INSTITUTO SUPERIOR MINERO METALÚRGICO DE MOA “Dr. Antonio Núñez Jiménez”
FACULTAD DE GEOLOGÍA Y MINERÍA
DEPARTAMENTO DE GEOLOGÍA
CARACTERIZACIÓN GEOQUÍMICA Y MINERALÓGICA DE LA CORTEZA DE METEORIZACIÓN DEL YACIMIENTO SAN
FELIPE
Tesis presentada en opción al Grado Científico de Doctor en Ciencias Geológicas
ALFONSO CHANG RODRÍGUEZ
Moa, 2015
INSTITUTO SUPERIOR MINERO METALÚRGICO DE MOA “Dr. Antonio Núñez Jiménez”
FACULTAD DE GEOLOGÍA Y MINERÍA
DEPARTAMENTO DE GEOLOGÍA
CARACTERIZACIÓN GEOQUÍMICA Y MINERALÓGICA DE LA CORTEZA DE METEORIZACIÓN DEL YACIMIENTO SAN
FELIPE
Tesis presentada en Opción al Grado Científico de Doctor en Ciencias Geológicas
Autor: Prof. Aux., Ing. Alfonso Chang Rodríguez, Ms.C
Tutor: Prof. Aux., Ing. Arturo Luis Rojas Purón, Dr.C
Moa, 2015
DEDICATORIA
A mis padres, hermana, esposa e hijos como inspiradores de esta obra.
A mis hijos, por todo lo que sacrificaron
A mis padres, por enseñarme a perseverar e inculcarme la ética de trabajo y
superación
A mi esposa, por esas horas de compañía y por haber seguido y sufrido paso a paso
cada uno de los momentos de esta investigación
A toda mi familia, por su apoyo, aliento y comprensión.
AGRADECIMIENTOS La realización y presentación de los resultados de esta investigación han sido
posibles por la solidaridad, la ayuda, la colaboración y el estímulo permanentes que
me ofrecieron familiares, amigos y compañeros, y la mano tendida por otras
personas en el momento preciso. De entre ellos, quiero dejar constancia de mi más
profundo y sentido agradecimiento a:
α El doctor Arturo Luis Rojas Purón, que tuvo confianza en mis posibilidades y
asumió con gran exigencia profesional la tutoría de esta tesis, por su adecuada
orientación, útiles consejos y apoyo brindado.
α El doctor Joaquín Antonio Proenza Fernández, por su valiosa ayuda incondicional.
Gracias a él, hoy es una realidad esta tesis.
α Los doctores Waldo Lavaut y Francisco Formell, por sus colaboraciones
profesionales y valoraciones críticas.
α Los colegas del Departamento de Geología del ISMM Gerardo Orozco, José
Nicolás Muñoz, Alina Rodríguez, Carlos Leyva, Rafael Guardado, por permitirme
realizar este trabajo y por la confianza depositada en mí.
α Los compañeros de trabajo de la Empresa Geominera Camagüey por su
colaboración y aportes.
α El gran colectivo multidisciplinar que me acompañó en este complejo proyecto:
1. equipo de geólogos de San Felipe, por su impulso;
2. investigadores titulares del CIPIMM Ventura Herrera y Pepe Castellanos,
por su tiempo y recomendaciones;
3. colegas del IGP Carlos Pérez, Angélica Llanes, Xiomara Casañas, Kenya
Núñez, Nyls Ponce, por acompañarme en esta empresa durante los últimos
años;
4. todos en las Universidades de Barcelona y Granada en España, por su
contribución;
α Compañeros del Centro de Proyectos del Níquel, en Moa.
α Los amigos… pues… “no se pueden hacer grandes cosas sin grandes amigos”…a
ellos que asumieron diferentes funciones.
α Baby, por su asistencia en la revisión de estilo de la tesis y Teresa por su gestión
de la documentación.
α Los oponentes Dr. C. Félix Quintas y Dr. C. Carlos Leyva por su profunda y
orientadora revisión de pre defensa.
α Todos los que accedieron a emplear parte de su valioso tiempo para ofrecerme su
criterio como expertos o avalar los resultados de mi trabajo (IGP, ONRM, ISPJAE,
Universidad de Pinar del Río, CCN),
α La colaboración prestada por el Museo de Historia Natural de Londres y el
Newcastle Technology Center de Australia en la realización de análisis de
laboratorio.
α Ricardo Sánchez, sus conocimientos de informática han sido de gran ayuda para
darle forma a este trabajo.
α Especialistas que leyeron el original de esta investigación y formularon valiosas
observaciones, y gracias especialmente al doctor Waldo Lavaut, por su ayuda en
esto y en todo.
Finalmente se agradece a todas las instituciones que brindaron facilidades para
defender la tesis.
Siempre se corre el riesgo de omitir algún nombre cuando se intenta personalizar el
agradecimiento a los que han contribuido en la realización de cualquier obra humana,
sobre todo cuando se han invertido en ella muchos años y se ha interactuado, en la
búsqueda de las más disímiles formas de ayuda, con decenas de personas. Por eso
ofrezco mis disculpas, y reitero mi agradecimiento más sincero a cualquier persona
no mencionada que aportara su colaboración para la obtención de estos resultados.
SÍNTESIS En la investigación se expusieron los principales resultados de la caracterización
geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización asociada al macizo
ofiolítico de Camagüey. La metodología utilizada incluyó el muestreo de varios
perfiles representativos del yacimiento San Felipe, así como su análisis físico,
químico y mineralógico empleando modernas técnicas de avanzada. Se
establecieron las principales clases granulométricas y los pesos volumétricos de las
diferentes zonas. La zona saprolítica constituye la capa útil y está compuesta por
varias fases portadoras de níquel tales como nontronita, serpentina, goethita,
maghemita, asbolanas y cloritas. La nontronita, principal especie mineralógica
portadora de níquel, fue caracterizada cristaloquímicamente, obteniendo su
estructura cristaloquímica y fórmula estequiométrica. Se esclareció el mecanismo de
migración geoquímica del níquel y demás componentes a partir de la determinación
de los índices de intemperismo y los coeficientes de movilidad de los elementos
químicos. Se ofrecieron las perspectivas de San Felipe como yacimiento
policomponente y su interés desde el punto de vista práctico. La tesis aportó nuevos
conocimientos geoquímicos y mineralógicos permitiendo orientar con mayor
eficiencia los próximos trabajos de exploración y extracción, así como establecer un
esquema óptimo para el procesamiento de menas arcillosas a partir de su valoración
compleja e integral.
