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INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
MÓDULO N° 4 PROCESOS GEOLÓGICOS
MAURICIO BELMONTE LERMA
INGENIERO CIVIL DE MINAS
EMAIL: [email protected]
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
Calendario I Semestre 2014 INT. A LA MINERIA
Sesión N°
Contenido
TMD I-A
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Historia, propiedades (Cu)
Panorama productivo, producción, minera
Yacimientos Mineros
Procesos Geológicos
Contro N° 1
No hay clases
Sistemas de Explotación (Rajo Abierto )
Sistemas de Explotación (Subterráneo )
Control N° 2
Procesos de Explotación (Rajo Abierto)
Procesos de Explotación (Subterránea)
Ciencias de Apoyo (Topografía y Estabilidad de Taludes)
Procesamiento de Minerales
Exposición de Trabajos
Visita Mina Escuela
Control N° 3
Sustentabilidad (Medio Ambiente, Control de Pérdidas)
Exposición de Trabajos
Examen
Repetición
Vacaciones (04 al 16 de Agosto)
26-03-2013
03-04-2013
10-04-2013
17-04-2013
24-04-2013
01-05-2013
08-05-2013
15-05-2013
22-05-2013
29-05-2013
05-06-2013
12-06-2013
19-06-2013
26-06-2013
28-06-2013
03-07-2013
10-07-2013
17-07-2013
24-07-2013
31-07-2013
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
TRABAJO GRUPAL
TEMAS:
1.- Aplicaciones y usos del Cu
2.- Evolución de la Seguridad en la Minería Chilena
3.- Gran Minería (Pórfidos cupríferos)
4.- Mediana Minería
5.- Pequeña Minería
6.- 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)
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
TRABAJO GRUPAL
Cada grupo deberá entregar un documento que contenga:
1.- Nombre del Trabajo
2.- Nombre de todos los integrantes del grupo
3.- 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 turnar
5.- Tiempo de exposición. 12 minutos, para dejar 3 minutos
para preguntas
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
INTRODUCCIÓN 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 MINERÍA
Métodos de investigación
¿Cómo se puede encontrar información del interior de la tierra?
1. Mediante Perforaciones:
La perforación más profunda del mundo se realizo
en la ex-Unión Soviética con una profundidad de
12 km.
Significa. Que de los 6.370 km del radio que tiene
la tierra, se perforaron solamente 12 km.
La ventaja de realizar sondajes, es la entrega de
información en detalle, por medio de la toma de
muestras de distintas profundidades.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
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.
Por medio de ondas sísmicas se puede detectar discontinuidades,
cambios petrográficos, diferenciar entre rocas sólidas y rocas fundidas.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
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.
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.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
4. Magnetometría
El campo magnético de la tierra afecta
también yacimientos que contienen
magnetita (Fe).
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.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
5. Volcanología
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.
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.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
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.
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.
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.
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.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
Resumen en escala de los primeros
cien kilómetros de la litosfera
terrestre.
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.
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).
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
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.
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.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
Rocas ígneas
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).
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
Rocas sedimentarias, sedimentos: Material
que ha sido depositado en el agua, por hielo,
por el viento o químicamente precipitado en el
agua.
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.
Los procesos sedimentarios son fenómenos de
la superficie terrestre y del agua.
Rocas sedimentarias
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
Rocas metamórficas
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.
La transformación es causada por un aumento de la temperatura y/o por
deformación (deformación puede producir calor de fricción).
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
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.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
Mineral - Roca
Un mineral es un conjunto
(natural formado) de elementos
químicos.
Generalmente los elementos Si,
Al, K, Na, Fe, Ca, Mg, Cl, O,
(entre otros) forman el mineral.
Los nombres de los minerales dependen de su formula y de su estructura
atómica.
Un conjunto de minerales se llama roca. El nombre de la roca depende de
su génesis y del contenido en minerales.
Algunas rocas son monominerálicos, es decir principalmente contienen
un mineral (como la caliza, la calcita.)
