación y de la informática en la Geología.El ejemplo de modelación de yacimientos lateríticos niquelíferos mas completo, realizado en Cuba sedesarrolló en el yacimiento Pinares de Mayarí situado en la meseta de igual nombre de la provincia deHolguín en la porción oriental de Cuba.El modelo geológico del Yacimiento Pinares de Mayarí tuvo como resultado principal la definición,caracterización y delimitación de los Dominios geológicos del Yacimiento. Este resultado es muyimportante para la conceptualización minera del yacimiento mineral de Pinares de Mayarí y permitirárealizar en el futuro su explotación de un modo eficiente y sustentable.
Abstract
Modelatión of minerals deposits is product a modern metodology for a profound study and knowlegment ofthis geological objects.In last year this concept and metodology has been introduced in Cuba related with advance ofcomputation and in-formatization of our country.Example of more complete modelation of lateritic minerals deposits was maked in Pinares de Mayari ,Hlguin province in the Eastern part of Cuba.Geological Dominiosn of Pinares de Mayarí mineral deposit was principal results obtained. This results ismany important for mining conceptualization of minerals deposits and sustentable explotación in thefuture
Introducción.
El Yacimiento Pinares de Mayarí, tiene una extensión de 120 km2 y se encuentra ubicado en la meseta
homónima, en la provincia de Holguín, extremo oriental de Cuba.(Fig.1)
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En el límite oriental se localiza el proyecto de Pinares Este cuya explotación comenzó en 1905, por la
Bethlehem Cuban Iron Co. como fuente de mineral de hierro. De 1934 a 1940 la compañía Pardners
Mines Co. realizó la exploración de varias áreas de la cuenca del río Levisa. A fines de 1943 comenzó a
producir la planta de Nicaro Nickel Co., siendo actualmente la Empresa René Ramos Latour
concesionaria de Pinares Este yacimientos ( Alfaro y otros, 1990).
El yacimiento fue explorado intensamente incluso en la red 100x100 lo que proporcionó una abundante
y variada data . Hasta 1989 la Empresa Geominera deSantiago de Cuba perforó 6919 pozos, y construyó
120 pozos criollos, tomándose 59 533 muestras para análisis químico (fundamentalmente de Ni, Co y
Fe), 596 muestras compositas, 285 muestras mineralógicas, 13 muestras de aguas, 150 muestras para
análisis petrográfico y 200 muestras para análisis geofísica y análisis geotécnico. Entre 1996 y 1998 en
algunas áreas del yacimiento la WHL y Pinares S.A. construyeron 586 pozos con diferentes redes y
objetivos tomándose 14 115 muestras para el análisis de 8 y hasta 12 elementos. También fueron
tomadas 2000 muestras para geofísica y otras muchas con otros fines. En todo el territorio se realizó el
levantamiento básico para la búsqueda de cromitas por parte de la Empresa Geominera de Oriente que
aporto valiosas informaciones acerca del carácter de la geología no solo de la meseta sino también de
sus áreas cercanas. No obstante la data no era del todo confiable por lo que fue necesario un profundo
trabajo inicial por parte de un grupo multidisciplinario de especialistas para su depuración e inclusión en la
base de datos del llamado proyecto PINEXPLORER llevado a cabo por el ISMM y PINARES S.A. La base
topográfica disponible no estaba digitalizada y actualizada por lo que se procedió a crear el Modelo
Digital del Terreno por parte de la Empresa de Construcciones militares de Holguín (grupo CITEC-GER)el
cual fue incluido en la base de datos siendo de gran utilidad tanto para el análisis geomorfológico como
para el tectónico de todo el yacimiento y sus áreas cercanas.
A pesar de todo el trabajo geológico realizado no se tenia un conocimiento suficientemente profundo e
integrado de la geología del yacimiento en especial de su modelo conceptual el cual pudiera servir de
base segura para elaborar los modelos matemáticos y aportará valiosas informaciones para la
conceptualización minera y la rehabilitación futura del yacimiento.
