Definiciones:

Depósito: Parte o fracción de la corteza terrestre donde por procesos geológicos se formaron o forman (o acumulan) sustancias minerales útiles, que pueden ser explotados con beneficio económico, con los medios técnicos disponibles. >>Conjunto de minerales o rocas con un valor económico.

Mena: Las masas de agregados minerales o rocas de las se puede extraer uno o varios metales con beneficio económico.

Ley de Mena: El contenido de un determinado metal en la mena: En % en ppm (partes por millón) o en gramos por tonelada gr/to. (véase unidades>>>)

Ley de un yacimiento: La distribución de una mineralización dentro de un yacimiento no es uniforme, existiendo zonalidades, con menas de análogas o idénticas mineralogías pero distintas leyes. La ley de un yacimiento es la media ponderada de las leyes correspondientes a las menas de las distintas zonas del yacimiento.

Ley de Corte: Por debajo de cual un yacimiento no es económicamente explotable.

Ganga: Sustancias minerales presentes en la mena que, al carecer de valor o utilidad, son eliminadas de acuerdo a especificaciones de mercado, con los medios técnicos disponible. (Cuarzo, calcita, barita...)

Estéril Sectores sin valor económico del yacimiento.

Tabla de Clarc

Concentración de algunos elementos químicos de valor económico en la corteza terrestre:

Elemento químico

% de la corteza (de peso)

Factor de enriquecimiento

Aluminio 8,00 3-4 Fierro 5,8 5-10 Cobre 0,0058 80-100 Níquel 0,0072 150 Zinc 0,0082 300 Uranio 0,00016 1200 Plomo 0,0001 2000 Oro 0,0000002 4000 Mercurio 0,000002 100.000

Factor de enriquecimiento es la cantidad de enriquecimiento para obtener un depósito (rentable). Significa Aluminio se presenta como promedio en la corteza terrestre con 8%. Un depósito de aluminio contiene entre 3 hasta 4 veces más aluminio (=24%-32%).

Para expresar la cantidad de un elemento químico en una roca se puede usar porcientos (%), ppm (partes por millón) o gramos por tonelada (g/t). Todas estas medidas son razones entre Elemento de Interés / roca total. Es decir la roca total será 100 en el caso de porcientos o 1.000.000 en el caso de ppm o tonelada. Además se puede expresar la cantidad en una fracción por peso o por volumen.

Ejemplo: Una muestra con 100 partículas del mismo tamaño, donde 99 partículas son de cuarzo y una partícula es de oro. Expresada en %(volumen) será 1%(vól) de oro. Pero la misma distribución expresada en "% peso" llega a un 6,85%(peso) en el caso de oro: Cuarzo tiene un peso especifico de 2,65 g/cm3, oro 19,3 g/cm3. La muestra total entonces contiene 99 X 2.65 = 262,35 g cuarzo y 1 X 19,3 = 19,3 g de oro. En total la muestra tiene un peso de 281,65 g (262,35g + 19,3g = 281,65 g). Entonces 281,65 g serán equivalente a 100 % y 19,3 g representan 6,85 % por peso.

Tabla: Unidades

relativamente

abundante Cu, Fe, Al, Si,

elementos de traza

Au, Ag,

cantidad por peso

porciento% (peso)

gramos/ tonelada

cantidad por unidades % (volumen)

ppm (Partes por millones

Distribución de la ley Graficando 1 % ,2%, 3%, 4% y 5% en una matriz de 10.000 píxeles.

1 % 2 % 3 % 4 % 5 %

fino

mediano

grueso

Imágenes para graficar ppm (partes por millón): De 100.000 pixeles (totales):

10 ppm 100 ppm

corresponde a un píxel por 100.000 píxeles corresponde a 10 píxeles por 100.000 píxeles

Clasificación de depósitos

Existen varios conceptos para clasificar los depósitos minerales. Todos estos conceptos tienen ventajas y desventajas. No hay ninguna clasificación completamente satisfactoria. En general clasificaciones tienen que ser aplicable, con base científico y útil. El objetivo de clasificar es ordenar elementos en grupos. Lamentablemente los depósitos minerales muchas veces no cumplen solo un criterio, cumplen dos o tres, que provoca problemas fuertes en una clasificación.

a) Clasificación por ambiente de formación: En este tipo de clasificación los ambientes geológicos donde de formó un yacimiento definen el grupo. Por ejemplo: Sedimentario, Magmático y metamórfico. Además hay que agregar sub-facies como hidrotermal, intramagmatico. Véase >>> listado de los depósitos de acuerdo de este clasificación.

