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EXPLORACIN GEOQUIMICA INTRODUCCION A LA TEMTICA

DEFINICIN

Es la disciplina que emplea los principios de distribucin y

evolucin de los elementos en los ciclos endgenos y exgenos

para aplicarlos a la ubicacin y exploracin de yacimientos

minerales de rendimiento econmico.

INTRODUCCIN (Faure, 1998)

Cuando ciertas clases de depsitos minerales se meteorizan,

los iones pueden ser liberados dentro del ambiente de las

aguas subterrneas o saprolitas en concentraciones inusuales.

Las anomalas geoqumicas resultantes pueden ser detectadas,

analizando sistemticamente las muestras colectadas de agua,

suelo, sedimento o plantas. Una vez que las anomalas

geoqumicas han sido localizadas, ellas se vuelven el objetivo

para la exploracin ms detallada basada sobre mtodos

geolgicos, geofsicos y mtodos geoqumicos adicionales. El

objetivo ltimo es descubrir las fuentes de las anomalas

geoqumicas y determinar el potencial econmico de los

depsitos minerales. Por lo tanto, la exploracin geoqumica

es una de las tcnicas que los gelogos usan para descubrir

nuevos depsitos de mena.

La prospeccin geoqumica requiere de un conocimiento

profundo de los procesos geolgicos que ocurren en la

formacin de depsitos minerales y que entran en juego durante

su eventual alteracin en la superficie de la Tierra. Adems

es requerida la informacin respecto de las propiedades

qumicas de los elementos y cmo esas propiedades afectan la

migracin y dispersin de elementos seleccionados bajo una

serie dada de circunstancias ambientales.

La exploracin geoqumica es la ocupacin principal de un

nmero grande de gelogos y geoqumicos que trabajan en la

industria mineral. Ellos han organizado diferentes sociedades

profesionales, sostienen simposios nacionales e

internacionales y publican los resultados de sus

investigaciones en revistas especializadas que incluyen el

Journal of Geochemical Exploration, Mineralium Deposita y

Economic Geology.

Los principios de la exploracin geoqumica han sido

resumidos en muchos libros de texto y monografas: Hawkes &

Webb (1962), Brooks (1972), Levinson (1974), Fletcher (1981),

Boyle (1982), Howarth (1982), Govett (1983), Davy &

Mazzucchelli (1984), Thornton & Howarth (1986) y Wignall and

de Geoffrey (1987). Adems, los Proceedings of the

International Geochemical Exploration Symposia han sido

reimpresos del Journal of Geochemical Exploration bajo el

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ttulo general Geochemical Exploration....publicado anualmente

por Elsevier Science Publishers en Amsterdam.

Los mtodos de exploracin geoqumica son apropiados en

reas donde el lecho de roca no est expuesto por causa de los

productos de meteorizacin o a causa de la presencia de

sedimentos aluviales o till (glaciacin). Adems, estos

mtodos pueden usarse en reas que son inaccesibles a causa de

la topografa escabrosa, vegetacin densa o la ausencia de

caminos adecuados. Tales condiciones prevalecen en muchas

reas del mundo, incluyendo algunas partes de Africa, Sud

Amrica, Asia, Australia y Antrtida. Las prospecciones

geoqumicas son relativamente econmicas y pueden adaptarse

para lograr objetivos especficos bajo una serie dada de

circunstancias.

Antes de realizar todo trabajo de campo, las fuentes de

informacin disponibles deben ser totalmente estudiadas para

determinar la geologa del lecho de roca y su cubierta no

consolidada (suelo, fango, arena y/o grava, ya sea

transportado o formado in situ) conocido en ingls como

overburden, as como tambin su vegetacin y clima, caminos y asentamientos, minas y fundiciones existentes,

requerimientos legales para obtener permisos y la

disponibilidad de habitacin, comida y combustible. Tal

trabajo preliminar es necesario no solamente porque el rea de

estudio puede encontrarse en una regin remota en un pas

extranjero, pero tambin porque el mtodo ms apropiado para

coleccionar y analizar muestras debe ser seleccionado.

El estudio preliminar de la geologa del rea a ser

investigada, sugerir qu clases de depsitos pueden estar

presentes y cules minerales pueden contener. Por ejemplo, los

granitos bajos en Ca pueden estar enriquecidos en Sn, Hg, Li y

Be, mientras que Fe, Co, Ni y Cr estn asociados con rocas

ultramficas. Las rocas sedimentarias pueden contener

combustibles fsiles as como tambin depsitos de Fe, Mn, P,

U y ms raramente, Cu, Pb o Zn. Toda la informacin reunida

por los geoqumicos acerca de las composiciones qumicas de

diferentes clases de rocas, encuentra aplicacin prctica

directa cuando ella se vuelve necesaria para predecir las

composiciones de depsitos minerales potenciales en un rea.

Luego que los metales a ser investigados han sido

identificados, la solubilidad de los minerales en los cuales

estos metales ocurren, y las propiedades de sus iones y

molculas que se forman durante la disolucin, necesitan ser

revisadas. As, algunos minerales resisten la meteorizacin

qumica y son concentrados en depsitos de arena y grava. Los

minerales valiosos de esta categora incluyen metales del

grupo del Pt, Au, diamantes, rutilo, varios minerales

fosfticos, magnetita, corindn y otros. La movilidad de

algunos elementos queda limitada por la formacin de minerales

secundarios y la medida en la que los iones pueden ser

adsorbidos en los minerales de las arcillas, partculas de

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xidos e hidrxidos, revestimiento de granos (coating) y

materia orgnica.

Las propiedades geoqumicas de los elementos a ser

incluidos en un estudio deben ser consideradas en elegir los

mtodos apropiados de muestreo y anlisis. Adems, el

geoqumico que planea un estudio debe considerar los objetivos

y limitaciones presupuestarias, cuando decida qu clases de

muestras coleccionar. En general, una amplia variedad de

materiales pueden colectarse para el estudio:

1. Muestras de rocas de afloramientos o bloques incluidos en el regolito.

2. Suelo total o de horizontes especficos en los que los elementos de inters pueden estar concentrados.

3. Agua de arroyo o lago 4. Sedimento acarreado en suspencin en el agua, o del fondo de

arroyos o lagos.

5. Materia orgnica en arroyos o lagos, incluyendo moluscos, peces, larvas y plantas acuticas totales o selectivas.

6. Agua de manantiales o pozos. 7. Plantas terrestres, incluyendo hojas, agujas de pino,

ramitas, semillas o humus de suelo.

8. Animales terrestres seleccionados, sus excrementos y partes slidas como sus cornamentas, huesos o pelos.

9. Gases del suelo y aire.

Cada uno de ellos es apropiado para ciertos elementos,

representa una parte diferente del ambiente y puede ser

colectado de manera que refleje el propsito del estudio

emprendido.

Los mtodos de exploracin geoqumicos pueden usarse para

evaluar el potencial de recursos de un rea de manera

preliminar. En este caso, muestras de agua y/o sedimento

pueden ser colectadas de arroyos en las cuencas de drenaje

existentes. Los iones metlicos pueden entrar en una corriente

a travs de sus tributarios o como efluvio del agua

subterrnea. Por lo tanto, las muestras deben ser tomadas en

la confluencia de cada tributario y a lo largo de la corriente

principal. Alternativamente, se pueden hacer estudios

preliminares muestreando suelo a lo largo de la red existente

de caminos. En ambos casos, el objetivo es identificar reas

que garanticen investigaciones ms detalladas.

