Tesis hidrocarburos

8/15/2019 Tesis hidrocarburos

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UNIVERSIDAD DE CHILEFACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICASDEPARTAMENTO DE GEOLOGÍA

PROCESOS DE OXIDACIÓN QUÍMICA Y BIOQUÍMICA EN ROCASSULFURO MINERALIZADAS Y RELACIÓN CON LA GENERACIÓN DEIONES LIBRES Y GASES DE HIDROCARBUROS: APLICACIÓN A LA

EXPLORACIÓN DE YACIMIENTOS BAJO COBERTURA

TESIS PARA OPTAR AL GRADO DE DOCTOR ENCIENCIAS MENCIÓN GEOLOGÍA

RODRIGO FIDEL LUCA PALACIOS

PROFESOR GUÍA:BRIAN TOWNLEY CALLEJAS

PROFESOR CO-GUÍA:JOSÉ TOMÁS VARGAS VALERO

MIEMBROS DE LA COMISIÓN: ALVARO PUIG GODOY

VICTOR MAKSAEV JURCHUCBERNHARD DOLD

SANTIAGO DE CHILEDICIEMBRE DE 2012


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RESUMEN

En exploraciones mineras se han desarrollado técnicas indirectas de detección de yacimientos bajocobertura, entre estas geoquímicas, que se basan en procesos de generación de patrones geoquímicosen superficie a partir de yacimientos de minerales sulfurados bajo cobertura. Procesos de oxidación ylixiviación natural generan iones y diferentes tipos de gases en profundidad, que pueden ascender através de la cobertura hasta la superficie para ser fijados en partículas de suelo.

En esta tesis se presentan los resultados de estudios experimentales y de terreno orientados acomprender los procesos que llevan a la generación de evidencias geoquímicas de contraste ensuperficie desde un yacimiento bajo cobertura. La investigación experimental fue realizada con el objetivode comprender y caracterizar los procesos que ocurren a nivel de una fuente en términos de generaciónde iones libres y compuestos gaseosos. Por otra parte se realizaron estudios en terreno con el fin deevaluar un caso natural de desarrollo de anomalías de contraste geoquímico en superficie a partir de unyacimiento bajo cobertura, con énfasis en mecanismos de generación y migración a través de cobertura.

En la fase experimental se emularon condiciones ambientales de yacimientos expuestos a procesosde oxidación y lixiviación química y biológica, estos en columnas experimentales con roca de menasulfurada bajo una cobertura no consolidada. La roca de mena se obtuvo de la Mina El Teniente (1% Cu)y se colocó en la base de 5 columnas de 1 m de alto, la que fue cubierta con diferentes tipos demateriales. Una columna adicional se llenó solo con material no consolidado, utilizada como control. Encada columna se circuló agua a través de la cobertura y roca de mena durante 3 años. La solución fuemonitoreada por pH, Eh, Cu2+, Cl-, I- y cultivo bacterial. En paralelo se realizaron experimentos in vitro con

concentrados de pirita y calcopirita, y con roca de mena de El Teniente, expuestos a un cultivo de A.ferrooxidans o comunidades bacterianas naturales. Estos fueron sellados por 90 días, con circulación deun flujo de aire analítico. Los gases generados en los procesos de oxidación y lixiviación fueronacumulados al pasar a través de material adsorbente. En estos experimentos se analizó pH, Eh, Fe Total,FeII, Cu2+, cultivo bacterial y compuestos gaseosos de hidrocarburos (SGH) en el material adsorbente.

Para el estudio de caso se seleccionó el yacimiento pórfido cuprífero (Cu-Au-Mo) Inca de Oro, ubicadoen la región de Atacama, Chile. Este yacimiento se encuentra bajo una cobertura transportada de unos30 a 130 m. El estudio de la cobertura se realizó sobre 10 sondajes, con análisis de pH, electro-conductividad (EC), sólidos totales disueltos (TDS), geoquímica ICP-AES por 35 elementos (digestión 4ácidos) y difracción de rayos X, todo en muestras de gravas. Adicionalmente se analizaron compuestosgaseosos de hidrocarburos (SGH) en colectores pasivos OreHound GOCC ® insertos en superficie.

Los resultados de las experiencias de laboratorio detectaron liberación de Cu2+ a la solución,disminución de pH, aumento de actividad microbiótica y detección, quizás por primara vez en forma

directa, de compuestos de gases de hidrocarburos generados por estos procesos en experimentos in -vitro. Estos resultados demuestran que los procesos de oxidación y biolixiviación de rocas con mineralessulfurados son capaces de generar aumentos de concentración de metales en solución, incrementos deactividad microbiótica, generación de gases y gradientes de redox, que llevan a migración de iones ygases a superficie, a través de una cobertura transportada.

En el pórfido Inca de Oro los valores de pH, EC y TDS de la cobertura presentan variaciones sutilesrespecto de la proyección superficial del yacimiento bajo cobertura. Sobre la zona central demineralización, respecto de los bordes, los valores de pH son levemente más bajos mientras que EC yTDS son levemente más altos. La concentración de Cu, Pb y Zn son mayores sobre el yacimiento,respecto de la cobertura hacia los bordes. El elemento Ca muestra una disminución de valores en la zonacentral, asociada con valores menores de pH, como también correlación positiva con la ocurrencia decalcita (DRX). Los compuestos gaseosos de hidrocarburos sobre el yacimiento Inca de Oro destacanconcentraciones elevadas individuales en colectores sobre la proyección del yacimiento. Se demuestraen este estudio de caso que los procesos de oxidación y biolixiviación ocurren en tiempo presente,ocurrieron en el pasado, y han llevado a la generación de contrastes geoquímicos en la cobertura ysuperficie, si bien sutiles, detectables.

La generación de las anomalías de contraste en la cobertura sobre el yacimiento Inca de Oro seríarespuesta de distintos mecanismos de movilización de iones desde la fuente mineralizada a superficie,entre estos: evaporación/condensación de aguas subterráneas; generación de gases inorgánicos yorgánicos; capilaridad; bombeo tectónico, y gradientes electroquímicos.

Los estudios experimentales, de columnas e in vitro, conjuntamente con el estudio de caso, confirmanla ocurrencia de procesos de dispersión de iones y gases a partir de yacimientos de minerales sulfurosbajo cobertura transportada, con generación de improntas geoquímicas de contraste en superficie,conceptos que son aplicables a exploraciones mineras en zonas cubiertas.


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ABSTRACT

In mining exploration many indirect techniques have been developed for the detection of ore depositsbeneath cover, among them geochemical, these based on processes that generate surface geochemicalcontrast anomalies from sulfide ore deposits beneath transported overburden. Natural oxidation andleaching processes generate ions and different types of gases at depth that may ascend through cover tosurface, finally being fixed to soil particles.

In this thesis the results of experimental and field studies focused on comprehending processes thatgenerate geochemical contrast evidences at surface from ore deposits beneath cover are presented.Experimental research was carried out with the objective of characterizing and understanding processesthat occur at source, those that generate free ions and gaseous compounds. In addition, field studies wereundertaken in a natural case study to evaluate the development of surface geochemical contrastanomalies from a sulfide ore deposit beneath overburden, with emphasis on origin and migrationmechanisms through cover.

In the experimental stage the environmental conditions of a sulfide ore deposit exposed to chemicaland biological oxidation and leaching processes were emulated. These experiments were carried out infive 1 m deep columns, loaded at bottom with El Teniente ore rock (1% Cu) and covered with non-consolidated materials of diverse types. One additional column was filled only with non-consolidatedmaterial and used as control. Water was drained regularly through these columns for a period of over 3years. The circulating solutions were monitored for pH, Eh, Cu2+, Cl-, I- and bacteria cultures. In parallel, invitro experiments were undertaken, these with pyrite and chalcopyrite concentrates, as well as ore rock

from El Teniente. These materials were exposed to a culture of A. ferrooxidans or a community of naturalbacteria, sealed for a period of 90 days, with circulation of analytical ultrapure air. Gaseous compoundsgenerated in these experiments were accumulated by absorption to a special adsorbing material. In theseexperiments solutions were monitored for pH, Eh, FeTotal, FeII, Cu2+ and bacterial culture. Hydrocarbongaseous compounds were analyzed from the adsorbent materials by the SGH technique.

The natural case study was undertaken at the Inca de Oro porphyry copper (Cu-Au-Mo) deposit,located in the Atacama region, Chile. This deposit lies entirely beneath a cover of transported overburden,30 to 130 m. The study of overburden was carried out over 10 diamond drill boreholes, with analysis ofpH, electroconductivity (EC), total dissolved solutes (TDS), 4 acids digest ICP-OES 35 elementsgeochemistry and X-ray diffraction of overburden samples. In addition, SGH analyses of hydrocarbongaseous compounds were analyzed from OreHound GOCC ® passive collectors placed at surface, overand away from the projection of the ore deposit.

The results of laboratory experimental studies detected generation of Cu2+ to solution, pH decrease,

microbial activity increase and likely first time direct detection of bacteria generated hydrocarbon gaseouscompounds from the in vitro experiments. These results demonstrate that oxidation and leachingprocesses of sulfide bearing rocks are capable of increasing metal concentrations in solution, togetherwith increments of microbial activity, generation of gaseous compounds and redox gradients that may leadto the migration of ions and gases to surface, through transported overburden.

At the Inca de Oro porphyry Cu deposit, pH, EC and TDS values of overburden present subtlevariations respect to the surface projection of the deposit. Above the central mineralization zone, respectto background, pH values are slightly lower, while EC and TDS are slightly higher. In addition, Cu, Pb andZn concentrations are higher over the deposit. The element Ca presents slightly lower concentrationsabove the deposit, in agreement with lower proportions of calcite, as determined by XRD analysis.Hydrocarbon gaseous compounds in collector devices above the deposit show some locally highconcentrations that contrast respect to background samples away from the deposit projection. The resultsof this case study demonstrate that oxidation and leaching processes occur at present, have occurred inthe past, and have impacted on the generation of geochemical contrast anomalies both in overburden andat surface, that even if subtle, are detectable.