ÍNDICE Contenido
INTRODUCCIÓN
CAPÍTULO I: ANÁLISIS DEL ESTADO ACTUAL DEL CONOCIMIENTO SOBRE EL TEMA
I.1 Introducción
I.2 Fundamentos teóricos (conceptuales y tendenciales)
I.2.1 Corteza de intemperismo. Conceptos. Consideraciones
generales
I.2.2 Clasificación geoquímica de los perfiles meteorizados
I.2.3 Clasificación mineralógica de los perfiles meteorizados
I.3 Antecedentes históricos relacionados con la Geoquímica y
Mineralogía
I.3.1 A nivel internacional
I.3.2 En Cuba
I.3.3 Grado de conocimiento pretérito en el yacimiento San
Felipe
I.4 Generalidades sobre la región y el yacimiento San Felipe
I.4.1 Condiciones físico geográficas
I.4.2 Contextos geológicos
I.4.3 Perfil de intemperismo del yacimiento San Felipe
I.5 Características de los perfiles de las cortezas de meteorización
ferroniquelíferas y los procesos metalúrgicos de recuperación
de los componentes útiles
Páginas
7 – 15
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16
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27 – 29
29 – 30
30 – 38
31 – 32
32 – 37
37 – 38
38 – 39
I.6 Conclusiones
CAPÍTULO II: METODOLOGIA Y VOLÚMENES DE LOS TRABAJOS REALIZADOS. PRINCIPALES RESULTADOS EXPERIMENTALES
II.1 Introducción
II.2 Materiales y métodos de investigación utilizados
II.2.1 Definición y muestreo de los sectores de estudio
II.2.2 Trabajos de laboratorio. Equipos, ensayos físicos, métodos
analíticos y condiciones experimentales
II.2.3 Procedimientos para el cálculo de los coeficientes de
meteorización y movilidad geoquímica y de las fórmulas
estequiométricas
II.3 Resultados
II.3.1 Características físicas del material intemperizado
II.3.2 Composición química
II.3.3 Composición mineralógica
II.3.4 Comportamiento térmico e infra rojo
II.3.5 Química mineral
II.3.6 Coeficientes de intemperismo y movilidad geoquímica
II.4 Conclusiones
CAPÍTULO III: ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
III.1 Introducción
III.2 Caracterización geoquímica de los perfiles de intemperismo
asociados al macizo ofiolítico de Camagüey
III.2.1 El carácter zonal de la corteza de meteorización San Felipe
III.2.2 Comportamiento y migración de los elementos químicos
durante el desarrollo de la corteza de meteorización
39
40 – 62
40
40 – 47
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41 – 46
46 – 47
47 – 63
47 – 50
50 – 56
56 – 59
60
60 – 61
61 – 62
62
63 – 90
63
63 – 74
63 – 68
68 – 72
III.2.3 Balance de masas a partir de los índices de intemperismo
y los coeficientes de movilidad geoquímica
III.2.4 Clasificación geoquímica de la corteza de intemperismo y
barreras asociadas
III.3 Caracterización mineralógica de los perfiles de intemperismo
asociados al macizo ofiolítico de Camagüey
III.3.1 Paragénesis minerales y evolución mineralógica
III.3.2 Clasificación mineralógica del perfil de intemperismo
III.3.3 Principales fase minerales portadoras de níquel del
yacimiento San Felipe
III.3.4 Cristaloquímica de la principal especie mineralógica
portadora de níquel
III.4 Caracterización geoquímica y mineralógica integral del
yacimiento San Felipe
III.4.1 Condiciones de formación de la corteza de meteorización
del yacimiento San Felipe
III.4.2 Valoración compleja de las menas niquelíferas del
yacimiento San Felipe y opciones para los procesos
metalúrgicos de extracción de los metales
III.4.3 Perspectivas de San Felipe como yacimiento
policomponente y su interés desde el punto de vista
práctico
III.5 Conclusiones
CONCLUSIONES GENERALES Y RECOMENDACIONES REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ANEXOS
72 – 73
74
75 – 81
75 – 76
76
77 – 79
79 – 81
81 – 90
81 – 83
84 – 87
87 – 90
90
91 – 93
94 – 105
106
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe.
Alfonso Chang Rodríguez Introducción Tesis Doctoral
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INTRODUCCION El estudio geoquímico y mineralógico de la corteza niquelífera, localizada al norte de la
provincia de Camagüey, constituye una importante y necesaria contribución al conocimiento
de la composición sustancial de la materia prima mineral de la cual se extraerá el níquel,
teniendo en cuenta que la industria niquelífera es uno de los renglones principales de la
economía cubana actual. Es un tema de absoluta novedad y actualidad en el escenario
geológico a nivel nacional y muy particularmente en esta región centro oriental de la isla.
Las investigaciones relacionadas con la producción de níquel, constituyen un aspecto
permanente en el análisis tanto del desarrollo científico como económico del país, donde el
níquel está enmarcado, junto con el turismo, la colaboración económica, la industria
azucarera, dentro de las líneas de desarrollo priorizado para la generación de divisas. Cuba
posee el 34,4 % de las reservas mundiales de níquel. Este sector aporta cada año más de
mil millones de dólares al Producto Interno Bruto, cifra que lo convierte en uno de los
principales rubros de exportaciones de bienes del país (Anuario Estadístico de Cuba, ONEI,
2015).
El contexto está caracterizado además, por profundos cambios en lo económico y social.
Las Tesis y Resoluciones del 6to Congreso del Partido Comunista de Cuba (PCC),
celebrado en 2011, trazan los lineamientos del país para su desarrollo ulterior, reconociendo
el papel de la actividad extractiva del níquel en el aporte de riquezas que contribuyan
directamente al crecimiento de la economía y al desarrollo de la sociedad. En el Lineamiento
224 de la política económica y social del Partido y la Revolución, aprobados durante el VI
Congreso del PCC, se expresa:
“Mejorar la posición de la industria del níquel en los mercados, mediante el incremento de la
producción, elevación de la calidad de sus productos y reducción de los costos, logrando
una mejor utilización de los recursos minerales”.
Uno de los minerales de mayor importancia económica por su alta cotización en el mercado
internacional es el níquel, cuyo precio oscila entre 15 000 y 20 000 USD/Ton (Información
Económica, Banco Central de Cuba, 2015).
Según el Metal Bulletin del 18.12.2015 el precio del níquel promedia $US 16 000/tm en el
2015.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe.
Alfonso Chang Rodríguez Introducción Tesis Doctoral
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La Ley de la Inversión Extranjera (2014), ofrece mayores incentivos y asegura que la
atracción del capital extranjero contribuya eficazmente al desarrollo sostenible y a la
recuperación de la economía nacional.
Nuestro país posee una de las reservas de níquel más grande del mundo en yacimientos de
minerales lateríticos - saprolíticos, con un estimado productivo de 40 000 toneladas/año de
níquel, (International Nickel Study Group I.N.S.G., 2015) situándolo entre los primeros cuatro
países a nivel mundial. La extracción de níquel a partir de los minerales arcillosos cobra
más fuerza cada día, pues constituyen una fuente de gran potencial de reservas a explotar
en el futuro cercano. Es interés del Estado cubano, a través del Grupo Empresarial
Cubaníquel, producir níquel desde las saprolitas del yacimiento San Felipe en una futura
planta de procesamiento que se construiría en las cercanías de la mina. De modo que el
tema del trabajo se enmarca dentro de una de las direcciones de investigación con gran
vigencia en la actualidad.
A inicios del año 1998 se comienzan trabajos de prospección por parte de la Asociación
Económica Internacional Geominera SA – San Felipe Mining Ltd., los que continúan hasta
2003. Se prevé el reinicio de las operaciones a partir de licitaciones recientes, y uno de los
mayores retos a enfrentar es el esquema tecnológico a emplear.
En los trabajos geoquímicos y mineralógicos realizados en las cortezas de meteorización
niquelíferas ocupa un lugar importante el estudio de la migración geoquímica y la
determinación de las fases minerales portadoras de níquel, por cuanto el conocimiento de la
forma en que se presenta este metal en estos yacimientos repercute en el momento de
analizar cualquier problemática de la industria o en la mina.
El conocimiento de la forma en que se presenta el níquel en las condiciones naturales
determina la posibilidad de realizar trabajos geológicos más efectivos, pues las condiciones
que propician su acumulación o dispersión deben ser conocidas para lograr un minado más
racional. Además, en estos tipos de depósitos exógenos el níquel está contenido en los
productos finales del proceso de intemperismo: las lateritas, donde no existe una forma
mineralógica propia de este metal por lo que resulta más imperiosa la tarea de establecer
las formas físicas que portan este valioso elemento.
Relacionado con las formas de existencia del níquel en los minerales arcillosos, está la
estrategia a seguir en la industria para lograr su recuperación. Resultan importantes tanto
las características físicas que posee el material portador de níquel como la forma
cristaloquímica de presentarse las fases minerales útiles de este metal, que va desde la
granulometría de concentración de los metales asociados con el níquel hasta el grado de
retención del níquel en la red cristalina de los principales minerales portadores, sin dejar de
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe.
Alfonso Chang Rodríguez Introducción Tesis Doctoral
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tener en cuenta las transformaciones que sufren los minerales iniciales al someterse a las
nuevas condiciones físico-químicas que imperan durante el proceso metalúrgico.
Situación problémica. A pesar de la importancia que tienen desde el punto de vista tecnológico para la
recuperación del metal las investigaciones mineralógicas y geoquímicas, las mismas son
insuficientes, y se encuentran atrasadas en el caso de San Felipe que se prepara para una
explotación a corto plazo. Los resultados obtenidos, unidos a la experiencia personal del
autor, derivados de su vinculación laboral con esta problemática, permiten identificar
desconocimiento en cuanto al tema. Investigaciones realizadas en Cuba y en otros países
demuestran que aún existen limitaciones en este sentido y coinciden en la necesidad de su
solución de forma científica.