Para un estudio detallado, las muestras se colectan a

intervalos regulares, ya sea basadas sobre lneas estudiadas o

por referencia a mapas topogrficos o fotos areas del rea.

El espaciado de sitios de muestreo debe reflejar el tamao del

depsito a ser investigado. Las muestran pueden consistir en

suelo, vegetacin o gases del suelo, como sea apropiado para

los elementos buscados. Si el lecho de roca est bien

expuesto, tambin pueden tomarse muestras de roca. Las

muestras colectadas en el campo deben ser analizadas mientras

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el estudio est todava en ejecucin, tal que el muestreo

puede extenderse basado en los resultados iniciales.

El anlisis de las muestras debe ser realizado por

expertos, pero el tratamiento previo de las muestras requiere

consideraciones cuidadosas por los geoqumicos a cargo del

estudio. Por ejemplo, las muestras de suelo pueden

coleccionarse selectivamente de los horizontes, A, B o C,

ellos pueden ser analizados por disolucin completa de la

muestra total o a partir de una fraccin de tamao de grano

seleccionado, o pueden ser lixiviadas con cidos u otros

solventes para extraer elementos selectivamente, los cuales

estn adsorbidos o existen en compuestos secundarios solubles

en cidos. En algunos casos, ciertos minerales pueden ser

concentrados selectivamente antes del anlisis, basado en

diferentes pesos especficos, susceptibilidad magntica o

conductividad elctrica. Cualquiera sea el procedimiento de

tratamiento previo y el mtodo analtico elegido, se debe

aplicar uniformemente a todas las muestras para generar una

serie de datos internamente consistente.

La interpretacin de los resultados de un estudio

geoqumico sistemtico usualmente comienza con la preparacin

de un mapa de curvas de nivel para cada uno de los elementos includos en el estudio. En el caso ideal, tal mapa describe

un paisaje geoqumico dentro del cual pueden ocurrir anomalas

geoqumicas. Una anomala es un rea sobre el mapa geoqumico

de curvas de nivel en el cual, la concentracin de un elemento

seleccionado est consistentemente y significativamente por

encima del valor de fondo, basado sobre muestras de una cierta

clase, sistemticamente colectadas y analizadas. Por lo tanto,

el valor de fondo debe ser definido para cada elemento

includo en el estudio.

El valor de fondo geoqumico depende de la composicin

litolgica del lecho de roca en el rea de estudio y por lo

tanto, puede cambiar en los contactos geolgicos. Este

principio se ha usado en el mapeo geolgico de reas donde el

lecho de roca est cubierto por material inconsolidado

(overburden) que se form in situ. Ciertas clases de rocas

gneas y sedimentarias pueden dar lugar a altos valores de

fondo geoqumicos en depsitos superficiales porque las rocas

estn enriquecidas en ciertos elementos. Por ejemplo: lutitas

carbonticas y rocas fosfticas comnmente producen altos

valores geoqumicos de fondo en saprolitas o suelo formados de

ellas. Las rocas gneas ultramficas y ciertas sienitas

tambin dan lugar a aumentos a altos valores de fondo de

elementos que estn concentrados en ellas. Por lo tanto, tales

valores de fondo locales elevados deben ser diferenciados de

los valores de fondo regionales ms bajos. Adems, debe ser

conocido el rango de variaciones al azar de las

concentraciones de elementos en el valor de fondo.

Las anomalas geoqumicas grandes resultaron de la

dispersin de contaminantes liberados como consecuencia de la

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actividad humana. Algunas fuentes comunes de tales

contaminaciones antropognicas del ambiente incluyen:

1. Efluentes de montones de residuos de roca o de concentrado de menas depositados en estanques.

2. Partculas depositadas del humo y gases emitidos por las fundiciones.

3. Efluentes de plantas qumicas. 4. Efluentes de alcantarillas.

Las anomalas geoqumicas que pueden ser atribudas a

causas antropognicas deben ser identificadas y removidas antes

de cualquier consideracin. Las anomalas naturales remanentes

se vuelven el objetivo de evaluacin.

Las anomalas geoqumicas naturales pueden ser

clasificadas sobre la base de su formacin en patrones de

dispersin clsticos, hidromrficas y biognicos. Sin embargo,

los tres procesos de dispersin pueden contribuir a la

formacin de una anomala geoqumica particular. Los patrones

de dispersin clstica son el resultado del movimiento de

partculas slidas bajo la influencia de la gravedad o por

introduccin en agua mvil o hielo. La dispersin hidromrfica

es causada por el transporte de iones y molculas en solucin

y su depositacin final por adsorcin sobre partculas slidas

o por precipitacin en compuestos. Los patrones de dispersin

biognicos resultan de la absorcin de iones por las races de

plantas, la acumulacin de metales en residuos de hojas y

humus de suelo, o de la dispersin de elementos en los

productos metablicos de animales.

El contraste entre una anomala en la concentracin de un

elemento particular en muestras de suelo y el valor de fondo

local o umbral depende de las propiedades geoqumicas del

elemento y de las condiciones ambientales en el suelo. Los

contrastes altos entre anomalas y el valor de fondo resultan

de las condiciones siguientes, ocurriendo individualmente o de

dos o ms combinaciones:

1. Meteorizacin qumica a poca profundidad. 2. Desarrollo incompleto de suelo 3. Condiciones bsicas (pH > 7). 4. Presencia de carbonatos y/o xidos de Fe. 5. Presencia de minerales de arcillas y otros adsorbentes de

iones.

6. Baja cada de lluvia. 7. Drenaje pobre 8. Erosin rpida

Recprocamente, las condiciones opuestas promocionan la

movilidad de los iones y resultan en bajo contraste entre

anomalas con el valor de fondo local.

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Las diferencias entre las propiedades geoqumicas de

metales que ocurren juntos en un depsito, pueden afectar el

contraste de las anomalas que ellos causan en el suelo. En

general, los metales cuyos compuestos son solubles, son ms

mviles bajo una serie dada de condiciones ambientales que los

metales cuyos compuestos son insolubles. Tales metales forman

entonces, anomalas grandes pero de bajo contraste, comparadas

con los metales ms insolubles con los cuales ellos pueden

estar asociados en el depsito. Por ejemplo, cuando Cu, Zn y

Pb ocurren juntos en un depsito mineral, el contraste de las

anomalas resultantes en el suelo puede ser Pb > Zn > Cu, sin

importar su abundancia en el depsito. Similarmente, cuando Cu

y Mo ocurren juntos, el contraste de la anomala de Cu es

comnmente mayor que el del Mo, a causa que este ltimo es ms

mvil bajo condiciones oxidantes que el Cu. Sin embargo, el Mo

es dispersado ms ampliamente en una anomala de bajo

contraste que puede ser encontrada ms fcilmente por un

estudio geoqumico que el alto contraste ms localizado de la

anomala de Cu. Por lo tanto, el Mo acta como un pathfinder

(acompaante) de los depsitos que contienen a ambos Cu y Mo.

En general, los pathfinder son elementos que son ms

fcilmente detectados en estudios geoqumicos que los metales

valiosos con los cuales ellos estn comnmente asociados en

diferentes clases de depsitos minerales. La lista de

pathfinders se presenta ms adelante en la tabla 5.

Uno de los ms importantes aspectos de la evaluacin de

las anomalas geoqumicas, es descubrir sus fuentes, las

cuales en muchos casos, no estn expuestas a la observacin

directa. La primera etapa hacia este objetivo es reconocer los

procesos por los cuales una anomala fue producida. En

general, las fuentes de los patrones de dispersin clstica

estn localizados pendientes arriba de la anomala, mientras

que las fuentes de los patrones hidromrficos yacen corriente

arriba en la direccin de gradiente arriba del nivel fretico.

