Labores del Geólogo en una Mina

Roberto Oyarzun

Aspectos generales

El papel del geólogo en una mina fue variando significativamente durante el siglo XX. En los primeros tiempos, la labor geológica en una mina (si es que se realizaba alguna) era llevada a cabo por un ingeniero de minas, con mayores o menores conocimientos sobre el tema.

En la década de 1920, el contenido en oro del yacimiento de Homestake (USA) decrecía y pareció que se iba a agotar el filón. Dos ingenieros de la plantilla encargados de analizar el futuro de la mina observaron que a niveles por debajo de los 375 m, las dimensiones de los filones disminuían rápidamente, concluyendo que éstos terminarían en roca estéril a los 600 m, en otras palabras, Homestake se agotaba. El presidente de la compañía (Edward Clark) no daba crédito a los informes pesimistas, aunque era evidente que la producción estaba disminuyendo. Contrariamente a las costumbres de la época tomó la decisión de pedir un segundo informe a otro experto, un geólogo de minas perteneciente a una institución académica. El geólogo elegido era Donald D. McLaughlin, profesor de la Universidad de Harvard, quien antes de dedicarse a la enseñanza, había consagrado varios años a trazar mapas de las zonas ricas en cobre de los Andes peruanos. McLaughlin pasó el verano de 1926 estudiando la roca que afloraba en las laderas y el interior de Homestake. Lo que vio le llevó a una conclusión diametralmente opuesta a las pesimistas predicciones anteriores: lejos de agotarse, el filón era rico y extenso. Lo que había engañado a los ingenieros de Homestake era la peculiar forma del filón. McLaughlin determinó que el filón había sido originalmente una masa ininterrumpida, que posteriormente había sido atravesada por diques estériles, que encerraban bolsas de mineral. Desde el principio los mineros habían volado y transportado a superficie la roca estéril junto con la masa filoniana aurífera, procedimiento largo y costoso. El excelente mapa que McLaughlin dibujó de la geología de la mina, permitía predecir el curso del filón por las zonas aun no explotadas. Trazó luego los planos de las nuevas galerías, de manera que siguieran el filón, evitando las zonas de roca estéril. A muchos empleados de Homestake les hizo poca gracia que un geólogo de Harvard les viniera a decir que estaban haciendo mal su trabajo, y a McLaughlin le resultó difícil convencerles. Pero cuando se adoptó el plan de explotación selectiva, el valor de cada tonelada subió a más del doble. Fue así, en gran medida, que los métodos de la geología de minas, tal como los sentó McLaughlin en Homestake, se fueron haciendo imprescindibles en las minas de todo el mundo.

Hoy en día, cualquier compañía medianamente importante dispone de un departamento de geología, sección también conocida en otros países como superintendencia de geología. Un departamento de geología puede llegar a tener hasta más de 10 geólogos, que cumplirán distintas tareas en la mina:

  • Cartografía.
  • Testificación de sondeos.
  • Estimación de reservas.
  • Estudios geotécnicos.
  • Estudios mineralógico-texturales.

Cabe destacar que esta situación se ha modificado ligeramente en la última década, a través de la utilización de empresas contratistas que proporcionan geólogos a las compañías para realizar labores específicas requeridas por éstas.

El departamento de geología deberá tener un diálogo fluido y permanente con algunos departamentos de ingeniería (explotación, metalurgia). Esto es vital, ya que el ingeniero debe conocer de la manera más precisa posible el sector de la mina que se va a explotar, empezando por las características geotécnicas de la roca (recordar problemas de dilución). En lo que se refiere a la parte metalúrgica la labor del geólogo es doble. Por una parte debe indicar de manera exacta las leyes del mineral que entrará en la planta de tratamiento, y por otra las características mineralógicas y texturales de la mena y la ganga. En un caso ideal (y casi utópico)estas características no variarán de un punto a otro en la mina. Sin embargo lo normal es que la abundancia relativa de los minerales varíe, lo cual puede tener repercusiones enormes. Supongamos a manera de ejemplo que la ley de cobre en una mina no varía substancialmente en profundidad, pero que la mena principal pasa de calcopirita a enargita. Este último mineral contiene arsénico, lo cual significa que habrá repercusiones técnicas y ambientales. En otras palabras habrá que adaptar la metodología extractiva. Por otra parte, el tipo y grado de molienda tendrá que adaptarse a las variaciones del grado de liberación de la mena. O qué decir de las explotaciones auríferas que operan con el método de lixiviación en pila. El que la mena de oro sea rica o no en sulfuros tiene grandes implicaciones ya que el principal reactivo empleado (cianuro: CN- ) tiende prioritariamente a formar compuestos con el azufre (tiocianato).

