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Geoqumica

Geochemistry.

(De geo-y qumica); sust. f.1.Ciencia que estudia la composicin qumica de la corteza terrestre.

[Geologa] Geoqumica.Ciencia que estudia la composicin qumica de la Tierra; su distribucin y abundancia deelementos qumicos (incluyendo a los istopos) en minerales, rocas, suelos, agua yatmsfera; as como las causas de la distribucin y la circulacin de estos elementos enla naturaleza en base a las propiedades de sus tomos e iones.

Esta ciencia se encuentra ligada con las ciencias de la Tierra, y en especial, con la

cristalografa, mineraloga, petrologa, hidrologa y climatologa; pero la continuaevolucin que experimenta la exploracin planetaria ha supuesto que la geoqumicaample sus campos de estudio. Los problemas que principalmente analiza la geoqumicason el origen y la abundancia de los elementos qumicos en el universo, nuestra galaxia,sistema solar y sus planetas; su distribucin en atmsfera, hidrosfera, corteza, manto yncleo terrestre; los elementos y grupos inicos presentes en las estructuras cristalinasde las distintas fases minerales; las reacciones qumicas que caracterizan los distintosprocesos metamrficos y producen la desaparicin de ciertas especies minerales enfavor de otras nuevas; el transporte de elementos qumicos en disolucin por accin deaguas metericas, subterrneas, fluviales, lacustres o marinas; los cambios qumicos

que se producen durante los procesos de compactacin y cementacin de depsitossedimentarios; las reacciones existentes en las etapas de evolucin magmtica hasta laconsolidacin de las masas plutnicas, as como las presentes en procesos de efusinvolcnica; y los mecanismos de acumulacin de las distintas menas minerales, ya seande origen gneo, metamrfico, o sedimentario.

Historia

La consideracin de la geoqumica como ciencia es muy reciente, no es hasta principiosdel siglo XX cuando los petrlogos de origen escandinavo V. M. Goldschmidty P. E.Eskola, llevan a cabo los estudios pioneros en este campo y establecen los principios que

rigen los cambios presentes en las reacciones metamrficas.

Eskola gelogo finlands (1883-1964) estudia el equilibrio de las fases mineralespresentes en las rocas metamrficas del escudo escandinavo, as como las facies quepresentan. En sus estudios, vislumbra la relacin existente entre la composicin qumicay mineraloga de las rocas, de manera que una vez alcanzado el equilibrio de lasmismas, su posible composicin mineral slo esta controlada por la composicinqumica. En la actualidad se sabe que la existencia de una fase mineral depende de otrasmuchas variables como por ejemplo la presin y la temperatura.


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La aparicin de nuevas tcnicas de estudio como la difraccin de los rayos X (definidapor Max Von Laue, en 1912), permite a Goldschmidt (qumico y petrlogo escandinavo)definir en 1921 la primera clasificacin geoqumica de los elementos qumicos, con elestablecimiento de la estructura cristalina de ms de 275 compuestos y elementos, y eldesarrollo de las primeras tablas de sus radios inicos. En 1929 en base a estosresultados, postula una ley (Ley de Woldschmidt), mediante la cual se consiguerelacionar la composicin qumica con la estructura cristalina, que queda definida por losiones, los tamaos que estos presentan y el carcter del enlace que los une.

Goldschmidt demuestra que la corteza terrestre est constituida principalmente poroxidaciones (arpoximadamente el 90% de su volumen), de ciertos elementos qumicosen los que dominan el silicio. En la publicacin de su obra Leyes geoqumicas de ladistribucin de los elementos, se fijan las leyes bsicas de la qumica cristalina, raznpor la cual se le considera como el precursor de la geoqumica.

La evolucin posterior de la geoqumica se centra principalmente en el anlisis ycomprensin de la problemtica medioambiental.

Ramas

La geoqumica presenta numerosas aplicaciones en diferentes ramas de la geologa, ascomo con otras ciencias. ste es el caso de la astronoma, en la cual la geoqumicaproporciona una inestimable ayuda en la determinacin de la abundancia relativa de losdiferentes elementos que existen en la Tierra, la Luna y el resto de los planetas delsistema solar; as como la determinacin de la edad radiomtrica de meteoritos y rocaspresentes en la corteza terrestre, mediante la estimacin de sus concentracionesrelativas en determinados elementos radiactivos.

Geoqumica orgnica

Con el trmino de geoqumica orgnicao biogeoqumica, se definen todos los aspectosgeoqumicos referidos a las condiciones en las que se origin la vida, como es laevolucin de la atmsfera e hidrosfera a partir de la aparicin de los organismosaerobios; y los presentes en la incorporacin de los organismos durante la gnesis deciertos depsitos sedimentarios. Hay que tener en cuenta que los organismos vivosconcentran determinados compuestos qumicos, como por ejemplo los carbonatos queconstituyen las conchas de moluscos y partes esquelticas de organismos superiores; olos azcares y protenas que acumulan las plantas; cuya concentracin lleva comoconsecuencia la formacin de un tipo de depsito denominado biognico. Algunos de

ellos presentan un gran inters econmico, y la geoqumica estudia todos los aspectosrelacionados con su formacin, enriquecimiento y explotacin; tal es el caso de losdepsitos de fosforita, caliza, doloma, carbn y petrleo.

Vase: Ciclo biogeoqumico.Geoqumica ambiental

Rama de la geoqumica ocupada de los eventos ligados al entorno del ser humano, queafectan directamente a la salud pblica. Existen elementos y compuestos qumicos


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(como el plomo o el nitrato) de cuya concentracin, an en pequeas cantidades,presentan una gran toxicidad o resultan enormemente cancergenos para el organismo;los oligoelementos(flor, cobalto, nquel, etc.), por el contrario, son esenciales para elorganismo en pequeas cantidades, mientras que el aumento en su concentracin losconvierte en txicos. El estudio de su concentracin en el agua se hace imprescindiblepara establecer el grado de contaminacin o la potabilidad.

El sustrato rocoso imprime gran parte de las caractersticas qumicas de un suelo, suselementos, la vegetacin que va a desarrollar y los iones en disolucin de las aguassubterrneas existentes. El anlisis de estos datos es una ayuda inestimable para elcontrol de las zonas de peligro donde existan elementos, o minerales potencialmentetxicos, o cancergenos. Por ejemplo, el selenio es daino para el desarrollo de la vidaanimal en zonas de excesivo regado; la concentracin de gas radn en zonas de escasaventilacin, incide en el cncer de pulmn; y el consumo prolongado de aguas connitratos en disolucin, resulta cancergena.

Geoqumica isotpica

Esta rama tiene un importantsimo papel en geologa. El enriquecimiento yempobrecimiento en ciertos istopos radiactivos de determinadas sustancias, y elconocimiento de las concentraciones relativas de sus masas; permite el conocimientoexacto de la antigedad correspondiente a las rocas que los contienen, y en ocasiones,emplearlos como geotermmetros.

Por ejemplo, la medida de la proporcin entre los istopos de oxgeno-16 y oxgeno-18presente en el carbonato clcico que segregan ciertos animales marinos en las partesesquelticas, est influido por la temperatura del agua en la que se desarrollaron. stees el caso de las conchas calcreas de organismos fsiles cuyo anlisis isotpico permiteestimar la temperatura a la que se encontraron los mares en aquella poca. Medianteeste mtodo, se ha podido deducir las variaciones que presentaron los ocanos durantey entre las distintas glaciaciones, mediante el anlisis de los fragmentos esquelticos deorganismos planctnicos fosilizados.