Consecuentemente, las fuentes de las anomalas geoqumicas no

estn localizadas comnmente en las rocas que estn debajo de

ellas.

Esta visin es til en planificar la evaluacin de

anomalas geoqumicas por medio de ms detallados estudios

geoqumicos, por mtodos geofsicos y ultimamente, por

testigos de perforacin. Si la exploracin profunda de un

depsito da resultados positivos, se hace un programa de

perforaciones para determinar su volumen y tenor, el cual debe

ser conocido en orden de determinar si el depsito puede ser

explotado econmicamente. La mayora de las anomalas

geoqumicas no resultan en el descubrimiento de un depsito

explotable porque el volumen de una roca mineralizada o la

concentracin de los metales, o ambos, son insuficientes para

garantizar el gasto para llevar el depsito a produccin. Sin

embargo, algunos depsitos grandes, pero de bajo grado, pueden

volverse econmicos si el valor de mercado de los metales que

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contiene aumenta o si se adoptan mtodos para el minado

superficial en gran escala.

EL AMBIENTE GEOQUMICO (Rose et al., 1979)

Geolgica y geoqumicamente, la tierra es un sistema

dinmico en el que los materiales son movidos desde un lugar a

otro y cambiados en forma y composicin por una variedad de

procesos, que incluyen fusin, cristalizacin, erosin,

disolucin, precipitacin, vaporizacin y decaimiento

radiactivo. Aunque el comportamiento detallado de la materia en

este sistema es extremadamente complejo, el ambiente

geoqumico, definido como la presin, temperatura y

disponibilidad de componentes qumicos, determina la

estabilidad de fases mineral y fluida en un punto dado. Sobre

la base de diferencias groseras en presin, temperatura y

qumica, los ambientes geoqumicos de la tierra pueden ser

clasificados en dos principales grupos: profundo y superficial.

El ambiente geoqumico profundo se extiende hacia debajo

de los niveles ms inferiores alcanzados por la circulacin de

agua superficial hasta el nivel ms profundo en la que las

rocas pueden ser formadas. En esta zona, predominan los

procesos magmticos y metamrficos. Es un ambiente de alta

temperatura y presin, con restringuida circulacin de fluidos,

y relativamente bajo contenido de oxgeno. Los fenmenos

volcnicos, hot springs, y casos similares pueden generalmente

incluirse en el ambiente profundo, en vista de su temperatura y

fuente de tales materiales. Los trminos hipognico, primario y endogenico han sido usados para referirse a fenmenos en este ambiente.

El ambiente superficial es el ambiente de la

meteorizacin, erosin, y sedimentacin en la superficie de la

tierra. Est caracterizado por bajas temperaturas, presin

baja, libre movimiento de los fluidos, y abundante oxgeno

libre, agua y CO2. Los trminos supergnico, secundario y exognico han sido tambin usados para referirse a este ambiente.

DISPERSIN GEOQUMICA (Rose et al., 1979)

Una pequea masa de material en la tierra normalmente no

mantiene su identidad cuando pasa a travs de transformaciones

mayores de un ciclo geoqumico, sino que tiende a ser

redistribuda, fraccionada, y mezclada con otras masas de

material (figura 1). Este proceso, en el cual los tomos y

partculas se mueven a nuevas localidades y ambientes

geoqumicos, es llamado dispersin geoqumica.

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Figura 1.- El proceso de dispersin.

Casi toda la dispersin ocurre en los sistemas dinmicos,

en los cuales los materiales de la Tierra estn sometidos a

cambios en el ambiente qumico, temperatura, presin, estrs

mecnico u otras condiciones fsicas. Las rocas o minerales

estables en un ambiente y los granos o tomos contenidos en

ellos son liberados para ser dispersados por procesos ya sea

mecnicos o qumicos.

La dispersin puede ser el efecto de agentes

exclusivamente mecnicos como: inyeccin de magma a niveles ms

altos en la corteza, o el movimiento de material superficial

por la accin glacial. Adems de la seleccin aluvial de

arcillas y arenas, los procesos puramente mecnicos causan

generalmente mezclas pero no diferenciacin de los materiales

dispersados. En contraste, los procesos qumicos y bioqumicos

comnmente crean fracciones de composicin qumica ampliamente

diferentes. Las partes ms mviles tienden a abandonar a su

hospedante primitivo si son disponibles conductos de transporte

apropiados y gradientes fsicos o qumicos. Cuando la fase

mvil entra en un nuevo ambiente, una parte del material

introducido puede ser depositado.

El tipo de dispersin puede ser profunda o superficial, de

acuerdo al ambiente geoqumico en el cual ocurre, y primaria o

secundaria, de acuerdo a si sucede durante la formacin de la

mena mineral o durante un estadio ms tardo. Alrededor de

depsitos magmticos y en la mayora de los depsitos

hidrotermales, la dispersin primaria es de ambiente profundo y

la secundaria, de ambiente superficial. Sin embargo, a causa de

que un nmero cada vez mayor de depsitos de mena, se considera

que se han formado en el ambiente superficial, se necesita una

distincin clara entre el ambiente de formacin de la mena y la

dispersin (profunda vs. superficial) y el estadio (primario

vs. secundario). La dispersin primaria incluye todos los

procesos que llevan al emplazamiento de los elementos durante

la formacin de un depsito de mena, sin importar cmo se form

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el cuerpo de mena. La dispersin secundaria se aplica a la

redistribucin de los patrones primarios por cualquier otro

proceso ms tardo, usualmente en el ambiente superficial. Para

las menas formadas por soluciones hidrotermales en profundidad,

las dos series de trminos tienen significados paralelos; sin

embargo, para los depsitos sedimentarios singenticos, los

patrones primarios se habran formado durante la sedimentacin

(tabla 2). Los patrones secundarios se formaran ms tarde si

el depsito estuvo expuesto a la meteorizacin, o si ste fue

metamorfizado despus de la formacin. A pesar que la

terminologa puede resultar confusa, es importante distinguir

entre el ambiente y el tiempo en el que ocurre el proceso,

porque ste determina la caracterstica de la dispersin

resultante.

Tabla 1 Ejemplos de dispersin en diferentes ambientes y estadios

Estadio Ambiente

Profundo Superficial

Primario Difusin de metales a la roca de caja alrededor de depsitos hidrotermales durante la deposicin de la mena

Precipitacin de trazas de metales sobre suelo ocenico cerca de un depsito volcanognico

Secundario

Difusin de metales de los depositos de mena sometido a metamorfismo

Meteorizacin de depsitos de sulfuros

En la dispersin profunda, los conductos de transporte y

sitios de redeposicin, son generalmente las fisuras y espacios

intergranulares de las rocas profundas. La dispersin

superficial por otro lado, tiene lugar en o cerca de la

superficie de la tierra, donde los patrones se han formado en

las fisuras y diaclasas de las rocas cercanas a la superficie,

en el material suprayacente no consolidado, en ros, lagos,

vegetacin, y an en el aire abierto.

El prospector geoqumico busca las trazas de material que

ha sido dispersado ms o menos lejos de la mena que est

buscando. Estos patrones de dispersin pueden formar un rea

considerablemente mayor que la mena misma, de tal modo que se

requiere una densidad de muestreo ms baja en correspondencia,

para el descubrimiento de la mena. Adems, el prospector

geoqumico debe ser capaz de distinguir esos patrones normales

de los patrones anmalos asociados con un cuerpo de mena.