The generation of geochemical contrast anomalies above the Inca de Oro deposit result from diverseionic migration processes from the mineralized source to surface, among these: groundwater evaporation/condensation; generation of inorganic and organic gases; capillarity; tectonic pumping, andelectrochemical gradients.

Experimental studies, column and in vitro, together with the case study, confirm occurrence ofgeochemical dispersion processes of ions and gases from sulfide mineral deposits beneath transportedoverburden, with generation of surface geochemical contrast imprints at surface, concepts that areapplicable to mining exploration in areas covered regions.


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Resultados de este trabajo de investigación se publicaron en la revista Hydrometallurgy

Título: Formation of hydrocarbon gaseous compounds during bioleaching of copper

sulphide minerals with mesophilic microorganisms. Autores: R. Luca, B. Townley, B. Escobar, T. Vargas.

Año: 2008

Disponible en Anexo Digital.


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La dignidad del hombre es atacada cada vez que un hombre,

sin que sea responsable, es reducido a cesación del trabajo.

La dignidad del hombre es atacada cada vez que tiene que

vender su trabajo por un salario menor de lo justo.

San Alberto Hurtado


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A Sandra por ser

mi compañera de vida.

A mis hijos Loreto y Luciano

por ser ellos.


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Agradecimientos

Quiero partir agradeciendo a todas las personas que han estado conmigo en esteproceso, ya que ha sido bastante largo, pero no por eso ha dejado de ser interesante yentretenido.

A Brian Townley, por ser el profe guía e invitarme a participar de este trabajo, ademásde siempre contagiarnos con ese ánimo positivo.

A Carolina, Feña y las personas que nos apoyaron en Inca de Oro, por formar estegrupo de trabajo y amigos.

Al Profesor Tomás Vargas, por darse el tiempo de ser parte de este trabajo, a laProfesora Blanca y Sra. Emma por ayudarme y aconsejarme en esos períodos largosde trabajo de laboratorio.

A todos los profesores del Departamento de Geología, que siempre han tenido una muybuena disposición a enseñar dentro y fuera de la sala de clases.

A Rosita, Quilo, Carlos, como también a Maritza que sin su ayuda todo sería muchomás difícil.

No puedo dejar de mencionar, aunque ya no está en el Departamento de Geología, aMaría Rosa que siempre tuve de ella el apoyo y ayuda en mi paso por esteDepartamento.

A Millarca, Natalia, Mariajosé, Carlos, Mauro, Marcia porque siempre hemos podidoconversar y nunca hemos olvidado quienes somos.

Como siempre a mis papás que me han apoyado en todo momento y ahora más quenunca y a mi hermana Rosario.

Agradecer a Conicyt, por la Beca de Doctorado, al Proyecto Fondef D02I 1083(Conicyt), denominado “Desarrollo Experimental y Fundamentos Científicos deGeoquímica de Extracción Parcial y Biogeoquímica en la Prospección Minera de ZonasCubiertas: Aplicaciones en Depósitos de Pórfido Cuprífero Chilenos”, proyecto conjuntoentre Codelco – Chile y Universidad de Chile y al Proyecto AMIRA P781 “Predictive

Geochemistry in Areas of Transported Overburden”, en conjunto con CSIRO (Australia),Universidad de Chile (Chile), y las empresas Codelco, Río Tinto, Vale y Kinross.

A todos simplemente Gracias.


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I

ÍNDICE

1 INTRODUCCIÓN ................................................................ 1

1.1 EL PROBLEMA ........................................................................................................... 2

1.2 HIPÓTESIS ................................................................................................................. 2

1.3 OBJETIVOS ................................................................................................................ 3

1.3.1 OBJETIVO GENERAL ...................................................................................... 3

1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................. 3

2 ANTECEDENTES ............................................................... 5

2.1 GENERACIÓN DE IONES METÁLICOS Y GASES EN UNA FUENTEMINERALIZADA. .................................................................................................................. 5

2.1.1 MECANISMO DE DESINTEGRACIÓN DE SULFUROS POR BACTERIAS .... 6

2.1.2 GENERACIÓN DE ESPECIES GASEOSAS EN UN CUERPO DE MENA ...... 8

2.1.2.1 COMPUESTOS DE GASES DE HIDROCARBUROS ASOCIADOS ADEPÓSITOS DE MINERALES ................................................................................... 9

2.2 MICROORGANISMOS PRESENTES EN LOS PROCESOS DE BIOLIXIVIACIÓN. 11

2.3

MOVILIZACIÓN DE IONES Y GASES DESDE UNA FUENTE MINERALIZADA ATRAVÉS DE UNA COBERTURA ....................................................................................... 12

2.3.1 GRADIENTE HIDRÁULICO (FLUJO AGUA SUBTERRÁNEA) ...................... 13

2.3.2 CAPILARIDAD ................................................................................................ 14

2.3.3 BOMBEO TECTÓNICO .................................................................................. 14

2.3.4 DISPERSIÓN ELECTROQUÍMICA ................................................................ 14

2.3.5 DIFUSIÓN DE GASES ................................................................................... 15

2.3.6 BOMBEO BAROMÉTRICO ............................................................................ 16

2.3.7 CONVECCIÓN TERMAL ................................................................................ 16

3 EXPERIMENTOS .............................................................. 18

3.1 COLUMNAS EXPERIMENTALES ............................................................................ 19


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II

3.1.1 CONDICIONES AMBIENTALES .................................................................... 19

3.1.2 MATERIALES PARA EL ARMADO ................................................................ 19

3.1.3 DESCRIPCIÓN Y MONTAJE DE CADA EXPERIMENTO ............................. 21

3.1.4 RESULTADOS EVOLUCIÓN PARAMÉTRICA: RUPTURA Y DEGRADACIÓN

DE SULFUROS Y ACTIVIDAD BACTERIAL. ................................................................ 24

3.1.4.1 EVOLUCIÓN DE pH ................................................................................... 25

3.1.4.2 EVOLUCIÓN DE Eh ................................................................................... 29

3.1.4.3 COBRE CATIÓNICO (Cu2+) ....................................................................... 32

3.1.4.4 CLORO ANIÓNICO (Cl-) ............................................................................ 36

3.1.4.5 YODO ANIÓNICO (I-) ................................................................................. 37

3.1.4.6 CORRELACIONES PARAMÉTRICAS ....................................................... 38

3.1.4.7 CAMBIOS MINERALÓGICOS VISUALES EN EL TIEMPO ....................... 39

3.1.4.8 ACTIVIDAD BACTERIOLÓGICA ............................................................... 40

3.1.4.9 EMANACIÓN DE GASES DE HIDROCARBUROS, MIGRACIÓN ATRAVÉS DE COBERTURA Y ACUMULACIÓN EN SUPERFICIE ........................... 46

3.1.5 DISCUSIÓN EXPERIMENTOS COLUMNAS ................................................. 47

3.2 EXPERIMENTOS IN-VITRO ..................................................................................... 52

3.2.1

MATERIALES Y MÉTODOS DE LAS DISTINTAS FASESEXPERIMENTALES ...................................................................................................... 52

3.2.1.1 MICROORGANISMOS Y MEDIO DE CULTIVO ........................................ 52

3.2.1.2 MINERAL UTILIZADO ................................................................................ 53

3.2.1.3 MATERIAL COLECTOR ............................................................................. 53

3.2.1.4 CONDICIONES AMBIENTALES ................................................................ 53

3.2.1.5 MEDICIONES EN CADA FASE EXPERIMENTAL ..................................... 54

3.2.1.6 ARMADO DE EXPERIMENTOS ................................................................ 55

3.2.2 RESULTADOS ................................................................................................ 57

3.2.2.1 RESULTADOS FASES EXPERIMENTALES AERÓBICAS Y MATERIALCOLECTOR PARA GASES DE HIDROCARBUROS. .............................................. 57

3.2.2.2 EXPERIMENTO MICROAERÓBICO ......................................................... 69


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III

3.2.2.3 RESULTADOS FASES EXPERIMENTALES AERÓBICAS Y MATERIALCOLECTOR PARA IONES LIBRES. ........................................................................ 72

3.2.3 DISCUSIÓN EXPERIMENTOS IN VITRO ...................................................... 77

3.3 CONCLUSIONES FASE EXPERIMENTAL .............................................................. 81

4 ESTUDIO DE CASO YACIMIENTO TIPO PÓRFIDO Cu-Au-Mo INCA DE ORO ....................................................................... 84

4.1 ANTECEDENTES ..................................................................................................... 84

4.1.1 UBICACIÓN Y ACCESO ................................................................................ 85

4.1.2 CLIMA ............................................................................................................. 85

4.1.3 GEOMORFOLOGÍA ........................................................................................ 86

4.1.4 HIDROGRAFÍA ............................................................................................... 86

4.1.4.1 HIDROGEOLOGÍA REGIONAL ................................................................. 87

4.2 MARCO GEOLÓGICO .............................................................................................. 87

4.2.1 GEOLOGÍA REGIONAL ................................................................................. 87

4.2.1.1 ROCAS ESTRATIFICADAS ....................................................................... 88

4.2.1.2 ROCAS INTRUSIVAS ................................................................................ 90

4.2.1.3 ESTRUCTURAS ......................................................................................... 90

4.2.2 GEOLOGÍA LOCAL DEL PÓRFIDO CUPRÍFERO INCA DE ORO ................ 91

4.2.2.1 LITOLOGÍA ................................................................................................. 92

4.2.2.2 ESTRUCTURAS ......................................................................................... 93

4.2.2.3 ALTERACIÓN HIDROTERMAL ................................................................. 94

4.2.2.4 MINERALIZACIÓN ..................................................................................... 96

4.3 MUESTREO Y ANÁLISIS DE LA COBIERTA ALUVIAL SOBRE EL DEPÓSITO

INCA DE ORO .................................................................................................................... 98