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Figura 1. Localización de Pinares de Mayarí. Características geológicas y Dominios (modificado de
Iturralde Vinent ,1996)
El Modelo geológico del yacimiento de Pinares de Mayarí, parte de la relación entre el proceso de
meteorización , condicionado por varios factores específicos para la región, y l el producto del proceso, o
sea la corteza de intemperismo con todas sus propiedades (geomorfología, estructura , tipo de corteza,
composición sustancial , hidrogeología ,etc.) , dando respuesta a características tales como: el contacto
brusco de la corteza con ausencia de saprolitas y la casi ausencia de ocres estructurales iniciales así
como a los tipos de corteza en el yacimiento, la potencia útil, presencia de corazas, rugosidad del fondo,
tendencias geoquímicas, etc.. Como paso previo al proceso de modelación se tuvieron en cuenta las
experiencias internacionales novedosas sobre la modelación de yacimientos minerales contenidas en los
trabajos realizados por Brand y otros 1998, Brand 1997, y Burger P.A. 1997.
El yacimiento laterítico de Pinares de Mayarí se enmarca dentro del tipo genético de las cortezas de
meteorización o intemperismo, perteneciendo a la clase residual de este tipo, con un marcado predominio
de las menas oxidadas o propiamente lateríticas ferroniquelíferas, que lo sitúa dentro del estilo ferralítico.
Según la clasificación de Brand y otros, 1998 el yacimiento de óxidos,tipo C, dominados por oxihidroxidos
de Fe. Este yacimiento está enriquecido en los elementos geoquímicamente menos móviles en las
condiciones superficiales y empobrecidas en los más móviles. Desde el punto de vista económico,
representa en la actualidad una de las principales fuentes de recursos de Ni y Co, y puede ser
considerado como una fuente potencial de Fe, Cr, Al, metales raros y dispersos, así como de metales
nobles. En general presenta una corteza con un elevado grado de madurez (amplio predominio de las
litologías de mayor grado de meteorización),e incompleta (ausencia o escaso desarrollo de determinado
tipo de litología propia de las cortezas de meteorización) y con un contacto brusco entre la corteza y su
roca originaria (roca madre),así como un marcado predominio de los ocres estructurales finales y Ocres
inestructurales, que sin duda alguna son las más productivas para Ni y Co, (particularmente los
estructurales finales),el desarrollo significativo de los ocres inestructurales con concreciones ferruginosas
y un desarrollo muy limitado de los ocres estructurales iniciales y las serpentinitas lixiviadas, presentes en
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áreas y sectores muy específicos. Es excepcional la presencia de corteza laterítica desarrollada a partir
de gabros .(Batershill 1999, Quintas et al 1999)
En Cuba los horizontes componentes de la corteza laterítica se han denominado históricamente como
Ocres, (Ponce N.1980, ) tanto en las actividades geológicas como mineras, diferenciándose los
siguientes:
1. Ocre estructural inicial, que se localiza en la parte baja del corte laterítico y que se caracteriza por la
presencia de las estructuras de la roca madre y de una masa mineral parcialmente lixiviada.
2. Ocre estructural final, que sobreyace al ocre estructural inicial, presentando características
estructurales parecidas, pero con el predominio de productos residuales de la lixiviación.
3. Ocre inestructural, que se localiza hacia la parte superior del corte laterítico, conteniendo minerales
arcillosos y óxidos e hidróxidos de hierro y manganeso, sin presencia de las estructuras primarias de la
roca madre.
4. Ocre inestructural con concreciones, situado en la parte superior del corte laterítico, que se
caracteriza por el predominio de concreciones de óxidos e hidróxidos de hierro que en ocasiones pueden
aparecer cementados dando lugar a corazas ferruginosas.
Análisis de las características geológicas del yacimiento.
El análisis de las principales coberturas informáticas, relacionadas con propiedades esenciales del
yacimiento ,siguió el orden del diagrama de flujo elaborado para la modelación (fig.2), y partió de la
concepción del modelo geológico que se basa en los procesos geodinámicos que tuvieron lugar desde el
Plioceno y originaron el yacimiento. Para alcanzar el Modelo geológico fue concebido un diagrama de
flujo compuesto por cuatro campos: Geológico, Geoquímico, Geomorfológico e Hidrogeológico con sus
correspondientes capas informáticas.
La definición del modelo conceptual del yacimiento partió del análisis profundo de las principales
propiedades del yacimiento, y su relación con los factores condicionantes, lo que permitió crear las bases
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para la ponderación de las principales propiedades, geomorfológicas, estructurales, litológicas y
geoquímicas, que constituyen la respuesta a la actuación de la meteorización ..