Estos estudios realizados, unidos al anterior diagnóstico, permiten la determinación
del problema científico a resolver como las insuficiencias en el conocimiento geoquímico y
mineralógico de los perfiles de alteración del yacimiento San Felipe, conducentes a la
definición del esquema tecnológico de procesamiento con vistas a una extracción de níquel
eficiente y sustentable de acuerdo con las condiciones actuales.
El problema de la investigación está, por tanto, asociado a las cortezas de intemperismo, de
manera que los estudios realizados conducen a identificar que el objeto de estudio sea: la
caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento
San Felipe.
En correspondencia con el problema planteado se formula como objetivo general del
trabajo: caracterizar geoquímica y mineralógicamente la corteza de meteorización asociada
al macizo ofiolítico de Camagüey, en el ejemplo del yacimiento San Felipe, contribuyendo a
elevar el conocimiento científico y a las implicaciones para orientar los trabajos mineros y el
diseño tecnológico de procesamiento.
Se precisa su campo de acción en los perfiles de alteración del yacimiento San Felipe.
La fundamentación científica parte de la siguiente hipótesis investigativa: El empleo de
métodos científicos y técnicas analíticas posibilita la identificación de las fases minerales
portadoras de níquel y la determinación de sus estructuras cristaloquímicas, permitiendo la
caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento
San Felipe, para optimizar la eficiencia en la extracción del níquel a escala industrial.
Se ha determinado la presencia de tendencias que indican la existencia de regularidades del
comportamiento de las propiedades del objeto de estudio que aún no están completamente
explicadas, que pudieran suministrar herramientas de pronóstico, que fundamenten el
desarrollo de nuevas tecnologías.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe.
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Para lograr el objetivo general se plantean los siguientes objetivos específicos:
• Determinar las características físicas y la composición química de los perfiles de
alteración del yacimiento San Felipe.
• Caracterizar mineralógicamente la corteza de meteorización del yacimiento San
Felipe.
• Definir y caracterizar las fases minerales portadoras de níquel del yacimiento San
Felipe.
• Establecer el mecanismo de migración geoquímica y evacuación del níquel desde los
minerales primarios hasta las arcillas.
• Obtener la estructura cristaloquímica de la principal fase mineral portadora de níquel.
• Caracterizar integralmente el yacimiento San Felipe.
Fundamentos teóricos y metodológicos: La sistematización teórica y metodológica del
objeto de la investigación y su campo de acción resulta aún insuficiente. La literatura
revisada ofrece fundamentalmente la exposición de casos y experiencias particulares. La
propuesta de caracterización geoquímica y mineralógica de cortezas de intemperismo
niquelíferas se fundamentó, por tanto, en concepciones teóricas y metodológicas que tienen
objetos más generales en los que pueden considerarse incluidos el objeto y el campo de
esta investigación.
La investigación se clasifica como de tipo básica o fundamental orientada, al presentar una
importancia práctica inmediata. Al mismo tiempo es explicativa ya que enriquece la teoría
existente.
El trabajo se desarrolla en tres etapas consecutivas. La etapa inicial abarca todo el proceso
de determinación del problema, objeto, objetivos y campo de acción en una primera
aproximación; determinación del marco contextual; establecimiento del marco teórico con la
implicación del desarrollo de una perspectiva teórica; diagnóstico del objeto definiendo las
características externas que se manifiestan en el mismo; análisis del comportamiento del
objeto en su desarrollo histórico mediante comparaciones que establecen sus tendencias.
La etapa intermedia incluye la modelación teórica precisando el aporte y la fundamentación
metodológica con la caracterización de la relación causa-efecto. En esta segunda etapa se
concreta el modelo conformándose la significación práctica y se presenta la estrategia que
implica el objeto modificado y la explicación de lo fenomenológico.
En la etapa final se realiza la comprobación experimental aplicando valoraciones
estadísticas en una población para generalizar el modelo y validar el aporte teórico; se
desarrolla la teoría verificando, validando el modelo teórico y aplicando la estrategia; se
presenta la tesis introduciendo los resultados científicos en la práctica social.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe.
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Para dar solución al problema, lograr los objetivos y demostrar la hipótesis de trabajo se
acometen las siguientes tareas científicas:
En la etapa de investigación a un nivel fenomenológico (facto perceptible):
1. Estudio de la bibliografía científico-técnica consultada (fase heurística) y análisis
crítico de las teorías precedentes (fase hermenéutica) relacionadas con la
geoquímica y mineralogía de cortezas niquelíferas.
2. Determinación de los fundamentos teóricos y metodológicos para la caracterización
mineralógica y geoquímica de los perfiles de alteración del yacimiento San Felipe.
3. Presentación de los aspectos geológicos regionales y locales, así como de las
características y clasificaciones geoquímicas y mineralógicas generales.
En esta etapa se elaboran la introducción y el capítulo I.
En la etapa de fundamentación y construcción del modelo teórico y concreción de la
teoría sobre la base del material empírico:
1. Selección del área y ejecución de los trabajos de documentación, muestreo de pozos
de perforación y laboreos mineros.
2. Procesamiento automatizado de los resultados obtenidos de la aplicación de las
técnicas instrumentales analíticas y su representación gráfica.
3. Determinación de las principales características físicas, químicas y mineralógicas de
la corteza de meteorización.
En esta etapa se elabora el capítulo II.
En la etapa de comprobación empírica del modelo teórico y predicción de nuevos datos
sobre la base de la teoría elaborada y demostrada; diseño y desarrollo del experimento y
su relación con los aspectos teóricos:
1. Análisis e interpretación de los resultados obtenidos para establecer la zonalidad
geoquímica, el comportamiento de los componentes químicos y el balance de masas
a partir de los coeficientes de movilidad.
2. Establecimiento de las paragénesis minerales, de las especies mineralógicas
portadoras de níquel y de la estructura cristaloquímica de la nontronita.
3. Aplicación y validación del modelo a través de su metodología en el ejemplo del
yacimiento San Felipe.
En esta etapa se elaboran el capítulo III, las conclusiones y las recomendaciones.
La investigación se desarrolla a partir de un enfoque materialista dialéctico. Bajo este
enfoque se utilizan armónicamente métodos del nivel teórico y empírico de la
investigación, así como los procedimientos iniciales del pensamiento lógico.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe.
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En la primera etapa los principales métodos del nivel teórico empleados son: el histórico y el
lógico (hipotético-deductivo).
Histórico (tendencial): Se utiliza para el análisis y determinación de los antecedentes y
fundamentos teórico – metodológicos del objeto, tanto a nivel internacional como en Cuba.
Hipotético-deductivo: Permite, a partir de la hipótesis, orientar el proceso y estructurarlo
siguiendo la lógica demostrativa.
El método empírico empleado es la observación científica en la percepción directa del
objeto, diagnosticándolo. Ayuda además en la formulación del problema y en el diseño de la
investigación.
El uso de estos métodos permite clasificar la investigación como exploratoria en esta etapa,
ya que se acopia información, llegando a diagnosticar el objeto y su campo de acción.
La segunda etapa puede clasificarse como descriptiva ya que se caracteriza el objeto
revelando sus rasgos más significativos, regularidades y tendencias. En esta etapa se
utilizan solamente métodos teóricos lógicos:
La modelación, el método hipotético-deductivo y el enfoque sistémico-estructural-funcional
se utilizan en la concreción del modelo teórico – metodológico de la geoquímica y
mineralogía de cortezas niquelíferas.
El método dialéctico materialista, se emplea en la determinación de las relaciones
contradictorias que se dan en el objeto y que constituyen su fuente de desarrollo.
En la tercera etapa se emplean dos métodos empíricos:
Medición, para obtener información numérica sobre las propiedades del objeto, comparando
magnitudes medibles y conocidas.
Experimento, con el fin de aislar el campo de acción y sus propiedades de la influencia de
factores que enmascaren la esencia del fenómeno, reproduciéndolo en condiciones
controladas y modificando las mismas de forma planificada.
Los métodos estadísticos son utilizados para el procesamiento de la información obtenida a
través de los procedimientos y técnicas del nivel empírico. Los más empleados son: la
confección de tablas, gráficos, el cálculo de medidas de tendencia central (media,
percentiles), el cálculo de la frecuencia absoluta y relativa, la ponderación, coeficiente de
correlación.
