Exploración
de Recursos Minerales
Introducción
En los capítulos anteriores hemos descubierto la
importancia de los recursos minerales, su trasfondo histórico, y las
implicaciones políticas y económicas. Si algo nos debería quedar claro, es que
los recursos minerales son de una importancia capital para todos los países del
mundo. En algunos casos porque los necesitamos para mantener tasas sostenidas
de crecimiento (países desarrollados), en otros para sostener las economías
domésticas (países subdesarrollados). Dado que los recursos minerales son
no-renovables, la única alternativa que queda cuando se agotan es encontrar
más. La exploración de yacimientos minerales es una labor ardua y compleja, que
analizaremos desde su base, es decir, desde la perspectiva geológica.
Vivimos en tiempos en los que se piensa, de alguna
manera, que todo puede ser resuelto por medios tecnológicos más o menos
avanzados, incluyendo por supuesto, el uso de software especializado. En el
caso de la exploración la cosa no es tan fácil como correr un programa y
apretar botones.
Comenzaremos por el factor "humano", el
geólogo, pieza insustituible en cualquiera campaña de exploración moderna.
El geólogo de exploración
J.D.
Lowell, unos de los geólogos de exploración más exitosos del mundo ha resumido
las características que tiene que tener un geólogo de exploración, de la
siguiente manera:
- Debe ser
una persona inteligente, con una buena experiencia y background
académico.
- Tiene que
ser capaz de pensar de manera
"crítica" y si es necesario, rechazar lo que piensan
otros colegas suyos.
- Debe ser,
como señalábamos, una persona con sólidos conocimientos geológicos, pero
al mismo tiempo, no ser un pedante
atenazado por el miedo a equivocarse, ya que su negocio consistirá
en "equivocarse la mayor parte del tiempo" (recordar tasa de
éxito/fracaso).
- Cuando
habla de sólidos conocimientos geológicos,
Lowell quiere decir que un geólogo de exploración debe ser capaz de
manejar diversas técnicas (por ejemplo):
Deber
ser capaz de producir buenos mapas geológicos, a veces en condiciones
rudimentarias de trabajo.
Para
ello deberá tener una sólidos conocimientos de geología estructural,
petrografía, etc.
Esto no
significa que tenga que ser un "especialista" en estas técnicas.
- Importante:
deberá ser capaz de crear hipótesis de
trabajo.
- Deberá
tener conocimientos de economía,
especialmente si trabaja a un nivel senior.
- Deberá ser
capaz de entender de transacciones de propiedades, el status de los
terrenos, negociar transacciones, etc.
- Deberá ser
un poco "masoquista",
con deseos de subir montañas y vivir en sitios desagradables (pocas veces
la exploración toma lugar cerca de ciudades o de la
"civilización").
- Deberá
tener una familia que comprenda su trabajo.
- Pero por
sobre todas las cosas, deberá tener un
compromiso absoluto con la idea de descubrir nuevas mineralizaciones.
Labores de reconocimiento
geológico en uno los afloramientos del yacimiento de hierro estratiforme de
Mahuilque (BIF tipo Algoma). Cordillera de
El "qué" explorar
El qué
metal explorar no suele ser un problema principal. Si la exploración no está
ligada a un producto exclusivo de la compañía para que trabaja (e.g.,
cobre-molibdeno: CODELCO), entonces la exploración puede ser dictada por causas
accidentales:
- La localización
geográfica de la casa matriz de la compañía.
- La experiencia de
una persona clave en la compañía.
- La tradición de la
compañía.
El "cuando" explorar
Esto
puede estar ligado ciclos económicos. Normalmente uno pensaría que hay que
explorar cuando los precios de los metales son altos, no es verdad ? Por el
contrario, ese es uno de los clásico errores que pueden cometerse en
exploración. Hay que explorar cuando los precios
son bajos. Por qué ? por una razón elemental, pueden pasar años
desde que se inicia una campaña de exploración hasta que una mina entra en
producción. Así, la idea sería poner tenerlo todo listo coincidiendo con un
ciclo al alza en los precios del metal que nos interesa.
Observe las fluctuaciones de
los precios del cobre y aluminio a lo largo del tiempo, compare además con las etapas
económicas recesivas.
Una lección importante, los descubrimientos ocurren independientemente del precio
de los metales (fuente: Goldcorp). De esta manera, ya solo es cosa de que la
compañía elija que política quiere seguir, si esperar a ver como va el mercado
(y llegar tarde: perder oportunidades), o sacarle partido a los malos tiempos,
invirtiendo en "futuro".
El "cómo" explorar
Este
es un tema sobre el cual cada geólogo tiene sus propias opiniones.
