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Geología Económica
Conceptos básicos
Joseline Tapia1
1Departamento de Ingeniería de Minas
Universidad de Antofagasta
Primavera 2015
[email protected] (UA) Geología económica 02 2015 1 / 58
Resumen de la presentación
1 De�niciones
Clasi�cación geoquímica de los elementos según Goldschmidt
2 Geología económica
De�nición
De�niciones básicas relacionada a geología económica
3 Mineralización
Mineralización hipógena o primaria
Mineralización exógena o supérgena
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Clasi�cación geoquímica de los elementosSegún Goldschmidt
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Clasi�cación geoquímica de los elementosSegún Goldschmidt: Litó�los
Los elementos litó�los son los constituyentesde las rocas.
Son difíciles de reducir a estado elemental; loscompuestos con oxígeno son los máscaracterísticos.
La mayoría de los elemenentos litó�los son loscomponentes de los silicatos.
También ocurren naturalmente como óxidos,haluros, fosfatos, sulfatos, y carbonatos.
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Clasi�cación geoquímica de los elementosSegún Goldschmidt: Litó�los
Incluyen 54 elementos
Alcalinos y alcalino-térreos: boro, aluminio, yescandio
Lantánidos y actínidos: actinio, thorio,protactinio, y uranio
Carbono, silicio, titanio, zirconio, hafnio,fósforo, vanadio, niobio, tantalio, oxígeno,cromio, y tungsteno
Halógenos y manganeso (posiblementetecnecio y astato
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Clasi�cación geoquímica de los elementosSegún Goldschmidt: Calcó�los
Los elementos calcó�los son los elementos delas menas de sulfuros: cobre, plata, oro, cinc,cadmio, mercurio, galio, indio, talio,germanio, estaño, plomo, arsénico, antimonio,bismuto, azufre, selenio, y teluro
Sus cationes tienen 18 electrones en la capa
externa (S2-, Se2-, y Te2- tienen 8 electronescada uno)
En la naturaleza se encuentran como sulfuros,seleniuros, telúridos, y thio sales (unaexcepción es el estaño, que ocurre comocasiterita SnO2).
Plata, oro, cobre, arsénico, asufre, bismuto, yotros, se presentan naturalmente en su formaelemental.
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Clasi�cación geoquímica de los elementosSegún Goldschmidt: Sideró�los
Son elementos que tienen la última capaatómica llena
Incluyen a todos los elementos del Grupo VIIIdel sistema periodico, así como también Mo yRe
Tienen una a�nidad química con As(sperrylita, PtAs2; loellingita, FeAs2;chloanthita, NiAs2; y cobaltita, CoAsS) y enmenor medida con los sulfuros (pentlandita,(Fe,Ni)9S8; molibdenita, MoS2), así comotambién con P, C y N.
En la naturaleza, los metales del grupo delplatino se presentan generalmente en estadoelemental, y el Fe se presenta como óxidos osilicatos y sulfuros, y minoritariamente comoarsenitos y en estado nativo.
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Clasi�cación geoquímica de los elementosSegún Goldschmidt: Atmó�los
Son los elementos atmosféricos.
Incluye todos los gases inhertes (de He a Rn),N e H.
La forma gaseoosa es característica en lanaturaleza.
Su ocurrencia en estado natural escaracterística para la mayoría de estoselementos (excepto para H, que se parece alos elementos litó�los).
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Resumen de la presentación
1 De�niciones
Clasi�cación geoquímica de los elementos según Goldschmidt
2 Geología económica
De�nición
De�niciones básicas relacionada a geología económica
3 Mineralización
Mineralización hipógena o primaria
Mineralización exógena o supérgena
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Geología EconómicaDe�nición, ¾Qué es la geología económica?
La Geología Económicacorresponde esencialmente alestudio de depósitos minerales.
Esto incluye tanto recursosmetálicos, mineralesindustriales (no metálicos) ytambien los combustibles.
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Geología económicaElementos en su teléfono
Elemento ¾Cómo se usa?