La investigación se clasifica como de tipo explicativa en esta etapa ya que va a la esencia
del campo de acción explicando su comportamiento, llegando a predecir nuevas cualidades
y relaciones.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe.
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Durante todo el proceso de la investigación están presentes el análisis - síntesis, la
abstracción - concreción y la inducción - deducción como procedimientos lógicos del
pensamiento.
El procedimiento de análisis-síntesis, se usa para el análisis de la situación problémica y la
caracterización del objeto y campo de acción de la investigación.
La abstracción-concreción-generalización-integración para la modelación teórica.
La inducción-deducción para la confirmación empírica de la hipótesis.
El aporte teórico principal de la investigación es el modelo teórico – metodológico de la
caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza niquelífera San Felipe. El modelo
(conceptos, propiedades, definiciones y clasificaciones), sustentado en las regularidades
que son establecidas, supera y enriquece los criterios precedentes y establece una
propuesta teórica más armónica e integradora acompañada de una metodología que permite
su instrumentación práctica.
Se consideran como aportes prácticos los siguientes:
• Identificación y caracterización de las fases minerales portadoras de níquel.
• Esclarecimiento del mecanismo de migración geoquímica del níquel.
• Caracterización cristaloquímica de la principal fase mineral portadora de níquel.
• Determinación de la proporción de níquel que aporta cada especie mineral.
• Memoria escrita de los resultados, fuente de consulta y referencia para los
interesados en la problemática.
Otros resultados científicos importantes de la investigación son:
• Se establece el comportamiento geoquímico de los elementos que acompañan a la
mineralización principal, así como de los que integran la composición de las esmectitas.
• Zonación vertical geoquímica y mineralógica, así como las paragénesis minerales.
• Las conclusiones como consecuencia lógica de los resultados y las recomendaciones
que orientan la puesta en práctica de la metodología.
• Clasificación geoquímica y mineralógica del yacimiento San Felipe.
• Valoración compleja de las menas.
• Perspectivas de San Felipe como yacimiento policomponente y su interés desde el punto
de vista práctico.
Con anterioridad no se han realizado para este yacimiento investigaciones de carácter
geoquímico ni mineralógico como requiere el futuro desarrollo de San Felipe. Además, los
perfiles de la corteza de intemperismo en la meseta camagüeyana presentan peculiaridades
que lo diferencian de la región oriental de Cuba, por lo que el presente tema es actual y
novedoso.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe.
Alfonso Chang Rodríguez Introducción Tesis Doctoral
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La novedad científica está dada en la caracterización geoquímica y mineralógica de la
corteza de meteorización del yacimiento San Felipe, sobre la base de un enfoque
geocientífico, con la combinación de técnicas modernas de avanzada, software y cuyos
resultados encierran una significación en la geología, minería y metalurgia.
El estudio se enfoca sobre la base del comportamiento del níquel a través de los perfiles de
alteración y su distribución en las distintas fracciones granulométricas, considerando las
leyes y principios geoquímicos que rigen el desarrollo de las cortezas de intemperismo.
A nivel social, el impacto que tiene la investigación, se traduce en la existencia de un
conjunto de procedimientos metodológicos para el estudio de las fases minerales y de la
migración de los elementos químicos.
Además de lo anterior y por la propia necesidad de utilizar avanzadas tecnologías en la
implementación de estos métodos y técnicas, se plantea como necesario, la elevación del
nivel científico-técnico del capital humano.
Desde el punto de vista cognoscitivo, la investigación forma parte del continuo ascenso del
conocimiento, en el que se han incorporado avances científico-técnicos desarrollados a nivel
mundial en esta temática, encaminados a la orientación del procesamiento tecnológico de
las menas arcillosas, para la obtención de mayores rendimientos del metal.
La aplicabilidad de la investigación está dirigida hacia la exploración, extracción y
procesamiento de minerales arcillosos presentes en las zonas saprolíticas de perfiles de
meteorización niquelíferos. El conocimiento de los portadores de níquel permite diseñar un
esquema más racional para el minado y preparación de muestras, aumentando la eficiencia
industrial y aporta datos de las propiedades físicas de las saprolitas, utilizables para el
análisis de procesos como la sedimentación.
Como limitaciones confrontadas durante el trabajo se constata la alta complejidad
mineralógica de las saprolitas y las dificultades de obtener fases puras para los ensayos.
La tesis contiene 93 páginas y consta de Introducción, tres capítulos en los que se exponen
los principales resultados investigativos, conclusiones, recomendaciones, 130 referencias
bibliográficas y 34 anexos.
En el Capítulo1: “Análisis del estado actual del conocimiento sobre el tema”, se expone una
síntesis de la evolución y desarrollo de la Geoquímica y Mineralogía de cortezas de
meteorización y su estado actual. Se analizan los principales fundamentos teóricos
(conceptuales y tendenciales) que caracterizan las mismas y se concluyen las principales
regularidades que han de manifestarse en ese proceso. A partir de un análisis teórico
conceptual se valoran las características geológicas locales y regionales del área del
yacimiento San Felipe, íntimamente asociadas al macizo ofiolítico de Cuba centro-oriental.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe.
Alfonso Chang Rodríguez Introducción Tesis Doctoral
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En el Capítulo 2: “Metodología de los trabajos realizados. Principales resultados
experimentales”, se fundamenta y presenta el modelo teórico - metodológico para la
caracterización geoquímica y mineralógica. Se propone la estrategia general utilizando
métodos físicos (análisis granulométrico, pesos volumétricos), químicos (fluorescencia de
rayos x, plasma inductivamente acoplado), mineralógicos (difracción de rayos x, microscopía
electrónica de barrido y de transmisión) y se establecen los principales resultados obtenidos.
En el Capítulo 3: “Análisis y discusión de los resultados obtenidos”, se comprueba y aplica el
experimento y se confirma la teoría expuesta en el yacimiento San Felipe.
Producción científica del autor sobre el tema de la tesis:
Desde el año 1999 se desempeña como especialista en geología en la Asociación
Económica Internacional Geominera SA – San Felipe Mining Ltd., participando en la
elaboración de numerosos reportes e informes investigativos. Ha publicado 5 artículos
científicos en las memorias en CD-Rom, trabajos y resúmenes de las convenciones de
geociencias. Además tiene 7 trabajos publicados en revistas de impacto. Sus resultados
han sido presentados en varios eventos nacionales e internacionales entre los que se
destacan: seis convenciones internacionales de geociencias (2005 al 2015), cuatro
conferencias internacionales de aprovechamiento de los recursos minerales (Cinarem 2009-
2015), siete forum de ciencia y técnica (2009 al 2015) y más de 15 jornadas científicas de la
Sociedad Cubana de Geología.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo I Tesis Doctoral
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CAPÍTULO I. ANÁLISIS DEL ESTADO ACTUAL DEL CONOCIMIENTO SOBRE EL TEMA I.1 Introducción La especificación del Estado del Arte, que incluye la base teórica y los antecedentes
históricos, tiene gran importancia porque constituye el cimiento teórico, metodológico y
técnico de la investigación. El análisis del estado actual del tema ubica el problema dentro
de un contexto epistemológico (Díaz Duque, 2009; Martínez Silva, 2012).
En este capítulo se analizan temas diversos estableciendo el marco teórico de la
investigación basado en la consulta de la bibliografía relacionada con la temática tratada.
La situación en que se encuentra en la actualidad la problemática relacionada con la
caracterización geoquímica y mineralógica de las cortezas de meteorización, así como los
rasgos fundamentales de las características geográficas, económicas y geológicas de la
región donde se enclavan estos yacimientos lateríticos, son el objeto de estudio de este
capítulo. En él se describen de forma sintetizada las características geológicas del macizo
ofiolítico, por cuanto constituyen las litologías sobre las que se desarrollan los yacimientos
niquelíferos. En este análisis se exponen los resultados de las investigaciones más recientes
sobre la geoquímica y mineralogía en Cuba y a nivel internacional, refiriéndose en el texto y
se relaciona en la bibliografía consultada. Se exponen además las consideraciones del autor
sobre algunos de los aspectos tratados.
I.2 Fundamentos teóricos (conceptuales y tendenciales) Desde el punto de vista conceptual, se parte de las definiciones que de los fenómenos de
meteorización y clasificaciones geoquímicas y mineralógicas de cortezas se han publicado.