La datacin absoluta de determinadas rocas en geocronologa, se basa en los anlisisradiomtricos de los minerales que las componen. Los mtodos de datacin absoluta sebasan en el perfecto conocimiento del fenmeno radiactivo, mediante el cual unelemento radiognico (o elemento padre) disminuye su concentracin uniformemente alo largo del tiempo, generando como resultado un nuevo elemento radiactivo (oelemento hijo). Cada uno de estos mtodos analiza las proporciones existentes entre

dos elementos radiactivos (el elemento padre y el elemento hijo), como por ejemplo lasproporciones existentes entre el uranio-238 y el plomo-206; entre el uranio-235 y elplomo-207; o la existente entre el potasio-40 y el argn-40. Cada uno de estos casostiene una velocidad de desintegracin caracterstica, en el primer caso la vida media delU238 es de 4.510 m.a., la del U235 de 713 m.a. y el caso del K40 1.300 m.a.

La peculiaridad por la cual cada elemento radiognico presenta una vida media dedesintegracin diferente, caracteriza a cada elemento para un determinado uso. Losmtodos basados en istopos de uranio son los ms precisos, mientras que el mtodo depotasio-argn es el ms comn.


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Para ampliar informacin sobre este tema, vanse los siguientes artculos:

Datacin geolgica.Istopo.Tcnicas de estudio

Las tcnicas de anlisis geoqumicos tienen por objeto hallar la composicin qumica delos materiales, ya sea de forma directa sobre la propia muestra, o mediante ensayos conreactivos (va hmeda). Se utilizan diversos aparatos, como espectrmetros de masa,espectrofotmetros y otros. Los resultados de los anlisis se dan en forma de xidos(SiO2, CaO, Al2O3, etc) o en forma de elementos, tanto cationes como aniones (SO4=,Na+, etc), que permiten trazar grficas y diagramas de gran valor para deducirmecanismos de formacin y procedencia de materiales.

Todos los mtodos del anlisis cualitativose basan en la formacin de compuestosinsolubles mediante diversos reactivos, agregados sucesivamente a la disolucin,

despus de separar por filtracin el precipitado formado en cada caso. Cada precipitado,que contiene un grupo reducido de iones, se disuelve despus, total o parcialmente enlos reactivos apropiados; se agregan nuevos reactivos para formar precipitados con unnmero cada vez menor de iones hasta llegar a un nico compuesto insoluble quecaracteriza un particular ion. La formacin de compuestos insolubles y la redisolucin deprecipitados (por formacin de un compuesto molecular o inico, poco ionizado)constituyen los procesos qumicos analticos. La aplicacin sistemtica del principio delproducto de solubilidad constituye la base terica de toda qumica analtica cualitativa.

La determinacin cuantitativade una sustancia o de un ion contenido en un determinadoproducto o en una disolucin, puede realizarse de dos maneras: gravimtricamenteyvolumtricamente. Los mtodos gravimtricos se basan en transformar la sustancia oion en una nueva sustancia insoluble, que se asla en estado puro y se pesa; el clculode la cantidad de sustancia que se determina es inmediato. Los mtodos volumtricos sebasan en agregar a un volumen definido de la disolucin que contiene la sustancia o ionen cuestin, el volumen preciso de disolucin valorada del reactivo adecuado, de modoque se agregue exactamente el mismo nmero de equivalentes de reactivo que desustancia existentes en el lquido que se investiga; este procedimiento recibe el nombrede valoracin.

Ensayos por va seca

Son un tipo de tcnica de identificacin mineral cuantitativa muy sencilla, de maneraque los ensayos se realizan de forma directa sobre la propia muestra. Los ensayos mscomunes y sencillos son los realizados con ayuda de un mechero Bunsen, o un mecheroMecker (denomidados ensayos al soplete). Los ensayos por soplete no son del todofiables en una exacta determinacin de la composicin qumica, pero su uso en laidentificacin mineral es muy corriente. Esta tcnica determina las especies mineralesmediante una serie de operaciones diagnstico, como la determinacin de la fusibilidad yel color de la llama, el calentamiento del mineral sobre carbn, en tubo cerrado yabierto, y ensayos a la perla de brax y de fsforo.


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Ensayos por va hmeda

Estos ensayos determinan cualitativa y cuantitativamente la composicin mineral,mediante el empleo de reactivos (normalmente cidos), que disuelven los minerales yrocas. La determinacin por va hmeda da resultados bastante exactos, pero exige unmayor trabajo y requiere un equipo de laboratorio ms sofisticado.

Uno de los ms extendidos es el de la disolucin en cido clordrico. Se suele realizar conuna pequea porcin de mineral que se disuelve en 5 centmetros cbicos de este cidodiluido. Para conseguir la disolucin de algunos minerales es necesario su calentamientoo el empleo de cido clordrico concentrado.

Muchos minerales se disuelven presentando efervescencia cuando contienencomponentes potencialmente gaseosos. Un caso tpico es el de los carbonatos; todosellos se disuelven en cido clordrico (como la calcita, el aragonito) con unacaracterstica efervescencia, reaccin que, excepto en los dos casos anteriores, necesitaser calentada. Algunos sulfuros se disuelven en cido clordrico desprendiendo H2S(sulfuro de hidrgeno), gas con un caracterstico olor a podrido. Los xidos de

manganeso al ser disueltos y calentados con cido clordrico concentrado, desprendencloro, gas que al ser inhalado resulta txico

Otros minerales se disuelven totalmente sin presentar reaccin alguna de efervescencia,tales como algunos xidos, hidrxidos, sulfatos, fosfatos y arseniatos. Cuando losminerales son abundantes en ciertos elementos, la solucin toma unas tonalidadescaractersticas, de manera que si abunda el hierro, la solucin presenta un tonoamarillento; en el caso de los minerales de cobre, dan un color azul verdoso; y laabundancia de cobalto da tonos rosados.

La mayora de los silicatos se caracterizan por descomponerse al ser sumergidos encido clordrico, lo que produce sustancias insolubles (comunmente la slice).

Anlisis espectroscpico

El anlisis ptico espectrogrfico se emplea frecuentemente en investigacionesmineralgicas. El principio en que se basa este anlisis es la existencia de ciertoselementos que, al ser llevados al estado de incandescencia, emiten ondaselectromagnticas con determinadas longitudes de onda (diferentes colores observablestambin en los ensayos a la llama). Si estas emisiones se examinan con elespectroscopio, se pueden identificar y medir dichas longitudes de onda, que, al ser

tpicas de los elementos presentes en cada mineral, resultan una herramienta muy tilen la identificacin mineral.

El espectrgrafo es un espectroscopio que tiene un dispositivo para fotografiar elespectro electromagntico y poder someterlo a un estudio detallado. De esta manera seobtiene un registro constituido por una serie de lneas de diferentes colores, cuyaintensidad es indicativa de los elementos presentes en el material. Esta tcnica se aplicaa la determinacin de unos 60 elementos distintos principalmente metales.


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La aplicacin de los mtodos espectroscpicos permite obtener datos sobre loscomponentes de la materia, tales como la composicin mineral o la distribucin de loselementos estructurales. Algunos de estos mtodos son la fluorescencia de rayos X, lamicrosonda electrnica, la espectroscopa de luz visible, ultravioleta, infrarrojos, laespectroscopa Raiman, la resonancia magntica nuclear, la resonancia paramagnticaelecrnica, etc.