Aluminio Aleación metálica usada para discar, transmitir, y recibir
Antimonio, Arsénico, Berilio, Bismuto Aleación usada para discar
Boro, Germanio, Indio, Silicio Mecanismo usado para discar
Cadmio Color amarillo en aparatos para el hogar
Calcio Lubricante para partes móviles
Carbón Plástico en aparatos del hogar, transmisor en partes de acero
Cloro Alambre de aislamiento
Cromo Color en plástico verde, pátinas, y acero inoxidable
Cobalto Materiales magnéticos en receptor
Cobre Cables, pátinas, partes de bronce
Fluor Partes de plástico
Oro, paladio, platino Contactos eléctricos
Hidrógeno Plásticos de aparatos caseros, alambre de aislamiento
Kriptón Timbre en los sets Dial-Tono
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Geología económicaElementos en su teléfono
Elemento ¾Cómo se usa?
Plomo, Estaño Soldadura en las conexiones
Litio Lubricante interno para partes móviles
Magnesio Piezas en transmisor, timbre
Manganeso, Fósforo, Azufre Acero en partes
Mercurio Color en plásticos rojos
Molibdeno Magneto en receptor
Niquel Magneto en receptor, partes de acero inoxidable
Nitrógeno Dureza en piezas tratadas con calor
Oxígeno Plástico en artefactos domésticos, aislamiento de cables
Titanio Color en plásticos blancos
Tungsteno Luces
Vanadio Receptor
Cinc Latón, timbre
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Geología económica¾Qué buscan los geólogos económicos?
Recursos naturalesno renovables
Energía
Geotermia Petróleo
Recursosminerales
Mineríametálica
Mineríano metálica
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Resumen de la presentación
1 De�niciones
Clasi�cación geoquímica de los elementos según Goldschmidt
2 Geología económica
De�nición
De�niciones básicas relacionada a geología económica
3 Mineralización
Mineralización hipógena o primaria
Mineralización exógena o supérgena
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De�niciones básicasOcurrencia mineral
Concentración anómalade un elemento omineral que seconsidera valiosa.
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De�niciones básicasDepósito mineral
Es una ocurrenciamineral de tamaño yley su�ciente para queen circunstanciasfavorables seaconsiderado conpotencial económico.
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De�niciones básicasYacimiento
Depósito mineral que ha sido examinado y ha probado tener su�ciente tamaño, leyy accesibilidad como para ser puesto en producción y ser rentable.
La rentabilidad de un yacimiento depende también de condiciones ajenas al cuerpomineral, como las tasas de impuesto, precio de metales, condiciones de transporte,etc.
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De�niciones básicasMina
Corresponde a laslabores de explotaciónde un yacimiento.
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De�niciones básicasRecurso mineral
Tonelaje o volumen de rocamineralizada de interéseconómico intrínseco, cuyasleyes, límites y otrascaracterísticas apropiadasestán conocidas con ciertogrado de certeza.
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De�niciones básicasReserva mineral
Porción o volumen deun Recurso Mineral enel que se han efectuadoestudios técnicos yeconómicos.
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De�niciones básicasDe�niciones básicas
Roca de caja La roca que rodea aldepósito, por ejemplolas rocas a ambos ladosde una veta.
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De�niciones básicasDe�niciones básicas
Roca huésped La roca dentro de lacual se presenta eldepósito mineral.
Ej. Pór�do Chuqui enChuquicamata.
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De�niciones básicasDe�niciones básicas
Mena de cinc (blenda) Mineral o minerales quepueden ser extraídos deuna roca con gananciaeconómica (utilidad).
Ej. Menas de Cu:Calcopirita (CuFeS2),Bornita (Cu5FeS4),Calcosina (Cu2S).
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De�niciones básicasDe�niciones básicas
Ganga Aquellos minerales loscuales ocurren con losminerales de mena,pero que no tienenvalor económico.
Ej. Cuarzo (SiO2),Calcita (CaCO3) oPirita (FeS2).
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De�niciones básicasDe�niciones básicas
Ley Grado de concentraciónde un elemento en elcuerpo mineralizado, yasea mineral o roca.
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De�niciones básicasDe�niciones básicas
Ley de corte Grado mínimo deconcentración, para quela explotación searentable.
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De�niciones básicasDe�niciones básicas
Estéril Término mineroutilizado para referirsea la roca que noconstituye menaexplotable, en oposicióna rocas mineralizadas.
