INTRODUCCIÓN A LA MINERÍAINTRODUCCIÓN A LA MINERÍAMÓDULO N° 4 PROCESOS GEOLÓGICOSMÓDULO N° 4 PROCESOS GEOLÓGICOS

MAURICIO BELMONTE LERMA

INGENIERO CIVIL DE MINAS

EMAIL: mr_belmonte@hotmail.com

INTRODUCCIÓN A LA MINERÍAINTRODUCCIÓN A LA MINERÍA

Sesión N° Contenido TMD I-A1 Historia, propiedades (Cu) 26-03-20132 Panorama productivo, producción, minera 03-04-20133 Yacimientos Mineros 10-04-20134 Procesos Geológicos 17-04-20135 Contro N° 1 24-04-20136 No hay clases 01-05-20137 Sistemas de Explotación (Rajo Abierto ) 08-05-20138 Sistemas de Explotación (Subterráneo ) 15-05-20139 Control N° 2 22-05-2013

10 Procesos de Explotación (Rajo Abierto) 29-05-201311 Procesos de Explotación (Subterránea) 05-06-201312 Ciencias de Apoyo (Topografía y Estabilidad de Taludes) 12-06-201313 Procesamiento de Minerales 19-06-201314 Exposición de Trabajos 26-06-201315 Visita Mina Escuela 28-06-201316 Control N° 3 03-07-201317 Sustentabilidad (Medio Ambiente, Control de Pérdidas) 10-07-201318 Exposición de Trabajos 17-07-201319 Examen 24-07-201320 Repetición 31-07-201321 Vacaciones (04 al 16 de Agosto)

Calendario I Semestre 2014 INT. A LA MINERIA

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TRABAJO GRUPAL

TEMAS:1.- Aplicaciones y usos del Cu2.- Evolución de la Seguridad en la Minería Chilena3.- Gran Minería (Pórfidos cupríferos)4.- Mediana Minería5.- Pequeña Minería6.- Metales (Oro, Plata, Carbón, Salitre, Hierro, Litio, etc.)7.- Código de Minería (pasos a seguir hasta la obtención de la pertenencia minera)8.- Libre (elección del Alumno)

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TRABAJO GRUPAL

Cada grupo deberá entregar un documento que contenga:

1.- Nombre del Trabajo2.- Nombre de todos los integrantes del grupo3.- La presentación es en Power Point, en no mas de 10 laminas, destacando lo relevante del trabajo.4.- Expositores: Libre. Lo puede presentar un integrante del grupo o se pueden turnar5.- Tiempo de exposición. 12 minutos, para dejar 3 minutos para preguntas

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INTRODUCCIÓN A LA MINERÍAINTRODUCCIÓN A LA MINERÍA ¿Qué es geología?

La geología es la ciencia de la historia de la tierra: Especialmente estudia los procesos del interior de la tierra y las transformaciones que afectan a los minerales y las rocas en la superficie de la tierra.

Especialidades de la geología

Geofísica: Se ocupa del estudio de la física de la tierra: anomalías de gravedad, discontinuidades en la prolongación, a través de ondas sísmicas- sismología y campo magnético de la tierra.

Mineralogía: Estudio de los minerales: Estructuras internas de los minerales, composición química, clasificación.

Petrología Estudio de las rocas, su origen, los procesos de su formación, su composición, etc..

Petrografía Es un ramo de la petrología, que se ocupa de la descripción de las rocas, de su contenido mineral y de su textura.

Geoquímica: Estudia la distribución y la abundancia de los elementos en las distintas partes de la corteza terrestre y trata de explicar la distribución de los elementos en las rocas por medio de procesos geológicos.

Geología estructural: Análisis e interpretación de las estructuras tectónicas en la corteza terrestre. Conocimiento de las fuerzas en la corteza que producen fracturamiento, plegamiento y montañas.

Geología Regional Estudia la geología de distintas regiones; de América del Sur, de Europa, de Chile (de la región de Atacama en detalle).

Geología Histórica Estudio de las épocas geológicas desde la formación de la tierra aproximadamente 4.600Ma atrás hasta hoy día. De cada época se estudia los procesos geológicos importantes que han ocurrido en la tierra, la composición y estructura de la tierra y de la atmósfera, la posición de los polos y de los continentes, dónde se han formado montañas y cuencas sedimentarias, el desarrollo de la vida en cada época, cuando aparecieron las distintas formas de vida, etc..

Paleontología: Estudio de la vida de épocas geológicas pasadas; estudio de los fósiles: Clasificación, reconocimiento, etc..