La espectrometra de plasma inducido, al igual que la fluorescencia de rayos X y lamicrosonda electrnica, permite obtener la composicin qumica de la muestra.

La espectrometra de absorcin atmica que slo es aplicable a 30 elementos delsistema peridico, tiene un rango de actuacin de 1ppm-0,1%.

La espectroscopa Mssbawer es muy importante cuando se tiene fe en la muestra. Sepueden obtener datos sobre la valencia, la coordinacin y el enlace. Se utiliza tambinpara estudiar el Sn.

El valor de esta tcnica es muy importante cuando se utiliza conjuntamente con la

difraccin de rayos X, pues el anlisis espectrogrfico indica los elementos presentes enel mineral, mientras que el difractograma caracteriza la estructura cristalina, de formaque permite precisar entre los distintos polimorfos de una misma sustancia.

Para ampliar informacin sobre este tema, vanse los siguientes artculos:

Anlisis qumico.Espectroscopa.Espectroscopio.Materias relacionadas

Como la Tierra esta compuesta por elementos qumicos, las rocas y la mayora de losprocesos geolgicos pueden estudiarse desde un punto de vista geoqumico, razn por lacual la geoqumica se encuentra ntimamente ligada con las ciencias de la Tierra; y enespecial, con la cristalografa, mineraloga, petrologa, hidrologa y climatologa; pero lacontinua evolucin que experimenta la exploracin planetaria, el estudio de lacomposicin y origen de los elementos que los componen, tambin permite la relacinentre sta ciencia y otras muy distintas como la astronoma.

La geoqumica se encuentra tambin muy ligada a la hidrologa, la climatologa, o laedafologa; todas ellas ciencias de la Tierra, donde la interpretacin de los anlisis desuelos, atmsfera y la masa de agua existentes en el planeta es una herramientaimprescindible para su estudio.

Por otra parte, la geoqumica aplicada desarrolla las tcnicas necesarias en prospeccingeoqumica y la bsqueda de yacimientos minerales, as como el control del impactoambiental o el estudio de ciertas patologas relacionadas con el medio ambiente. Laingente cantidad de datos que ha aportado esta ciencia desde su consideracin como tal


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ha permitido la observacin del comportamiento en algunos elementos qumicos quepresentan afinidad por ciertos ambientes geolgicos los cuales se han clasificado enlitfilos, atmfilos, bifilos, etc.

Temas relacionados.

Geologa.Qumica.

Cristalografa.Mineraloga.Petrologa.Prospeccin geoqumica.


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EXPLORACIN GEOQUMICA

CAPITULO 1. INTRODUCCIN

La Geoqumica es la ciencia que estudia la Qumica relacionada a los fenmenos naturales presentes en la

Tierra y sus componentes, distribucin y comportamiento.El uso de la Geoqumica para la bsqueda de Recursos Minerales y Energticos en diferentes partes del mundoha tenido xito, tanto en zonas tropicales como templadas. Las tcnicas utilizadas en la Aplicacin Geoqumica,para la localizacin y delimitacin de ocurrencias de minerales metlicos, es muy rpido y bajo en sus costos, esuna herramienta rpida, prctica y barata para localizar y delimitar manifestaciones minerales (GeoqumicaAplicada). Comprende desde la bsqueda de manifestaciones minerales en reas de gran extensin(Prospeccin) desconocidas geolgicamente, hasta reas de pequea extensin (Exploracin) donde se puedenrealizar trabajos e investigaciones en detalle para delimitar y caracterizar un depsito mineral conocido.

Un depsito mineral es una anomala geoqumica y por lo tanto contiene uno o varios elementos en

concentraciones anormales. La presencia de stos en el subsuelo, en distintos tipos de material, se manifiesta enla superficie terrestre por una distribucin anormal comparada con los contenidos "normales" de los mismoselementos en la roca. Este tipo de distribucin ubicada geogrficamente se denomina Anomala Geoqumica. Elseguimiento de stas anomalas Geoqumicas complementado con estudios geolgicos, permite la ubicacin deuna o varias ocurrencias minerales.

El concepto entonces de Anomala Geoqumica involucra desde los trminos manifestacin mineral hastadepsito mineral, pasando por los conceptos prospecto y Depsito mineral.

Comentaremos los principios tericos bsicos de prospeccin - exploracin, las tcnicas de muestreo esencialesutilizadas en distintas fases de bsqueda de minerales, las tcnicas analticas, anlisis estadstico e interpretacingeneralizada de datos geoqumicos hasta determinar e identificar anomalas geoqumicas significativas y"blancos" minerales.

1.1. DEFINICIN DE GEOQUIMICA

La Geoqumica parte del conocimiento sobre elemento qumico, continua con la explicacin de su distribucinen el mineral, la roca y en las provincias petrogrficas y avanza hasta llegar a elaborar una conceptualizacin delas gesferas en la Tierra.

Una de las definiciones ms completas de Geoqumica fue establecida por Gibson (1949), quin la define comola historia natural de los elementos qumicos, fundamentada en cuatro principios:

1. Contenido de los elementos en la Tierra.2. Distribucin y migracin de los elementos en los minerales, en las rocas y en las diferentes capas de la

Tierra, en el espacio y tiempo.3. Establecimiento de los principios y normas que rigen la cantidad y distribucin de los elementos

individualmente.4. Clase de alteracin y mineralizacin. Dinmica de la distribucin de los istopos.


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La Geoqumica Aplicada Consiste en un examen a travs de la toma de muestras en forma sistemticaen unaregin, donde se tiene informacin geolgica o sta se est conociendo simultneamente con la geoqumica. Essinnimo al trabajo geolgico exploratorio que se hacesobre el terreno o levantamiento de campo.

Wilson (1924) en Report on the Collecting, Recording and Economic Aplication of Geological Data: Congreso25 anual de minera en USA, manifest:

El estudio cuidadoso de material recogido en el subsuelo y las inspiraciones a que da lugar lo que hace

valioso un trabajo geolgico. Sin esto, una serie de planos geolgicos del subsuelo puede considerarse, en loque concierne a su valor prctico, como una coleccin de tarjetas postales. La teora entonces, es el estmulo

que gua inspira el progreso, ms no es la razn nica; por el contrario el trabajo de campo fortaleza la teora,genera la experiencia y el olfato por los depsitos minerales.

Varios investigadores, en la dcada de los aos 30 en la antigua Rusia, utilizaron la Geoqumica como unaherramienta universal de trabajo para localizar y caracterizar depsitos minerales, agua, petrleo y gas. Surgeentonces la Geoqumica Aplicada bien conocida hoy como Prospeccin y Exploracin Geoqumica (Figura 1).

FIGURA 1. Relacin entre la Geoqumica y Ciencias Afines

La interaccin entre la qumica y la geologa, desde el momento de utilizarlas para determinar el contenido ycomportamiento de los distintos elementos presentes en las sustancias naturales, origin una nueva cienciadenominada Geoqumica. Trmino publicado inicialmente por Schonbein en 1838.