MOVILIDAD GEOQUIMICA

Fundamentalmente, la respuesta de un elemento a los procesos de

dispersin est gobernada por su movilidad, que es, la

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facilidad con la cual puede ser disperso a otros materiales. En

algunos ambientes, la movilidad depende de propiedades

mecnicas de la fase mvil, por ejemplo factores tales como la

viscosidad del magma y soluciones, o el tamao, forma y

densidad de clastos en un ro o arroyo.

a) Dispersin de los elementos bajo condiciones profundas

Cuando un magma cristaliza, los elementos trazas son

distribudos entre los cristales y el fundido. Para un elemento

divalente como el Zn2+ la distribucin en el piroxeno se expresa

como:

Zn2+ (fund) + CaMgSi2O6 (px) = CaZnSi2O6 + Mg

2+ (fund)

La correspondiente expresin de equilibrio es:

a CaZnSi2O6 a Zn2+

------------- = K --------

a CaMgSi2O6 a Mg2+

Si las actividades se sustituyen por las concentraciones,

entonces K es el coeficiente de distribucin de Nernst. Si

asumimos que las actividades en los slidos son aproximadamente

proporcionales a las fracciones molares, la ecuacin de arriba

indica que la relacin Zn/Mg en el piroxeno est relacionada a

la relacin Zn/Mg en el fundido multiplicada por K. Si K es

grande, el Zn est concentrado en el piroxeno durante la

cristalizacin. Si K = 1, el piroxeno y el fundido tienen la

misma relacin Zn/Mg. Si K es menor que 1, Zn/Mg es bajo en el

piroxeno, comparado con el fundido. Un valor bajo de K,

correspondiente a un bajo valor de Zn en el piroxeno, resulta

indicar que el Zn prefiere permanecer en el fundido, esto es,

permanece en la fase flida mvil (esto depende por supuesto en

lo que concierne a las reacciones de piroxeno). Entonces el Zn

es mvil, es decir, permanece en la fase flida mvil.

El valor de K depende de la energa involucrada en la

sustitucin del Mg por el Zn en el piroxeno y el fundido. Los

factores que afectan la energa son los tamaos inicos

relativos, las cargas inicas, la coordinacin y

caractersticas de los enlaces. En la tabla 2, compilada por

Green (1959), se presenta un "ndice de reemplazo inico",

basado en las propiedades mencionadas arriba. Los elementos con

valores similares de este ndice tienden a tener coeficientes

de distribucin cercanos a la unidad y se sustituyen

extensamente unos a otros en los cristales. As el Mn, Zn, Co y

Ni sustituyen a Fe-Mg en los minerales ferromagnesianos y U y

Th sustituyen al Zr en el circn.

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Tabla 2

------------------------------------------------

Indice de reemplazo inico de cationes comunes ------------------------------------------------

Tl+ 0.03 Cu

2+ 0.14 Be

2+ 0.24

K+ 0.03 Co

2+ 0.14 Nb

4+ 0.28

Ag+ 0.04 Ni

2+ 0.14 W

4+ 0.28

Na+ 0.06 Mg

2+ 0.14 Mo

2+ 0.28

Cu+ 0.06 Th

4+ 0.16 Ti

4+ 0.28

Ba2+ 0.07 U

4+ 0.19 Al

3+ 0.35

Pb2+ 0.08 Zr

4+ 0.20 Ge

4+ 0.46

Ca2+ 0.09 Sc

3+ 0.20 Si

4+ 0.48

Mn2+ 0.13 Fe

3+ 0.22 As

5+ 0.60

Zn2+ 0.14 Cr

3+ 0.22 P

5+ 0.62

Fe2+ 0.14

----------------------------------------------

Si un fluido acuoso se separa de un magma, los elementos

sern particionados entre el fundido y el fluido acuoso de

acuerdo a la energa relativa con la cual estn sostenidos en

las dos fases:

CO2 (fund) = CO2 (ac)

aCO2 ac

K = --------

aCO2 fund

en el que K es un coeficiente de distribucin. Si el valor de K

es grande como en el caso de CO2 en la mayora de los magmas, el

componente est concentrado en el flido acuoso (solucin

hidrotermal) y como resultado adquiere mayor movilidad. Los

compuestos como H2O, CO2, H2S, SO2, F, Cl, B y en algunos

ambientes, Cu, Pb, Zn, Au y otros elementos metlicos se

vuelven mviles en este tipo de reaccin.

La estabilidad de un elemento en una fase mvil es

dependiente de su capacidad para formar iones o molculas

complejos tales como: H2S y HCO3-, as como MoO4

2-, CuCl

2-, ZnCl4

2-

, Hg(HS)3- y otras especies metlicas. Para los minerales

relativamente insolubles, tales como algunos sulfuros, la

variabilidad en la concentracin del elemento acomplejante (O,

S, Cl, H, etc) puede tener una fuerte influencia sobre la

movilidad del elemento.

En los procesos metamrficos, los flidos de los poros de

las rocas ricos en agua dan una fase mvil, en los cuales

algunos componentes de la roca pueden extraerse por solucin de

minerales o por intercambio en y fuera de las soluciones

slidas. La migracin de estos flidos de poros suministra la

movilidad para estos constituyentes los que emigran con el

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flido de los poros hasta que un cambio en las condiciones

fsicas o qumicas causa la precipitacin o incorporacin en

fases slidas.

En forma emprica, la informacin sobre la movilidad de

los elementos en el ambiente endgeno se obtiene observando su

enriquecimiento o empobrecimiento en las especies minerales

especficas formadas en diferentes estadios de un ciclo de

diferenciacin profundo. As por ejemplo, cuanto ms alto sea

el contenido de Sn, Sr, y Li en las micas en los diferenciados

pegmatticos tardos, comparados con las mismas especies de

micas en la roca gnea original sugiere que esos elementos son

relativamente mviles bajo las condiciones prevalecientes. La

ocurrencia de un elemento como un constituyente caracterstico

de depsito formado a partir de flidos de varias clases, ya

sea vapor, soluciones supercrticas o soluciones lquidas

acuosas, tambin pueden ser indicaciones de movilidad. En este

grupo estn los elementos de pegmatitas complejas, depsitos de

venas hidrotermales, agua juvenil y emanaciones gaseosas.

b) Movilidad en condiciones superficiales

La movilidad en el ambiente superficial est dominada por el

transporte en soluciones acuosas. Una gua aproximada de la

movilidad en esas soluciones est dada por el potencial inico,

el cual es equivalente a la carga inica dividida por el radio

inico (figura 2). Los elementos con bajo potencial inico (Ca,

Na, K, Rb) son solubles como cationes simples. Aquellos que

tienen muy alto potencial inico, atraen iones de oxgeno y

forman oxi-aniones solubles (PO43-, SO4

2-, MoO4

2-). Los elementos

con potencial inico intermedio son generalmente inmviles a

causa de la muy baja solubilidad y fuerte adsorcin a las

superficies (Al, Ti, Sn). Los elementos de transicin con capas

electrnicas internas incompletas (Fe, Cr, Cu, Ag y otros de la

mitad de la tabla peridica) tienden a ser menos solubles y

fuertemente adsorbidos que aquellos iones que no son elementos

de transicin, de carga y radio inico similares. Las

diferencias en las valencias tambin resultan en movilidades

diferentes (Fe2+ y Fe

3+).