Estratigrafía: Estudio de las rocas estratificadas, por su naturaleza, su existencia, sus relaciones entre si y su clasificación.

Sedimentología: Estudio de los sedimentos (arena, arenisca, grava, conglomerado) y su formación.

Mecánica de suelos Estudio de las propiedades de los suelos para encontrar terreno apto para la construcción, para calcular y evitar riesgos geológicos como por ejemplo deslizamiento de material de cerros.

Hidrogeología: Investigaciones de la cantidad y calidad del agua subterránea, cual es el agua presente debajo de la tierra.

Geología Económica: Exploración de yacimientos metálicos o no-metálicos. Evaluación de la economía de un yacimiento o producto mineralogico.

Exploración/Prospección: Búsqueda de yacimientos geológicos con valor económico. Por medio de la geofísica, geoquímica, mapeo, fotos aéreas e imágenes satelitales entre otros.

Geología Ambiental: Búsqueda de sectores contaminados, formas y procesos de contaminación. Especialmente de agua (agua subterránea y suelos).

INTRODUCCIÓN A LA MINERÍAINTRODUCCIÓN A LA MINERÍAMétodos de investigación

¿Cómo se puede encontrar información del interior de la tierra?

Significa. Que de los 6.370 km del radio que tiene la tierra, se perforaron solamente 12 km.

1. Mediante Perforaciones:

La perforación más profunda del mundo se realizo en la ex-Unión Soviética con una profundidad de 12 km.

La ventaja de realizar sondajes, es la entrega de información en detalle, por medio de la toma de muestras de distintas profundidades.

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Por medio de ondas sísmicas se puede detectar discontinuidades, cambios petrográficos, diferenciar entre rocas sólidas y rocas fundidas.

2. Métodos geofísicos:

A través de la Sismología

Los métodos de exploración sísmicos se basan en la generación de ondas sísmicas, por ejemplo por medio de una explosión.

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La gravitación normal (promedio) en la tierra es 9,80665 m/s2 . Grandes cuerpos mineralizados pueden aumentar la gravitación en una región determinada porque rocas de mayor densidad aumentan la aceleración. 

3. Gravimetría

Este método aprovecha las diferencias de la gravedad en distintos sectores. La gravitación es la aceleración (m/s2) de un objeto qué esta cayendo a la superficie.

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El campo magnético de la tierra afecta también yacimientos que contienen magnetita (Fe).

4. Magnetometría

Estos yacimientos producen un campo magnético inducido, es decir su propio campo magnético.

Un magnetómetro mide simplemente los anomalías magnéticas en la superficie terrestre, cuales podrían ser producto de un yacimiento. 

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Algunos volcanes tienen su cámara de magma en altas profundidades (manto superior). El análisis de estas rocas volcánicas entregan informacion muy importante respecto de estas profundidades.

5. Volcanología

6. Petrografía y geoquímica

Investigaciones detalladas en rocas que se formaron en altas profundidades y actualmente se encuentran en la superficie. Las fuerzas tectónicas y la erosión lo levantaron hacia la superficie terrestre. El problema de estas rocas es que sufrieron probablemente cambios durante los últimos procesos y no siempre es fácil diferenciar entre propiedades originales y "contaminaciones" o "alteraciones" secundarios.  

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A causa del choque de una placa oceánica y una placa continental (lo que se llama subducción), la placa oceánica se hunde debajo de la placa continental, dónde se observa además un aumento muy rápido de la presión.

En algunas regiones la parte superior de la corteza oceánica, principalmente donde se encuentran los sedimentos marinos chocan con el continente y no se sumergen con las otros partes de la placa. Este fenómeno conocido como acreción produce un crecimiento de la corteza continental.

Este movimiento lento hacia abajo incluye un aumento lento de las temperaturas en las rocas del antiguo fondo del mar. En una profundidad de 100 km (aprox.) las rocas de la placa oceánica se comienzan a fundir parcialmente.

La subducción ocurre principalmente en la costa oeste de América de sur ( Chile, Perú), Japón, Aleutas, Java y partes del mar mediterráneo. Siempre provoca fenómenos sísmicos de gran magnitud. Además la placa oceánica subducida, parcialmente fundida puede generar una cadena de volcanes activos.

La grafica nos muestra el promedio de la corteza continental, (100 m) y el promedio de la corteza oceánica (-4700m). La mina más profunda (tiene alrededor de 3.200 m de profundidad) y la perforación más profunda (alrededor de 12.000 metros).

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La formación de magma se da en los 100 kilómetros y su migración hacia la formación de cámaras magmáticas, en los 30 y llega hasta los 10 kilómetros de profundidad.

