Exploración de Recursos Minerales

Roberto Oyarzun

 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 la Costa, sur de Chile.

 

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 1.6 km hacia el oeste (a una profundidad de 800-1220 m) a techo (hanging-wall).

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 La Alumbrera (norte de Argentina). Note la intrusión central (marrón) cortando la secuencia circundante y la zona de alteración fílica + argílica (colores claros).

 

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 La Alumbrera).

 

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 6160 m de altura.

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, Ore geology and industrial minerals. Blackwell Science, Oxford, 389 pp.

Evans, A.M. (Ed.). 1995. Introduction to mineral exploration. Blackwell Science, Oxford, 396 pp.

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.

 

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