Cuando es conocida la identidad de las especies minerales

estables y las de las fases inicas solubles, es posible

computar la solubilidad relativa y por lo tanto, la movilidad

de los elementos menores en las aguas naturales superficiales.

Los efectos de la coprecipitacin y adsorcin por los

hidrxidos de Fe y Mn, arcillas y materia orgnica son menos

conocidos, pero se han hecho grandes avances.

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Figura 2.- Movilidad en el ambiente superficial en funcin de la carga y radio inico.

Se puede hacer una estimacin emprica de la movilidad

comparando fases mviles e inmviles coexistentes. En

particular se puede hacer comparando la composicin de las

aguas naturales y las rocas o suelos con las cuales ellos estn

en contacto. Otro mtodo sera comparar el suelo con la roca a

partir de la cual se ha desarrollado. El mtodo para estimar

las movilidades de los elementos es usando el coeficiente de

migracin acuosa K, equivalente al contenido del elemento en

los slidos disueltos de un agua superficial o subterrnea

dividido por su contenido en la roca asociada:

100 M

K = --------

a.N

M es la concentracin del elemento en el agua de drenaje (en

mg/l), a es el residuo mineral total en el agua (%), y N es la

concentracin del elemento en la roca (%). La movilidad

obviamente depende de las condiciones qumicas, as que al

menos, las condiciones generales deben ser especificadas. Como

todava no se pueden obtener datos cuantitativos para muchos

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ambientes, la tabla 3 muestra la informacin basada sobre

coeficientes de migracin acuosa, ms la experiencia prctica

en geoqumica de exploracin.

Tabla 3. Movilidad de elementos en ambientes superficiales

Movilidad relativa Oxidante

(pH 5 - 8)

Oxidante

(pH 4)

Reductor

Altamente mvil

(K10)

Cl,Br,I, S, Rn, He, C,

N, Mo, B (Se, Te, Re?)

Cl, Br, I, S, Rn, He, C,

N, B

Cl, Br, I, Rn, He

Moderadamente mvil

(K=1-10)

Ca, Na, Mg, Li, F, Zn,

Ag, U, V, As,(Sr, Hg,

Sb?)

Ca, Na, Mg, Sr, Li, F,

Zn, Cd, Hg, Cu, Ag,

Co, Ni, U, V, As, Mn, P

Ca, Na, Mg, Li,Sr, Ba,

Ra, F, Mn

Dbilmente mvil (K =

0.1-1

K, Rb, Ba, Mn, Si, Ge,

P, Pb, Cu, Ni, Co, (Cd,

Be, Ra, In, W?)

K, Rb, Ba, Si, Ge, Ra K, Rb, Si, P, Fe

Inmviles

(K 0.1)

Fe, Al, Ga, Sc, Ti, Zr,

Hf, Th, Pa, Sn, T.R.,

Pt, Au, (Cr, Ni, Ta, Bi,

Cs?)

Fe, Al, Ga, Sc, Ti, Zr,

Hf, Th, Pa, Sn, T.R.,

Pt, Au, As, Mo, Se

Fe, Al, Ga, Ti, Zr, Hf,

Th, Pa, Sn, T.R., Pt,

Au, Cu, Ag, Pb, Zn,

Cd, Hg, Ni, Co, As, Sb,

Bi, U, V, Se, Te, Mo,

In, Cr, (Nb, Ta, Cs?)

En la superficie de meteorizacin normal, las condiciones

caeran en la columna de pH 5-8 cerca de un cuerpo de mena de

sulfuro en condiciones oxidantes, las condiciones seran mucho

ms cidas, pero todava oxidantes, y en pantanos, aguas

estancadas y suelos y ambientes ricos en materia orgnica, las

condiciones seran reductores. Un cuerpo de mena oxidante en un

ambiente de carbonato se aproximara a una condicin casi

neutra. Notar que ciertos elementos, includos As y Mo son

fuertemente separados de soluciones en ambientes ricos en Fe,

ya sea por formacin de compuestos de Fe o por adsorcin sobre

xidos de hierro.

ASOCIACION DE LOS ELEMENTOS (Rose et al., 1979)

En una investigacin geoqumica, un elemento medido para

detectar un cuerpo de mena, se llama elemento indicador. En la

mayora de las situaciones, el elemento indicador es un

componente econmicamente valioso de la mena investigada, por

ejemplo, Cu para menas de Cu, o U para menas de U. Sin embargo,

si el componente valioso es difcil de analizar, es inmvil, o

da datos que son difciles de interpretar, puede ser ms til

investigar otro elemento asociado con la mena. Un elemento as

15

se llama "pathfinder" o elemento acompaante. Antes de decidir

su uso, sin embargo, debe examinarse la razn de la asociacin

del pathfinder con la mena.

Los elementos tienden a asociarse a causa de las similares

movilidades relativas en un grupo de procesos geolgicos.

Dentro del rango de ambientes en los que el elemento est

asociado, la relacin de los dos elementos permanece

relativamente constante, tal que altos contenidos del uno

corresponden con altos contenidos del otro y vice versa. Esta

relacin es ilustrada en la tabla 4.

Tabla 4.- Ejemplos de contenido de As como un pathfinder para mena de Au. --------------------------------------

Posicin As (ppm) Au (ppm)

-------------------------------------

300 N 40 0.1

50 N 100 0.1

10 N 480 1.0

0 1000 3.0

15 S 560 1.0

50 S 190 0.5

300 S 80 1.0

400 S 10 0.25

--------------------------------------

Algunos elementos mantienen asociaciones caractersticas a

travs de un amplio rango de condiciones geolgicas. Otros

pueden viajar juntos durante la mayora de los procesos del

ambiente endgeno, pero parte acompaan en el ambiente

superficial. Y otros, son caractersticos de rocas plutnicas

muy especficas y menas oxidadas, o menas de sulfuros o de

ciertas clases de depsitos sedimentarios. La presencia de un

miembro de la asociacin sugiere la probable presencia de otros

miembros.

Elementos pathfinder tiles son aquellos con propiedades

analticas y geoqumicas ms fciles de determinar que el mismo

elemento que se busca. Por ejemplo, un elemento con alta

movilidad en el ambiente superficial puede permitir una

deteccin ms eficiente de una mena compuesta de elementos

inmviles, si est consistentemente asociado con tales menas.

El molibdeno es ms mvil que el cobre en la mayora de

los ambientes superficiales y se lo utiliza como pathfinder

para los depsitos de cobre porfrico los que contienen

tpicamente algo de Mo. En otros casos, el pathfinder puede

producir patrones ms claros y menos ambiguos de los valores

altos que los elementos ms abundantes de la mena, como el uso

el Cu como pathfinder de las menas de Ni-Cu, que ocurren

tpicamente en rocas ricas en Ni y que dan altos valores de Ni,

ya sea que estn mineralizadas o no. Tambin, el elemento

pathfinder puede ser ms fcilmente detectado que el elemento

buscado, como en el caso de As como acompaante de los

depsitos de oro. La caracterstica esencial es que el elemento

16

acompaante debe tener una relacin consistente con la

mineralizacin. En este aspecto, se debe notar que los

pathfinders son tiles slo para ciertos tipos de mena o

ambientes geoqumicos. Por ejemplo, el Molibdeno no es un

pathfinder para todos los depsitos de Cu, sino slo para los

cobres porfricos. Los pathfinders ms ampliamente usados estn

listados en la tabla 5.

Tabla 5.- Pathfinders.