4.3.1 MUESTREO .................................................................................................... 98

4.3.1.1 PROCEDIMIENTOS ANALÍTICOS SOBRE MUESTRAS DECOBERTURA..........................................................................................................100

4.4 RESULTADOS ........................................................................................................ 104

4.4.1 PARÁMETROS FISICOQUÍMICOS .............................................................. 104


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IV

4.4.1.1 pH ............................................................................................................. 104

4.4.1.2 EC – TDS ................................................................................................. 105

4.4.2 CARACTERISTICAS MINERALÓGICAS DE LA COBERTURA .................. 112

4.4.3 DIFRACCIÓN DE RAYOS – X ...................................................................... 112

4.4.4 ICP – ESPECTROSCOPÍA DE EMISIÓN ATÓMICA (ICP – AES) .............. 115

4.4.4.1 ESTADÍSTICA UNIVARIABLE ................................................................. 116

4.4.4.2 DISTRIBUCIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE LOS ELEMENTOS ENPROFUNDIDAD ...................................................................................................... 121

4.4.4.3 ESTADÍSTICA MULTIVARIABLE ............................................................. 131

4.4.4.4 ANÁLISIS DE DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DE FACTORES .................... 133

4.4.4.5 DISCUSIÓN DATOS ESPECTROMETRÍA DE EMISIÓN ATÓMICA (ICP - AES)............. ........................................................................................................... 137

4.4.5 COLECTORES DE COMPUESTOS GASEOSOS DE HIDROCARBUROS(SGH)............ ............................................................................................................... 140

4.4.5.1 ESTADISTICA UNIVARIABLE ................................................................. 141

4.4.5.2 ESTADÍSTICA MULTIVARIABLE - ANÁLISIS DE FACTORES ............... 145

4.4.5.3 DISTRIBUCIÓN ESPACIAL ..................................................................... 145

4.5 DISCUSIÓN ............................................................................................................ 150

4.6 CONCLUSIONES ESTUDIO DE CASO YACIMIENTO TIPO PÓRFIDO Cu-Au-MoINCA DE ORO .................................................................................................................. 168

5 CONCLUSIONES ............................................................ 172

6 REFERENCIAS ............................................................... 175

7 ANEXOS ......................................................................... 182


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V

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 2-1: Modelo conceptual de dispersión de iones y gases desde una fuente mineralizada a superficiea través de una cobertura transportada (modelo resumen de Govet et al., 1984, Kelly et al., 2003,Hamilton, 2000, Cameron et al., 2004 y Highsmith, 2004). .................................................................17

Figura 3-1: Variaciones de pH en los estanques experimentales (Exp1 a Exp6), medidas en la solución de

circulación, desde el mes de Agosto 2003 hasta Enero 2006. En punto rosado adición de A.ferrooxidans; barra gris adición de ácido sulfúrico; punto celeste cambio de configuración coberturao geometría cuerpo mineralizado (detalle Tabla 3-4). .........................................................................27

Figura 3-2: Variaciones de pH en los estanques experimentales (Exp1 a Exp6), medidas en la solución decirculación, desde el mes de Agosto 2003 hasta Enero 2006, individuales. En punto rosado adiciónde A. ferrooxidans; barra gris adición de ácido sulfúrico; punto celeste cambio de configuracióncobertura o geometría cuerpo mineralizado (detalle Tabla 3-4). ........................................................28

Figura 3-3: Variaciones de Eh (mV) en los estanques experimentales (Exp1 a Exp6), medidas en lasolución de circulación, desde el mes de Agosto 2003 hasta Enero 2006, individuales. En puntorosado adición de A. ferrooxidans; barra gris adición de ácido sulfúrico; punto celeste cambio deconfiguración cobertura o geometría cuerpo mineralizado (detalle Tabla 3-4). ..................................31

Figura 3-4: Variaciones de Cu2+ en los estanques experimentales (Exp1 a Exp6), medidas en la soluciónde circulación, desde el mes de Agosto 2003 hasta Enero 2006. En punto rosado adición de A.

ferrooxidans; barra gris adición de ácido sulfúrico; punto celeste cambio de configuración coberturao geometría cuerpo mineralizado (detalle Tabla 3-4). .........................................................................34 Figura 3-5: Variaciones de Cu2+ en los estanques experimentales (Exp1 a Exp6), medidas en la solución

de circulación, desde el mes de Agosto 2003 hasta Enero 2006, individuales. En punto rosadoadición de A. ferrooxidans; barra gris adición de ácido sulfúrico; punto celeste cambio deconfiguración cobertura y/o geometría cuerpo mineralizado (detalle Tabla 3-4). ...............................35

Figura 3-6: Variaciones de Cl- en los estanques experimentales (Exp1 a Exp6), medidas en la solución decirculación, desde el mes de Agosto 2003 hasta Enero 2006. En punto rosado adición de A.ferrooxidans; barra gris adición de ácido sulfúrico; punto celeste cambio de configuración coberturay/o geometría cuerpo mineralizado (detalle Tabla 3-4). ......................................................................36

Figura 3-7: Variaciones de Cl- en los estanques experimentales (Exp1 a Exp6), medidas en la solución decirculación, desde el mes de Agosto 2003 hasta Enero 2006, individuales. En punto rosado adiciónde A. ferrooxidans; barra gris adición de ácido sulfúrico; punto celeste cambio de configuracióncobertura y/o geometría cuerpo mineralizado (detalle Tabla 3-4). .....................................................37

Figura 3-8: Diagramas de Eh de las soluciones Exp1 a Exp6, durante el período de análisis de actividadbacterial hierrooxidante, realizada en Agosto 2004, con pH inicial de 1,6 y a 30 ºC. .........................43

Figura 3-9: Diagramas de Eh de las soluciones Exp1 a Exp6, durante el período de análisis de actividadbacterial hierrooxidante, realizada en Abril 2006, con pH inicial de 1,6 y a 30 ºC. .............................44

Figura 3-10: Diagramas de pH de las soluciones Exp1 a Exp6, durante el período de análisis de actividadbacterial hierrooxidante, realizada en Agosto 2004, con pH inicial de 1,6 y a 30 ºC. .........................44

Figura 3-11: Diagramas de Eh de las soluciones Exp1 a Exp6, durante el período de análisis de actividadbacterial hierrooxidante, realizada en Octubre 2007, con pH inicial de 1,6 y a 30 ºC. .......................44

Figura 3-12: Diagramas de pH de las soluciones Exp1 a Exp6, durante el período de análisis de actividadbacterial hierrooxidante, realizada en Agosto 2004, con pH inicial de 1,6 y a 30 ºC. .........................45

Figura 3-13: Resumen de variación de pH, de los distintos tipos de experimentos en el instante de cierre ydesmontaje de cada fase experimental. .............................................................................................. 58

Figura 3-14: Resumen de variación de Eh, de los distintos tipos de experimentos en el instante de cierre y

desmontaje de cada fase experimental. .............................................................................................. 59 Figura 3-15: Resumen de crecimiento bacteriano, de los distintos tipos de experimentos desde el instante

de cierre hasta el desmontaje de cada fase experimental. En experimentos de Pirita y Calcopiritason bacterias Acidithiobacillus ferrooxidans, en experimento de mena Teniente inóculo L1. ............ 60

Figura 3-16: Variación promedio del ión ferroso en el tiempo de cada fase experimental. ......................... 61 Figura 3-17: Recuperación de Cu, de todas las fases experimentales aeróbicas y de cada experimento de

pirita, calcopirita, mena Teniente y blanco (cruces). Se representan valores mínimos (gris), promedio(verde), máximo (naranja). Cruces de color negro indican inoculación con Acidithiobacillusferrooxidans y de color celeste indican inoculación con consorcio de microorganismos L1. ............ 62


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VI

Figura 3-18: Relación entre la tasa de crecimiento de Acidithiobacillus ferrooxidans y valores medidos enel material colector de cada experimento con pirita, del compuesto Alcano Liviano. Lasconcentraciones se indican en partes por trillón (ppt). La línea negra representa el valor base delmaterial absorbente puro, mientras que la línea lila representa el rango superior de incertidumbredel método analítico. ............................................................................................................................64

Figura 3-19: Relación de la tasa de crecimiento de Acidithiobacillus ferrooxidans y la recuperación de Fe,de los experimentos de pirita, en las distintas fases experimentales. ................................................64

Figura 3-20: Relación de compuestos de gases de hidrocarburo (122 – MPH y 001 – LA) y la tasa de

crecimiento de Acidithiobacillus ferrooxidans, tasa de crecimiento de microorganismos (izquierda) yla recuperación de Fe (derecha), de los experimentos de pirita, en las distintas fasesexperimentales. Línea negra representa el valor base detectado en el material absorbente(colector), mientras que la línea lila representa el rango superior incerteza del método analítico. .... 65

Figura 3-21: Relación entre recuperación de cobre y concentración de compuesto gaseoso dehidrocarburo de los distintos experimentos realizados en las distintas fases experimentales, paramineral de calcopirita (cuadrados azules) y mena Teniente (triángulos rojos). Cuadrados y triángulosrellenos significa inóculo con consorcio de microorganismos L1. Arriba, compuesto liviano de lafamilia de alcanos (001 – LA); abajo, compuesto pesado de la familia de los alcanos ramificados(097 – HBA). Promedio de valores de referencia (nivel base), línea negra y límite superior de rangode valores de referencia (promedio más dos veces la desviación estándar), línea lila. ..................... 66

Figura 3-22: Relación entre recuperación de Cu y concentración de compuestos de gases dehidrocarburo en los experimentos de calcopirita (cuadrados azules) y mena Teniente (triángulos

rojos). Cuadrados y triángulos rellenos indican experimentos inoculados con consorcio demicroorganismos L1. Línea de tendencia para experimentos de calcopirita, azul y para experimentosde mena Teniente roja. Promedio de valores de referencia (nivel base), línea negra y línea lila, límitesuperior de rango de valores de referencia (promedio más dos veces la desviación estándar). .......67