Listado de los depósitos minerales por su ambiente de formación

diatremas chimeneas cámara magmática

intramagmático

Alteraciones hidrotermales Porfidos Cupríferos

pegmatitas neumatoliticos hidrotermales

Vetas

teletermales

Ambiente magmático

relacionados al magmatismo

Metasomatismo

Tipo Besshi Tipo Cipre Tipo Kuroko

volcano- sedimentario

sulfuros macizos

Tipo primitivo lavaderos fluviatiles

fluviátil acumulaciones clásticas

eólico lavaderos eólicos acumulación litoral

litoral lavadero litoral

ambiente terrestre

meteorización depósitos residuales evaporitas / domos de sal calizas evaporación,

precipitación Fierro Oolitico BIF acumulación sulfuros marinos (Kupferschiefer)

Ambiente sedimentario

ambiente oceánico

Ambiente metamórfico

metamorfismo de contacto Skarn

>>imágen grande

El problema de este clasificación es que muchos depósitos se formaron en varias etapas con diferentes factores. Existen fases de distintos tipos de enriquecimientos. Lo otro es que casi siempre una mineralización se forma por un conjunto de factores, que no necesariamente dependen del mismo ambiente. Por ejemplo un yacimiento vetiforme depende mucho de la roca de caja.

b) Clasificación por forma o simetría del yacimiento: La simetría o la forma de un depósito da grupos bien definidos de diferentes yacimientos. El listado (>>véase) muestra una separación relativamente perfecta entre los grupos. Los métodos de explotación dependen mucho de la forma del yacimiento. Grupos como concordante, discordante, regular, irregular definen bastante exacto una situación. La critica es por primero existen también simetrías no tan claras ("semi-irregular"; "casi concordante"), por otro este clasificación es poco científica. La forma de un yacimiento es como una característica secundaria y no tiene automáticamente una relación con su mineralización. Pero como agrupamiento bastante lógico tiene algunas ventajas didácticas.

Listado de los depósitos por forma:

vetas[>] tabulares - vetiformes zona de falla

diatremas (pipes) 1 discordantes -

regulares tubulares

chimeneas (S) Pórfidos cupríferos

Impregnaciones Alteraciones Flats 2

discordantes - irregulares Reemplazo

Skarn [>] Sulfuros (Cu) en caja sedimentaria

concordantes estrato -

Sedimentarios simples,

Banded Iron Formation

Sulfuros (Cu) en caja sedimentaria Banded Iron Formation Fiero oolítico Sal, Evaporitas Fosfatos Calizas

autóctonos (del lugar mismo)

Energéticos: Carbón, Hulla, Turba fluviales eólicos coluviales Lavaderos

litorales Arenas, Areniscas Gravas

Sedimentarios alóctonos (transportadas) acumulaciones

clásticas Arcillas

reemplazo concordante [>] Bauxitas

ligados

depósitos residuales Lateritas

Tipo Besshi Tipo Cipre Tipo Kuroko

caja volcánica - (sedimentaria) Sulfuros macizos

Tipo primitivo

3

concordantes

concordantes

concordantes

concordantes

concordantes

concordantes

roca / caja metamórfica Caja ígnea magmáticos primarios

c) Clasificación por contenido en elementos químicos Posiblemente la manera más científica en agrupar diferentes depósitos. Los problemas son, que casi todos los yacimientos son polimetálicos, es decir más de un elemento químico con valor económico hay que tomar en consideración. Además el mismo yacimiento puede cambiarse del grupo de acuerdo de los elementos más importantes (Ejemplo: En un rincón es un yacimiento Au-Ag, en el otro un yacimiento Ag-Au), simplemente depósitos son generalmente bastante heterogéneos. También muy inconveniente es el fenómeno que las mismas contenidos aparecen en facies o ambientes de formación bastante distintas. Al fin una clasificación por elementos químicos da como resultado un sin número de grupos, que no es muy útil en su uso. Existe además la diferenciación de yacimientos metalíferos y "no-metálicos". En la primera vi sta es bastante bien y útil. Pero geológicamente existen muchos yacimientos metálicos y no-metálicos que se forman en mismas condiciones.

Algunos conceptos químicos generales

Energía de activación o porque minerales no se descomponen automáticamente

Cada reacción química que llega a un producto estable necesita una energía de activación. Es decir para iniciar la reacción hay que ingresar energía. Los átomos participantes llegan a un nivel energético mas alto y eso permite un arreglo nuevo entre los átomos. La composición nueva estable se cambia a un nivel energético bajo - es decir para cambiar este arreglo de átomos hay que poner de nuevo energía. En este caso la composición nueva (el mineral nuevo) es estable, porque sin grandes cantidades de energía no se cambiará nada.

