República del Perú Sector Energía y Minas Instituto Geológico Minero y Metalúrgico
Formación de los minerales, rocas y yacimientos Dr. Humberto Chirif
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CONTENIDO 1.Elementos, moléculas y minerales
2.Rocas
3.Yacimientos minerales
4. La actividad actividad minera minera
CONTENIDO 1.Elementos, moléculas y minerales
2.Rocas
3.Yacimientos minerales
4. La actividad actividad minera minera
1. Elementos, moléculas y minerales
Elemento (átomo)
Sustancia constituida por átomos cuyos núcleos tienen el mismo número de protones.
Molécula
Mínima cantidad de una sustancia o compuesto químico formada por átomos del mismo o de diferentes elementos.
Elemento
Compuestos
Por ejemplo: Cloro (17 protones) Sodio (11 protones)
Por ejemplo: Cloruro de sodio (ClNa)
Formación de moléculas y compuestos
Afinidad entre elementos (electronegatividades) Concentración pH (acidez del medio) Eh (potencial redox) Temperatura, Presión
¿Qué es un mineral?
Mineral es un compuesto -
natural, inorgánico, generalmente sólido, con composición química mas o menos definida, - propiedades físico químicas aproximadamente constantes, - estructura interna característica.
Formación de los minerales
- Soluciones sobresaturadas - Enfriamiento de fusiones - Enfriamiento de vapores
Al cambiar la temperatura, presión y concentración los átomos se agrupan con una disposición ordenada, característica del estado cristalino. Cambios en condiciones físico-químicas (temperatura, presión, concentración)
Formación de molécula (según afinidad, radio iónico, carga, enlaces) Desarrollo del embrión
Agrupación de moléculas iguales en direcciones preferenciales Desarrollo del cristal
SISTEMA
CARACTERISTICAS c
c
Cúbico a=b=c = = = 90º
CLASES DE SIMETRIA
b
b a
a c
Tetragonal
Hexaquisoctaédrica Giroídica Hexaquistetraédrica Diploédrica Tetratoídica
a=b=c = = = 90º
c
b
b a
a
a1 = a2 = a3 = c = 90º = 120º
c
c
Hexagonal a3
a3 a2
a2
a1
a1 c
c
Trigonal
a3
a1 = a2 = a3 = c = 90º = 120º
a3 a2
a2 a1
a1
Bipiramidal tetragonal Trapezoédricatetragonal Piramidal ditetragonal Escalenoédricatetragonal Bipiramidal tetragonal Piramidal tetragonal Biesfenoídica tetragonal Bipiramidal dihexagonal Trapezoédricahexagonal Piramidal dihexagonal Bipiramidal ditrigonal Bipiramidal hexagonal Piramidal hexagonal Bipiramidal trigonal Escalenoédri cahexagonal Trapezoédricatr igonal Piramidal dit ri gonal Romboédrica Piramidal trigonal
c
c
Rómbico a=b=c = = = 90º
b
b a
a
c Z
c
Monoclínico a=b=c = = 90º = 90º
b Y
b
X a
a
a=b=c = = = 90º
Y b
b a
Prismática Esfenoídica Domática
Z c
c
Triclínico
Bipiramidal rómbica Biesfenoídicarómbica Piramidal rómbica
X a
Pinacoidal Pedial
Sistema cúbico: cubos de pirita
Sistema cúbico: octaedros de magnetita
Sistema tetragonal: prismas de casiterita
Sistema hexagonal: prisma piramidal de cuarzo
Sistema Rómbico: cristales tabulares de baritina
Sistema monoclínico: cristales tabulares de yeso, maclados en forma de cola de golondrina
Sistema triclínico y monoclínico: cristales prismáticos cortos de microclina (amazonita) y ortosa
Cada especie mineral presenta una estructura interna propia, característica de esa especie, la cual se puede manifestar o no en formas externas.
La forma externa de los cristales depende también de las condiciones de formación en el yacimiento.
Halita, diversas formas cristalinas: esquelética, octaédrica, en cubos, fibrosa
Pirita: en octaedros, cubos, pentadodecaedros
Seudomorfismo por alteración de pirita a limonita
Madera fósil. Seudomorfismo por sustitución de sílice.