I.2.1 Corteza de intemperismo. Conceptos. Consideraciones generales Meteorización es un grupo de procesos mediante los cuales las rocas y minerales expuestos
bajo la acción de factores atmosféricos pueden ser destruidos físicamente o desintegrados
químicamente, donde pueden cambiar su color, coherencia, forma, textura y composición.
Corteza de intemperismo es una formación geológica continental independiente, generada
bajo la acción de la energía de los agentes atmosféricos, líquidos, gaseosos y biógenos
sobre las rocas primarias, a raíz de la cual surgen nuevas rocas con una textura y
composición mineral y química propia, que contiene yacimientos minerales característicos
(Smirnov, 1982).
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Estas cortezas no aparecen en todas partes de la litosfera, sino en determinados lugares en
los cuales ha sido propicio su desarrollo y conservación, pues como señala Banerji (1982)
influyen factores como el tipo de clima, características geomorfológicas y los aspectos
químicos y mineralógicos de estos depósitos están íntimamente relacionados con el tipo de
roca madre (Lavaut, 1987).
Lateritas son suelos rojos residuales que se desarrollan en regiones tropicales y
subtropicales con buen drenaje. La sílice y el magnesio se lixivian, conteniendo
concentraciones importantes de óxidos e hidróxidos de Fe y Al, además de Mn, Cr, Ni, Co.
En los últimos tiempos se ha aceptado por la mayoría de los investigadores la definición
establecida por Schellmann (2007), donde expone: "Las lateritas son producto de una
intensa meteorización subaérea de rocas que poseen más alto contenido de Fe y/o Al y más
bajo contenido de Si que la roca madre".
La existencia de las lateritas es reconocida por vez primera por Buchanan en 1807. Un siglo
después en el año 1926 Harrassowitz realiza una descripción general de las lateritas y
muchas de sus observaciones y sugerencias aun poseen un considerable valor
(Berezowsky, 1997).
Un primer problema que resalta es que han pasado hasta el presente 195 años sin que la
definición del término haya dejado de mantener una controversia, a pesar de que es
indispensable para una correcta clasificación de los productos del intemperismo.
La Norma Ramal Cubana define el término laterita de la siguiente manera: "Es una roca que
representa el estado de equilibrio alcanzado por la materia pétrea en las condiciones de
hipergénesis como resultado de un desarrollo más o menos largo, en el cual la roca inicial
sufre numerosas alteraciones cualitativas y cuantitativas. El miembro inicial de este
desarrollo son las rocas madres y el final la coraza de hierro. Los estadíos intermedios,
todos juntos, son los que se denominan lateritas”. (Ponce, 1988).
El segundo problema es que existe una gran diversidad de criterios y términos para la
clasificación de la zonalidad y perfiles de la corteza de intemperismo en el ámbito mundial,
no existe un consenso internacional al respecto.
Goligthly (1981) y Trescases (1986) quienes han realizado importantes trabajos de
generalización sobre los yacimientos lateríticos no han encontrado una terminología común
para las distintas zonas de los perfiles por su gran variedad texturo - estructural y de
composición sustancial, lo cual es una consecuencia de las características de los procesos
del intemperismo y de las rocas madres de donde se forman estas cortezas.
La laterización es esencialmente un proceso relacionado con el intemperismo químico de las
rocas ultramáficas y máficas, durante un largo período de tiempo, en climas húmedos y en
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condiciones de una relativa estabilidad tectónica, permitiendo la formación de una potente
capa con características distintivas (Bacon et al., 2002; Burger, 1996).
Una definición moderna de lateritas se puede encontrar en los trabajos de Schellmann
(2007) relacionado con los productos de la meteorización avanzada en zonas tropicales,
definidos por las proporciones de sílice y los sesquióxidos de aluminio más hierro por debajo
de determinados límites que dependen de la composición de la roca madre. Este
acercamiento científico es considerado relativamente complicado por otros científicos pero
Schellmann argumenta que la definición sólo es válida para distinguir entre saprolitas y
lateritas.
Saprolita es una palabra proveniente del griego “sapros”, roca alterada (rotten rock) y es
denominado así al horizonte formado bajo condiciones de meteorización, en el cual se
puede apreciar tanto macro como microscópicamente la conservación de la textura y
estructura preexistente de la roca madre y sin cambio significativo de su volumen.
Los procesos de laterización implican la descomposición de los minerales primarios y la
liberación de algunos de sus componentes químicos hacia las aguas subterráneas, la
lixiviación de los componentes móviles, la concentración de los componentes inmóviles o
insolubles, y la formación de nuevos minerales, los cuales son estables en el medio de
intemperización. El efecto neto de las transformaciones del mineral y de la movilidad
diferencial de los elementos involucrados produce un manto estratificado o por capas del
mineral intemperizado que yace sobre la roca madre de la cual él se forma, generalmente
definido como “perfil de alteración”. (Elías, 2003).
En un perfil intempérico se establecen cuatro horizontes o capas, las que difieren entre sí
desde el punto de vista químico y mineralógico principalmente, desde la base hasta el tope
(anexo 1): (i) roca madre, (ii) saprolita, (iii) limonita, (iv) ferricreta.
El mecanismo de transformación de los minerales primarios y la formación de minerales
lateríticos secundarios portadores de níquel y cobalto opera mediante reacciones químicas
que se llevan a cabo en la corteza de meteorización: oxidación, hidratación, hidrólisis, dando
lugar a minerales más estables. Este proceso de laterización concentra el níquel y cobalto
con relación a los valores primarios de estos elementos en los minerales portadores
alrededor de treinta veces (Elías, 2003).
La profundidad de meteorización alcanza valores de hasta más de 100 m en dependencia
de la edad de la laterita, la actividad tectónica regional, el clima, la historia climática y la
naturaleza de las rocas madres (Freyssinet, 2005). A pesar de la gran variedad de colores,
texturas y características petrográficas, las lateritas tienen una composición mineralógica y
química notablemente homogénea y no reflejan estrictamente la composición de las rocas
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madres a partir de las cuales se forman (Freyssinet, 2005).
Para realizar una caracterización de los tipos de perfiles de meteorización de los
yacimientos cubanos es necesario explicar la clasificación de tipos litológicos de perfiles
aplicada actualmente en Cuba (Lavaut, 1998). Este autor agrupa los perfiles primeramente
en tres grandes familias y luego se subdividen en ocho dominios que son (ver anexo 2):
• Perfiles lateríticos, con cuatro tipos de perfiles litológicos: 1) inestructural completo, 2)
inestructural incompleto, 3) estructural completo y 4) estructural incompleto.
• Perfiles laterítico-saprolíticos, con dos tipos de perfiles: 5) estructural completo y 6)
estructural incompleto.
• Perfiles saprolíticos, con dos tipos de perfiles: 7) estructural completo y 8) estructural
incompleto.
La terminología usada en los estudios de los productos de meteorización constantemente ha
sido confundida o mal interpretada y no hay consenso en la definición y los esquemas de
clasificación, sobre todo con respecto al término lateritas. La mayoría de los autores son
influenciados por las tradiciones de sus propias escuelas, la literatura a su alrededor y sus
propias investigaciones.
Colin et al. (1990) al referirse al comportamiento supergénico del níquel, analizan los perfiles
de los yacimientos Jacuba y Angiquinho. En Jacuba el perfil tiene más de 30 m de espesor,
se desarrolla a partir del intemperismo de piroxenitas. En Angiquinho, el perfil se forma a
partir de una combinación de dunita y piroxenita parcialmente serpentinizada lo cual es
contrastante con Jacuba.
Golightly (1981) hace un análisis de los yacimientos de lateritas niquelíferas y señala que un
perfil normal in situ incluye las siguientes unidades (de arriba hacia abajo):
• Ferricretos que es el equivalente a la "canga, cuirrasse de fer".
• Limonita transportada equivalente a las "terres rouges".
• Limonita in situ que son las "saprolite fine".
• Zona intermedia, zona de nontronita.
• Zona de saprolita equivalente a "saprolite grossiere".
• Roca madre.
Los términos "entre comillas" son los utilizados por Trescases (1986).
Tardy (1993) discute la diversidad y terminología de los perfiles lateríticos y pone al
descubierto la falta de unanimidad y consenso al respecto.