Figura 3-23: Relación entre tasa de crecimiento bacterial y recuperación de Fe. Experimentos con mineralde pirita y calcopirita. Trángulos verdes mineral de pirita e inóculo de Acidithiobacillus ferrooxidans,cìrculos café: calcopirita con inoculo de bacterias Acidithiobacillus ferrooxidans; círculos grises:calcopirita con un inóculo de un consorcio de microorganismos L1. ..................................................71

Figura 3-24: Relación entre tasa de crecimiento bacterial y recuperación de Cu. Experimentos con mineralde calcopirita. Círculos café: calcopirita con inoculo de bacterias Acidithiobacillus ferrooxidans;círculos grises: calcopirita con un inóculo de un consorcio de microorganismos L1. ......................... 71

Figura 3-25: Valores de pH en el momento inicial (celeste) y final (naranjo), de cada experimento:Calcopirita 1 y 2, mena Teniente 1 (Mena Tte. 1) y mena Teniente 2 (Mena Tte. 2), blancos 1 y 2. . 73

Figura 3-26: Valores de Eh (mV), en el momento inicial (celeste) y final (naranjo), de cada experimento:calcopirita 1 y 2, mena Teniente 1 (Mena Tte. 1) y mena Teniente 2 (Mena Tte. 2), blancos 1 y 2. .. 73

Figura 3-27: Valores de Fe2+, en el momento inicial (celeste) y final (naranjo), de cada experimento:calcopirita 1 y 2, mena Teniente 1 (Mena Tte. 1) y mena Teniente 2 (Mena Tte. 2), blancos 1 y 2. .. 74

Figura 3-28: Valores de FeTotal, en el momento inicial (celeste) y final (naranjo), de cada experimento:calcopirita 1 y 2, mena Teniente 1 (Mena Tte. 1) y mena Teniente 2 (Mena Tte. 2), blancos 1 y 2. .. 74

Figura 3-29: Valores de la concentración Cu2+, en el momento inicial (celeste) y final (naranjo), de cadaexperimento: Calcopirita 1 y 2, mena Teniente 1 (Mena Tte. 1) y mena Teniente 2 (Mena Tte. 2),blancos 1 y 2. .......................................................................................................................................75

Figura 3-30: Crecimiento bacteriano desde el instante de cierre (celeste), hasta el desmontaje (naranjo),de cada experimento; Calcopirita 1 y 2, mena Teniente 1 (Mena Tte. 1) y mena Teniente 2 (MenaTte. 2), blancos 1 y 2. Todos los experimentos fueron inoculados con Acidithiobacillus ferrooxidans en el momento inicial excepto los Blancos. ......................................................................................... 76

Figura 3-31: Concentración de Cu (ppb) en material colector de iones, de los diferentes experimentos.Línea roja representa el promedio de la concentración de Cu en el material colector sin intervención(nivel base) y línea verde representa el rango del promedio más dos veces la desviación estándardel material sin intervención. ............................................................................................................... 77

Figura 4-1: Mapa de ubicación del yacimiento Cu-Au-Mo Inca de Oro (IDO). ............................................86 Figura 4-2: Curvas isofreáticas (cotas del nivel freático en azul) y líneas de flujo (flechas negras) en la

zona de Inca de Oro. Se destaca pueblo Inca de Oro, yacimiento Inca de Oro proyectado ensuperficie (línea roja segmentada) (modificado de Soto 2010). ..........................................................87

Figura 4-3: Geología Regional del sector de estudio (modificado de Matthews et al. 2005). ..................... 91


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VII

Figura 4-4: Litología y estructuras en Inca de Oro, planta 1500 m (modificado de Baeza et al, 2008). BXD:Brecha Diorítica; BXP: Brecha Porfídica; FAA: Filón Andesítico; DIO: Diorita; PTG: Pórfido TonalíticoGrueso; PTO: Pórfido Tonalítico; AND: Andesita; GRN: Grava Negra. ..............................................94

Figura 4-5: Alteración y estructuras en Inca de Oro, planta 1500 m (modificado de Baeza et al, 2008). ARG: Argílica; BCL: Biotita Clorita; BSE: Biotita Sericita; CLE: Clorita Epidota; CLS: Clorita Sericita;SER: Sericita; SALT: Sin Alteración. ................................................................................................... 95

Figura 4-6: Mineralización y estructuras en Inca de Oro, planta 1500 m (modificado de Baeza et al, 2008).ESE: Enriquecimiento Secundario; CPY-3-4-5: Calcopirita 3, 4 y 5; CPY-3: Calcopirita 3; CPY-2:

Calcopirita 2; CPY-1: Calcopirita 1 (número indica mayor intensidad); MIX: Mixto; OXI: Óxido de Cu;LOX: Lixiviado + Óxido de Cu; LIX: Lixiviado; PY: Pirita; EST: Estéril. ...............................................97

Figura 4-7: Perfil esquemático 3D de Este a Oeste en la zona del Pórfido Inca de Oro (IDO). Se observala superficie (café), techo de roca (gris) y nivel freático (azul). En sondajes sobre zona deenriquecimiento (rojo), sobre zona de óxidos (verde) y sobre zonas marginales (azul). ....................99

Figura 4-8 Imagen satelital Quick-Bird (facilitada por la Gerencia de Exploraciones de Codelco – Chile).Se indica pueblo Inca de Oro, ubicación y tipo (diferenciando la ubicación sobre nivel enriquecido),de sondajes muestreados, proyección del borde del yacimiento IDO a la cota 1500 m s.n.m. ensuperficie. ..........................................................................................................................................100

Figura 4-9: Ubicación de los colectores OreHound GOCC ®, para la colección de compuestos de gasesde hidrocarburos sobre el yacimiento Inca de Oro (puntos verdes), se indica pueblo Inca de Oro.Proyección del borde del yacimiento IDO a la cota 1500 m s.n.m. en superficie, borde rojo. .......... 103

Figura 4-10: Perfiles verticales de los parámetros fisicoquímicos pH y EC (µs cm-1) de la solución

obtenida de la mezcla entre agua demineralizada y las muestras de material fino de la coberturasobre el yacimiento IDO de los testigos de sondajes DDH2462, DDH2493 y DDH2469A. Los coloresindican la ubicación sobre el yacimiento, azul: MARGINAL y verde: ÓXIDO. ..................................108

Figura 4-11: Perfiles verticales de los parámetros fisicoquímicos pH y EC (µs cm-1) de la soluciónobtenida de la mezcla entre agua demineralizada y las muestras de material fino de la coberturasobre el yacimiento IDO de los testigos de sondajes DDH2602, DDH2464 y DDH2454. Color verdeindica la ubicación sobre el yacimiento, zona ÓXIDO. ......................................................................109

Figura 4-12: Perfiles verticales de los parámetros fisicoquímicos pH y EC (µs cm-1) de la soluciónobtenida de la mezcla entre agua demineralizada y las muestras de material fino de la coberturasobre el yacimiento IDO de los testigos de sondajes DDH2453, DDH2466A y DDH2460. Los coloresindican la ubicación sobre el yacimiento, verde: zona ÓXIDO y rojo: zona MIX-ESE. .....................110

Figura 4-13: Perfiles verticales de los parámetros fisicoquímicos pH y EC (µs cm-1) de la soluciónobtenida de la mezcla entre agua demineralizada y las muestras de material fino de la cobertura

sobre el yacimiento IDO del testigo de sondaje DDH2447. Color rojo indica la ubicación sobre elyacimiento, zona MIX-ESE. ...............................................................................................................111

Figura 4-14: Ocurrencia de calcita en patrones de Difracción de Rayos – X en la cobertura sobre eldepósito Inca de Oro, en profundidad, desde la superficie hasta el techo de roca. En colores losdistintos sondajes ordenados de Oeste a Este según tramos con presencia de calcita. SUP =superficie; CGR = contacto grava – techo roca; NF = nivel freático. Proyecciòn de la ubicación de lazona central del yacimiento IDO, barra horizontal color naranjo con leyenda Zona yacimiento Inca deOro. ....................................................................................................................................................114

Figura 4-15: Distribución de la concentración de Ca en la cobertura proyectada en 3D, sobre elyacimiento Inca de Oro. Valores de la concentración son máximos (rojo), altos (amarillo), moderado(verde), bajo (azul). Líneas segmentadas indican proyección a superficie de: roja, bordemineralización Cpy-2, verde, borde mineralización de óxidos. Superficie color marrón, nivel freáticocolor azul, techo roca color gris. Recuadro inferior vista con aumento de la zona central. ..............122

Figura 4-16: Distribución de la concentración de Cu en la cobertura proyectada en 3D, sobre elyacimiento Inca de Oro. Valores de la concentración son máximos (rojo), altos (amarillo), moderado(verde), bajo (azul). Líneas segmentadas indican proyección a superficie de: roja bordemineralización Cpy-2, verde borde mineralización de óxidos. Superficie color marrón, nivel freáticocolor azul, techo roca color gris. Recuadro inferior vista con aumento de la zona central. ..............123

Figura 4-17: Distribución de la concentración de K en la cobertura proyectada en 3D, sobre el yacimientoInca de Oro. Valores de la concentración son máximos (rojo), altos (amarillo), moderado (verde),bajo (azul). Líneas segmentadas indican proyección a superficie de: roja borde mineralización Cpy-2, verde borde mineralización de óxidos. Superficie color marrón, nivel freático color azul, techo rocacolor gris. Recuadro inferior vista con aumento de la zona central. .................................................124


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VIII

Figura 4-18: Distribución de la concentración de Pb en la cobertura proyectada en 3D, sobre el yacimientoInca de Oro. Valores de la concentración son máximos (rojo), altos (amarillo), moderado (verde),bajo (azul). Líneas segmentadas indican proyección a superficie de: roja borde mineralización Cpy-2, verde borde mineralización de óxidos. Superficie color marrón, nivel freático color azul, techo rocacolor gris. Recuadro inferior vista con aumento de la zona central. .................................................126