1.2. ANTECEDENTES

La evolucin de la geoqumica est relacionada con el trabajo de Clark en 1924, quin compila anlisisqumicos de muestras geolgicas en su trabajo Data of Geochemistry. Luego Goldschmidthpresent el estudiode las leyes de la distribucin geoqumica de los elementos (reglas del isomorfismo) en su libro Geochemistry.Posteriormente Vernadzkyfund en Rusia la biogeoqumica, continu Fersmane hizo nfasis en la utilizacinde la Tabla Peridica de Mendelev, aplicada al pensamiento geoqumico. Rankama y Sahamapresentan en1950 su obra Handbook of Geochemistry. Shaw con su obra Interpretation Geochemique des elements en tracesdans les roches cristalines. Barnes escribe la obra Geochemistry of Hidrotermal ore Deposits. Luego Krauskopf


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con el trabajo Introduction to Geochemistry, dedicado al estudio qumico de los procesos geolgicos. Algunasotras obras son Principios de Geoqumica de Mason, Geochemistry de Wedephol, Geochemistry in MineraExploration de Hawkes and Webb, Geochemistry de Levinson y A Simplified Statistical Treatment ofGechemical Data by Graphical Representation de Lepeltier, entre otros.

Los primeros trabajos de exploracin se realizaron en Rusia para la bsqueda de los recursos naturales y laplanificacin del desarrollo industrial. Sobresalen las investigaciones de Fersman, Solovov, Sergeyev, Ginzberghasta V.M. Goldschmidth. Los trabajos de prospeccin continuaron con Warren y Delavault en la Universidad

de British Columbia. En 1947 Hawkes y Lakin iniciaron trabajos de prospeccin en el Servicio Geolgico deEstados Unidos, actividades que continuaron en los Servicios Geolgicos de Canad, Inglaterra, Francia y elmundo occidental.

Colombia, la mayora de los trabajos comenzaron con una prospeccin regional, utilizando mapas deficientesdesde escala 1:100.000 hasta 1:25.000 con restitucin topogrfica del Dane, anlisis de imgenes de radar yfotografas areas, e iniciando actividades con estudios de orientacin desarrollados cerca a sitios de minasconocidas para definir el mejor contraste geoqumico, teniendo en cuenta un ambiente tropical. El muestreogeolgico y geoqumico en el campo estuvo restringido a los cauces de ros, quebradas y algunas trochasabiertas a lo largo de los filos.

Los resultados fueron positivos para localizar anomalas de la categora prfidos cuprferos, partiendo de ladispersin de los elementos mviles que constituyen cada mineralizacin. Se localizaron anomalas tales comoMurind, Acand, Pantanos en la Cordillera Occidental (Guarn y lvarez, 1977) y Mocoa en la CordilleraCentral. Todava son numerosas las anomalas que deben ser comprobadas y varias las reas de inters encuanto a los recursos minerales, en donde la exploracin geoqumica no se ha utilizado.

Hasta ahora, se han identificado varias zonas anmalas para Metales Base (principalmente Cu, Pb, Zn) yMetales Precios asociados (Au, Ag, PGE). Proyectos especficos se han orientado a la bsqueda de Metales dela Industria del Acero (Fe, Mn, Cr, Ni) y Minerales Especiales (Ti, REE, Hg, Sb, As).

CAPITULO 2. CONCEPTOS BSICOS

Aunque los mtodos y parmetros de una Exploracin Geoqumica son descriptivos, las rocas gneas (losmagmas que les dieron origen), sin descartar otros orgenes como volcnico y sedimentario para algunosminerales, han sido consideradas las fuentes principales de los Minerales Metlicos; evidenciados por lasdistintas asociaciones fsicas de minerales en varios Depsitos (Figura 2).

En este captulo se presentan varios principios y conceptos bsicos utilizados en geoqumica.

Principios Qumicos

Las sustancias puras son elementos compuestos. Estos ltimos son grupos de tomos, molculas o iones.

La cantidad de materia es la masa; la masa por unidad de volumen es la densidad

ION -Los tomos que han perdido o ganado un electrn de la envoltura exterior, ya no son tomos, son iones.

Ion con carga elctrica positiva se llama Catiny se determina con un signo positivo como superndice

tomo de sodio (Na) catin de sodio Na+

Ion con carga elctrica negativa se llamaAniny se determina con un signo negativo


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tomo del cloro (Cl) Anin del cloro Cl-

La transferencia de un electrn, que deja iones de carga opuesta en ntimo contacto, produce un fuerte Enlacequmicoentre los iones, esto se denomina enlace inico, se forma por transferencia de electrones.

Electrones Comparti dos

Los tomos dotados de cuatro o cinco electrones en la envoltura exterior no forman iones fcilmente y ms fcil

comparten electrones que transferirlos. Los enlaces que mantienen tomos unidos cuando se compartenelectrones se llama enlaces covalentes,para distinguirlos de los inicos y de otras clases de enlaces.

La distribucin del contenido de los elementos que componen la corteza terrestre se mide en %, ppm, gr/ton yppb. Los elementos que suman el 99%, por su alto contenido (la medida es en %) se llaman elementos mayoresy son los siguientes:

O2 (46.4), SiO2 (28.2), Al2O3 (8.2), FeO (3.1) Fe2O3 (2.5), CaO (4.1), Na2O3 (2.4), MgO (2.3), K2O (2.1)P2O5 (0,1).

El resto de los elementos de la tabla peridica suman el 1%, para llegar al 100%, se denominan elementos

menores y trazas, los cuales se mencionan a continuacin. Porcentajes medidos en cerca de 5.000 datos derocas, confirmados por Daly (1933), Goldschmidt (1952), entre otros:

Ti, Mn, F, Ba, Sr, S, C, Zr, V, Cl, Cr, Cu, Rb, Ni, Zn, Ce, Y, Nd, La, Co, Sc, Li, N, Nb, Ga, Pb, B, Th, Sm, Gd,Pr, Dy, Yb, Au, Ag, Mo, Sb, As, Be, Bi, Cd, Pd, Pt, Os, Ir, Ru, W, Sn, entre otros.

Tabla Contenido Promedio, normal, de algunos Elementos Trazas y su Utilidad en Exploracin (Tomadode Rose et al., 1979)

Elemento Contenido enSuelos (ppm)

UnidadesLitolgicas Tpicas

MovilidadSuperficial

Utilidad enExploracin

Antimonio 1 Baja IndicadorArsnico 10 Sombrero de Hierro Intermedia Indicador AuBario 300 Arenisca BajaBerilo 1 Granito Alta Uso OcasionalBoro 30 Granito Moderada Para BoratosBismuto 1 Granito BajaCadmio 100 ppb Arcillolitas Negras Alta Depsitos de ZnCromo 45 Ultramficas Baja Arenas NegrasCobalto 10 Ultramficas Moderada Diversos UsosCobre 15 Igneas bsicas Moderada Diversos Usos

Fluor 300 Igneas Alcalinas Alta Depsitos de FOro 1 ppb Arcillolitas Negras Baja Depsitos de AuPlomo 15 Arenisca Baja Uso GeneralLitio 20 Granito Moderada Depsitos SnManganeso 300 Moderada Asoc.a Cu,Ni,CoMercurio 50 ppb Alta IndicadorMolibdeno 3 Arcillolitas Negras Moderada Uso generalNquel 17 Ultramficas Baja Uso GeneralPlatino 1 ppb Ultramficas Muy BajaTierras Raras 30 ppb Arenas Costeras Muy Baja


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Selenio 300 ppb Arcillolitas Negras Alta Poco UsoPlata 100 ppb Alta Difcil de usarTeluro 10 ppb Intrusivas Acidas Baja Difcil usarTalio 200 ppb Baja Au EpitermalEstao 10 Granitos Muy Baja Arenas NegrasTungsteno 1 Granitos Muy Baja Schelita en rayos

ultravioletaUranio 1 Fosforitas Muy Alta Contador GeigerVanadio 55 Igneas mficas Moderada Poco UsoZinc 35 Arcillolitas Negras Alta Uso GeneralZirconio 270 Igneas Alcalinas Muy Baja Poco Uso

2.1. CICLO GEOQUMICO


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FIGURA 1. Ciclo Geoqumico de las Rocas

La distribucin de los metales en las rocas gneas sigue en general las Reglas del Isomorfismo de

Goldschmidth donde se dice que para lograr un reemplazamiento inico entre dos elementos, se resumen en lossiguientes principios:

La sustitucin es posible si dos iones tienen igual radio ( r ) e igual valencia ( v ), de tal manera quehacen parte de una fase slida en cantidades proporcionales a las que se presentaron en la fase liquida.