Propiedades de los minerales •
•
•
Propiedades morfológicas Morfología del individuo, del conjunto Propiedades ópticas Color, brillo, color de la raya Propiedades mecánicas Clivaje, fractura, dureza de Mohs
Oro, Plata y Cobre
Baritina
Halita
Cuarzo-
Baritina-
Enargita
Jamesonita
Jamesonita
Calcita
Pirolusita
Calcita
Calcita
Marcasita
Rodonita
Calcopirita-
Esfalerita
Esfalerita (Brillo resinoso)
Biotita
Biotita
Galena (Clivaje cúbico)
Pirita (Brillo metálico)
Pirita (Clivaje trigonal)
Obsidiana (Brillo vítreo,
Halita (Brillo cereo)
Azufre Nativo (Brillo aceitoso)
Limonitas (Brillo mate)
Cinabrio, galena, oropim oropimente ente
Azurita
Dureza de Mohs
Resistencia que ofrece la superficie lisa de un mineral a ser rayada. Escala de Mohs
Escala práctica
1
Talco
2
Yeso
2.5
Uña
3
Calcita
3
Moneda de cobre
4
Fluorita
5
Apatito
5.5
Cortapluma, vidrio
6
Ortosa
6.5
Lima de acero
7
Cuarzo
7
Cuarzo
8
Topacio
9
Corindón
10
Diamante
Dureza baja
Dureza media
Dureza alta
Cuarzo y calcita
¿Por qué son importantes los minerales?
- Materia para obtención de metales Oro, plata, cobre, plomo, zinc, estaño
¿Por qué son importantes los minerales?
- Como gemas Diamante, rubí, esmeralda, aguamarina, zafiro
¿Por qué son importantes los minerales?
- Materia prima para uso en diferentes industrias Hematita, baritina
→
Industria del papel
Cuarzo
→
Industria del vidrio
Feldespatos, micas, arcillas
→
Refractarios
Cuarzo, granates, corindón
→
Abrasivos
¿Por qué son importantes los minerales?
- Como guías de exploración Arcillas, epídota, adularia, cuarzo, hematita
¿Por qué son importantes los minerales?
- Como indicadores de las condiciones de formación
2. Rocas
Agregado natural cohesionado de minerales y otras partículas. Las rocas son el producto final de la evolución de sistemas físicoquímicos desarrollados por actividad geológica exógena o endógena.
Textura de una roca Conjunto de características geométricas, determinadas por el grado de cristalinidad, granularidad, forma de los cristales y relaciones mutuas entre ellos.
La textura depende básicamente del proceso de formación. Su estudio proporciona información sobre condiciones de formación.
Rocas ígneas
Diferenciación y fraccionamiento magmático
FUSION 3
FUSION 2
FUSION 1
FUSION RESIDUAL + CRISTALES
ROCA 1
FUSION RESIDUAL + CRISTALES
ROCA 2
Rocas metamórficas
Rocas sedimentarias
Sedimentación
CUENCA SEDIMENTARIA
BATOLITO
TERRENO METAMÓRFICO
El ciclo de las rocas
CUENCA SEDIMENTARIA
FOSA NMM
ROCA SEDI M ENT ARIA
100 km
EROSION
TRANSPORTE Y SEDIMENTACION
ROCA METAMORFICA
FUSI ON
MAGMA
ROCA IGNEA
DIAGENESIS
METAMORFISMO
CRI STA LI ZA CION
Importancia de las rocas - Información sobre condiciones de formación Ambiente deposicional, facies
CONDICIONES DE FORMACIÓN
SINGULARIDADES DE LOS MINERALES
TEXTURA DE LA ROCA
CONDICIONES DE FORMACIÓN
SINGULARIDADES DE LOS MINERALES
TEXTURA DE LA ROCA
OBSERVACIONES INTERPRETACIÓN
RAZONAMIENTO CONOCIMIENTOS TEÓRICOS
Importancia de las rocas - Materia pr prima in industrial Dolomía, caliza, sílice, yeso, arcillas, baritina, azufre, azuf re, boratos, sales, fluorita, talco, pirofilita, micas, dolomita, diatomita, fosfatos.
Importancia de las rocas - Rocas or ornamentales Granito, basalto, travertino, caliza, mármol.
Importancia de las rocas - Gu Guía ía de ex exp plo lora raci ción ón de yac acim imie ien nto toss Intrusivos granodioríticos para pórfidos de Cu Brechas volcánicas para epitermales auríferos
Importancia de las rocas - Guía de exploración de yacimientos Ejemplo: Brechas volcánicas para yacimientos epitermales auríferos.
3. Yacimientos minerales
Yacimientos y ocurrencias Yacimiento mineral es una concentración muy superior al promedio de algún elemento o mineral de interés económico y cuya explotación genera rentabilidad. Ocurrencia es una concentración anómala de algún elemento o mineral de interés económico y cuya explotación no genera rentabilidad.