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De�niciones básicasDe�niciones básicas
Procesos de mineralización Se re�ere usualmente aprocesos formadores deminerales de mena o aminerales asociadosque permiten lasobreconcentración deellos (pirita).
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De�niciones básicasDe�niciones básicas
Elemento
Contenido
promedio en
la corteza
Ley promedio
mínima
explotable
Al 8% 30%
Fe 5% 25%
Cu 50 ppm 0,4%
Ni 70 ppm 0,5%
Zn 70 ppm 4%
Mn 900 ppm 35%
Sn 2 ppm 0,5%
Cr 100 ppm 30%
Pb 10 ppm 4%
Au 4 ppm 1 g/t
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Resumen de la presentación
1 De�niciones
Clasi�cación geoquímica de los elementos según Goldschmidt
2 Geología económica
De�nición
De�niciones básicas relacionada a geología económica
3 Mineralización
Mineralización hipógena o primaria
Mineralización exógena o supérgena
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MineralizaciónHipógena o primaria
Mineralización hipógena Mineralización
endógena, es decirproducida por procesosinternos de la tierra.
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MineralizaciónHipógena o primaria
Mineralización hipógena Magmáticos
I CristalizaciónI SegregaciónI Fraccionamiento
Metamór�cos
I RegionalesI De contacto
Hidrotermales
I Pór�dosI Epitermales
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MineralizaciónHipógena o primaria: depósitos magmáticos
Complejo Bushveld, Sudáfrica Magmáticos
Algunos magmas tienenconcentraciones promedio deelementos valiosos mayores que elpromedioEstos elementos se concentran en laroca al cristalizar.El enriquecimiento puede ocurrirpor la concentración de mineralesdensos ricos en elementos valiosos.
I Depósitos de Cr, Ni y Pt seforman así.
I Capas de cromita oscuras enintrusivo má�co.
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MineralizaciónHipógena o primaria: depósitos magmáticos
Kimberlita Magmáticos
Los yacimientos primarios dediamantes se encuentran en diatremas
constituidas por peridotitas con�ogopita llamadas kimberlitas
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MineralizaciónHipógena o primaria: depósito hidrotermal-magmático
Otros depósitosmagmáticos se forman porconcentración de elementosdel magma en �uidoshidrotermales exsueltos delfundido durante elenfríamiento.
Se les llama depósitoshidrotermales.
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MineralizaciónHipógena o primaria: depósito hidrotermal-magmático
Otro tipo de depósitoshidrotermales se formacuando magma calienteaumenta la temperatura delas aguas subterráneas delas rocas adyacentes.
Esto lleva a la circulaciónconvectiva de aguacaliente, la que lixivia losmetales de la roca.
Cuando el agua se enfríacerca de o en la super�cie,estos metales precipitanformando depósitos.
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MineralizaciónHipógena o primaria: depósito hidrotermal-magmático
Las aberturas hidrotermales en los ridges-mid-oceánicos (black smokers) depositansulfuros ricos en metales, formando grandes depósitos de sulfuros masivos (cobre,cinc, etc).
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MineralizaciónHipógena o primaria: depósito hidrotermal-magmático
Estos elementos se depositan dentro del cuerpo magmático o son transportadosfuera de él y depositados en las rocas encajantes, como vetas y otros cuerpos.
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MineralizaciónHipógena o primaria: depósito hidrotermal-magmático
Magmáticos
Link entre depósitos tipo pór�do de Cu y epitermal
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MineralizaciónHipógena o primaria: metamór�co
Metamor�smo de contacto: skarn
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Resumen de la presentación
1 De�niciones
Clasi�cación geoquímica de los elementos según Goldschmidt
2 Geología económica
De�nición
De�niciones básicas relacionada a geología económica
3 Mineralización
Mineralización hipógena o primaria
Mineralización exógena o supérgena
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MineralizaciónSupergena o secundaria
Mineralización supergena Mineralización oefectos exógenos
(agentes externos)sobre cuerposmineralizados.
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MineralizaciónSupergena o secundaria
Mineralización supergena Sedimentarios
I AlóctonosI Autóctonos
Meteorización
I ResidualesI SupergenosI Exóticos
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Mineralización supergena o secundariaDepósitos de origen sedimentario: formaciones de hierro bandeado (BIF)
BIF Ciertos tipos de depósitos se formanpor la deposición o precipitación enambientes sedimentarios.