Resumen en escala de los primeros cien kilómetros de la litosfera terrestre.

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Una roca puede transformarse en otro tipo de rocas a causa de cambios físicos y/o químicos como la meteorización / erosión que puede afectar una roca ígnea para formar un sedimento.El ciclo geológico visualiza en primer instante los ambientes principales donde se forman rocas: magmático / ígneo, sedimentario y metamórfico. Además muestra los procesos principales que afectan a las rocas.  

El ciclo geológico

En general existen tres grandes grupos de rocas: Rocas sedimentarias, rocas ígneas o magmáticas y rocas metamórficas.

Cada uno de los tres grupos principales contiene sus subdivisiones como en el caso de las rocas Igneas, en rocas intrusivas y rocas extrusivas.

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Sí el magma sube hacia la superficie se va a formar un volcán. Pero algunas veces no alcanza a subir hacia la superficie por falta de presión, entonces se van a formar diques, stocks o lacolitos.

Las rocas ígneas o magmáticas se puede subdividir en 4 subgrupos. Las dos más

importantes son las rocas intrusivas (cristalización en altas profundidades, dentro de

la tierra), las rocas extrusivas o volcánicas (cristalización en la superficie de la tierra).

Rocas ígneas

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Rocas sedimentarias, sedimentos: Material que ha sido depositado en el agua, por hielo, por el viento o químicamente precipitado en el agua.

Los procesos sedimentarios son fenómenos de la superficie terrestre y del agua.

Rocas sedimentarias

Empieza con la destrucción de rocas sólidas por la meteorización, la erosión y el transporte por un medio (agua, viento, hielo), la deposición o precipitación  y como último la diagénesis, la formación de rocas sólidas.

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Son productos del metamorfismo, es decir de la transformación de una roca por recristalización y por cristalización de nuevos minerales estables bajo las condiciones metamórficas manteniendo el estado sólido.

Rocas metamórficas

La transformación es causada por un aumento de la temperatura y/o por deformación (deformación puede producir calor de fricción).

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En resumen, las rocas ígneas se forman a partir del magma o la lava enfriada. Si se forma en el interior, entonces se enfría para formar una roca ígnea intrusiva. Si se forma en la superficie después de una erupción volcánica, se convierte en una roca extrusiva.Las rocas sedimentarias son aquellas que han sido depositadas en el agua producto de los procesos de meteorización y erosión.Las rocas metamórficas son el resultado de la transformación de cualquier tipo de roca (ígnea, sedimentaria o metamórfica), mediante fenómenos de metamorfismo (presión y temperatura) y esto sucede en la profundidad de la corteza terrestre.

Las rocas ígneas y sedimentarias se convierten en rocas metamórficas a través de la alta presión y calor (alta temperatura). Las rocas sedimentarias y metamórficas se convierten en rocas ígneas en fusión de nuevo con el magma que se enfría y las rocas ígneas y metamórfica se convierten en roca sedimentaria a través de la erosión, que transporta estas rocas hasta el agua del mar.

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Un mineral es un conjunto (natural formado) de elementos químicos.

Un conjunto de minerales se llama roca. El nombre de la roca depende de su génesis y del contenido en minerales.

Los nombres de los minerales dependen de su formula y de su estructura atómica.

Generalmente los elementos Si, Al, K, Na, Fe, Ca, Mg, Cl, O, (entre otros) forman el mineral.

Mineral - Roca

Algunas rocas son monominerálicos, es decir principalmente contienen un mineral (como la caliza, la calcita.)

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Métodos microscópicos Principalmente hay que diferenciar entre dos tipos de microscopio: a) Secciones transparentes con luz transmitida y b) Pulidos con luz reflejada.

Métodos macroscópicos Solo con los ojos y algunas herramientas se describe una roca. Las herramientas son: Lupa, martillo, ácido clorhídrico, un trozo de vidrio.

Análisis químicos Existen varios tipos de análisis quimicos. Los más importantes son la fluorescencia de rayos X y la difractometría. En ambos casos se usan equipos especiales y una preparación de la muestra.

Se describe: Textura, color, densidad, dureza, brillo, morfología, exfoliación (fracturamiento), tipos de minerales, otras propiedades.

Métodos de análisis

INTRODUCCIÓN A LA MINERÍAINTRODUCCIÓN A LA MINERÍA Fallas

Fallas son roturas en las rocas a lo largo de la cual ha tenido lugar un movimiento. Este movimiento se llama desplazamiento

Fallas con desplazamiento vertical:

Las fallas normales marcan una cierta tendencia expansiva, las fallas inversas una tendencia compresiva.