Los productos informáticos principales obtenidos por el análisis de las características antes mencionadas
fueron correlacionados, ponderados y sintetizados con el fin de obtener el Modelo Geológico.
Figura 2 Modelo de flujo elaborado para la modelación geológica del yacimiento Pinares de Mayarí
Productos informáticos que sirven de base al modelo.
• Geomorfología.
Del análisis del Modelo Digital del Terreno (MDT), de la morfometría obtenida por procesamiento del
MDT, incluyendo la red de drenaje, así como de observaciones de campo en Pinares de Mayarí, se
definieron tres zonas geomorfológicas (A, B y C), caracterizadas cada una de ellas por elementos
morfológicos y morfométricos, entre las que se destacan la rugosidad del fondo de la cobertura friable,
pendientes, disección vertical, disección horizontal y forma y ordenes de la red de drenaje; La zona A se
encuentra en el extremo Noroccidental de la meseta, la Zona B en el extremo Suroriental, y la Zona C
en la porción central donde se localizan morfoestructuras asociadas a la falla Pinares de Mayarí, qula
cual se propaga desde Pinalito, pasando por La Mensura, hasta el Cayo de Las Mujeres (Fig. 1), (Quintas
et al, 1999,Cordovés J. M. et al. 1999).
• Estructura y litología.
Los productos informáticos relacionados con la estructura y la litología son los siguientes:
1. Mapa geológico estructural del basamento, que muestra los tipos litológicos del basamento, su
relación mutua y distribución, especialmente los gabroides por ser la litología que da lugar a
contaminaciones dentro de la corteza; además se muestran las estructuras disyuntivas según su
orden jerárquico, y los principales sistemas de grietas. De las que se hizo un análisis geoestadístico
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2. Mapa geológico estructural de la cobertura friable, (corteza y redepósitos), que muestra la distribución
en superficie de los tipos litológicos principales de la cobertura friable y los afloramientos del
basamento en superficie, así como las estructuras disyuntivas que constituyen los diferentes
sistemas.
3. Columnas estratigráficas generalizadas de los distintos tipos de cortezas y de los redepósitos.
4. Mapa de potencia del mineral útil y del escombro
.Geoquímica.
Los productos informáticos obtenidos para caracterizar el Modelo Geológico son los siguientes:
1. Mapa de distribución de Níquel de la potencia de mineral útil.
2. Mapa de distribución de Cobalto de la potencia de mineral útil.
3. Mapa de distribución de Hierro de la potencia de mineral útil.
4. Mapa de distribución de Níquel + 2 Cobalto de la potencia de mineral útil.
5. Perfiles litogeoquímicos para cada Dominio
Modelo geológico conceptual del yacimiento.
El modelo geológico conceptual del yacimiento Pinares de Mayarí considera que los procesos meteóricos
y erosivos que dieron lugar a la corteza de meteorización y a los redepósitos presentes en el yacimiento
en gran medida están influidos por el desarrollo del anticlinal Pinares de Mayarí en una región donde
persistió el clima cálido y húmedo.. Partiendo de las características tectónicas y estratigráficas regionales
y locales ( Iturralde Vinent M. (1978). , Iturralde Vinent M, (1996),Quintas et al 1999)
,concebimos el proceso evolutivo en tres ciclos ( Fig. 3)
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Primer ciclo. Desarrollo intenso de la corteza a partir del Plioceno - Pleistoceno cuando el núcleo del
anticlinal emerge y es intensamente fracturado. Las fuerzas de tracción generadas en el núcleo del
anticlinal dan lugar a sistemas de fracturas abiertas en las rocas ultamaficas serpentinizadas del
núcleo, creándose condiciones favorables para el desarrollo intenso de la corteza de intemperismo
Segundo ciclo. Agotamiento del volumen de rocas agrietadas y formación de redepósitos. Durante
este ciclo la estructura anticlinal en cuyo núcleo se encuentra el complejo ofiolítico alcanza su
máximo desarrollo. El volumen de rocas agrietadas del núcleo del anticlinal es totalmente
meteorizada hasta alcanzar el nivel de fondo donde predominan las grietas cerradas. Cesa la
meteorización en profundidad. Se desarrollan fallas basculantes formándose numerosas cuencas
internas en la actual meseta. La corteza es parcialmente erosionada de la parte oriental y se
acumulan volúmenes considerables de sedimentos, (redepósitos), en medios fluviales en la porción
occidental de la actual meseta.