Las formaciones de hierro, quetienen un aspecto bandeado típico,son depósitos extensos de mineralesricos en Fe formados por laprecipitación de óxidos de Fe desdeel agua marina.
Las fromaciones de Fe estánrestringidas en el tiempo geológico.Se relacionan al comienzo de la vidafoto-sintética (requieren unaatmósfera rica en oxígeno).
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Mineralización supergena o secundariaDepósitos de origen sedimentario: formaciones de hierro bandeado (BIF)
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Mineralización supergena o secundariaDepósitos de origen sedimentario autóctono: evaporitas
Salar de Uyuni Algunos depósitos seforman por laprecipitación de salesmuy concentradas enlagos someros.
Estos incluyendepósitos de halita(NaCl, sal de mesa) yyeso.
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Mineralización supergena o secundariaDepósitos de origen sedimentario autóctono: evaporitas
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Mineralización supergena o secundariaSedimentario autóctono: nódulo de manganeso
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Mineralización supergena o secundariaSedimentario alóctono: placer
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Mineralización supergena o secundariaSedimentario alóctono: placer
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Mineralización supergena o secundariaSedimentario alóctono: exótico
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Mineralización supergena o secundariaResiduales-meteorización: lateritas y bauxitas
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Mineralización supergena o secundariaModelo de alteración de un pór�do de Cu
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Mineralización supergena o secundariaOxidación de pirita
Se liberan electrones, deben ser tomados por aceptador de electrones agente oxidante=⇒ O2
FeS2 + 72O2 + H2O =⇒ Fe2+ + 2SO4
2- + 2H+
Fe2+ + 14O2 + H+ =⇒ Fe3+ + 1
2H2O
Fe3+ + 3 H2O =⇒ Fe(OH)3 + 3 H+
FeS2 + 152
O2 + 72H2O =⇒ Fe(OH)3 + 2SO4
2- + 4H+
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Mineralización supergena o secundariaOxidación de pirita
Iones sulfato (SO42-) en solución sirven como mensajeros
FeS2 + 72O2 + H2O =⇒ Fe2+ + 2SO4
2- + 2H+
Oxidación de Fe2+ a Fe3+ es un proceso lento (1000 d. A pH=3) =⇒Fe2+ estransportado por H2O antes de precipitar Fe(OH)3 =⇒ gossan aparece desplazado delas rocas mineralizadas con pirita
Fe2+ + 14O2 + H+ =⇒ Fe3+ + 1
2H2O
Oxidación de pirita libera H+ al medio ambiente y acidi�ca las aguas super�ciales
FeS2 + 152
O2 + 72H2O =⇒ Fe(OH)3 + 2SO4
2- + 4H+
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Mineralización supergena o secundariaEnriquecimiento supergeno de sulfuros de Cu-Fe
Enriquecimientosecundario
Los mayores depósitos de mena de Cu y Ag fueronsigni�cativamente enriquecidos como resultado de lameteorización química por un proceso llamadoENRIQUECIMIENTO SUPERGENO O
SECUNDARIO.
Depende de la asociación de sulfuros de Cu, con pirita yotros sulfuros de Fe (caocopirita, bornita).
La oxidación de estos sulfuros crea ambientes ácidos,por lo tanto Cu2+ permanece en solución y estransportado bajo el nivel freático.
Los iones de Cu2+ pueden precipitar como óxidos ycarbonatos si el pH aumenta (resultado de hidrólisis).
Cuando la pirita es expuesta a una solución con alta
razón Cu2+/Fe2+, el equilibrio se re-establece por laprecipitación de sulfuros de cobre (calcosina) ydisolución de sulfuros de hierro (pirita), i.e., pirita =⇒calcosina.
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Mineralización supergena o secundariaMinerales característicos de la mineralización hipógena, zona de enriquecimiento deóxidos, & zona de enriquecimiento supérgeno
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Bibliografía sugerida I
MAKSAEV, V. 2001. Metalogénesis de Chile. Apuntes del Curso
Metalogénesis, Universidad de Chile.
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