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
Métodos de análisis
Métodos macroscópicos Solo con los ojos y
algunas herramientas se describe una roca. Las
herramientas son: Lupa, martillo, ácido
clorhídrico, un trozo de vidrio.
Se describe: Textura, color, densidad, dureza, brillo, morfología,
exfoliación (fracturamiento), tipos de minerales, otras propiedades.
Métodos microscópicos
Principalmente hay que diferenciar entre dos tipos de microscopio:
a)
Secciones
transparentes
con
luz
transmitida
y
b)
Pulidos con luz reflejada.
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.
INTRODUCCIÓN 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
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.
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.
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
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 MINERÍA
1. 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).
ORO
COBRE
Datos generales
Formula: Au
Dureza: 2,5 - 3
Peso específico: 15,5 - 19,3
Color: amarillo, dorado
Color de la raya:
Brillo: metálico
Cristales:
Fracturamiento:
Sistema cristalino:
Origen: hidrotermal
AZUFRE
Datos generales
Formula: Cu
Dureza: 2,5 - 3
Peso específico: 8,5 - 8, 9
Color: rojo de cobre, tal vez
verde
Color de la raya: rojo metálico
Brillo: metálico
Cristales: cubos
Fracturamiento:
Sistema cristalino: cúbico
Origen: hidrotermal, sedimentario
Datos generales
Formula: α S
Dureza: < 2
Peso específico: 2,0 - 2,1
Color: amarillo
Color de la raya: blanca
Brillo: diamantino
fuerte olor
Cristales: piramidal
Fracturamiento: bien, concoide
Sistema cristalino: romboédrico
Origen: volcánico
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
2. Sulfuros
Los sulfuros se distinguen por su proporción metal:azufre.
PIRITA
Datos generales
Formula: FeS2
Dureza: 4,9 - 5,2
Peso específico: 6 - 6,5
Color: dorado amarillo
Color de la raya: negro-verdoso
Brillo: metálico
Cristales: cúbico y otras formas isométricos
Fracturamiento: regular
Sistema cristalino: cúbico
MOLIBDENITA
BORNITA
Datos generales
Formula: MoS2
Dureza: 1-1,5
Peso específico: 4,7 - 5,0
Color: gis plomo, poco hacia violeto
Color de la raya: gris verdoso
Brillo: metálico
Cristales: laminar
Fracturamiento: perfecto
Sistema cristalino: hexagonal
Origen: pegmatítico, hidrotermal
Datos generales
Formula: Cu5FeS4
Dureza: 3
Peso específico: 4,9 - 5,3
Color: 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
INTRODUCCIÓN A LA MINERÍA
4. Óxidos e Hidróxidos
Los oxidos son compuestos de metales con oxígeno como anión. Por ejemplo cuprita
Cu2O, corindón Al2O3, hematita Fe2O3, cuarzo SiO2, rutilo TiO2, magnetita Fe3O4
Los hidroxidos están caracterizados por iones de hidroxido (OH-) o moleculas de H2O-,
p.ej. limonita FeOOH: goethita *-FeOOH, lepidocrocita *-FeOOH.
CUARZO
Datos generales
Formula: SiO2
Dureza: 7
Peso específico: 2,65
Color: transparente, blanco, diferentes
Color de la raya: blanco
Brillo: vítreo, oleoso,
Cristales: columnar, piramidal
Fracturamiento: concoide
Sistema cristalino: hexagonal, trigonal
Origen: hidrotermal, ígnea, sedimentario
PIROLUSITA
AGATA
Datos generales
Formula: SiO2
Capas de diferentes colores de calcedonia= ágata
Color: negro, rosado, azul
Datos generales
Formula: MnO2
Dureza: 2 - 6
Peso específico: 4,7 - 5,0
Color: negro - gris oscuro
Color de la raya: negro
Brillo: semi-metálico
Cristales: aguja
Fracturamiento: irregular
Sistema cristalino: rhombico
Origen: hidrotermal, sedimentario
> común: forma dendrítica