Mo 4+ r = 0.70 --- W 4+ r = 0.70


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Un Ion puede sustituir a otro, si los radios ( r ) son semejantes y las valencias ( v ) iguales. El de menor radio seacumula con preferencia en la fase slida, extensivo a un menor punto de fusin para el mineral que se forma.

Cu 2+ r = 0.72 --- Zn 2+ r = 0.74

Si dos iones tienen radios (r) iguales o semejantes y las valencias ( v ) son diferentes, el ion de mayor valenciaentra primero a la estructura del mineral.

Cr 3+ r = 0.63 -- Ni 2+ r = 0.69

Si dos iones tienen radios y valencias similares, el de menor electronegatividad (e) ser incorporado primero ala estructura del mineral.

Co 2+ r = 0.72 e= 1.7 --- Cu 2+ r = 0.72 e = 2.3

Un elemento menor puede sustituir a uno mayor, si los radios ( r ) no difieren en ms del 15%.

Mg2+ r = 0.66 e = 1.2 --- Fe2+ r = 0.64 e = 1.8

Si dos iones con radios (r) similares y sus valencias (v) no difieren en ms de una unidad, puede ocurrir lasustitucin.

K 1+ r =1.42 -- Ba 2+ r = 1.43

De dos iones que ocupan la misma posicin en una estructura, el de menor radio es el que forma enlacesms fuertes con sus vecinos.

La sustitucin de un Ion por otro puede ser limitada si los enlaces formados difieren en sus enlaces covalentes.

Fe 2 + r = 0.64 e = 1.8 --- Mg 2+ r= 0.66 e = 1.2

Formacin de Depsitos

Es posible que un magma genere Depsitos porque presenta altos contenidos en un elemento especfico y a lainversa, puede haber dado lugar a Depsitos porque se separaron algunos metales debido a la influencia devarios factores.

Por ejemplo el Sn y Ta est asociado a granito; Nb, Zr, Th y REE a rocas alcalinas; metales preciosos y metalesbase en rocas cidas e intermedias. Adems de metales ferrosos en rocas mficas y ultramficas, metalesespeciales en rocas granticas metamorfoseadas.

La mayora de las manifestaciones minerales, al igual que las formaciones rocosas superficiales, reciben losefectos de los agentes de meteorizacin, lo cual permite su transformacin, transporte y acumulacin endiferentes ambientes geolgicos. La respuesta de los materiales geolgicos a los agentes y procesos metericoses diferencial, modelos de evolucin superficial que incluyen formas de dispersin. La meteorizacin, fase delciclo geoqumico, acta mediante procesos qumicos (contacto con el agua, oxgeno y dixido de carbono) yprocesos fsicos (mecnicos) como particin y desintegracin en partculas ms pequeas.

Los procesos fsicos generan fragmentos ms pequeos y son los responsables de la desintegracin de las rocasy minerales. Contrario a la accin qumica que origina inestabilidad de los minerales por reacciones deintercambio inico, hidrlisis, hidratacin, oxidacin y reduccin entre otros.


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Las diferentes caractersticas de los elementos qumicos, dependiendo de la medida del potencial inico definenel comportamiento de los elementos durante el ciclo geoqumico exgeno, principalmente su solubilidad. Segeneran minerales clasificados como inatacados, hidrolizados, oxidados, reducidos, precipitados yevaporados.

Todas las rocas y mineralizaciones presentan contenidos variables en elementos de afinidad metlica (metalespreciosos, metales bsicos, metales ferrosos y metales especiales). De tal manera, que al ser atacados por losprocesos de meteorizacin se desintegran, son liberados y transportados en solucin por las aguas circulantes

superficiales y subterrneas. En el primer caso, constituyen los sedimentos activos.

CLASE 2

Cada una de las rocas formadas bajo condiciones normales presenta una composicin media (background) ensus elementos qumicos. Caso contrario si estn mineralizadas, superiores al promedio, los contenidos sernanormales, lo que podra insinuar la existencia de una anomala en la zona de estudio. La variacin en elcontenido de los elementos en un ambiente exgeno depende de las condiciones que controlan la estabilidad delos minerales, tales como el pH, Eh y la abundancia de los iones en las soluciones acuosas con los cuales estnen contacto.

La fase estable dominante es PbCO3, que se hace ms inestable si las condiciones ambientales son ms cidasEl PbCO3 tiene un elevado producto de solubilidad y cuando este mineral se encuentra en aguas superficiales,se observan altas concentraciones de Pb. Por otra parte, cuando el azufre es abundante se forman loscompuestos indicados en el diagrama de la derecha. Bajo condiciones reductoras (bajo Eh) el PbS es la faseestable. El sulfuro de plomo se forma en estuarios y medios marinos donde los sulfatos se reducen a sulfurosque reaccionan con plomo para formar sulfuro de plomo (insoluble). Por tanto condiciones ambientales queprovoquen un aumento del potencial redox, podran originar la inestabilidad del sulfuro de plomo, con unasubida de la concentracin de plomo disuelto.


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Tabla que Plant y Raiswell (1983) han desarrollado sobre la movilidad de los metales pesados y elementosasociados en funcin de las condiciones de pH y Eh.

Movilidad relativa de los metales pesados segn el Eh y pH del suelo

Movilidad Oxidante cido Neutro y alcalino Reductor

Alta ZnZn, Cu,Co, Ni,Hg, Ag,Au

MediaCu, Co, Ni, Hg,Ag, Au, Cd

Cd Cd

Baja Pb Pb Pb

Muy bajaFe, Mn, Al, Sn,Pt, Cr, Zr

Al, Sn, Pt,Cr

Al, Sn, Cr, Zn, Cu, Co, Ni,Hg, Ag, Au

Zn, Cu, Co, Ni, Hg, Ag,Au, Cd, Pb

xidos e hidrxidos de Fe y Mn.Juegan un importante papel en la retencin de los metales pesados. Tienen una alta capacidad de fijar a losmetales pesados e inmovilizarlos. Adems, estos compuestos se presentan finamente diseminados en la masadel suelo por lo que son muy activos. Los suelos con altos contenidos de Fe y Mn tienen una gran capacidad deadsorber metales divalentes, especialmente Cu, Pb y en menor extensin Zn, Co, Cr, Mo y Ni.

Carbonatos.