Pathfinder Material muestreado Tipo de mena

As Roca de caja y salbandas, suelo residual, sedimentos de ros

Mena de Oro en veta

Hg Roca de caja y salbandas, y suelos Menas de Pb-Zn-Ag

Se Gossan (sombrero de hierro) y suelo residual

Sulfuros hidrotermales (epitermales)

Mo Agua, sedimento de ro, suelo Depsitos de Cu porfrico

SO4= Agua Depsitos de sulfuros

Ag Suelo Menas de Au-Ag

LOS PATRONES DE DISTRIBUCION GEOQUIMICA (Rose et al., 1979)

En un rea dada, la distribucin geogrfica de un elemento, en

rocas, suelos y otros materiales, es una respuesta a la suma

total de todos los procesos que conciernen al movimiento en los

materiales de la tierra. En muchos casos esta distribucin

refleja simplemente la distribucin de unidades litolgicas.

Otros procesos del ambiente endgeno como la alteracin

hidrotermal pueden modificar la relacin bsica a los tipos de

rocas. La meteorizacin, erosin, y una variedad de otros

procesos en el ambiente superficial pueden borrar y modificar

los patrones del ambiente endgeno.

El reconocimiento de patrones relacionados con la mena es

el objeto y la funcin de la exploracin geoqumica. Si los

efectos relacionados con la mena son intensos y relativamente

locales, la diferencia con procesos ms normales es simple, por

otra parte, si los efectos son dbiles y relacionados con la

mena de un modo complejo, la interpretacin de los datos

geoqumicos tambin es ms difcil y compleja. Para el

reconocimiento efectivo de patrones relacionados con la mena,

es necesario primero, determinar el valor de fondo (background)

de los elementos indicadores en materiales no mineralizados.

A. Valores normales (BACKGROUND)

La abundancia normal de un elemento en materiales terrestres no

mineralizados es comnmente llamada el "fondo" o background.

Para todo elemento en particular, la abundancia normal es

17

probable que difiera considerablemente de un tipo de material a

otro. Ms an, la distribucin de un elemento en cualquier

material particular es raramente uniforme. La naturaleza del

ambiente mismo sin embargo, puede tener una marcada influencia

sobre la distribucin porque bajo ciertas condiciones algunos

elementos pueden estar enriquecidos y otros empobrecidos. En

consecuencia, cualquiera sea el tipo de muestra, el rango de

los valores de fondo debe ser determinado o al menos

reconsiderado siempre que una nueva rea es estudiada.

Los valores de fondo en los suelos estn sujetos a una

variacin apreciable, de acuerdo al tipo y horizonte de suelo,

especialmente en perfiles bien diferenciados, caracterizados

por marcado enriquecimiento de algunos constituyentes como

xidos de Fe o materia orgnica. Con respecto a los datos

provenientes de especies minerales, agua y vegetacin son

inadecuados o muestran una variacin demasiado grande para

poder ser resumida en tablas.

B. Distribucin estadstica de los valores de fondo

Los estudios de la distribucin de frecuencias de elementos en

rocas y otros materiales naturales sugieren que en muchos casos

los logaritmos de las concentraciones estn distribuidos

aproximadamente en forma normal (figura 3). Esta generalizacin

provoc gran cantidad de controversias, y como resultado qued

claro que aunque muchos elementos trazas estn distribuidos

log-normalmente ni esta distribucin ni ninguna otra es

universalmente aplicable. A causa de la variedad de procesos

que afectan a los materiales geolgicos y la variedad de

materiales incluidos en cada grupo de tems, considerados como

una poblacin, los datos no pueden siempre ser concordantes con

una frecuencia de distribucin especfica. Si la hiptesis de

la distribucin log-normal es falta de rigor o no, queda el

hecho que la mayora de la serie de datos encontrados en la

exploracin estn ms cerca del log-normal que del normal y se

pueden obtener resultados tiles asumiendo el comportamiento

log-normal.

C. LA ANOMALIA GEOQUIMICA

Por definicin, una anomala es una desviacin de una norma.

Una anomala geoqumica es especficamente una desviacin de

los patrones geoqumicos que son normales para un rea dada de

ambiente geoqumico. Estrictamente hablando, un depsito de

mena siendo un fenmeno relativamente raro o anormal, es en s

mismo una anomala geoqumica. Adems los patrones reconocibles

de dispersin geoqumica, relacionados ya sea a la gnesis o a

la erosin de los depsitos de mena son anomalas.

18

Las anomalas que estn relacionadas a la mena y que pueden ser

usadas como guas para hallar las menas, se llaman anomalas

significativas. Tales anomalas consisten usualmente de valores

que son ms altos que el fondo. Las anomalas "negativas" son

slo raramente tiles en la bsqueda de menas.

Desafortunadamente, los altos contenidos en elementos

indicadores, pueden surgir de mineralizaciones no

econmicamente viables o por procesos geolgicos o geoqumicos

no relacionados a la mena. Tales anomalas superficialmente

similares no relacionadas a la mena buscada, se llaman

anomalas no significativas.

El UMBRAL o "threshold" es la concentracin de un elemento

indicador por encima del cual una muestra se considera anmala.

En el caso ms simple, el umbral es el lmite superior de

fluctuaciones de fondo normales. Todo valor ms alto son

anomalas, y los valores ms bajos, son considerados valores de

fondo. En los casos ms complejos, dos o ms tipos de valores

de umbrales pueden ser reconocidos. A veces, las anomalas

relacionadas a la mena pueden estar situadas en un fondo de

valores ms altos que el normal, representando un relieve

geoqumico consistente en i) un plano bajo de fondo regional,

separado por un umbral regional de ii) un plateau de valores

ms altos relacionados a extensa mineralizacin dbil o

dispersin, desde los cuales aparecen iii) las anomalas ms

estrechamente relacionadas a una mena, definidas por un umbral

local (figura 4). El reconocimiento de los umbrales locales y

regionales pueden ser extremadamente importantes en la

prospeccin, ya que puede ser posible limitar la bsqueda

detallada para picos de anomalas a los plateau de alto valor

definidos por el muestreo preliminar regional ampliamente

espaciado.

En otros casos, los datos de investigaciones de

orientacin de distintos depsitos conocidos pueden llevar a

establecer un umbral bien por encima del nivel de fluctuaciones

normales del fondo, para separar anomalas significativas de

aqullas relacionadas con la mineralizacin dbil o rasgos

geoqumicos inusuales. En todo caso, el umbral es establecido a

un nivel que es el ms conveniente y eficiente en detectar y

delimitar la mena.

El contraste de una anomala expresa su fuerza como una

relacin al fondo promedio o el umbral. Los dos, el fondo y el

umbral son usados por diferentes autores en el denominador de

esta relacin, y debe ser claramente establecido cual nivel de

referencia es usado. Para la mayor parte de los objetivos, una

relacin de anomala al valor de fondo es ms simple y ms

fcilmente comparable.

19

Figura 4.- Diagrama que ilustra los valores de umbral regional y local.

PRINCIPIOS DE INTERPRETACION

La interpretacin efectiva de los datos geoqumicos involucra

consideraciones de poblaciones mltiples de datos. En los datos

de una investigacin, una poblacin de muestras de fondo

distribuida log-normal, puede constituir una poblacin. Las

muestras que estn cerca de la mena y afectadas por dispersin

abarcando la mena pueden ser consideradas una segunda

poblacin. Las muestras relacionadas a ciertos tipos de rocas o

aspectos inusuales del ambiente pueden definir otras

poblaciones. Las muestras relacionadas con la mena, tienen

usualmente una frecuencia de distribucin log normal, pero con

una media ms alta y diferentes desviaciones standard que las

muestras de fondo. Las poblaciones de la mena y del fondo

comnmente se superponen, de tal modo que una discriminacin

satisfactoria de las muestras de fondo y de la mena es

imposible (figura 5).