Figura 4-19: Distribución de la concentración de Zn en la cobertura proyectada en 3D, sobre el yacimientoInca de Oro. Valores de la concentración son máximos (rojo), altos (amarillo), moderado (verde),bajo (azul). Líneas segmentadas indican proyección a superficie de: roja borde mineralización Cpy-

2, verde borde mineralización de óxidos. Supeficie color marrón, nivel freático color azul, techo rocacolor gris. Recuadro inferior vista con aumento de la zona central. .................................................127

Figura 4-20: Distribución en profundidad en zona MARGINAL, de la concentración de Ca (%), Cu (ppm) yNa (%), desde la superficie hasta la interfaz cobertura – roca en los testigos de sondajes DDH2462(Línea calipso indica techo de aguas subterránea) y DDH2493 (profundidad de nivel freático mayora 30 m bajo interfaz cobertura – roca). ..............................................................................................128

Figura 4-21: Distribución en profundidad de la concentración de Ca (%), Cu (ppm) y Na (%), desde lasuperficie hasta la interfaz cobertura – roca en las zonas de mineralización de ÓXIDO, testigos desondajes DDH2454 y DDH2469A (profundidad de nivel freático mayor a 35 m bajo interfaz cobertura

– roca). ...............................................................................................................................................129 Figura 4-22: Distribución en profundidad de la concentración de Ca (%), Cu (ppm) y Na (%), desde la

superficie hasta la interfaz cobertura – roca en la zona de mineralización MIX-ESE, testigos desondajes DDH2460 y DDH2466A (profundidad de nivel freático entre 40 y 50 m bajo interfaz

cobertura – roca). ..............................................................................................................................130 Figura 4-23: Distribución de los valores del Factor 1, para cada muestra en la cobertura proyectada en

3D, sobre el yacimiento Inca de Oro. Valores son máximos (rojo), altos (amarillo), moderado (verde),bajo (azul). Líneas segmentadas indican proyección a superficie de: roja borde mineralización Cpy-2, verde borde mineralización de óxidos. Supeficie color marrón, nivel freático color azul, techo rocacolor gris. Recuadro inferior vista con aumento de la zona central. .................................................134

Figura 4-24: Distribución de los valores del Factor 2, para cada muestra en la cobertura proyectada en3D, sobre el yacimiento Inca de Oro. Valores son máximos (rojo), altos (amarillo), moderado (verde),bajo (azul). Líneas segmentadas indican proyección a superficie de: roja borde mineralización Cpy-2, verde borde mineralización de óxidos. Supeficie color marrón, nivel freático color azul, techo rocacolor gris. Recuadro inferior vista con aumento de la zona central. .................................................134

Figura 4-25: Distribución de los valores del Factor 3, para cada muestra en la cobertura proyectada en3D, sobre el yacimiento Inca de Oro. Valores son máximos (rojo), altos (amarillo), moderado (verde),

bajo (azul). Líneas segmentadas indican proyección a superficie de: roja borde mineralización Cpy-2, verde borde mineralización de óxidos. Supeficie color marrón, nivel freático color azul, techo rocacolor gris. Recuadro inferior vista con aumento de la zona central. .................................................135



Figura 4-28: Distribución de la concentración de distintos compuestos de gases de hidrocarburos sobre elyacimiento Inca de Oro. Compuestos de izquierda a derecha 001-LA, 011-LA, 022-BA, 038-LBA,137-HBI, 155-HPH. ............................................................................................................................148

Figura 4-29: Mapas de interpolación de factores 1 y 4, de la base de datos de 54 compuestos de distintosgases de hidrocarburo. En los dos factores se destaca una anomalía positiva en la zona central enforma de franja. Proyección del yacimiento IDO en superficie borde irregular rojo. .........................149

Figura 4-30: Distribución de los valores de pH de las soluciones obtenidas de la mezcla de aguadesmineralizada con las muestras de los testigos de sondaje, para cada muestra en la coberturaproyectada en 3D, sobre el yacimiento Inca de Oro. Valores son máximos (rojo), altos (amarillo),moderado (verde), bajo (azul). Líneas segmentadas indican proyección a superficie de: roja borde


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IX

mineralización Cpy-2, verde borde mineralización de óxidos. Superficie color marrón, nivel freáticocolor azul, techo roca color gris. Recuadro inferior vista con aumento de la zona central. ..............152

Figura 4-31: Distribución de los valores de EC (µs cm-1) imagen superior y TDS (ppm) imagen inferior, delas soluciones obtenidas de la mezcla de agua desmineralizada con las muestras de los testigos desondaje, para cada muestra en la cobertura proyectada en 3D, sobre el yacimiento Inca de Oro.Valores son máximos (rojo), altos (amarillo), moderado (verde), bajo (azul). Líneas segmentadasindican proyección a superficie de: roja borde mineralización Cpy-2, verde borde mineralización deóxidos. Superficie color marrón, nivel freático color azul, techo roca color gris. Recuadro inferior en

EC y TDS vista con aumento de la zona central. ..............................................................................153

Figura 4-32: Distribución de la concentración de cobre en profundidad en la cobertura sobre el yacimientoInca de Oro, en la zona de mineralización (perfil 7.040.400 N). Se destacan: i) Sondaje DDH2462,en la zona MARGINAL E, interceptdo por el nivel freático, zona bajo nivel freático en área de colorcelete y ii) Sondaje DDH2602, sobre la zona central del yacimiento Inca de Oro. ...........................157

Figura 4-33: Distribución de los valores de en 3D de la concentración de Mg (%) imagen superior y Na(%) imagen inferior, para cada muestra en la cobertura, sobre el yacimiento Inca de Oro. Valoresson máximos (rojo), altos (amarillo), moderado (verde), bajo (azul). Líneas segmentadas indicanproyección a superficie de: roja borde mineralización Cpy-2, verde borde mineralización de óxidos.Superficie color marrón, nivel freático color azul, techo roca color gris. Recuadro inferior en Mg y Navista con aumento de la zona central. ...............................................................................................158

Figura 4-34: Distribución de los valores de en 3D de la concentración de Ca, para cada muestra en lacobertura, sobre el yacimiento Inca de Oro. Valores son máximos (rojo), altos (amarillo), moderado

(verde), bajo (azul). Líneas segmentadas indican proyección a superficie de: roja bordemineralización Cpy-2, verde borde mineralización de óxidos. Superficie color marrón, nivel freáticocolor azul, techo roca color gris. Recuadro inferior vista con aumento de la zona central. ..............159

Figura 4-35: Distribución de la concentración de Ca y ocurrencia de calcita en los difractogramas (barraazul) en profundidad en la cobertura sobre el yacimiento Inca de Oro, en la zona de mineralización(perfil 7.040.400 N). Se destacan: i) Sondaje DDH2462, en la zona MARGINAL E, interceptdo por elnivel freático, zona bajo nivel freático en área de color celete y ii) Sondaje DDH2602, sobre la zonacentral del yacimiento Inca de Oro (sin análisis de difracción de rayos X). ......................................160

Figura 4-36: Gráfico de dispersión entre Ca (%) en el eje de la ordenada y S (%) en el eje de la absisa.Gráfico A: todas las muestras de la cobertura; gráfico B: muestras más superficiales de los sondajessobre la cobertura. Colores indican: rojo zona mineral MIX-ESE, verde zona mineral ÓXIDO y azulzona mineral MARGINAL. Línea indica tendencia regreción lineal. .................................................161

Figura 4-37: Gráfico de dispersión entre K (%) en el eje de la ordenada y Al (%) en el eje de la absisa.

Gráfico A: todas las muestras de la cobertura; gráfico B: todas las muestras menos las muestrasbajo el nivel freático (zona MARGINAL, sondaje DDH2462). Colores indican: rojo zona mineral MIX-ESE, verde zona mineral ÓXIDO y azul zona mineral MARGINAL. Recuadro rojo muestra bajo elnivel freático. Línea indica tendencia regreción lineal. ......................................................................162

Figura 4-38: Gráfico de dispersión entre Zn (ppm) en el eje de la ordenada y Cu (ppm) en el eje de laabsisa. Gráfico A: todas las muestras de la cobertura; gráfico B: todas las muestras menos lasmuestras bajo el nivel freático (zona MARGINAL, sondaje DDH2462). Colores indican: rojo zonamineral MIX-ESE, verde zona mineral ÓXIDO y azul zona mineral MARGINAL. Recuadro rojomuestra bajo el nivel freático. Línea indica tendencia regreción lineal. ............................................162

Figura 4-39: Distribución de la concentración de distintos compuestos de gases de hidrocarburos sobre elyacimiento Inca de Oro. Compuestos de izquierda a derecha 045-LA, 073-HBA. ...........................164

Figura 4-40: Mineralización y estructuras en Inca de Oro, planta 1500 m (modificado de Baeza et al,2008). ESE: Enriquecimiento Secundario; CPY-3-4-5: Calcopirita 3, 4 y 5; CPY-3: Calcopirita 3;CPY-2: Calcopirita 2; CPY-1: Calcopirita 1 (número indica mayor intensidad); MIX: Mixto; OXI: Óxidode Cu; LOX: Lixiviado + Óxido de Cu; LIX: Lixiviado; PY: Pirita; EST: Estéril. Proyección de sondajessobre planta de mineralización en puntos grises. .............................................................................166