En cualquier caso en este capítulo nos centraremos más en los aspectos de cartografía de minas.

 

Mapas geológicos en explotaciones mineras

El geólogo de interior mina tiene que estar dispuesto a trabajar en un ambiente básicamente hostil pero extraordinariamente interesante. La visibilidad es escasa y el grado de ventilación varía mucho de un sector a otro de la mina, y también de una mina a otra. Esto significa que en los niveles más profundos la temperatura y la humedad pueden ser elevadas. El nivel de ruido cerca de los frentes de explotación es alto. Pero por otra parte, la posibilidad de cartografiar en una dimensión casi 3D es única: es literalmente cartografiar las unidades "desde adentro".

Elementos de seguridad básicos para trabajar en interior mina: casco, lámpara, máscara para polvo, chaleco reflectante.

Parte frontal de un equipo LHD, mina 21 de Mayo (distrito minero de Talcuna, Chile). Ejemplo de "visibilidad" en interior mina.

En primer plano, geólogo de la mina Coca-Cola (distrito minero de Talcuna, Chile). Atrás, diagrama de disparo (marcado en blanco) en uno de los frentes de trabajo.

La escala de trabajo es de detalle, normalmente 1: 500, y se trabaja sobre una cuadrícula de coordenadas N y E previamente establecida, muy parecida a lo que es un mapa con coordenadas UTM.

Normalmente las galerías estarán ya trazadas en la cuadrícula que lleva el geólogo en su carpeta de trabajo (normalmente rígida y metálica). Si esto no es así (minas antiguas, abandonadas), el problema se resuelve fácilmente realizando un levantamiento de interior mediante brújula y cinta. El geólogo suele contar con un ayudante (minero con ciertos conocimientos sobre el tema), que colaborará en la toma y etiquetado de muestras, y en la determinación de las distancias (a partir de una estación de control) a las que el geólogo va realizando sus mediciones y toma de notas. Debido a las operaciones de voladura de roca, las paredes y el techo de las galerías suelen estar cubiertos de polvo. Este deberá ser previamente removido mediante riego para facilitar la labor del geólogo.

Lo primero que hay que definir es el nivel de cartografía, es decir, la altura sobre el piso de la galería a la que se va a representar el mapa de planta. Esta altura definirá un plano horizontal teórico que intersecta las paredes de la galería (waist-high proyection plane). Esta altura es estándar para toda la mina, y suele "aproximadamente coincidir" con la altura de la cintura del geólogo (bueno ... aproximadamente ...), por lo que en algunos países se denomina "cartografiar a la altura de la cintura".

Ejemplo de "cartografiar a la altura de la cintura". Note el plano teórico marcado por la línea de segmento de color rojo. A la derecha puede observar la representación del plano de falla y buzamiento de los estratos en el mapa de planta.

Otro ejemplo, con una geología esta vez más compleja (ver siguiente figura).

Representación de la geología que se observa en la representación 3D anterior al mapa de planta.

Supongamos que las paredes están limpias y que con el ayudante hemos dispuesto la cinta métrica a lo largo de unos 20 m sobre el suelo de la galería (a partir de un punto conocido, "amarrable" a la cuadrícula). Qué hacemos a continuación ? cartografiar de acuerdo a criterios predefinidos y con una simbología estándar los siguientes rasgos geológicos:

  • Litología.
  • Estructura (fallas, diaclasas).
  • Estilo de la mineralización; morfología, si es filoniana dibujaremos el filón, si es diseminada utilizaremos una simbología ad hoc; mineralogía de mana y ganga.
  • Alteración hidrotermal del encajante.