Tercer ciclo. El proceso de arqueamiento del núcleo del anticlinal, continúa de manera lenta.
Predominan los esfuerzos del sur que dan lugar a un proceso de rotación en el núcleo, haciendo que
la porción noroccidental de la Meseta (zona geomorfológica A) se coloque en niveles hipsométricos
inferiores a la zona geomorfológica B, originándose numerosas fallas basculantes en dicho sector .
Los redepósitos son intensamente erosionados en la zona occidental.
Evolución de la corteza.
De acuerdo al análisis integrado del marco geológico regional y local, se evidencia que la evolución y
desarrollo de la cobertura friable ha transitado por tres ciclos, que reflejan la interacción de los procesos
geológicos endógenos (tectónicos) y exógenos (meteorización, erosión y sedimentación).
En el ciclo inicial predominó el proceso de meteorización generándose la corteza. Durante este ciclo se
produjeron movimientos de ascenso del complejo ofiolítico, continuos e intensos que dieron lugar a una
intensa fracturación del macizo rocoso, especialmente en el núcleo del anticlinal. , donde se desarrollaron
sistemas de grietas de tracción (abiertas), creándose condiciones favorables para el desarrollo de los
procesos de meteorización (Quintas et al 1999).
Fig. 3. Modelo de la evolución geológica Plioceno- Cuaternaria de Pinares de Mayarí.
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En el segundo ciclo ocurrieron movimientos de ascenso generalizado por pulsaciones, Este escenario
dinámico estuvo asociado a la rotación del plano del pliegue anticlinal, hacia el Noroeste, por incremento
de las fuerzas transpresivas provenientes de la cuenca de pull apart Bartlett, a la vez que se generaba
cizallamiento producto del deslizamiento transcurrente de la falla de Oriente (límite entre las placas
Norteamericana y Caribe), Iturralde Vinent 1996, Quintas et al 1999. El sistema de fallas Noreste
experimentó movimientos de rotación diferenciales en el plano vertical, dando lugar al basculamiento de
las fallas, especialmente en la zona geomorfológica A. La elevación de algunos bloques y el hundimientos
de otros dio lugar a la formación de un relieve complejo y la formación de numerosas zonas de intensa
erosión local, adyacentes a pequeñas cuencas sedimentarias fluviales, generándose los redepósitos.
El tercer ciclo se relaciona con el incremento del proceso erosivo por una máxima rotación del núcleo
del pliegue dando lugar a la destrucción intensa de los redepósitos y parcialmente de la corteza de
meteorización.
Al ascender el complejo ofiolítico sobre el nivel del mar y fracturarse intensamente se originó una capa
poco profunda de rocas muy agrietadas, con grietas abiertas, dándose las condiciones propicias, que
unidas al tipo de clima, relieve y circulación de las aguas subterráneas determinaron la formación de la
corteza de meteorización con sus características actuales. Los procesos de oxidación e hidrólisis
produjeron la desintegración inicial del complejo rocoso agrietado, con la destrucción de la masa
silicatada original ( serpentinitas). La liberación de los álcalis produjo el aumento de la alcalinidad en
profundidad. Al sobrepasar el Ph 6.8, el Ni contenido en los productos residuales hidrolizados se disolvió
y migró desde las partes más profundas de la corteza. El níquel se liberó en los estadios tempranos del
proceso de meteorización pasando a la solución acuosa, donde se encontraba, como bicarbonato, siendo
evacuado en gran medida de la corteza. El manganeso y el cobalto se oxidaron y carbonatizaron con
posterioridad migrando hacia horizontes menos profundos que el níquel. Los compuestos de Fe, se
acumularon fundamentalmente en la parte alta de la corteza.
El contenido de Ni y Co disminuye bruscamente en el límite de los ocres inestructurales con los ocres
inestructurales finales, mientras que el Fe experimenta un incremento creciente mas allá de la barrera
del Ph 6.0-6.2 cuando se deposita el Fe3 +.