La presencia de carbonatos garantiza el mantenimiento de altos valores de pH, en los que como ya hemos vistotienden a precipitar los metales pesados. El Cd, y otros metales, presenta una marcada tendencia a quedar

adsorbido por los carbonatos.Salinidad.

El aumento en salinidad puede incrementar la movilizacin de metales pesados por dos mecanismosPrimeramente los cationes asociados con las sales (Na, K) pueden reemplazar a metales pesados en lugares deadsorcin. En segundo lugar los aniones cloruro pueden formar complejos solubles estables con metalespesados tales como Cd, Zn y Hg. Tienden a dar suelos de pH bsicos.

Forma de retencin en el suelo Disponibilidad relativaIones en solucin del suelo Fcilmente disponible

In en complejo de cambioRelativamente disponibles pues estos metales, por su pequeo

tamao y altas cargas, quedan fuertemente adsorbidos

Metales quelados por compuestosorgnicos

Menos disponibles

Metal precipitado o coprecipitado Disponible slo si ocurre alguna alteracin qumica

Incorporado a la matriz biolgica Disponible despus de la descomposicin

Metal en la estructura mineral Disponible despus de la meteorizacin


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2.2. MOVILIDAD DE LOS ELEMENTOS EN EL AMBIENTE ENDOGENO Y EXOGENO

Los factores que participan en la movilidad de los elementos, son una ayuda para identificar directa oindirectamente un Depsito, dependen en gran medida de:

Tipo y tamao del depsito. Composicin y tenor de la mena, si aflora y est sometido a procesos erosivos o est oculto. Contraste geoqumico del depsito con la roca de caja. Presencia de barreras geoqumicas para los elementos de inters econmico. Movilidad de los elementos en un ambiente oxidante o reductor. Ambiente natural y geoqumico existente. Tcnicas analticas e imgenes satelitales usadas para su identificacin.

2.2.1. Movilidad en el Ambiente Endgeno, Dispersin Primaria.

La dispersin primaria generada bajo superficie, est relacionada a las rocas frescas, no meteorizadas.

La movilidad de los elementos en ambientes profundos (ambiente primario) esta influenciada por la temperaturay presin altas, restringida a la circulacin de fluidos y bajo contenido de oxgeno libre. Los eventos volcnicos,aguas termales, minerales de alteracin asociados y fenmenos similares pueden incluirse en este ambiente.

La determinacin del contenido de los elementos en las rocas permite identificar patrones de dispersinprimaria.

Los datos obtenidos pueden suministrar informacin adicional a la historia geolgica del rea y constituirse enuna ayuda para la bsqueda de minerales de inters econmico. Al estudiar las rocas es importante identificar econtenido de los elementos qumicos presentes, los cuales se dispersan y generan aureolas indicadoras dealteracin hidrotermal y zonacin mineral alrededor del depsito mineral.

En aureolas desarrolladas en Depsitos epigenticos, el contenido de metal en los fluidos hidrotermales,comnmente disminuye en forma logartmica al alejarse del Depsito.

Si la roca de caja est fracturada la variacin puede ser ms compleja. La dispersin ms comn en Depsitosepigenticos corresponde a la migracin hacia el exterior de los componentes de las soluciones mineralizantes(Figura 3).


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FIGURA 3. Anomala y Halos de Alteracin en un Ambiente Primario

En los modelos de dispersin primaria las dimensiones de las aureolas varan desde unos pocos metros hastavarios kilmetros.

Los altos contenidos en material proveniente de aureolas o halos mineralizados, comparados con los valores delos mismos elementos en roca fresca constituyen un mtodo de exploracin, principalmente en la faseexploratoria orientada a comprobar el depsito y a calcular sus reservas. El obtener informacin positiva de unazona donde se presenta una dispersin primaria depende mucho del origen de sta, de la escala del muestreo ydel tipo de material analizado.

2.2.1.1. Patrones Singenticos. Se caracterizan por una correlacin positiva entre un tipo de roca especfica,un elemento traza y su asociacin directa con una categora de mineralizacin. Aparentemente su origen es de lamisma edad y se localizan en zonas especficas.

La asociacin puede ser con una roca gnea, un horizonte estratigrfico particular o una zona de contacto entredos rocas diferentes; en el primer caso, el mineral resulta de una disminucin del metal en la roca fundida. Lamineralizacin puede corresponde a una segregacin de metales formados por difusin o diferenciacin en laroca gnea que originalmente presentaba contenidos normales del mismo elemento traza.

- Provincia Geoqumica. Tpicamente est representada por una distribucin de altos contenidos de elementosqumicos afines, asociada a un mismo ambiente geolgico (rocas afines y ms o menos de la misma edad) quedomina en una rea de varios kilmetros de extensin. Cuando se ubica la provincia geoqumica, justificarealizar una etapa de exploracin ms avanzada para determinar el contenido significativo econmico.

Una provincia geoqumica se caracteriza por la presencia de uno o varios elementos qumicos distribuidos enrangos de valores tpicos y relacionados a depsitos minerales de inters econmico, asociados a su vez conunas determinadas unidades litolgicas.

Patrones de Dispersin Hidrotermal. Este tipo de dispersin est relacionada con la naturaleza y origen de losfluidos hidrotermales, los cuales se presentan en desequilibrio qumico con las rocas vecinas. El resultado final


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es una difusin de los contenidos de metal en la roca de caja, generando aureolas que tienden a decrecer enforma logartmica a mayor distancia del depsito. La dispersin ocurre por el flujo de soluciones mineralizadasa travs de fracturas donde la dispersin tiende a formar una distribucin ms extensa e irregular de los metales,comparada con la difusin a travs de un medio esttico.

El contenido metlico en las zonas de alteracin hidrotermal se presenta tanto como residuo de sulfuros, enminerales secundarios y en productos absorbidos, constituyendo un criterio importante en la evaluacingeoqumica de las zonas alteradas.

En general, se presenta una migracin de los metales a partir del depsito mineral, controlado en parte porgradientes de temperatura y presin, composicin mineral del depsito, intensidad de las fracturas de la roca yestructuras, entre otras (Figura 4).

FIGURA 4. Representacin de una Anomala Geoqumica Hidrotermal


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FIGURA 5. Presentacin de Halos de Alteracin Hidrotermal y su Relacin con la Mena

Anomala a travs de la Roca de Caja. Se origina por la difusin de soluciones a travs de un medio estticoGeneralmente, muestra una distribucin logartmica decreciente a partir de la mena, pero cuando la rocacaliente es muy permeable, puede ser menor la anomala de los metales.

En el caso particular de valores altos, es una ayuda para conocer la aproximacin a la anomala significativa.Los patrones de dispersin de la anomala no son simtricos, debido a los efectos desiguales de presin ytemperatura, a la direccin de migracin de las soluciones mineralizantes y a los cambios de las unidades

litolgicas.

Anomala Puntual por Zonacin. Se generan por la migracin de algunos componentes de las solucionesmineralizantes, a travs de fracturas y canales pre-existentes, durante el emplazamiento del cuerpo mineral. Ladireccin del movimiento del fluido est controlado por estructuras geolgicas que pueden llegar hasta lasuperficie. La identificacin correcta de este tipo de anomalas en rocas mineralizadas superficiales o halos dedispersin puntuales pueden suministrar informacin positiva hacia profundidad, para ubicar depsitos deinters econmico.