Otro problema con la terminología de las cortezas de meteorización es las zonas donde se
forman. La tasa de meteorización de las rocas depende del tipo de roca, su ambiente
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climático y posición fisiográfica, mientras que el espesor y grado de meteorización son el
resultado de la velocidad y duración del intemperismo.
Las clasificaciones por criterios geoquímicos y mineralógicos conducen a una agrupación
que no coincide con los límites de la zonalidad litológica natural visualmente observable en
el terreno. Esta tiene que ser determinada, no visualmente, sino en base a investigaciones
analíticas complejas realizadas a escala de laboratorio (Lavaut, 2004). Sin embargo, permite
aclarar con un grado mayor de certeza los tipos de perfiles presentes en base a su génesis,
composición mineralógica y química (Chang, 2005).
Las cortezas de meteorización (eluvios) son productos friables que se forman como
resultado de la alteración de las rocas madres por la acción que ejercen en ellas las
soluciones acuosas. Para las cortezas de meteorización es característica la infiltración de
las precipitaciones atmosféricas, la lixiviación de los compuestos solubles, la meteorización
de los silicatos primarios (con la consiguiente formación de minerales arcillosos), así como el
desarrollo de perfiles con diferentes zonas en los que se manifiesta una marcada zonación
oxidante-reductora y ácido-alcalina.
Dentro del conjunto de yacimientos minerales originados en las condiciones exógenas,
ocupan un lugar muy destacado aquellos relacionados genética y espacialmente con las
formaciones u objetos geológicos surgidos como resultado de la conservación prácticamente
in situ de los productos de la meteorización de rocas y yacimientos minerales preexistentes.
Estos objetos o formaciones geológicas superficiales, propias de las tierras emergidas
(continente e islas), suelen recibir en la literatura geológica diferentes denominaciones. Por
ejemplo, los geólogos rusos les dan la denominación de cortezas de meteorización, mientras
que los geólogos franceses y de otros países las incluyen dentro del denominado regolito,
pero la mayoría de los geólogos coinciden en llamarles eluvios o depósitos eluviales. Durante la meteorización y disgregación de la roca madre, se produce la paulatina liberación
de los minerales de interés económico altamente resistentes a la acción de los agentes de la
meteorización y su concentración relativa en los productos residuales de este proceso. Al
mismo tiempo puede ocurrir la formación y concentración de minerales secundarios útiles
estables en las condiciones superficiales, con la consiguiente descomposición y disolución
de los minerales menos estables en dichas condiciones.
El comportamiento de los elementos químicos en las cortezas de meteorización se
determina, en lo fundamental, por tres factores: sus propiedades químicas, el tipo de paisaje
y la composición mineralógica de las rocas.
Los minerales se comportan de diferentes formas ante la meteorización, lo que influye
notablemente en la intensidad de la migración de los elementos químicos. Las cortezas de
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meteorización son zonas de amplio desarrollo de los procesos de oxidación. La resistencia
de los minerales a la meteorización depende del clima. No menos característicos son los
procesos de hidratación. Casi todos los minerales secundarios contienen agua (de
hidratación, de cristalización o de otro tipo), la que no siempre está presente en los
minerales primarios.
Perelman (1972) determina las series de las intensidades de extracción de los elementos
químicos de las cortezas de meteorización (Tabla I.1) atendiendo a sus intensidades de
migración en medio acuoso, determinadas por las magnitudes de los coeficientes de
migración acuosa (Kx).
Como tendencia general, en el transcurso de la formación de las cortezas de meteorización
se pone de manifiesto la extracción de los elementos más móviles y el consiguiente
enriquecimiento relativo en ellas de los elementos menos móviles, particularmente Al, Fe y
Ti.
Tabla I.1 Series de elementos de acuerdo a sus intensidades de migración acuosa, según
Perelman (1972). Grado movilidad durante la formación de las cortezas de meteorización (eluvios)
Series de elementos por sus intensidades de migración acuosa
Intensidad de la migración
Evacuados intensamente S, Cl, B, Br, I Muy fuerte 10≤Kx≤100
Evacuados fácilmente Ca, Na, Mg, F, Sr, Sn, U, Mo, Se
Fuerte 1≤Kx≤10
Móviles Si, K, Mn, P, Ba, Rb,Ni, Cu, Li, Co, Cs, As, Tl, Ra
Media 0.1≤Kx≤1
Inertes Al, Fe, Ti, Zr, Y, Nb, TR, Th, Be, Ta, Sn, Hf, Pd, Ru, Rh, Os, Pt
Débil y muy débil 0.01≤Kx≤0.1
*S, Sn, U, Mo, Se, Ni, Co, As son elementos que manifiestan un marcado contraste en sus
capacidades de migración en las condiciones oxidantes y en las condiciones reductoras con
presencia de H2S.
** Con el símbolo TR se representa al conjunto de los elementos de las tierras raras. Muñoz et al., (2007) plantean que la migración geoquímica del níquel está condicionada por
el carácter geoquímico del metal en diferentes condiciones geotectónicas, a saber,
magmáticas, condiciones hidrotermales y las vinculadas con las condiciones exógenas, en
las cortezas de intemperismo de las ultramafitas serpentinizadas, además, la geoquímica del
metal está controlada por el comportamiento geoquímico de los metales de la familia del
hierro: Fe, Cr, Co, Mn, Ti, V, entre otros.
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I.2.2 Clasificación geoquímica de los perfiles de intemperismo Formell y Buguelsky et al. (1983) indican la existencia de cortezas de meteorización
lateríticas in situ y redepositadas en Cuba. Los resultados producidos por estos
investigadores poseen un valor práctico y sirven como referencia para el estudio geoquímico
e hidrogeoquímico de las mismas.
La clasificación en base a la composición química es una agrupación global que permite una
apreciación de las similitudes entre diferentes factores ya que se puede diferenciar
fácilmente las tendencias en ellas. Esto indica la variabilidad en las condiciones
fisicoquímicas de formación (ambiente geodinámico, zonalidad geoquímica y mineralógica,
protolito, drenaje, estabilidad tectónica) que mediante otras clasificaciones sería muy difícil
de deducir.
Guinzburg (1946) divide el corte en cuatro zonas geoquímicas: hidrólisis final, hidrólisis
parcial y lixiviación final, hidratación e hidrólisis inicial, hidratación inicial y lixiviación de la
roca madre por grietas. (Tabla I.2).
Tabla I.2 Zonalidad geoquímica de las cortezas de meteorización.
La zonación de la corteza de meteorización está condicionada, en primer lugar, por su
proceso de formación y maduración en etapas sucesivas; en segundo lugar está
condicionada por la diferenciación que experimentan los elementos químicos y sus
compuestos en sentido vertical, fundamentalmente a causa de las variaciones con la
profundidad de las condiciones de acidez-alcalinidad y en menor medida de las oxidante-
Zona Proceso predominante
Minerales tipomórficos Particularidades de los proceso de meteorización
De óxidos e hidróxidos de Fe, Al y Mn
Oxidación e hidrólisis final
Óxidos e hidróxidos de Fe, Al y Mn, minerales arcillosos
Productos finales de la meteorización
De caolinita
Hidrólisis e inicio de la oxidación
Caolinita, nontronita, óxidos e hidróxidos de Fe, Mn y Al, montmorillonita, gibbsita
Productos intermedios de la meteorización
Lixiviación final e inicio de la hidrólisis
Caolinita, hidromicas Productos intermedios de la meteorización
De hidromicas
Hidratación final y desarrollo de la lixiviación
Hidromicas, hidrocloritas, indicios de caolinita, beidelita
Productos iniciales de la meteorización
De inicio de la meteorización
Inicio de la hidratación y la lixiviación
Hidroclorita, sericita, hidromicas
---
Roca madre --- ---
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reductoras. En la medida en que aumenta la profundidad las condiciones del medio en que
ocurre la meteorización se tornan más alcalinas y menos oxidantes. En correspondencia con
el aumento del pH con la profundidad se determina la correspondiente serie de precipitación
de los hidróxidos de los diferentes metales.
Como base para la clasificación geoquímica de las cortezas se toman las particularidades
de la zona de mayor grado de meteorización, es decir, la parte superior del eluvio situada
inmediatamente bajo el suelo.