El Ca, Mg y los álcalis fueron lixiviados intensamente de la corteza en forma de carbonatos solubles. El
perfil de Pinares de Mayarí se caracterizó durante su evolución por presentar un buen drenaje de las
aguas subterráneas por lo que el desarrollo de la nontronita fue reducido y restringido tanto en potencia
como en distribución lo que explica en parte la ausencia, casi total de las saprolitas y de los ocres
estructurales iniciales, estas características del proceso de meteorización son similares a algunas de las
descritas por diversos investigadores en otros yacimientos de lateritas niquelíferas fuera de Cuba
(Guinzburg 1963, Brand 1998, etc) Los horizontes ferralíticos se desarrollaron intensamente. La gohetita
es el mineral más abundante con trazas de cromita y óxidos de manganeso. Hacia el techo de este
conjunto litológico la gohetita fue reemplazada por la hematita y los óxidos de manganeso son lixiviados.
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Dominios geológicos del yacimiento Pinares de Mayarí
En el yacimiento de lateritas niquelíferas de Pinares de Mayarí fueron definidos 6 Dominios geológico,
tres para la porción norte occidental ,dos para la porción sur oriental y un Dominio en la porción central
del yacimiento. (fig. 1) Para cada Dominio fueron creadas 64 capas informáticas ,seleccionando las de
mayor peso para caracterizar el Modelo del Dominio, pero las mismas pueden ser manejadas
individualmente con fines variado incluyendo la obtención de modelos alternativos.(Quintas et al 1999)
Breve caracterización de los Dominios Geológicos del Yacimiento Pinares deMayarí
Producto de la modelación del yacimiento de lateritas niquelíferas en Pinares de Mayarí fueron definidos
6 Dominios Geológicos. Tres de los cuales se localizan hacia el Oeste de la falla Pinares de Mayarí que
atraviesa por su parte central a la meseta de Pinares con una dirección Noreste, dos hacia la porción
Este y un Dominio Central que se propaga por la zona de falla de Pinares de Mayarí y un sector sureste
de la meseta desde Pinalito hasta el sur este de Valle Hermoso (figura 1)
Los Dominios 1,23 se caracterizan por una mayor potencia, mayor rugosidad del fondo , presencia
frecuente de redepósitos y contenidos relativos mas bajos de NI y Co , con mayor presencia de
gabroides en diques o zonas de brechas tectónicas especialmente hacia los bordes de la meseta, con un
relieve mas complejo caracterizado por la presencia de numerosos valles y colinas , algunas de estas con
laderas de grandes pendientes ,mientras que los Dominios 5 y 6 presentan una menor potencia , altos
contenidos de Ni , redepósitos poco frecuentes. El Dominio 4 se propaga por la porción central, sur y
norte del yacimiento inmediatas a la zona de falla Pinares de Mayarí y se caracteriza por presentar las
potencias mas pequeñas , y la mayor aflorabilidad de las rocas del basamento. En algunos sectores de
este Dominio el contenido de NI es muy elevado relacionándose especialmente con el desarrollo de
mayores espesores de saprolitas. Son frecuentes en este Dominio los redepósito , en ocasiones de gran
potencia y un relieve muy complejo así como una gran rugosidad del fondo.
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Conclusiones
• El yacimiento de Pinares de Mayarí es del tipo C , de la clasificación de Brand ,caracterizado por el
predominio de oxihidroxidos de hierro, con una potencia media relativamente pequeña y altos contenidos de
Ni y Co.
• La corteza de meteorización en el yacimiento es madura e incompleta caracterizándose por la ausencia
bastante frecuente de las saprolitas y de los ocres estructurales iniciales.
• Los principales sistemas de grietas y fallas siguen una orientación NW, y NW, y en menor medida E-W,
Los sistemas de grietas son cerrados, predominantemente. La falla principal es la de Pinares de Mayarí.
• La rugosidad del fondo del yacimiento es mayor en la zona geomorfológica A, región noroocidental que en
la zona B
• Los redepósitos son mas abundantes y de mayor potencia en la zona geomorfológica B (Dominios 1,2,y3)
• En el yacimiento Pinares de Mayarí existen 6 Dominios geológicos bien diferenciados
• La cobertura friable (corteza y redepósitos fue originada a través de tres ciclos geológicos.
• Las ofiolitas del basamento son predominantemente representativas de las tectonitas, con predominio de las
harzburgitas siendo escasos los diques de gabroides.
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