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X

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 3-1: Resultados analíticos para la muestra TT01 (material de El Teniente Codelco – Chile). .......... 19 Tabla 3-2: Resultados analíticos para la muestra OVB01 (material arena de río). .....................................20 Tabla 3-3: Condiciones del agua inicial (agua de la matriz sanitaria de Santiago, Chile). ..........................20 Tabla 3-4: Resumen de los cambios realizados a cada experimento en el período de experimentación. T-

ctrl: exp. con temperatura controloda, A.f.: exp. al que se adiciona A. ferrooxidans, T-Lab: exp. atemperatura de laboratorio, S.I.: exp. sin intervención, Bco: exp. blanco. ..........................................25 Tabla 3-5: Cobre en solución de los distintos experimentos medido a través de Adsorción Atómica. .......33 Tabla 3-6: Resumen de fechas de monitoreo de soluciones de recirculación de cada experimento para

análisis microbiológico. ........................................................................................................................41 Tabla 3-7: Cantidad de días de latencia de cultivo de bacterias hierrooxidantes de los experimentos del

LAPGS. ................................................................................................................................................42 Tabla 3-8: Concentraciones de células presentes en las soluciones Exp1 a Exp6 dentro del período de

análisis de actividad bacterial hierrooxidante, realizada en Agosto 2004. ..........................................43 Tabla 3-9: Identificación y abundancia relativa de las secuencias obtenidas por tRFLP para las bacterias

presentes en consorcio de microorganismos en mineral de Mena de Cobre de División El TenienteCodelco – Chile (denominada L1). Obtenida de Escobar, 2008. ........................................................46

Tabla 3-10: Composición del medio basal de cultivo (MC), para Acidithiobacillus ferrooxidans y consorcio

de microorganismos L1. ...................................................................................................................... 53

Tabla 3-11: Resumen de las distintas fases experimentales desarrolladas con sus respectivosexperimimentos y caracteríasticas de estos ........................................................................................56

Tabla 3-12: Resumen de los parámetros medidos en las distintas fases experimentales (FExp1 – FExp6)in-vitro. .................................................................................................................................................56

Tabla 3-13: Resumen material colector utilizado en cada fase experimental, in-vitro. ................................56 Tabla 3-14: Compuestos de hidrocarburos detectados en los experimentos con Pirita y Acidithiobacillus

ferrooxidans. ........................................................................................................................................ 63 Tabla 3-15: Variación de pH y Eh, en experimento microaeróbico, etapa inicial y final. ............................. 69 Tabla 3-16: Variación de la concentración de FeTotal (gr/l), Cu2+ (gr/l), Bacterias (Bact./ml) en solución,

etapa inicial y final. ..............................................................................................................................70

Tabla 4-1: Ubicación de los testigos de sondajes utilizados para la obtención de muestras de la cobertura,espesor de la cobertura y la zona mineral sobre el depósito. MIX-ESE: mayor nivel enriquecido;ÓXIDO: mayor nivel de óxidos de Cu; MARGINAL: zona marginal al depósito. ................................ 98

Tabla 4-2: Elementos analizados por ICP – Espectroscopía de emisión atómica (AES). .........................101

Tabla 4-3: Resumen de parámetros fisicoquímicos: pH – EC (µs cm-1) – TDS (ppm), medidos en lassoluciones obtenidas de la mezcla entre agua desmineralizada y las muestras de los testigos de lossondajes. Muestras de sondajes, indicando cantidad de muestra (Cant.), valor mínimo (Min.), valormáximo (Max.) y valor promedio (Pro.), para cada parámetro. Ubicación de sondajes en figura 4-8. ...........................................................................................................................................................105

Tabla 4-4: Resumen de los minerales obtenidos por Difracción de Rayos X, en muestras de coberturadesde la superficie hasta el contacto cobertura – techo roca, de los 6 testigos de sondajesseparados por tipo de zona de cada sondaje. ..................................................................................113

Tabla 4-5: Elementos analizados con una digestión de 4 ácidos y análisis de ICP – AES. Límite dedetección por cada elemento según laboratorio (página web). ........................................................115

Tabla 4-6: Elementos y porcentaje de datos bajo límite detección de cada elemento. En gris datos quesuperan el 50% de datos bajo límite de detección con el método de digestión por 4 ácidos y análisis

ICP – AES. .........................................................................................................................................116 Tabla 4-7: Resumen de análisis estadísitico univariable para elementos. Elementos en amarillo, más del

50% de los datos con valores bajo el límite de detección, elementos en gris no pasan test de controlde calidad. Elemento Bi 100% de los datos bajo el límite de detección ...........................................120

Tabla 4-8: Comportamiento de la concentración de los elementos en los distintos testigos de sondajes,desde la superficie hasta el contacto grava – techo roca. Los colores de los diferentes códigos detestigos de sondajes indican: MARGINAL (azul), ÓXIDO (verde), MiX-ESE (rojo). .........................121

Tabla 4-9: Resumen de análisis de correlación para los distintos elementos ...........................................132 Tabla 4-10: Resumen de los resultados del análisis de factores para los elementos en estudio .............133


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Tabla 4-11: Resumen de compuestos gaseosos de hidrocarburos que pasan criterios de control decalidad realizados para datos SGH en base a resultados analíticos y duplicados de terreno. Loscompuestos de color marrón son los que pasan el control de calidad total. .....................................141

Tabla 4-12: Resumen de análisis estadístico univariable para compuestos gaseosos de hidrocarburos quepasan criterios de control de calidad realizados para datos SGH en base a resultados analíticos yduplicados de terreno (Resumen de base total anexo D) .................................................................144

Tabla 4-13: Resumen de los resultados del análisis de factores para los compuestos gaseosos dehidrocarburos que pasan control de calidad total ..............................................................................146

Tabla 4-14: Resumen de la distribución espacial de la concentración de los distintos compuestosgaseosos de hidrocarburos en superficie del área de estudio Inca de Oro (Anexo D) .....................147

Tabla 4-15: Relación de la concentración de Ca, Mg, Mn, Na, S, Cu, Pb, Zn con respecto de los valoresde TDS mayores a 400 ppm ..............................................................................................................167


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1 INTRODUCCIÓN

El trabajo de investigación aquí presente, se enfoca primeramente en estudiosexperimentales con el objetivo de comprender y caracterizar los procesos que ocurren anivel de una fuente mineralizada y como la degradación de sulfuros lleva a la liberación

de cationes de cobre y gases de hidrocarburos, teniendo como un agente importante deestos procesos a microorganismo que se desarrollan en estos sistemas. Desarrolladoslos trabajos experimentales, se realizaron en una segunda fase, estudios aplicados enterreno, esto para evaluar las evidencias y/o patrones de estos procesos en formanatural en un yacimiento bajo cobertura.

La exploración minera en Chile se ha desarrollado principalmente utilizando técnicastradicionales de exploración (geología conceptual, técnicas de detección remota),métodos de exploración geofísica y métodos de exploración geoquímica. En Chile laexploración minera se encuentra en fases maduras, los yacimientos expuestos sonescasos a inexistentes. En el norte de Chile un 70% de superficie se encuentra bajo la

cobertura de extensas pampas y/o rocas volcánicas, siendo estas regiones cubiertas elnuevo y amplio desafío de las exploraciones mineras. Este desafío ha derivadoinevitablemente en que la exploración de nuevos yacimientos minerales progrese aáreas cubiertas por secuencias sedimentarias y volcánicas post-mineralización (Kelleyet al., 2003; Highsmith, 2004, Ojeda 2007, Zamudio, 2007).

Para enfrentar la problemática de la exploración minera en zonas cubiertas, una de lasherramientas utilizadas es la geoquímica de superficie, en la cual se espera detectarpatrones geoquímicos de iones metálicos (elementos móviles), gases orgánicos einorgánicos y compuestos de gases de hidrocarburos que presenten una anomalía decontraste lateral sobre un yacimiento con respecto a un valor de fondo (Ehrlich, 1996;

Hamilton, 1998; Sibert, 2002; Kelley et al., 2003; Cameron et al., 2004; Windle, 2004;Ojeda, 2007). Para la determinación de patrones geoquímicos se utilizan métodosanalíticos como la lixiviación (extracción) total, parcial o selectiva aplicados a unamuestra de cobertura (superficie), comúnmente transportada. Unido con estametodología está la evolución progresiva en los límites de detección de elementos quese encuentran en bajas concentraciones como por ejemplo las REE y elementos traza,que son analizados con High Resolution-Inductively Coupled Plasma MassSpectrometry (HR-ICP-MS).

En el análisis de gases que estarían relacionados con un yacimiento bajo cobertura sepueden mencionar los siguientes: gases inorgánicos como O2, CO2, N2; gases

asociados a mineralización de sulfuros, como H2S, COS y CS2 (Aspandiar et al., 2008);hidrocarburos livianos y pesados; hidruros metálicos y semimetálicos volátiles, como AsH3, SbH3 y Hg; y gases radiogénicos, como He y Rn, entre otros (Highsmith, 2004).

La generación de estos gases y liberación de elementos metálicos de mineralespreexistentes está ligada a la oxidación y reducción que está sometido un yacimiento deminerales sulfurados y a la descomposición de éstos, por procesos físicos, químicos ybiológicos. Este proceso se ve catalizado por la presencia de microorganismosquimiolitótrofogos y acidófilos como por ejemplo Acidithiobacillus ferrooxidans y


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Leptospirullum ferrooxidans (Highsmith, 2004, Ehrlich & Newman, 2009), y a lapresencia de microorganismos heterotróficos.

En cuerpos mineralizados con sulfuros bajo cobertura, estos procesos ocurrenprincipalmente por la acción de aguas meteóricas y microorganismos, generando ionesy diferentes tipos de gases en profundidad, que pueden ascender a través de la

cobertura hasta la superficie pudiendo quedar atrapados por las partículas de suelo(Cameron et al., 2004, Highsmith, 2004, Townley et al., 2005, Enders et al., 2006,Townley et al., 2006; Soto, 2010)).