En la sistematización geoquímica de las cortezas de meteorización (ver tabla I.3) se
destacan las series oxidante y subordinada, además de las sulfhídricas, que se manifiestan
en los horizontes inferiores.
Tabla I.3 Principales clases geoquímicas de cortezas de meteorización atendiendo a las
condiciones de acidez-alcalinidad y oxidante-reductora de las aguas. Condiciones de
acidez-alcalinidad Condiciones oxidante-reductoras de las aguas Aguas
oxigenadas Aguas
subordinadas Aguas
sulfhídricas Fuertemente ácidas,
pH < 3 Fuertemente
ácidas (H+, Fe2+, Al3+) y otras
Fuertemente ácidas subordinadas
(H+,Fe2+)
Sulfhídricas sulfurosas (H+,
H2S) Ácidas y débilmente ácidas, pH = 3 – 6,5
Acidas (H+) Acidas subordinadas (H+,
Fe2+)
Acidas sulfhídricas (H+, H2S)
Neutrales y alcalinas débilmente mineralizadas,
pH = 6,5–8,5
Cálcicas (Ca2+) Carbonatadas subordinadas (Ca2+, Fe2+)
Neutrales carbonatadas
sulfurosas (Ca2+, H2S)
Neutrales y alcalinas saladas y salobres,
pH = 7–8,5
Salobres (Na+, Cl-, SO4
2-) Salobres subordina-das (Na+, Fe2+, Cl-,
SO42-)
Salobres sulfurosas (Na+,
H2S) Fuertemente alcalinas
(sódicas), pH > 8,5 Sódicas (Na+,
OH-) Sódicas
subordinadas (Na+, Fe2+, OH-)
Sódicas sulfhídricas (Na+,
OH-, H2S) La migración geoquímica en los perfiles lateríticos consiste en la traslación de los elementos
químicos, conllevando a su redistribución y a cambios en sus formas de existencia,
asociados a la ocurrencia de procesos exógenos. Consta de las etapas de dispersión y de
concentración.
Las barreras geoquímicas representan sectores de la corteza terrestre en que tiene lugar
una disminución notable de la capacidad de migración de uno o varios elementos químicos.
I.2.3 Clasificación mineralógica de los perfiles de meteorización Las lateritas niquelíferas son materiales regolíticos que derivan de la meteorización química
de rocas ultramáficas y contienen reservas económicamente explotables de níquel y,
generalmente, cobalto (Freyssinet et aI., 2005).
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Existen diferentes clasificaciones de lateritas niquelíferas en función de la morfología,
litología de la roca madre, alteración (Butt, et al., 2013; Golightly, 1981), aunque la más
utilizada es la que establece tres tipos de depósitos en función de la mineralogía de la mena.
Vitovskaya (1982) divide el corte en cinco zonas mineralógicas: ocres, nontronita,
ferrisaponita, kerolita, desintegración de la roca madre.
En función de la composición mineralógica, se distinguen tres grandes tipos de depósitos
lateríticos de níquel (Brand et al., 1998; Elías, 2003; Gleeson et al., 2004). Ver anexo 3.
- Depósitos tipo silicato hidratado: La mineralización se encuentra en la parte inferior de la
saprolita; las menas minerales son silicatos de Mg-Ni hidratados (“garnieritas”).
- Depósitos tipo arcilla: La sílice es sólo parcialmente lixiviada del perfil de meteorización. El
níquel se acumula en esmectitas, en las partes altas e intermedias de la saprolita.
- Depósitos tipo óxido: El níquel está asociado con goethita. También se suele encontrar Co
asociado a óxidos de Mn (asbolanas).
I.3 Antecedentes históricos relacionados con la Geoquímica y Mineralogía Se valoran a partir de lo realizado internacionalmente y en nuestro país (regiones oriental,
occidental y central).
Se consultan numerosos trabajos desarrollados y publicados a nivel mundial y en Cuba
relacionados principalmente con la composición química y mineralógica de las cortezas
ferrosialíticas-magnesiales en diferentes regiones; de tal manera la revisión bibliográfica
incluye los siguientes aspectos: meteorización química y sus factores, geoquímica y
mineralogía de productos de la meteorización sobre rocas ultrabásicas, metodologías para
evaluar los perfiles de meteorización con respecto a la distribución de elementos mayores,
menores, trazas, elementos del grupo del platino (EGP), clasificación y cuantificación de los
procesos y productos de la meteorización, comparación entre métodos cualitativos y
cuantitativos de análisis de fases y las técnicas analíticas empleadas, entre otros aspectos.
En los trabajos geoquímicos y mineralógicos realizados en las cortezas de intemperismo
niquelíferas ocupa un lugar importante el estudio de las fases minerales portadoras de Ni,
por cuanto el conocimiento de la forma en que se presenta este metal en estos yacimientos
repercute de una forma u otra a la hora de analizar cualquier problemática de la industria o
en la mina.
Relacionado con las formas de existencia del níquel en los minerales arcillosos, está la
estrategia a seguir en la industria para lograr su recuperación. Resultan importantes tanto
las características físicas que posee el material portador de níquel como la forma
cristaloquímica de presentarse las fases minerales útiles de este metal, que va desde la
granulometría de concentración de los metales asociados con el níquel hasta el grado de
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retención del níquel en la red cristalina de los principales minerales portadores, sin dejar de
tener en cuenta las transformaciones que sufren los minerales iniciales al someterse a las
nuevas condiciones físico-químicas que imperan durante el proceso metalúrgico.
A pesar de su importancia económica, el conocimiento sobre la distribución de níquel y
cobalto en las distintas fases minerales presentes en estos depósitos sólo se conoce a un
nivel muy genérico y de poco detalle composicional y estructural.
I.3.1 A nivel internacional La evolución del conocimiento de las ideas sobre la presencia del níquel en los yacimientos
ferroniquelíferos ha tenido un camino un tanto irregular, como bien lo expone Oliveira
(2001), pues merced a las concepciones y grado de conocimiento de los yacimientos de Ni
así se establece la forma de presentarse el Ni, sin tenerse en cuenta las características
naturales para cada tipo de yacimiento. Según los resultados de Nahon et al. (1982), existe
un cuadro más preciso sobre la forma en que se encuentra el níquel en los yacimientos de
corteza de intemperismo.
Estudios mineralógicos detallados, con el objetivo de caracterizar las fases minerales
portadoras de níquel, se emprenden a partir de los años 60 del siglo XX. Con relación a los
minerales silicatados, los trabajos de Villanova de Benavent (2014) indican que se trata de
una mezcla de silicatos de magnesio-níquel hidratados, con distancias interplanares de 7,3
A°, serie lizardita-nepouita, y 10,0 A°, serie kerolita-pimelita. En otros perfiles saprolíticos se
describen filosilicatos portadores de níquel, como las cloritas, vermiculitas y esmectitas. El
níquel también se encuentra en compuestos amorfos, acumulados en las microfisuras o en
la superficie de la serpentina, o sustituyendo al magnesio en el retículo cristalino de esos
minerales. En los minerales oxidados, el níquel está asociado a la goethita y a los hidróxidos
de manganeso y cobalto, (Roqué-Rosell et al. 2008, 2016).
Respecto a los mecanismos de formación de las acumulaciones de níquel laterítico es
fundamental la contribución de Trescases (1986), quien en su trabajo realiza un balance
cuantitativo del níquel en varios sectores del paisaje, esclareciendo importantes aspectos
concernientes al ciclo de ese elemento en el ambiente supergénico. Golightly (1981) trata de
relacionar la variación de los perfiles lateríticos con las condiciones climáticas y el tipo de
roca madre elaborando un ensayo explicativo de las paragénesis observadas en término de
las reacciones de equilibrio disolución-precipitación de cada fase presente. Schellmann
(2007) detalla los procesos de formación de los minerales silicatados y oxidados.
En la cristaloquímica de los minerales lateríticos de níquel resultan importantes los trabajos
de Dublet et al. (2015). Ellos indican una estrecha asociación entre los óxidos de hierro y
níquel.