Anomala por Derrame. Originada por las mismas soluciones presentes en el Depsito mineral principal. Sonuna ayuda para determinar los canales de acceso de las soluciones e identificar zonas donde se ubican otros

Depsitos ms profundos. Este tipo de anomalas se traduce en varios valores altos cercanos al depsitoprincipal y pueden constituirse en una ayuda indirecta para orientar las perforaciones hacia profundidad y poderlocalizar otros Depsitos no cortados por stas. Esta clase de anomalas puede tambin unir Depsitos que estncontiguos.

2.2.2. Dispersin Secundaria

La movilidad de los elementos qumicos en ambientes superficiales (ambiente secundario) est relacionadodirectamente con los procesos de meteorizacin, erosin y sedimentacin en la superficie de la tierra. Estcaracterizada por baja temperatura, baja y constante presin, movimiento libre de soluciones y abundante


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oxigeno y agua, CO2 efectundose principalmente en medios acuosos. Los patrones de movilidad de loselementos en los suelos estn modificados por la topografa, la litologa del basamento rocoso, la composicintipo y madurez del suelo, la presencia de materia orgnica, la influencia de bacterias, la actividad bioqumica yel pH.

Los sedimentos activos y el agua superficial estn influenciados por varios de los factores anteriores y enparticular por el balance crtico entre las velocidades relativas de lixiviacin y erosin, la madurez del sistemade drenaje, cambios climticos, acumulacin de materia orgnica y el pH. La dispersin secundaria generada

por agentes superficiales es variable para cada elemento y se relaciona con la distribucin alrededor de unDepsito.

Segn la forma y la relacin con la fuente de metales (roca, roca mineralizada), los patrones de dispersinsecundaria se clasifican en halos o aureolas (la forma es simtrica con respecto a la fuente), abanicos ydispersin en forma lineal. Si la migracin se ha desarrollado sobre su fuente, el patrn se denominasuperyacente y lateral si est desplazada (Figuras 5).

Las anomalas secundarias producidas por lixiviacin supergnica y la redistribucin de los metales pueden enmuchos casos complicar la interpretacin. Esto ocurre principalmente hacia la superficie con los metales msmviles (Figura 6)

FIGURA 6. Delimitacin y Reinterpretacin de una Anomala

Al meteorizarse las rocas y las manifestaciones minerales, sus componentes se erosionan y dispersan. Duranteel transporte se originan un asentamiento selectivo diferente de los productos de la meteorizacin. Estaredistribucin es controlada por las propiedades qumicas de los elementos y por el medio.

Los factores que determinan el tipo y magnitud de la dispersin son:

- La solubilidad de la mayora de los elementos, as como la estabilidad de sus compuestos, los cuales sonsensibles al pH del agua. La mayora de los metales son solubles en ambiente cido y tienden a precipitarsecomo hidrxidos a mayores valores de pH. El Cu precipita entre pH 5 y 5,5 y el Zn por encima de pH 7 (Figuras7 y 8). Los minerales de fases poco solubles, son de baja movilidad (cuarzo) y los de alta movilidad sedisuelven en agua y viajan con ella an en suspensin, las arcillas.


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FIGURA 7. Relacin entre Eh y pH

- Las soluciones cidas procedentes de la meteorizacin y disolucin de menas piritosas (el S se oxida y seforma H2S) precipitan gradualmente los metales de la mena disuelta (Figura 8).


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Estabilidad de los Minerales en un Ambiente Exgeno

Un factor que limita la dispersin de los elementos es la co-precipitacin.

Los principales son el hidrxido frrico y el MnO2, el Mo co-precipita con la limonita y lo fija en los sombrerosde Fe en los prfidos cuprferos, que son una gua de exploracin. Estos mecanismos incluyen incorporacin ala red cristalina, oclusin y adsorcin.

Los fenmenos de adsorcin propios del grupo de las arcillas pueden captar iones debido al cambio de bases y ala materia orgnica.

Cantidades importantes de SiO2, Al2O3 y xidos hidratados de Fe y Mn pueden permanecer en solucin

coloidal. La neutralidad de la carga elctrica por efectos de electrolitos causa la floculacin y precipitacin deestas suspensiones.

El proceso sulfato sulfuro es de inters geoqumico y se desarrolla en aguas con poca circulacin y concantidades suficientes de materia orgnica para la actividad microbiolgica. Las oxisales, principalmente elradical sulfato, son destruidas generando H2S. Est representado por la reaccin:

C6H12O6+ 3 CaSO4= 3 CaCO3+ 3 H2O + 3 CO2+ 3 H2S

La actividad anaerbica es comn en fondos ocenicos, el contenido de H2S puede llegar hasta 2 g/l, lagossalinos y pantanos. Es activa en campos petrolferos y en rocas bituminosas.


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Los metales sulffilos (Fe, Cu, Zn, Pb, entre otros) son inmovilizados como sulfuros.

Este proceso puede ir acompaado por la disolucin de rocas carbonatadas y por el blanqueamiento de las rocasLa primera se debe a la accin disolvente del CO2 que se origin por la destruccin de la materia orgnicaecuacin anterior. A veces se precipita SiO2y reemplaza al carbonato, como consecuencia de la barrera cidaformada por el exceso de CO2.

El proceso sulfato sulfuro es responsable de la formacin de Depsitos de sulfuros de Fe, Cu, Zn, Pb, entre

otros. Tambin puede generar carbonato de sodio, en lagos salinos y pantanos. La formacin de compuesto sedebe a la destruccin de los sulfatos, debido a que los aniones y bicarbonatos aumentan su contenido y el pHalcanza valores por encima de 10.

La generacin de H2S es comn en las rocas sedimentarias. Cuando las aguas subterrneas infiltradas a travsde las rocas se ponen en contacto con aguas procedentes de estratos sedimentarios que contienen H2S, seoriginan una barrera geoqumica, con precipitacin de sulfuros y la posible formacin de un Depsito.

El Potencial Redox es responsable de la conducta de los elementos metlicos, ya sea determinando un cambioen el estado de oxidacin del Ion que implique distinta solubilidad (Fe+2soluble a Fe+3que se hidroliza y formaFe(OH)3 insoluble) o bien porque modifica la cantidad de otro elemento o radical con el cual el elemento

reacciona, formacin de S-2a expensas de SO4-2en ambientes reductores, origina la precipitacin como sulfurodel Fe.


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La dispersin fsica debida a movimientos gravitatorios del suelo, como la reptacin y deslizamientosque entierran y cubren zonas caracterizadas por elementos con altos contenidos.

La circulacin de agua subterrnea puede contribuir a la migracin de elementos con contenidos altosque representan una anomala geoqumica.

La erosin glacial puede mover bloques mineralizados hasta grandes distancias.

La dispersin por efecto del viento en zonas ridas y semiridas modifica la interpretacin de los datos.

La geologa es importante debido a factores fsicos y estructurales que pueden controlar el paso de lassoluciones mineralizantes.

El clima participa a travs de las precipitaciones atmosfricas, de la vegetacin y del suelo, por medio dedispersin mecnica y qumica.

El relieve controla la erosin y el movimiento del agua subterrnea.


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Los procesos biolgicos, influyen por su capacidad para disolver y para traer a la superficie loselementos que captan con sus races.