Para el desarrollo de los trabajos de investigación desarrollados en esta Tesis, se tuvoel apoyo de Codelco – Chile a través de un proyecto en conjunto con la Universidad deChile, Proyecto Fondef D02I 1083 (Conicyt), denominado “Desarrollo Experimental yFundamentos Científicos de Geoquímica de Extracción Parcial y Biogeoquímica en laProspección Minera de Zonas Cubiertas: Aplicaciones en Depósitos de PórfidoCuprífero Chilenos”, en una primera etapa. En una segunda etapa las investigacionesse realizaron como una componente del proyecto AMIRA P781 “PredictiveGeochemistry in Areas of Transported Overburden”, en conjunto con CSIRO (Australia),Universidad de Chile (Chile), y las empresas Codelco, Río Tinto, Vale y Kinross, quefinanciaron los estudios realizados en Chile. El suscrito contó además con una Beca dedoctorado de Conicyt para manutención y aranceles.

1.1 EL PROBLEMA

El problema desde el punto de vista de exploración minera es ¿Cómo detectaranomalías geoquímicas en superficie sobre yacimientos de minerales metálicos bajocubierta?. Ahora bien, desde el punto de vista científico la pregunta es ¿Por qué existeo puede existir una señal geoquímica sobre una cubierta encima de un depósitomineral?. Adicional a estas preguntas se busca comprender mejor los procesos ymecanismos de dispersión geoquímica y biogeoquímica desde un yacimiento bajocubierta a superficie.

1.2 HIPÓTESIS

Se espera que la degradación o ruptura de minerales sulfurados expuestos a oxidaciónbajo una cobertura transportada genere iones y compuestos gaseosos inorgánicos yorgánicos (hidrocarburos) que migren desde profundidad hasta la superficie y que estosa su vez generen contrastes geoquímicos detectables en superficie y cobertura, esto enmateriales de superficie y subsuperficie. Los contrastes de concentración de iones ygases de hidrocarburos en superficie deberán evidenciarse tanto en propiedadesmineralógicas como geoquímicas en una cobertura que se encuentre sobre el depósitocon respecto de una cobertura aledaña al depósito.

La interacción de diferentes comunidades de microorganismos (actividad bacterial) condistintos tipos de sulfuros y minerales de ganga genera diferentes y específicoscompuestos gaseosos de hidrocarburos. Estos compuestos gaseosos migran a


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3.- Estudiar e identificar los efectos de migración de iones libres y gases dehidrocarburos sobre facies minerales dentro de una cobertura sobre un yacimiento deminerales sulfurados.

4.- Testear la aplicabilidad de las metodologías anteriores en la detección de un mineralconcreto.


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2 ANTECEDENTES

2.1 GENERACIÓN DE IONES METÁLICOS Y GASES EN UNA FUENTEMINERALIZADA.

Los minerales sulfurados presentes en un yacimiento se han formado en un ambientereductor. Si este se mantiene completamente bajo el nivel freático los minerales no seoxidaran (Dold, 2003). Cuando estos minerales son expuestos a un ambiente oxidantese desestabilizan por procesos de oxidación química y bioquímica. Los procesos dedegradación mineral generaran iones metálicos en solución y gases (Dold, 2003;Highsmith, 2004), y una fase acuosa típicamente sulfatada.

En un yacimiento, los minerales sulfurados que estén en zonas no saturadas, puedeniniciar un proceso de oxidación debido a la combinación de aire (21% de oxígeno) y lapresencia de agua (Dold, 2003).

El oxígeno atmosférico puede oxidar la pirita según la reacción 2-1, liberando Fe2+,2SO4.

H SOFeO H OFeS 222

7 24

2

222 reacción 2-1

También puede oxidar calcopirita como lo muestra la siguiente reacción (2-2):

2422

22 24 SOFeCuOCuFeS reacción 2-2

La lixiviación química de minerales sulfurados por la presencia de oxígeno es catalizadapor efectos bioquímicos en los que participan microorganismos, proceso denominadobiolixiviación (Kelly, 1997).

La lixiviación bacteriana (biolixiviación, biohidrometalurgia o biooxidación), se definecomo un proceso natural de disolución de minerales sulfurados, que resulta de la acciónde microorganismos (bacterias) con la habilidad de oxidar sulfuros, permitiendo laliberación del metal contenido en el mineral (Donati & Sand, 2006). La lixiviación-oxidación bacterial de minerales sulfurados ha sido estudiada por distintos autores condiversos propósitos y se ha implementado el uso de biolixiviación como método deextracción de metales a partir de sulfuros primarios. En particular, el descubrimiento demicroorganismos como Acithiobacillus ferrooxidans (antes denominado Thiobacillusferrooxidans) en 1947 (Barrett et al., 1993) dieron lugar a estudios y posterior aplicaciónde métodos de biolixiviación en la extracción metalúrgica.

En general los procesos de biolixiviación se pueden generar por dos tipos demecanismos y la presencia simultánea de estos: mecanismo directo, mecanismoindirecto y mecanismo cooperativo (Tributsch, 2001; Watling, 2006).


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2.1.1 MECANISMO DE DESINTEGRACIÓN DE SULFUROS POR BACTERIAS

Mecanismo directo: es la acción catalizadora de los microorganismos en la disoluciónde minerales. Este mecanismo es propuesto como una interacción directa entre los

microorganismos y la superficie de los minerales afectados, mejorando la tasa dedisolución a mayor superficie expuesta. A través de la oxidación bacterial, las bacteriasoxidan metales sulfurados a sulfatos solubles, generando una disolución del mineralproducto de los procesos electroquímicos en la interfaz entre la pared delmicroorganismo y la superficie de los minerales sulfurados (reacción 2-3 y 2-4).

Pirita:

H SOFeO H OFeS Química Bacteria 222

7 24

2,

222 reacción 2-3

Calcopirita:

2422,

22 24 SOFeCuOCuFeS Química Bacteria reacción 2-4

Mecanismo indirecto: está basado en la acción de los microorganismos que oxidanhierro ferroso a hierro férrico con oxígeno disuelto. El ión férrico producido oxidaquímicamente al mineral sulfurado. En este tipo de mecanismo no existe contacto físicoentre los microorganismos y el mineral, aunque estos juegan un papel preponderanteen la formación de reactivos químicos (reacciones 2-5, 2-6 y 2-7).

Pirita:

242

2

3

2 21615814 SO H FeO H FeFeS reacción 2-5

paralelamente la acción bacterial cataliza la oxidación del ión ferroso y del azufreelemental (reacciones 2-6 y 2-7):

O H Fe H OFe Bacteria 23

2

2 222

12 reacción 2-6

2

4220 223

SO H O H OS Bacteria reacción 2-7

Para el mineral calcopirita las reacciones de oxidación del ión ferroso y del azufreelemental son similares a las reacciones 2-6 y 2-7 (reacción 2-8);

20232 524 FeS CuFeCuFeS reacción 2-8


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La disolución (bio) química de sulfuros metálicos sigue solo dos vías, los cuales sondeterminados por la capacidad de los sulfuros a ser disueltos por ácidos: la vía delTiosulfato y del Polisulfuro (Sand et al., 2001; Rohwerder et al., 2003).

Vía Tiosulfato: Sulfuros metálicos tales como pirita (FeS2), molibdenita (MoS2), ytungstenita (WS2), son exclusivamente oxidados vía extracción de electrones por losiones de hierro (III). En este proceso la disolución de sulfuros metálicos no generaazufre como principal producto en la oxidación, sino tiosulfato. El tiosulfato generado esdegradado cíclicamente hasta la generación de sulfato (reacción 2-9 y 2-10, Sand et al.,2001).

H FeOS O H FeFeS 6736 223223

2 reacción 2-9

H FeSOO H FeOS Bacteria 108258 224232

32 reacción 2-10

De la restricción de una reacción de extracción de electrones, se puede concluir quesolamente bacterias hierrooxidantes son capaces de lixiviar sulfuros metálicos nosolubles en ácido bajo condiciones acídicas.

Vía Polisulfuro: Sulfuros metálicos tales como calcopirita (CuFeS2), galena (PbS),esfalerita (ZnS), arsenopirita (FeAsS), son disueltos por la acción combinada deextracción de electrones por iones de hierro (III) y protones. El resultado de estaoxidación son polisulfuros y azufre elemental. Estos procesos de disolución de sulfurosmetálicos son llevados a cabo por bacterias tanto hierrooxidantes como las capaces deoxidar azufre (reacciones 2-11, 2-12, 2-13, Sand et al., 2001).

2223 5,0 FeS H M H Fe MS n 2n reacción 2-11

H FeS FeS H Bacterian2

8

3

2 125,05,0 reacción 2-12

H SOO H OS Bacteria 25,1125,0 24228 reacción 2-13

Cada uno de estos procesos realiza una contribución a la oxidación de sulfurosmetálicos, sin embargo el principal mecanismo catalizador de las bacterias consiste enla oxidación de Fe2+ a Fe3+, manteniendo de este modo una adecuada (alta) razónFe3+/Fe2+, ya que es el ión férrico es uno de los principales agentes oxidantes de

sulfuros metálicos.


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2.1.2 GENERACIÓN DE ESPECIES GASEOSAS EN UN CUERPO DE MENA

Las especies gaseosas son omnipresentes, en particular existen en espaciosmicroscópicos en rocas, atrapado dentro de minerales, inclusiones fluidas, en losbordes entre granos de minerales y como especies disueltas en el agua subterránea.

En los ambientes cercanos a la superficie existen especies metálicas asociadas a gasesy vapores que pueden ser clasificados según su origen: primarios, estos estánrelacionados y emitidos desde el manto y de la corteza profunda a través de volcanes yfallas y secundarios, que son emitidos como consecuencia de la interacción decuerpos de mena, agua y microorganismos en subsuperficie (McCarthy & Reimer 1986).Estos últimos son importantes en el mecanismo de dispersión, debido a que estosgeneran la signatura geoquímica superficial de cuerpos de mena bajo cobertura. Fasesgaseosas son producidas dentro del regolito y corteza por mecanismos, comometabolismo biológico.