Personalmente creo que sin geología no hay nada, y que esta base geológica es
clave para pensar si quiera en una campaña de exploración. De esta manera revisaremos
a continuación una serie de conocimientos geológicos que son fundamentales para
la exploración regional.
Definiendo
conceptos básicos
Si
vamos a buscar un objeto, lo primero que tenemos que conocer es el aspecto que
presenta (guías morfológicas). Si
esto es válido en la vida cotidiana, lo es aun más en la exploración de
yacimientos minerales. Segundo, necesitaremos conocer el tipo litológico y
ambiente estructural en que se alberga un determinado tipo de mineralización (guías litológicas y estructurales), y
finalmente, los aspectos mineralógicos de ésta (guías
mineralógicas).
Guías de exploración de carácter morfológico y
estructural
Podemos
dividir los cuerpos mineralizados en los siguientes tipos morfológicos:
- Discordantes, que a su
vez se pueden dividir en:
Regulares, y los regulares en:
Tabulares
Tubulares
Irregulares
- Concordantes
Los
cuerpos tabulares presentan gran extensión en dos dimensiones y son muy
restringidos en la tercera. En esta categoría incluimos los cuerpos filonianos
(vetas). Entre las morfología filonianas podemos distinguir las siguientes:
- Paralelas
- Enrejado
rectangular
- Enrejado en ángulo
agudo
- Malla de alambre
- Subcirculares
- Haces radiales
Sistema de filones en
paralelo.
Sistema de filones en
enrejado rectangular.
Sistema de filones en ángulo
agudo.
Sistema de filones tipo
malla de alambre.
Sistema de filones de tipo
subcircular.
A
escala individual podemos a su vez distinguir las siguientes categorías (algunos ejemplos):
- En escalón (en
échelon)
- Lazo cimoide
- Cola de caballo
Tipos morfoestructurales de filones, A: en escalón, B: curva cimoide; C:
unión diagonal; D: unión en eslabón; E: doble eslabón; F: lazo cimoide; G: lazo
cimoide múltiple; H: cola de caballo; I: salto.
El arreglo estructural de los filones es función del
campo de esfuerzos (σ1, σ2,
σ3) y la isotropía/anisotropía del medio. Entender ésto es
vital para comprender la distribución de filones a la escala de yacimiento,
distrital, o regional.
Otro aspecto que tenemos que entender es el que guarda
relación con el movimiento de fluidos en zonas de falla. Esto no es un tema
accesorio ya que son justamente esos fluidos los que formarán la masa
filoniana.
El
comprender adecuadamente como funciona una falla en términos de la exploración
queda adecuadamente ejemplificado con el descubrimiento del yacimiento de San Manuel - Kalamazoo, en USA.
Pocos ejemplos ilustran mejor la importancia de los
estudios estructurales como el descubrimiento del yacimiento tipo pórfido
cuprífero de Kalamazoo en la década de los 60, en el cual participó de manera fundamental
el geólogo americano J.D. Lowell. Dicho descubrimiento está rodeado de varios
aspectos notables entre los que habría que destacar sobre todo, el estudio
integral del problema. Si no entendemos la
geología de una zona, poco podremos hacer en lo que respecta a exploración,
salvo que, se confíe en la suerte como elemento esencial del proceso. Esto
cobra especial relevancia si lo que se está buscando es un cuerpo que puede ser
no aflorante. Los años 70 estuvieron marcados en el campo de la
geología económica por la publicación de una serie de trabajos sobre alteración
hidrotermal - pórfidos cupríferos en la revista americana Economic Geology.
Quizás el más significativo de ellos es un clásico en el tema: "Lateral
and vertical alteration-mineralization zoning in porphyry ore deposits"
(Lowell y Guilbert, 1970). Una de la ilustraciones más conocidas del trabajo
muestra la zonación espacial de las facies de alteración hidrotermal en San
Manuel-Kalamazoo (Arizona, USA). En la actualidad dicha figura se encuentra en
prácticamente todos los textos de estudio sobre yacimientos minerales. Sin
embargo, un detalle a veces poco señalado (y en ocasiones omitido) en dicha
figura, es la presencia de una falla que corta el esquema de manera oblicua. Se
trata de la falla San Manuel, y como
veremos a continuación, bajo el punto de la aplicación de métodos estructurales
al estudio y exploración de yacimientos minerales, es un rasgo extremadamente
importante, paradójicamente, poco o nada señalado en los textos de estudio. San
Manuel-Kalamazoo no es ni económica ni geométricamente un yacimiento único, por
el contrario, se trata de dos cuerpos mineralizados basculados: San Manuel y
Kalamazoo, separados por una falla normal de bajo ángulo (falla San Manuel;
WNW/25-30° S). Si bien originalmente constituían un solo cuerpo mineralizado,
el movimiento normal de la falla cortó el cuerpo mineralizado generando los dos
segmentos actualmente conocidos. San Manuel (más cercano a la superficie) se
localiza a muro (foot-wall) de la falla y Kalamazoo
Esquema de alteración en el pórfido cuprífero de San Manuel-Kalamazoo.