Mena, ganga y subproductos
Minerales primarios y minerales secundarios
Alteraciones hipógenas (hidrotermales) Alteraciones hipógenas son cambios mineralógicos y texturales producidos en las rocas por soluciones ascendentes, acuosas calientes ricas en sílice, volátiles y otros componentes entre los que se pueden contar metales. Al discurrir estas soluciones por los espacios abiertos de las rocas, reaccionan con ellas destruyendo algunos minerales y formando otros.
Alteraciones supérgenas Alteraciones supérgena son cambios mineralógicos producidos por acción del intemperismo en la superficie y en la zona de percolación. Son de naturaleza distinta a la alteración hidrotermal hipógena y se superponen a ella. Este tipo de alteración da origen a las zonas de oxidación y de enriquecimiento secundario.
ALTERACION HIPOGENA
ALTERACIONES HIDROTERMALES
SOLUCIONES HIDROTERMALES
ALTERACION SUPERGENA
NAPA FREATICA
ALTERACIONES HIDROTERMALES
ZONA DE OXIDACION ZONA DE ENRIQUECIMIENTO SECUNDARIO
ZONA PRIMARIA
Mecanismos de formación de los yacimientos
1) Que exista la fuente de los elementos valiosos.
1
1) Que exista la fuente de los elementos valiosos. 2) Que existan soluciones acuosas que sirvan de medio de transporte o difusión de los elementos valiosos. 2
2 2
2
2 1
1) Que exista la fuente de los elementos valiosos. 2) Que existan soluciones acuosas que sirvan de medio de transporte o difusión de los elementos valiosos.
3
3
2
3) Que exista el espacio físico necesario para la formación de minerales (fallas, fracturas, diatremas, porosidad).
3
3 2 2
2
1
4) Que exista la trampa geoquímica que provoque la cristalización de los minerales con elementos valiosos (esta puede ser producida por mezcla de 4 4 4 fluidos, cambio de presión, 4 temperatura o pH). 3 3 3 3 5) Que se produzca la coincidencia óptima de las condiciones 1, 2, 3, 4.
2
2 2
2
1
Clasificación de los yacimientos metálicos
Mapa Metalogenético del Perú (Enero 2007)
Visión de la distribución espacial y temporal de los diversos yacimientos metálicos
Definir áreas de interés económic Orientar adecuadamente las exploraciones Reevaluar zonas que anteriormente no eran consideradas como favorables para algunos metales.
Pórfidos de cobre - Baja ley y gran gran tonelaj tonelaje, e, - Min Minera eraliz lizaci ación ón de cobre cobre localizada en rocas intrusivas porfiríticas intermedias a félsicas - Pri Princi ncipal palmen mente te en zonas con intenso fracturamiento.
Zona de oxidación
Zona de Enriquecimiento Supergénico cp 250 50
cv mb
cp cv
py 100
Cobriza 263 Ma
Difractometría de rayos X
Microtermometría de inclusiones fluidas
OBSERVACIONES RAZONAMIENTO
INTERPRETACIÓN
CONDICIONES DE FORMACIÓN
FORMACIÓN Y CONCENTRACIÓN DE MINERALES
YACIMIENTO MINERAL
CONDICIONES DE FORMACIÓN
INTERPRETACIÓN DEL ORIGEN Y MORFOLOGÍA DEL YACIMIENTO
FORMACIÓN Y CONCENTRACIÓN DE MINERALES
YACIMIENTO MINERAL
OBSERVACIONES RAZONAMIENTO (GEÓLOGO) CONOCIMIENTOS TEÓRICOS
CONDICIONES DE FORMACIÓN
INTERPRETACIÓN DEL ORIGEN Y MORFOLOGÍA DEL YACIMIENTO
LIBERACIÓN Y CONCENTRACIÓN DE METALES
FORMACIÓN Y CONCENTRACIÓN DE MINERALES
YACIMIENTO MINERAL
OBSERVACIONES RAZONAMIENTO (GEÓLOGO) CONOCIMIENTOS TEÓRICOS
DESTRUCCIÓN DE ASOCIACIONES ROCA-MINERALES (ING. DE MINAS) (ING. METALURG.)
INTERPRETACIÓN DEL TIPO DE YACIMIENTO CONOCIMIENTOS TEÓRICOS
4. La actividad minera
PERÚ: LIDER MUNDIAL EN PRODUCCIÓN CONTINENTAL Y MUNDIAL Producción Minera - Ranking 2007 Metales Oro Plata Cobre Zinc Plomo Estaño Bismuto Telurio
Mundial 5º 1º 2º 2º 4º 3º 3º 3º
Latinoamérica 1º 1º 2º 1º 1º 1º 1º 1º