Distintos tipos de gases y volátiles son producidos por la meteorización de cuerpos de

mena y muchos de estos están relacionados con el estilo y composición de los cuerposde mena. Los principales gases usados para la detección de la oxidación de cuerpossulfurosos bajo una cobertura son especies inorgánicas sulfurosas (COS, SO2, CS2,H2S) y además dióxido de carbono. La razón en el uso de estos tipos de gases en laexploración minera es debido a que su generación es por la vía de oxidación deminerales sulfurados (principalmente pirita, como también minerales de calcopirita,galena y esfalerita) presentes en los cuerpos de mena. La meteorización oxidativa deminerales sulfurados resulta en la liberación de azufre (S). El S combinado con H2 y C(liberado de carbonatos presente en el medio), da como resultado la formación devarios gases sulfurados, dependiendo de las condiciones de saturación, de la presiónparcial, Eh y condiciones microbianas. En los procesos metabólicos asociados a

poblaciones microbianas presentes en depósitos de mena puede resultar la producciónde varias especies gaseosas como por ejemplo: CO2, CH4 y una serie de otros gases(Ehrlich, 1995). En los límites superiores de depósitos sulfurados bajo cobertura, en loscuales se producen procesos de óxido/reducción de minerales sulfurados, son amenudo fuertemente colonizados por bacterias, las que pueden ser una fuentesignificativa de carbón orgánico, sujeto a volatilización como hidrocarburos.Hidrocarburos livianos y pesados tenderían a movilizarse hacia superficie a través de lacobertura desde estos depósitos y evidenciarían un vínculo con la actividad bacterialrelacionada a los procesos de oxidación de minerales sulfurados (Highsmith, 2004).

Alguno de los aspectos importantes en la generación de compuestos gaseosos en los

procesos de degradación de cuerpos de mena, es que estos presentan una altamovilidad geoquímica (Hale, 2000). Alta movilidad de gases genera un atractivomecanismo de transferencia de elementos desde depósitos bajo cobertura haciasuperficie siendo atrapados en el suelo. Este mecanismo es más intenso cuando latransferencia ocurre desde ambientes donde la tabla de agua intercepte un cuerposulfurado (Highsmith, 2004).

Los tipos de gases que han sido detectados sobre depósitos minerales son muydiversos, entre los cuales se pueden mencionar a gases inorgánicos como O2, CO2, N2;


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gases asociados a mineralización de sulfuros, como H2S, COS y CS2 e hidrocarburostanto ligeros como pesados; entre otros (Disnar, 1990; Polito et al., 2002; Highsmith,2004).

Otros tipos de gases como por ejemplo Radón y Helio son formados principalmente porel decaimiento de la serie 238U, 235U, 232Th (liberación de partículas alfa). De los tres

isótopos de Radón solo uno es medido (

222

Rn), ya que la vida media de los otros dosisótopos es solamente de segundos; el 222Rn puede ser usado en la exploración deuranio. Para 4He y 3He, el isótopo que se mide es 4He, ya que la concentración del otroisótopo es muy pequeño en comparación con el 4He (Butt et al. 2000). El Rn y He, seconsideran que proceden de diferentes fuentes radiactivas: menas de uranio,decaimiento natural de los minerales de uranio en distintas rocas, fuentes geotermales.Estos elementos se han utilizado también para detectar fallas en profundidad queactúan como conductos preferentes por su rápida dispersión; predecir terremotos yexploración de uranio, debido a que los minerales que componen el cuerpo de menason padres de elementos como Rn.

La habilidad y tasa en que un metal puede volatilizarse de la fase sólida depende de lapresión de vapor, la cual es dependiente de la temperatura. A menudo no es fácil lavolatilización como resultado de la meteorización inorgánica dentro de un cuerpo demena, bajo una cobertura. Elementos como Hg, As, Se, Sb, I, Bi, entre otros, puedenser transferidos a fases volátiles bajo condiciones geoquímicas específicas y comoresultado de bio-transformación o bio-methylación (Aspandiar et al., 2008). Por ejemploel mercurio liberado a partir de minerales primarios (sulfuros) puede convertirse a vapor,pero también es altamente soluble en agua. Mercurio y otros metales y metaloides - As,Se, Sb, I, Bi y, posiblemente, Au, pueden formar compuestos organometálicos a travésde actividades de bio-methylación bajo procesos microbianos (Craig et al. 2003).

Algunos metales también pueden formar hidruros metálicos en condiciones reductoras yse vuelven volátiles a temperaturas normales, siendo un ejemplo el arsénico que formaarsina (AsH3) (Turpeinen et al. 2002). La dispersión de los gases es dependiente de laspropiedades del gas y el medio a través del cual se desplaza. En teoría, trespropiedades de transporte afecta a la migración de los gases: difusión (gradientes deconcentración), advección (gradientes de presión) y la flotación (o la migración deburbuja) (Hale, 2000).

2.1.2.1 COMPUESTOS DE GASES DE HIDROCARBUROS ASOCIADOS A

DEPÓSITOS DE MINERALES

En cuerpos específicos de minerales se ha demostrado que contienen cantidadesvariables de hidrocarburos ligeros (cadenas de carbón: C1 - C10) e incluyen metano,etano y propano (Disnar 1990; Polito et al., 2002).

En Disnar (1990), se menciona que el uso de compuestos orgánicos volátiles en laexploración de minerales se basa en la suposición de que estos migran desde cuerposde minerales ocultos en profundidad para delimitar anomalías en rocas de la superficie.Para cumplir estos requisitos es necesario que estos compuestos sean retenidos -


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adsorbidos en las rocas superficiales. En este trabajo los compuestos orgánicosvolátiles se obtuvieron a partir de muestras de testigo de roca por desgasificaciónsimple de las rocas recién perforados en condiciones de la superficie y, posteriormente,mediante calentamiento por etapas de 60 °C hasta 300 °C. Los resultados de estosanálisis muestran que los compuestos gaseosos se producen tanto en los estados libresy adsorbidos en las rocas. Los gases principales recolectados son metano puro y

compuestos gaseosos de hidrocarburos. Estos gases se asocian a la los diferentestipos de alteración causados por la circulación de fluidos hidrotermales que también sonresponsables de la génesis mineral.

Polito et al., (2002), realiza un estudio de gases de suelo sobre el depósito de OroJunction al sureste de Kambalda en el oeste de Australia. A través de la cubiertasedimentaria sobre las zonas de mineralización detecta una fuerte y en generalcoincidentes anomalías de CO2-O2-gases de hidrocarburos livianos (C1-C10). Losprocesos de oxidación de zonas de alteración asociadas con la mineralización y laliberación de los gases contenidos en las inclusiones fluidas se proponen como fuentepara las anomalías de CO2-O2-gases de hidrocarburos livianos.

El escape de estos gases de hidrocarburos de distintos medios hospedantes comorocas, fracturas e inclusiones fluidas, en las zonas de meteorización de depósitos bajocobertura y su posterior migración hacia las zonas superficiales puede manifestar unaanomalía de hidrocarburos ligeros en superficie. La detección de filtraciones dehidrocarburos y la medición de un flujo de metano continuo de las cuencas de petróleodemuestra la transferencia de estos compuestos de la zonas más profundas.

Johnson et al., (1995) menciona que en procesos de biolixiviación, en los cuales ladisolución de minerales ocurre bajo la acción combinada de bacterias autótrofas yheterótrofas, ocurre producción importante de carbón orgánico y que la producción decompuestos gaseosos de hidrocarburos (HGC) es muy probable que ocurra bajo estascondiciones, pero no hay reportes o estudios de su detección y/u ocurrencia.

Sutherland (2011), describe que bacterias movilizan/lixivian metales y compuestosdesde los depósitos de minerales como fuente de energía e inmediatamente sintetizangases de hidrocarburos. Cuando las bacterias mueren se genera la ruptura celular locual libera los compuestos gaseosos, estos generarían una impronta del depósito quees medida por la metodología SGH (laboratorio Actlabshttp://www.actlabs.com/gg_soil_sgh.htm). Los gases de hidrocarburos detectados enmuestras superficiales retendrían la impronta SGH de distintos tipos de blancos dedepósitos de minerales en profundidad.

Es por esto que identificar compuestos gaseosos orgánicos como resultado de lainteracción entre diferentes comunidades de microorganismos con distintos tipos desulfuros (minerales de mena) y minerales de ganga es fundamental para la observaciónde contrastes de dichos compuestos gaseosos en superficie.

Para lograr esto se realizaron dos tipos de experiencias principales; la primera, queconsta de la confección de columnas experimentales que emulan un yacimiento deminerales sulfurados bajo cobertura y una segunda, que deriva de esta primera, que es


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el estudio de generación de gases de hidrocarburos al desintegrarse distintos tipos deminerales sulfurados (pirita y calcopirita), bajo la acción de microorganismos en formain-vitro. En los laboratorios de Laboratorio Análogo de Procesos GeoquímicosSupérgenos (LAPGS), del Departamento de Geología y el Centro de Estudios

Avanzados en Hidro/Electrometalurgia de los Departamentos de Ingeniería de Minas eIngeniería Química y Biotecnología ambos pertenecientes a la Universidad de Chile.

2.2 MICROORGANISMOS PRESENTES EN LOS PROCESOS DE BIOLIXIVIACIÓN.

Los procesos de biolixiviación naturales que ocurren en ambientes de mineralesinorgánicos, ricos en metales y de bajo pH, son gobernados por un grupo de bacteriasque están altamente adaptadas para el crecimiento bajo estas condiciones. Estasbacterias han sido divididas dependiendo de la temperatura óptima de crecimiento entres grupos: mesófilas, moderadamente termófilas y termófilas extremas. Las bacteriasmesófilas crecen óptimamente con temperaturas entre los 25 ºC y 40 ºC y sonincapaces de crecer en ambientes con temperatura mayores a 45 ºC, tal como el

género Acidithiobacillus. Las bacterias moderadamente termófilas crecen óptima

Tesis hidrocarburos

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