Nótese la falla San Manuel separando los dos segmentos del pórfido.
Esquema geológico de los
segmentos desplazados San Manuel y Kalamazoo.
Lo importante: si bien San Manuel era conocido, el
descubrimiento de Kalamazoo (Lower K) fue la consecuencia de un trabajo geológico integrador, que relacionó las facies de
alteración y la mineralización con la estructura. El razonamiento
básico de exploración fue el siguiente (Lowell, 1968): 1) San Manuel
representaba sólo una parte de un cuerpo mayor; 2) el cuerpo se encontraba
basculado; y 3) la falla que cortaba San Manuel era normal y de bajo ángulo.
Conclusión, un segmento de San Manuel tenía que estar más abajo, sobre la
falla. Resultado, efectivamente, más abajo, hacia el oeste yacía un cuerpo
mineralizado, luego bautizado como Kalamazoo.
Sobre
el tema fallas y mineralizaciones, comentemos además lo siguiente (10 principios básicos):
1) Las zonas extensionales son las más favorables
para el desarrollo de mineralizaciones. La extensión genera espacios, la
compresión los sella. Esto tiene dos consecuencias, ahí donde se generan espacios
los fluidos podrán circular con mayor facilidad y las masas minerales serán
mayores.
2) Las fallas y estructuras asociadas cumplen dos
roles principales en la formación de yacimientos: actúan como canales de
migración de los fluidos hidrotermales y albergan a las mineralizaciones.
3) La determinación del sentido de movimiento de una falla
individual o zona de cizalla es vital para predecir la presencia de zonas en
extensión. Por ejemplo, el determinar la presencia de un duplex no es un hecho
significativo si no entendemos las condiciones mecánicas interiores de éste, y
para entender ésto, necesitamos saber cual es el movimiento de la falla
principal y del sistema imbricado.
4) Las fallas rara vez presentan "un"
solo sentido de movimiento. Por ejemplo, una falla puede haber jugado primero como
inversa y luego como falla normal. Un duplex puede haberse originado como una
estructura compresiva y luego haber pasado a condiciones extensionales. Para
ello hay que "leer" en la falla su historia cinemática. La utilización
de software "especializado" puede llevar a grandes errores si no se
conoce previamente, y con precisión, cual es la historia cinemática de una
falla o zona de falla. Al respecto dos corolarios: a) el software es tan bueno
o tan malo como su usuario; b) el software no substituye a un geólogo de campo.
5) Independientemente de la escala (desde la microscópica a la regional), las fallas pueden presentar localmente zonas
extensionales y compresionales. Esas zonas están relacionadas
directamente con las curvaturas (inflexiones) o saltos de las fallas. Las
estructuras que nos interesaran serán aquellas tipo abanicos imbricados (cola
de caballo), inflexiones, saltos, duplexes (lazo cimoide; flor
negativa), de carácter extensional.
6) El segmento más interesante de una zona de cizalla bajo el punto
de vista económico, se encuentra desde la transición dúctil-frágil hacia
superficie. Es ahí donde se generan los espacios y estructuras discretas donde
mejor puede ser precipitada la carga mineral.
7) Las zonas de cizalla pueden tener una larga y
compleja historia. La superposición de una fábrica frágil a una fábrica
dúctil es un fenómeno relativamente normal por alzamiento tectónico del bloque
en cuestión durante la evolución del proceso. El encontrar estructuras frágiles
(e.g., fallas, brechas) superpuestas a una fábrica dúctil (e.g., milonitas) es
el mejor indicativo de que ha ocurrido este proceso.
8) La exploración de yacimientos tiene que estar
basada, antes que nada, en el conocimiento de la geología local o regional de
una zona. La determinación de la estructura es a su vez un requisito esencial
para entender la geología. Dado que las fallas juegan un rol principal en la
formación de un gran número de mineralizaciones hidrotermales, el entender como
funcionan éstas resulta vital.
9) No existen fallas "buenas" o fallas
"malas", en general todas presentan sectores más favorables y
menos favorables para el desarrollo importante de masas minerales.
10) Si la evidencia de campo contradice los planteamientos
teóricos iniciales, substituya la teoría, lo opuesto cuasi garantiza el
desastre.
Finalmente,
observemos en la siguiente figura lo que podríamos denominar ambientes favorables
y desfavorables para el
desarrollo de mineralizaciones:
____________________
En lo que respecta a los cuerpos
discordantes tubulares tenemos que mencionar a las diatremas. Estos
cuerpos relacionados con fenómenos magmáticos explosivos presentan morfologías
cilíndricas a cónicas, y cónicas truncadas invertidas, con secciones circulares
a subelipsoidales. Cuerpos de esta naturaleza albergan mineralizaciones de
cobre (brechas de turmalina asociadas o no a yacimientos tipo pórfido
cuprífero), de oro, y diamantes (chimeneas o "pipas" kimberlíticas).