La vegetacin influye en la dispersin de los productos de meteorizacin. Crea un ambiente favorable a lasolubilidad en las proximidades de las races y disuelve los elementos captados en el suelo, al caerse las hojas ymorirse la planta. Los elementos son removidos por las aguas circulantes y algunos de ellos son captados porotros vegetales o por co-precipitacin del Fe, Mn y Al en el suelo, principalmente en el horizonte B. Tambinlos microorganismos participan en la dispersin de los metales debido a la capacidad para modificar el pH y Eh

del ambiente.

2.2.3. Barreras Geoqumicas

Corresponde a los obstculos fsicos y cambios qumicos de los niveles superficiales que impiden unamovilizacin normal del material fragmentario y de los iones presentes en una fase lquida. De tal manera, quelas condiciones naturales son adversas y por ende la migracin de los elementos qumicos cambiadrsticamente, originndose una variacin en el contenido de los elementos que estn migrando, segnPerelman (1965). En algunos casos, la variacin hacia contenidos altos constituyen Depsitos mineralessecundarios de inters econmico. Por el contrario cambios graduales hacia valores bajos, por las nuevascondiciones de migracin generan zonas estriles o Depsitos de baja ley. Las barreras geoqumicas se

clasifican en singenticas, diagenticas y epigenticas.

Tambin los cambios en la migracin del material fragmentario y los elementos en forma inica, debido a lasbarreras geoqumicas, pueden obedecer a fenmenos fsicos, fisicoqumicos y biolgicos (Figura 9).

a. Fsicos. Se originan cuando la velocidad del agua cambia bruscamente, generalmente por el cambio dependiente de la superficie deslizante. Son tpicos los procesos de asentamiento y sedimentacin de materialfragmentario, minerales. En ste caso se favorece la formacin depsitos de placeres aluviales generalmentecaracterizados por la presencia de minerales de alto peso especfico, tales como Au, platinoides, casiterita,circn, ilmenita, minerales con REE, entre otros.

Las barreras fsicas tambin pueden controlar y delimitar los halos de dispersin secundaria, formados en tornoa un Depsito mineral.

b. Fisicoqumicos. Se deben a factores como pH y Eh. Los principales son de tipo:

Oxidacin, para el Fe, Mn, Co y S. Se presenta por el contacto entre agua subterrnea y agua superficial rica enO2.

Reduccin con H2S, para el V, Fe, Cu, Co, As, Se, Ag, Ni, Zn, Cd, Pb y U.

Sulfato y Carbonato, para Ca, Sr y Ba. Contacto entre aguas sulfatadas o carbonatadas con agua neutra.

Alcalino, para el Ca, Mg, Sr, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd y Pb.

cido, para el Sio2.

Evaporacin, para el Li, N, F, Na, Mg, S, Cl, K, Ca, Zn, Sr, Rb, Mo, I y O.

Adsorcin, para Mg, P, S, K, Ca, V, Cr, Co, Ni, Cu, Rb, Mo, Zn, As, Hg, Pb, Ra y U provenientes de aguassubterrneas.


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FIGURA 9. Ambientes que participan en la Movilidad de los Elementos Qumicos

La Tabla 1 presenta la movilidad de varios elementos en ambientes superficiales.


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Movilidad de los Elementos en Ambientes Superficiales

100 M

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

a N

Nota: K = Potencial Ionico, M = Contenido del elemento en el agua (mg/l), a= Residuo del mineral total en elagua (%), N = Contenido del elemento en la roca (%)

Tabla 2. Elementos con Afinidad Geoqumica y Elementos Guas Asociados usados en ExploracindeDepsitos(Tomado de Rose et al., 1979; Beus and Gregorian, 1977)

CATEGORIA de DEPSITO COMPONENTESMAYORES ELEMENTOSASOCIADOSDepsitos Magmticos:Depsitos de Cromita (Bushveld) Cr Ni, Fe, MgMagnetita en Estratos (Bushveld) Fe V, Ti, PSulfuros de Cu-Ni inmiscibles Cu, Ni, S PGE,Co,As,AuOxidos de Fe-Ti inmiscibles (Lago Allard) Fe, Ti P

PGE-Ni-Cu en intrusiones estratificadas PGE, Ni, Cu Sr, Co, S


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Carbonatitas con Nb-Ta (Oka) Nb, Ta Na, Zr, PPegmatitas con REE Be, Li, Cs, Rb B, U, Th, REE

Depsitos Hidrotermales:Prfidos Cuprferos (Bingham) Cu, S Mo,Au,Ag,Cu, ZnPrfidos Molibdenferos (Clmax) Mo, S W, Sn, F, CuSkarn con Magnetita (Iron Springs) Fe Cu, Co, S

Skarn con Cu (Yerington) Cu, Fe, S Au, AgSkarn con Pb-Zn (Hanover) Pb, Zn, S Cu, CoSkarn con W, Sn y Mo (Bishop) W, Mo, Sn F, S, Cu, Be, BiVenas con metales base Pb, Zn, Cu, S Ag, Au, As, Sb,MnGreisens con SnW Sn, W Cu, Mo, Bi, Li,F,BVenas con Sulfuros de Sn Sn, S Cu, Pb, Zn, Ag, SbVenas con Co, Ni y Ag (Cobalt) Co, Ni, Ag, S As, Sb, Bi, UMetales Preciosos Epitermales Au, Ag Sb, As, Hg, S, CuMetales Preciosos en rocas sedimentarias(Carlin)

Ag, Ag As, Sb, Hg, W

Venas con Au (Archaen) Au As, Sb, WMercurio Hg, S Sb, AsVenas Con U en Granitos U Mo, Pb, FUranio asociado a Disconformidades U Ni, Se, Au, Pd, AsCobre en Basaltos (Tipo Lago Superior) Cu Ag, As, SSulfuros Masivos con Cu asociados aVulcantas

Cu, S Zn, Au

Sufuros Masivos con Zn-Cu-Pb asociado aVulcanitas

Zn, Pb, Cu, S Ag, Ba, Au, As

Formaciones de Fe con AuAs Au, As, S SbValle del Misisipi con Pb-Zn Zn, Pb, S Ba, F, Cd, Cu, Ni

Uranio en Areniscas F Ba, Pb, ZnCobre en Capas Rojas U Se, Mo, V, Cu, PbValle del Misisipi con Fluorita Cu, S Ag, Pb

Depsitos Tipos Sedimentarios:Cobre en Arcillas (Kuperschiefer) Cu, S Ag, Zn, Pb, Cd, NiCobre en Areniscas Cu, S Ag, Co, NiUranio en Calcreos U V

2.2.5. Referencias

BERGER, B. AND BETHKE, P. (EDITORS), 1985. Geology and Geochemistry of Epithermal SystemReviews in Economic Geology, Volume 2, Society of Economic Geologists, 298 p.

GOLDSCHMIDT, V. 1954. Geochemistry. Clarendon Press, 730 p., Oxford.

LEVINSON, A., 1980. Introduction to Exploration Geochemistry. Second Edition, Applied Publishing Ltd924, pp. Illinois.

MASON, B.,1960. Principios de Geoqumica. Editorial Omega, S.A., 332 p., Barcelona.


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OYARZUN, J., 1977. Geoqumica. Notas de Clase inditas

RANKAMA, K. y SAHAMA, Th., 1962. Geoqumica, Editorial Aguilar, 862 p., Madrid.

ROSE, A., HAWKES, H. AND WEEB, J., 1980. Geochemistry in Mineral Exploration. Second Edition,Applied Publishing, Academic Press, 657 p.

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