Otro aspecto a considerar con respecto al mapa es qué se dibuja dentro del trazado de la galería en el mapa y qué va afuera. Esto depende del estilo de la compañía. En algunas minas se dibuja todo, tanto adentro como afuera del trazado de la galería. En otras, sólo los rasgos más importantes de la mineralización (por ejemplo, estructura y potencia de un filón) se dibujan adentro. Los datos que van afuera se proyectan sólo hasta unos pocos metros de distancia.

Ejemplo de mapa simple en el que se han proyectado solo algunos rasgos estructurales principales y la masa filoniana (en obscuro).

Si tenemos ya cartografiadas varias galerías paralelas, podremos en el gabinete trazar un mapa más completo (por ejemplo, de un nivel de la mina), uniendo por interpolación los rasgos geológicos de cada galería. Si disponemos de datos de varios niveles de la mina podremos levantar secciones geológicas.

En el caso de las minas a cielo abierto, las condiciones de trabajo son más agradables (aunque recuerde que estará a la intemperie) y la visibilidad total. Por otra parte, al disponer de varios bancos de trabajo en la mina se podrá obtener una visión "semi-3D" de la geología. Un aspecto a destacar es que sólo se cartografían los frentes (las paredes semiverticales) de los bancos de la mina. La razón no es sólo convencional sino que práctica. Debido al intenso tráfico rodado (grandes camiones, cargadores frontales, palas mecánicas) sólo los frentes están limpios como para apreciar adecuadamente los rasgos geológicos.

Bancos de explotación en la mina La Escondida (Chile). Observe el plano de falla.

 

Ejemplo de cartografía en una mina a cielo abierto. Note que solo los frentes de los bancos (bench) son cartografiados; a partir de ahí el trazado se realiza con línea de segmento (contacto inferido).

Pala mecánica y camiones, al fondo, frente de un banco. Mina El Romeral (Chile). Viendo esta imagen se entiende porqué se cartografía solamente el frente de un banco.

 

Sondeadoras para preparación de voladura de bancos. Los cuttings obtenidos durante la perforación para la inserción de los explosivos permiten obtener una última valoración de las leyes. Mina El Romeral (Chile).

 

Otras labores del geólogo en una mina

Aunque las labores de estimación de reservas (cubicación) han sido tratadas en un capítulo anterior, es importante señalar aquí que ésta es una labor constante en una mina. No debemos confundir los sondeos iniciales sobre un yacimiento, que se utilizan para los estudios de factibilidad económica del depósito, con los que se realizan en el día a día en una mina. Estos últimos proporcionan una visión de detalle para estimar los tonelajes de zonas concretas del depósito (en el caso de un pórfido cuprífero: bloques a explotar). Otra metodología clásica utilizada con similares fines es la realización de rozas de sección continua (channel sampling; también tratado en un capítulo anterior), que combinada con los datos de sondeos (DDH o DTH), constituye una información inestimable para la cubicación del yacimiento.

Finalmente, recordemos aquí los trabajos mineralógico-texturales y geotécnicos que tienen que llevarse a cabo sobre una base diaria, semanal, o mensual.

 

Pequeñas minas

Hasta aquí hemos tratado el tema de las grandes compañías mineras, pero qué pasa con las pequeñas ? Muchas compañías no pueden darse el lujo de contar con un geólogo en la plantilla, por lo que deberán cada cierto tiempo llamar a un consultor para que resuelva problemas puntuales. A veces este geólogo consultor puede actuar de "médico" para todo un distrito minero, con diez o veinte minas activas.

 

Bibliografía

Kesler, S.E. 1994. Mineral resources, economics, and the environment. MacMillan College Publishing Co., NY, 391 pp.

Marjoribanks, R. 1997. Geological methods in mineral exploration and mining. Chapman & Hall, London, 115 pp.

Peters, W.C. 1978. Exploration and mining geology. John Wiley & Sons, NY, 696 pp.

St. John, J. 1988. Los metales nobles. Editorial Planeta, Madrid, 175 pp.

 

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