Si la exploracin es efectiva, al menos algunas de las

muestras cerca de la mena deben contener valores anmalos que

pueden ser distinguidos de la poblacin de fondo con moderada a

alta probabilidad. Si el umbral es colocado demasiado alto,

algunos cuerpos de mena se perdern (umbral A, figura 5). Si el

umbral es colocado demasiado bajo (umbral C, figura 5), el

tiempo y el dinero ser gastado en seguir anomalas no

20

significativas. Cuanto ms se superponen las poblaciones y son

ms numerosas las poblaciones individuales entre las muestras,

mayor es la dificultad para seleccionar un umbral efectivo.

Figura 5.- Superposicin de valores de fondo y poblaciones de mena (derivadas como muestras al azar de dos poblaciones distribuidas log-normalmente).

Con el objeto de separar muestras anmalas del umbral,

pueden ser usados un nmero de mtodos, dependiendo de la

cantidad de los datos, propsito de la exploracin,

conocimiento del rea explorada y consecuencias econmicas de

la seleccin. Los mtodos para la seleccin de un umbral

incluyen:

1) comparacin de datos de la bibliografa;

2) discriminacin grfica de los numerosos valores de fondo a

partir de una proporcin ms pequea de valores anmalos en una

cola superior o segundo pico de un histograma de datos;

3) clculo del umbral a partir de la media ms dos o tres

desviaciones standard;

21

4) proyeccin de la frecuencia acumulativa sobre papel

logartmico y particin entre poblaciones anmalas y de fondo;

5) reconocimiento de grupos (clusters) de muestras anmalas

cuando los datos son proyectados sobre un mapa, y;

6) comparar con los resultados de una exploracin de orien-

tacin.

Adems, las combinaciones de esos mtodos y versiones ms

complejas involucrando el tratamiento estadstico o uso de

variables mltiples han sido utilizadas.

1) comparacin con datos a partir de la bibliografa:

El mtodo ms simple, que es til si slo unos pocos anlisis

estn disponibles de un rea nueva, es una simple comparacin

del contenido del elemento indicador con datos en la literatura

para material similar. Las muestras que son anmalas sobre la

base de este criterio pueden ser estudiadas ms a fondo y mayor

muestreo. Las conclusiones para este tipo de procedimiento

simple deben ser tomadas como tentativas y preliminares.

2) discriminacin grfica:

Si hay un nmero limitado de anlisis de un rea, la primera

etapa es proyectar un histograma mostrando la frecuencia de

valores en sucesivas clases (pequeos rangos de concentracin)

(Ver tabla 5 con la correspondiente figura 6). El intervalo de

clases debe ser seleccionado para dar 10-20 clases,

preferiblemente con al menos cinco muestras en muchas de las

clases para minimizar las fluctuaciones estadsticas.

El examen del histograma muestra usualmente un pico grande

representando el fondo, ms una cola o segundo pico a valores

ms altos. Picos ms simtricos pueden ser producidos despus

de la conversin de los datos a logaritmos. Un valor cerca del

extremo superior del gran pico de fondo puede ser til como una

primera aproximacin al umbral, pero alguno de los mtodos

adicionales deberan ser tratados antes de establecer este

valor.

3) clculo a partir de la media de los datos:

Una modificacin de este procedimiento es asumir un umbral a un

nmero especificado de desviaciones standards encima de la

media. Este procedimiento es de lo ms til en los estadios

tempranos de exploraciones mayores para series de datos que

estn aproximadamente normalmente distribuidos y parecen

contener muy pocas anomalas significativas, como para muchas

exploraciones de reconocimiento geoqumico. Para una poblacin

distribuida normalmente de este tipo, el 2.5 % de las muestras

con concentraciones mayores que la media ms dos desviaciones

22

standards incluyen la mayora de las anomalas significativas y

slo una pequea proporcin de la poblacin de fondo.

Tabla 5. Lista parcial de datos para la figura 6.

Concentracin Log concentrac. Concentracin Log concentrac.

28 1.45 45 1.66

25 1.39 32 1.51

42 1.62 29 1.46

25 1.40 29 1.46

33 1.51 37 1.57

120 2.07 18 1.26

40 1.60 49 1.69

31 1.49 132 2.12

15 1.17

28 1.45

Figura 6.- Histograma proyectado a partir de los datos de la tabla 5, e igual a la suma de las dos poblaciones de la figura 5.

23

4) proyeccin de la frecuencia acumulativa sobre papel de

probabilidad:

Un cuarto mtodo para determinar un umbral usa una proyeccin

de distribucin de frecuencias acumulativas sobre papel de

probabilidad. La grfica resultante est partida en dos o ms

poblaciones representando fondo, anomalas y otros efectos

geoqumicos. Preferiblemente los porcentajes en cada clase

sucesiva son acumulados desde la clase ms alta hacia abajo,

para dar mximo nfasis a los valores ms altos (Lepeltier,

1969). La escala de porcentaje acumulativo sobre papel de

probabilidad es graduada de tal modo que una distribucin

normal se proyecta como una lnea recta. Una mezcla de dos

poblaciones normales se proyecta como segmentos casi lineares

separados por segmentos curvados que contienen un punto de

inflexin. Las distribuciones log normales se proyectan

similarmente si una escala logartmica es usada para la

concentracin, o si los datos son transformados a logaritmos

antes de ser proyectados sobre una escala aritmtica. Se

presentan los mtodos de Lepeltier (1969) y de Sinclair (1974),

ste ltimo para proyecciones que contengan dos segmentos

curvados separados por una inflexin.

a) METODO DE LEPELTIER (1969)

Se construyen tambin las curvas acumulativas de frecuencia,

previa agrupacin de los valores en un nmero adecuado de

intervalos logartmicos (puede ser entre 9 y 19) segn el caso.

Estos intervalos se extraen de las tablas a tal fin. Se

construye la grfica en papel de probabilidad estadstica,

colocando en la ordenada las frecuencias acumuladas

porcentuales afectadas a cada clase, y en abcisas los

intervalos logartmicos. Al mismo tiempo, se realizan los

histogramas para visualizar la distribucin normal logartmica

de los contenidos. Los valores caractersticos de una poblacin

de fondo, el fondo "b" en la frecuencia correspondiente al 50%.

En funcin de ste, el desvo geomtrico "s", perteneciente al

rango de frecuencias de 68% (b + s, b - s), y tomndose a (b +

s) al 16 % como lmite superior del fondo. Como tercer nivel

de importancia se toma el umbral (parmetro convencional) que

es funcin de los dos primeros y calculado como la media ms

dos veces la desviacin (b + 2S), pudiendo considerarse valores

anmalos a los iguales o superiores a ste, es decir en el 25%

de la frecuencia acumulada en ordenadas. Para visualizar la

tendencia, el rango de umbral queda definido entre b + s y b +

2S. En el caso de existir un quiebre positivo "k" esta

inflexin se puede tomar como lmite inferior de la anomala.