Un mineral "A" que es estable necesita una energía de activación para cambiarse a un otro mineral (Mineral "B"). La "colina" de la energía libre protege que el mineral "B" se descompone y se cambia a mineral "A". Sí la "colina" de la energía libre es baja sería muy fácil que se cambia el mineral. Por ejemplo la luz solar o la calor ambiental pueden cambiar un mineral débil (= mineral con "colina" baja) a un otro mineral.

El tamaño y la carga de los elementos químicos

El comportamiento de un elemento químico en el ambiente geológico depende mucho de su tamaño y de su carga. Los elementos incompatibles (Cs, K, Rb, Ba ... :grande con carga baja o pequeños con carga alta) no se pueden cristalizarse con gran facilidad en el ambiente magmático. Gran parte de estos elementos químicos tienen que esperar hasta las fases post-magmáticas / hidrotermales (> véase). Lo otro es que elementos químicos de igual tamaño y/o de igual carga pueden reemplazarse (Por ejemplo Ca por Sr). Por eso, sí el ambiente geológico lo permite, los puestos de Ca en una estructura cristalina puede ser ocupada por un átomo de Sr

Fases Hidrotermales

temp. en °C nombres minerales

comunes mineralizaciones

> de 500° C

pegmatitica Feldespatos, cuarzo

Beril Monacita

400-500° neumatolitica cuarzo, pirita SnO2 (Fe,Mn)WO4

300-400°C katatermal

cuarzo, pirita, epidota, biotita, granate, diopsita, actinolita, tremolita

FeAsS Bi2S3 CuFeS2 (Calcopirita)

200-300° mesotermal cuarzo, pirita, epidota,

ZnS CaCO3 PbS

100-200°C

Hi dro

ter mal

epitermal cuarzo, pirita, montmorillonita

(CaMg)CO3 Sb2S3 FeCO3

0-100° C fase teletermal cuarzo, pirita HsS AsS, AS2S3 CaF2 Baritina

De acuerdo de la temperatura se diferencian las fases post- magmáticas: Pegmatitica, Neumatolitica, Hidrotermal (con kata-, meso-, epitermal) y bajo de 100°C teletermal. Cada fase tiene normalmente su paragénesis de minerales características. Pero hay otros factores que pueden cambiar considerablemente la cristalización en dichos fases: El pH, el Eh, la fugacidad del oxígeno, la presencia de complejos y la evaporación instantánea.

El Ambiente Hidrotermal y los procesos hidrotermales

Las propiedades del agua

En el ambiente hidrotermal juega el agua (H20) por supuesto un papel muy importante. Las propiedades químicas del agua son bien "extraño" en comparación de otros líquidos. a) El agua es bipolar: por su simetría tiene un lado positivo y un lado negativo. b) Agua tiene un rango amplio (entre 0° hasta 100°C ,bajo condiciones atmosféricas) de ser un liquido. c) El peso específico del agua se cambia con la temperatura. Agua de 4°C es el más pesado. arriba y abajo de 4°C es más liviano. d) Hielo es mucho más liviano que agua liquido: este fenómeno es muy raro, porque normalmente el liquido es más liviano que su sólido. Por eso los fondos del mar o lagos nunca se congelan - porque el hielo se va hacia arriba y flota en el agua. e) El punto de ebullición del agua depende de la presión: En ambientes de alta presión el punto de ebullición se aumenta. Eso significa que en ambientes geológicos con presión el agua puede tomar temperaturas mayores de 100°C f) Con una temperatura de 374°C llega el punto crítico: Arriba de este temperatura solo existe un líquido supercrítico, que tiene propiedades de un liquido y de un vapor.

g) La curva entre líquido y sólido tiene un pendiente negativo: El aumento de la presión cambia el hielo a agua. (Ejemplo: Eso ayuda mucho en la patinaje sobre hielo. La presión de la cuchilla aumenta la presión, el hielo se cambia a agua abajo de la cuchilla y por eso se avanza casi sin fricción.) h) Agua tiene una grande capacidad térmica. (Puede almacenar una gran cantidad de energía térmica). Menos de 3 metros de agua tiene la misma capacidad térmica que todo la atmósfera encima. Por eso el agua del mar mantiene su temperatura entre día y noche. i) Agua puede disolver iones y transportar a otros lugares. El vapor no tiene este capacidad.