Fallas con desplazamiento horizontal:

Las fallas de rumbo, con desplazamiento horizontal se puede diferenciar en aquellas con un sentido siniestral y sentido destral.

El origen de estos movimientos son las fuerzas tectónicas en la corteza terrestre, las cuales provocan roturas en la litosfera. Las fuerzas tectónicas tienen su origen en el movimiento de los continentes.

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Pliegues

Las fuerzas tectónicas de la litosfera no solamente provocan una rotura de las masas rocosas, sino que también las rocas se deforman de una manera plástica (como plasticina o mantequilla). Las rocas muestran pliegues o plegamiento.

INTRODUCCIÓN A LA MINERÍAINTRODUCCIÓN A LA MINERÍA1. Elementos nativos

Elementos nativos son los elementos que aparecen sin combinarse con los átomos de otros elementos como por ejemplo oro (Au), plata (Ag), cobre (Cu), azufre (S), diamante (C).

Datos generalesFormula: AuDureza: 2,5 - 3Peso específico: 15,5 - 19,3Color: amarillo, doradoColor de la raya: Brillo: metálicoCristales: Fracturamiento:Sistema cristalino:Origen: hidrotermal

Datos generalesFormula: CuDureza: 2,5 - 3Peso específico: 8,5 - 8, 9Color: rojo de cobre, tal vez verde  Color de la raya: rojo metálico Brillo: metálico Cristales: cubos Fracturamiento:   Sistema cristalino: cúbico  Origen: hidrotermal, sedimentario

Datos generalesFormula: α SDureza: < 2Peso específico: 2,0 - 2,1 Color: amarillo Color de la raya: blanca Brillo: diamantinofuerte olorCristales: piramidalFracturamiento: bien, concoide Sistema cristalino: romboédricoOrigen: volcánico

ORO AZUFRE

COBRE

INTRODUCCIÓN A LA MINERÍAINTRODUCCIÓN A LA MINERÍA2. Sulfuros

Los sulfuros se distinguen por su proporción metal:azufre.

Datos generalesFormula: FeS2

Dureza: 4,9 - 5,2Peso específico: 6 - 6,5 Color: dorado amarillo Color de la raya: negro-verdoso Brillo: metálico Cristales: cúbico y otras formas isométricos Fracturamiento: regularSistema cristalino: cúbico

Datos generalesFormula: Cu5FeS4

Dureza: 3Peso específico: 4,9 - 5,3Color: violeta azul oscuro (fractura fresca: rojo)   Color de la raya: gris negro Brillo: metálico Cristales: formas isométricas Fracturamiento: concoide  Sistema cristalino: cúbico  Origen: hidrotermal, pegmatítico 

Datos generalesFormula: MoS2Dureza:  1-1,5Peso específico: 4,7 - 5,0Color: gis plomo, poco hacia violeto Color de la raya: gris verdoso Brillo: metálico  Cristales: laminarFracturamiento: perfecto Sistema cristalino: hexagonal Origen:  pegmatítico, hidrotermal

PIRITA

BORNITA

MOLIBDENITA

INTRODUCCIÓN A LA MINERÍAINTRODUCCIÓN A LA MINERÍA 4. Óxidos e HidróxidosLos oxidos son compuestos de metales con oxígeno como anión. Por ejemplo cuprita Cu2O, corindón Al2O3, hematita Fe2O3, cuarzo SiO2, rutilo TiO2, magnetita Fe3O4

Datos generalesFormula: SiO2

Dureza: 7Peso específico: 2,65Color: transparente, blanco, diferentesColor de la raya: blancoBrillo: vítreo, oleoso, Cristales: columnar, piramidalFracturamiento: concoideSistema cristalino: hexagonal, trigonalOrigen: hidrotermal, ígnea, sedimentario

Datos generalesFormula: SiO2

Capas de diferentes colores de calcedonia= ágataColor: negro, rosado, azul

Datos generalesFormula: MnO2

Dureza: 2 - 6Peso específico: 4,7 - 5,0Color: negro - gris oscuroColor de la raya: negro Brillo: semi-metálicoCristales: agujaFracturamiento: irregularSistema cristalino: rhombicoOrigen: hidrotermal, sedimentario> común: forma dendrítica

Los hidroxidos están caracterizados por iones de hidroxido (OH-) o moleculas de H2O-, p.ej. limonita FeOOH: goethita *-FeOOH, lepidocrocita *-FeOOH.

CUARZO

AGATA

PIROLUSITA