24

b) METODO DE SINCLAIR (1974, 1976)

El resultado para una combinacin de dos poblaciones log

normal es una curva sigmoidea (figura 8). El punto de inflexin

da una estimacin de las proporciones en las dos poblaciones de

la mezcla, por ejemplo, proporciones de 16% y de 84% estn

indicadas a partir del punto de inflexin sobre la figura 8. La

curva puede entonces ser dividida en dos curvas por el

procedimiento descripto por Sinclair (1974, 1976) (tabla 7).

Asumiendo que la particin de la distribucin de

frecuencia en poblaciones de fondo y poblacin anmala es

correcta, la consecuencia de elegir varios valores de umbrales

puede ser evaluada. Por ejemplo, seleccionando un valor de

umbral de 60 ppm (1.78 log ppm), 99 % de las muestras estn

correctamente identificadas como anmalas y un 1% se pierden.

De las muestras de fondo, 97.5 % estn correctamente

identificadas como no indicadoras de mena, y 2.5 % estn

errneamente seleccionadas. Las dos clases de errores son

anlogos a los errores de tipo I y tipo II, reconocidos por los

estadsticos. A causa de que los costos de proseguir el trabajo

son generalmente bajos en relacin al valor del depsito, el

umbral en el trabajo geoqumico se establece para que casi

todas las anomalas relacionadas con la mena puedan ser

correctamente reconocidas. Sin embargo, las consecuencias

econmicas y otras de esta decisin deben ser consideradas

cuidadosamente en todo caso especfico.

Tabla 6 Clasificacin de datos para poblaciones combinadas de figura 7.

Log ppm Nmero de Nmero Porciento

muestras acumulativo acumulativo

1.10 1.20 1 240 100.0

1.20 1.30 16 239 99.6

1.30 1.40 33 223 93.0

1.40 1.50 50 190 79.2

1.50 1.60 50 140 58.3

1.60 1.70 36 90 37.5

1.70 1.80 9 54 22.5

1.80 1.90 6 45 18.8

1.90 2.00 5 39 16.3

2.00 2.10 4 34 14.2

2.10 2.20 10 30 12.5

2.20 2.30 8 20 8.3

2.30 2.40 5 12 5.0

2.40 2.50 4 7 2.9

2.50 2.60 2 3 1.2

2.60 2.70 0 1 0.4

2.70 2.80 1 1 0.4

25

Figura 7. Proyeccin log probabilstico de la poblacin de fondo de la figura 5.

Figura 8.- Proyeccin log probabilstica de poblaciones combinadas de la figura 5, a partir de los datos de tabla 6.

26

Tabla 7.- Procedimiento para repartir una poblacin simple en

dos poblaciones distribuidas normalmente (mtodo de Sinclair,

1974, 1976).

---------------------------------------------------------------

----

1) Convertir los datos en logaritmos si es necesario

2) Clasificar por concentracin en 10-20 grupos, con por lo

menos 5 muestras en la mayora de los grupos.

3) Computar los porcentajes acumulativos, partiendo de la

concentracin alta y terminando con 100% a baja concentracin

(ver tabla 6).

4) Proyectar los porcentajes acumulativos contra los lmites de

las clases ms inferiores sobre papel de probabilidad y dibujar

una curva suave a travs de los puntos.

5) Si los datos proyectados dan una curva sigmoidea,

seleccionar el punto de inflexin de la curva (16 %). Este

punto define las proporciones aproximadas de las dos

poblaciones.

6) Para la clase 1, computar Pa = P1/fa, en el que P1 es el

porcentaje acumulativo observado para la clase 1, y fa es la

proporcin de muestras que caen en la poblacin A (0.16 en el

ejemplo). Por ejemplo: Pa = 0.4 %/0.16 = 2.5 %

7) Proyectar un nuevo punto en Pa y el lmite inferior de la

clase 1. Continuar la etapa 6 hasta que el punto de inflexin

es alcanzado o hasta que los puntos nuevamente calculados

diverjan marcadamente de una lnea recta.

8) Trazar una lnea para unir los puntos proyectados en la

etapa 7. Esta lnea define la poblacin anmala.

9) Computar puntos anlogos, partiendo a bajas concentraciones,

usando fb (proporcin de muestras en la poblacin B

determinadas por el punto de inflexin) y porcentajes

acumulativos computados como 100 - P. Dibujar la lnea para la

poblacin de fondo.

10) Chequear las poblaciones calculadas combinndolas en las

proporciones apropiadas, usando Pm = faPa + fbPb, en el que Pm

es el porcentaje acumulativo en la mezcla. Proyectar los

valores de Pm y comparar con los puntos originales. Repetir

usando un punto de inflexin levemente diferente si es

necesario.

---------------------------------------------------------------

5) datos proyectados en un mapa:

Un quinto mtodo para seleccionar un valor de umbral es

proyectar los datos sobre un mapa y trazar las "curvas de

nivel o bien otra manera para separar los valores altos de los valores bajos. Un cluster de valores altos tiene una baja

probabilidad de ocurrir casualmente y puede reflejar un rea

mineralizada. Elevando y bajando el valor del umbral, un rango

27

estrecho puede ser frecuentemente encontrado en el cual el rea

anmala cambia de uno a pocos clusters de muestras en una

amplia dispersin de valores anmalos aislados. El umbral

deber establecerse para dar los clusters ms grandes posibles,

sin producir un nmero grande de picos aislados. La

consideracin cuidadosa de la distribucin de conocidas

ocurrencias minerales, tipos de rocas y ambientes geoqumicos

debe acompaar este mtodo. Este mtodo es aplicable a explora-

ciones de detalle moderado, pero no es aplicable a muchas

exploraciones.

6) comparacin con una exploracin orientativa previa:

Un sexto mtodo para determinar el umbral, es aplicable si una

exploracin de orientacin de ocurrencias minerales conocidas

ha sido realizada, como debe ser para toda regin nueva o tipo

de exploracin. El umbral debe estar situado ms bajo que el

contenido del elemento indicador en la mayora, o todas las

muestras asociadas con la mena.

En una exploracin geoqumica tpicamente grande, todos

los mtodos descriptos aqu deben ser utilizados, o al menos

considerados. Un umbral derivado de un histograma o ploteo de

logaritmo de probabilidad debe ser testificado mapeando las

anomalas (mtodo 5)y ajustados arriba o abajo de acuerdo al

clustering de valores y los resultados de estudios de

orientacin. Aunque las tcnicas estadsticas pueden ayudar en

presentar y analizar los datos geoqumicos, ellas no dan la

interpretacin. Una interpretacin viable requiere una

combinacin de experiencia geolgica y geoqumica, ms una

apreciacin del aspecto econmico de la posterior exploracin.

El anlisis matemtico puro por lo tanto, no es probable que

reemplace al talento subjetivo e interpretativo del gelogo

prospector por algn tiempo.

EL TRATAMIENTO ESTADSTICO DE LOS DATOS

Un monto considerable de trabajo se ha hecho para el

tratamiento estadstico de los datos geoqumicos, habiendo

cantidad de literatura sobre la materia.

Mucha de la investigacin ms reciente utiliza el

tratamiento de datos multivariados y abarca el uso de programas

de computacin bastantes complejos. Para entender mucha de esta

nueva tcnica, se requiere un conocimiento de matemtica

avanzada, un campo en el que pocos gelogos de exploracin

tienen entrenamiento. En la exploracin mineral prctica, sin

embargo, una aproximacin estadstica simple es todo lo que se

requiere y aunque algunas de las tcnicas avanzadas pueden ser

de algn valor en ciertos casos ellas pertenecen ms

apropiadamente al ambiente de la investigacin bsica.