Ejemplo de diatrema.
Los
cuerpos discordantes irregulares
suelen estar asociados a intrusiones. Entre estos cabría mencionar los skarns
polimetálicos y los yacimientos tipo pórfido cuprífero. Cortan a las secuencias
albergantes sin presentar una forma concreta.
Parte de la portada del
libro de J.M. Guilbert & Ch.F. Park (The Geology of Ore Deposits; 1986):
pórfido curprífero de Bajo
Los depósitos concordantes, como su nombre lo
indica, se adaptan a la secuencia estratigráfica o volcánica que les alberga,
presentando su misma dirección y buzamiento.
Esquema de un yacimiento
estratiforme (Ballynoe; Irlanda).
Guías litológicas
En este apartado tenemos que entender un aspecto
principal: que existe una conexión entre el tipo de litología y el tipo de yacimiento
que estamos buscando. Las razones son diversas y tienen que ver con aspectos
tan fundamentales como los procesos de cristalización magmática (e.g.,
yacimientos de platinoides en rocas ultramáficas), como con otros menos
entendidos como la relación entre la dolomitización de rocas carbonatadas y la
formación de yacimientos del tipo Mississippi Valley (Pb-Zn). En
cualquier caso, es un hecho de carácter empírico que determinados tipos de
yacimientos se asocian a unos determinados tipos de roca.
Algunas
asociaciones típicas:
- Rocas dioríticas a
granodioríticas (serie calco-alcalina): pórfidos cupríferos.
- Rocas volcánicas
ácidas a intermedias (serie calco-alcalina): yacimientos epitermales de
Au-Ag.
- Basaltos de origen
oceánico: sulfuros masivos.
- Chimeneas de
brecha kimberlíticas: diamantes.
- Rocas
ultramáficas: yacimientos de Cr-elementos del grupo del platino.
- Rocas
carbonatadas: yacimientos estratoligados de Pb-Zn.
Guías mineralógicas
La mineralogía de alteración (hidrotermal o supergénica)
es una de las herramientas más útiles de exploración. Los yacimientos
hidrotermales presentan una aureola de alteración, que suele disponerse
simétricamente en torno al cuerpo mineralizado. Recordemos que la
mineralización sulfurada y la alteración silicatada no son más que las dos
caras de una misma moneda.
Así por ejemplo los pórfidos cupríferos presentan un
núcleo de alteración potásica (feldespato K, biotita, que grada hacia fuera
hacia una alteración fílica (=cuarzo-sericítica). Más periféricamente
encontraremos facies argílicas (intermedia o avanzada) y propilítica (con
clorita, epidota, calcita). La secuencia de alteración es la siguiente: 1)
formación de las zonas de alteración potásica y propilítica; 2) desarrollo de
la alteración fílica (hacia fuera y arriba); y 3) formación de facies de
alteración argílica en la parte superior del sistema.
Esquema de alteración en un
yacimiento tipo pórfido cuprífero (ver además la figura de Bajo
Otras
facies llamativas de alteración son las que se encuentran presentes en los
yacimientos epitermales de metales preciosos, particularmente en el caso de los
del tipo sulfato-ácido, con facies de alteración argílica avanzada, fílica,
propilítica, y silicificaciones, todo esto con zonas de intenso recubrimiento
limonítico que configuran importantes anomalías de color.
Zonas de alteración en el
sector de El Indio, epitermal aurífero en el norte de Chile. Los colores marrón
claro y rojizo corresponden a alteración argílica, hematitizaciones, etc. Al
fondo, cerro Las Tórtolas, de
Detalle de roca piroclástica
con alteración argílica. Rodalquilar (España), yacimiento epitermal aurífero.
Finalmente
en esta categoría deberíamos tratar también el tema de los recubrimientos
limoníticos (gossans), que por sus llamativos colores (rojos, anaranjados)
constituyen excelentes guías de exploración para los yacimientos sulfurados.
Bibliografía
Evans,
A.M. 1993,
Evans,
A.M. (Ed.). 1995. Introduction to mineral exploration. Blackwell Science,
Guilbert,
J.M. & Park, Ch.F. 1986. The geology of ore deposits. W.H. Freeman &
Co., NY, 985 pp.
Lowell, J.D. 1987. Exploración
geológico-minera: aspectos prácticos. Universidad de Chile, Santiago.
McKinstry, H.E. 1970. Geología de
minas. Omega S.A., Barcelona, 671 pp.