Figura: P/Temp. - Diagrama del agua

>>figura grande

P-T trayecto normal: (figura derecha)>> Sin "problemas" en el sistema hidrotermal el liquido se enfría gradualmente y pierde durante su camino hacia arriba su presión. Por eso no entra al campo de vapor. La carga iónica se precipita de acuerdo de la temperatura. Al final de queda agua teletermal.

Ebullición retrograda: (figuras abajo:): Sí hay discontinuidades en la presión, es decir la presión se disminuye en una forma espontánea todo el liquido tiene que transferirse en un vapor. El diagrama p/Temp. del agua muestra este fenómeno muy bien: La flecha roja marca el trayecto de la presión y de la temperatura. Donde la línea roja se baja verticalmente se bajo la presión y se paso al campo del vapor. Todo el agua se evapora en una forma instantánea, es decir en una explosión. Toda la carga iónica tiene que precipitarse - porque vapor es incapaz de tener iones en solución. Se forma una brecha hidrotermal con un cemento del precipitado del agua evaporada. (véase foto brecha hidrotermal)

Pebble Dyke (Brecha hidrotermal):

Pebble dike o brecha hidrotermal que se formó en un ambiente post-magmático en conjunto de una disminución explosiva de la presión.

Lugar: Qda. Asientos / Cerro Bravo Alto

Brecha hidrotermal:

Brecha hidrotermal del sector Qda. Carrizalillo (Región Atacama / Chile)

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Petrografía de diques

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Atacama

Depósitos Vetiformes o tabulares

Fig.: La mineralización de una veta puede ser internamente heterogénea. Existen sectores de mediana ley o de alta ley o sectores estériles.

Yacimientos vetiformes tienen una simetría tabular. El origen de la estructura tabular puede ser una veta hidrotermal, un dique magmático o una zona de falla mineralizada. Diques son estructuras de formación magmática (cristalización magmática) con un ancho entre 1 m hasta 200 m. Diques muestran frecuentemente una Salbanda en los límites a la roca de caja. La Salbanda se forma por un comportamiento diferente durante la cristalización especialmente al respeto al enfriamiento en comparación de sectores interiores del dique. La Salbanda se nota en terreno como dos líneas paralelas de rocas de mayor o menor resistencia a la meteorización (Se ve como líneas de ferrocarril). Diques sufren después de la cristalización magmática muchas veces una metasomatosis por las propias aguas hidrotermales del sistema. Se habla de una autometasomatosis. (véase >> formación de Diques, Apuntes Geología General) Vetas son estructuras de formación post-magmática, en la mayoría hidrotermal. Los minerales se cristalizan de una fase acuática de acuerdo de la temperatura y presión (entre otros factores). Zonas de Fallas también pueden mostrar una mineralización de forma tabular a causa de una metasomatosis de las rocas fracturadas en la zona de falla. El fracturamiento dio espacio para los líquidos ascendentes o descendentes. En conclusión las diferencias entre los tres grupos no son tan marcado, es decir tal vez existen estructuras transitorias entre los grupos por ejemplo entre veta y zona de falla mineralizada. Por supuesto estructuras vetiformes siempre muestran una relación a la geología estructural del sector. La estructura tabular por si mismo es una estructura tectónica. La mineralización interna de una veta depende también de estructuras en intersección. Depende de la secuencia de los fases tectónicos: Fases más jóvenes en comparación de la estructura no afectan la veta, fases de la misma edad controlan fuertemente la mineralización. Los fases después de la formación de la veta provocan principalmente desplazamientos en la estructura

Fig.: Ejemplo de vetas subparalelas con impacto de estructuras syn-genéticos.

Vetas o estructuras vetiformes generalmente aparecen en "sets" es decir estructuras paralelas o subparalelas que se pierden después de algunos cienes de metros. Además las fallas syn-genéticos muestran una mineralización. Conclusión para yacimientos vetiformes: a) fuerte impactó tectónico b) estructuras tectónicas syn- y postgenéticas c) Factores de formación: mineralización correspondiente a la temperatura, presión, pH, fugacidad de Oxígeno del sistema hidrotermal, porosidad de la roca, fracturamiento de la roca, tipo de minerales c) cambios de la mineralización hacia la profundidad, a la corrida y al ancho de la estructura. d) Comportamiento no-lineal de la distribución de la mineralización.

<<< Fig: Enriquecimiento fuerte en estructuras <<< Fig: Enriquecimiento fuerte en estructuras syn- genéticas graficado con isoleyes.