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Los estudios disponibles indican que en la zona laterítica el níquel está principalmente
asociado con goethita, y en menor medida con óxidos e hidróxidos de Mn (Gleeson et al.,
2004), mientras que el Co esta asociado con óxidos de Mn (asbolanas, Lambiv Dzemua et
al., 2013). El níquel puede estar incorporado en la estructura de la goethita (Carvalho-e-Silva
et al., 2003). Manceau et al. (1985), estudiando goethitas sintéticas y naturales, encuentran
que el 75 % de níquel es sustituido por Fe en la estructura de la goethita, y el resto esta
asociado con la estructura de las asbolanas. Goethitas masivas, formadas a partir de olivino
con contenidos de 0,3 % de Ni y 0,02 % de Co, pueden llegar a contener 1,5 % de Ni y 0,1
% de Co (Elías, 2003).
Por otra parte, los principales minerales que contienen níquel en la zona de saprolita son
silicatos de Mg. El radio iónico de Ni2+ es similar al del Mg2+, lo que favorece la sustitución de
Ni en silicatos de Mg (Gaudin et al. 2004). Los principales minerales portadores de níquel
son lizardita-nepouita [(Mg,Ni)3Si2O5(OH)4], y en menor medida clinocloro-nimita
[(Mg,Ni,Al)6(Si,Al)4O10(OH)8]. El contenido promedio de Ni en estos silicatos hidratados
oscila típicamente entre 2 y 3 % (Elías, 2003). También, el silicato verde, conocido como
garnierita, es una de las principales fases portadoras de níquel (hasta 20 % de Ni, Pelletier,
1996). Sin embargo, las garnieritas son fases minerales poco cristalinas con afinidad de
estructura de talco y serpentina, y no está reconocida por la Asociación Mineralógica
Internacional (IMA) como una especie mineral. Gleeson et al. (2004), mediante estudios de
microsonda electrónica, demuestran que las garnieritas presentes en las lateritas
niquelíferas de Cerro Matoso (Colombia) corresponden a la fase pimelita
[(Ni,Mg)4Si6O15(OH)2.6H2O].
Como se aprecia, la mayoría de los estudios están relacionados con minerales oxidados y
silicatados hidratados (Lewis et al., 2006; Tauler, 2009), siendo menos estudiados los
minerales arcillosos.
I.3.2 En Cuba En el extremo occidental de la isla de Cuba, en la provincia de Pinar del Río se encuentra el
yacimiento de lateritas Cajálbana, que ha sido estudiado y caracterizado desde diferentes
puntos de vista geológicos por varios autores (Moreira et al., 2005).
A partir de 1959 es que en Cuba se desarrollan, como en otras muchas esferas del
quehacer científico del país, investigaciones serias y bien orientadas en relación con los
yacimientos de níquel.
En los yacimientos de lateritas niquelíferas del noreste de Cuba los estudios disponibles se
centran en la búsqueda de las principales fases portadoras de Ni y Co para cada perfil de
alteración laterítica, su cuantificación por clases granulométricas (Rojas, 1994 a y b;
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Almaguer, 1995), y el empleo de la separación magnética para la clasificación mineralógica
y su influencia en el proceso productivo. De acuerdo con el resultado de estas
investigaciones, los horizontes lateríticos están compuestos básicamente por óxidos e
hidróxidos de hierro (goethita, espinela, maghemita y hematitas), los cuales representan de
un 75 a un 85 % en estos horizontes y definen a la goethita e hidrogoethita como el principal
portador de níquel (1,21–1,55 %) en la zona de ocre medio y en la fracción electromagnética
más fina en este horizonte. Cordeiro et al. (1987) y Capote et al. (1993), concluyen que
solamente el 1-3 % del níquel se encuentra en fase fácilmente soluble, por lo que
prácticamente el 97 % del níquel se asocia a una forma mineral determinada. Muñoz et al.
(2005) mediante el uso de microsonda electrónica reafirman que la goethita es el principal
portador de níquel, representando el 70 % en el horizonte limonítico y que las asbolanas
constituyen la principal fase portadora de cobalto.
Resultados importantes obtenidos sobre los portadores de níquel en las lateritas cubanas
han sido logrados por Cordeiro et al. (1987) y Voskresenskaya et al. (1987). Ellas han
trabajado intensamente utilizando métodos de disolución selectiva en lateritas y
serpentinitas, estableciendo un método de análisis químico de fases (AQF), que permite
determinar la forma de asociación y el contenido del níquel en las distintas macrofases
presentes en las lateritas.
Un aporte importante al conocimiento de la Mineralogía y Geoquímica de las cortezas de
intemperismo en la región de Moa lo constituyen los trabajos de Almaguer (1995) utilizando
técnicas modernas de investigación mineralógica, caracteriza los diferentes horizontes de
los perfiles de alteración meteórica, describiendo la evolución geoquímica de las cortezas de
intemperismo. Resultan interesantes sus estudios granulométricos relacionados con la
distribución del Ni, Fe y Co en las zonas lateríticas, aspecto muy incidente en el
comportamiento de las pulpas limoníticas durante la sedimentación.
Quintana (1984) realiza un interesante estudio sobre las características granulométricas de
la pulpa limonítica y su quimismo, analizando los problemas de la sedimentación que posee
dicho material en la industria del níquel, permitiendo establecer determinadas correlaciones
entre los componentes principales de las lateritas.
Sobre el control litológico-mineralógico de la mineralización de las cortezas de intemperismo
sobre ultramafitas en la región de Moa, Lavaut (1987) declara la influencia del tipo de roca
subyacente en la formación de un determinado perfil de alteración intempérica estableciendo
determinadas asociaciones de minerales para cada perfil.
En la elaboración de muestras patrones de lateritas, Ponce (1988) establece las
características para este tipo de material, lo que constituye una referencia importante para el
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo I Tesis Doctoral
28
estudio de estos minerales oxidados portadores de níquel. Para los minerales niquelíferos
silicatados, Milia (1989) presenta una caracterización basada en técnicas instrumentales
(difracción de rayos-x, espectroscopía infrarroja, análisis térmico, microscopía electrónica),
que atestigua la presencia del níquel en estos materiales.
Rojas (1994 b) en su tesis de doctorado, expone las principales fases minerales portadoras
de níquel en los horizontes lateríticos del yacimiento Moa. Por primera vez se valoran
además las fases no portadoras.
Rojas (2001) presenta evidencias a favor de que la goethita es la principal portadora de
níquel en los horizontes lateríticos de las cortezas ferroniquelíferas.
Las investigaciones más importantes sobre la temática durante la última década (2005-
2015) se publican fundamentalmente en memorias en CD ROM de las convenciones de
geociencias (Quintas, 2001; Orozco, 2005; Proenza, 2007 a; Agyei et al., 2009; Muñoz,
2009, 2015; Pérez, 2013; Núñez, 2013 y Lavaut, 2015).
En los yacimientos lateríticos de Cuba oriental la maghemita también es rica en níquel
(Proenza et al, 2007 b). Estudios mediante micro-EXAFS en goethita demuestran que una
parte del níquel no está en la estructura cristalina sino adsorbido (Roqué-Rosell et al., 2008).
Rojas et al. (2012) realizan una caracterización de las principales fases minerales de
manganeso portadoras de cobalto, determinando que tienden a concentrarse en la fracción -
0.83 + 0.074 mm del material laterítico y señalan a la litioforita como fase principal portadora
de cobalto. Por otra parte Roqué-Rosell et al (2010) y Proenza et al (2010) demuestran la
sorción del níquel por litioforita y productos intermedios entre litioforita y asbolana en los
yacimientos de Moa.
I.3.3 Grado de conocimiento pretérito en el yacimiento San Felipe Los primeros apuntes sobre la presencia de hierro en el área de la meseta San Felipe
aparecen en 1900 (Weld). Entre los años 1908 y 1913 Spencer, Kemp, Cummings y Miller
publican trabajos sobre las posibilidades de un yacimiento de corteza de intemperismo en
Camagüey a partir de trabajos de comprobación y laboreos donde analizan varias muestras.
En la década del 60 del siglo pasado Judoley y Matl, dan una breve reseña sobre la meseta
San Felipe.
Es realmente en los años ochenta donde se describe el perfil de San Felipe como un
yacimiento de corteza niquelífera en el marco de las búsquedas acompañantes al
levantamiento 1: 50 000 en el polígono III del CAME en Camagüey (Zimmerman, 1984).
Entre los años 1998 y 2004 en la corteza de intemperismo de la meseta San Felipe se
realizan los trabajos de prospección para níquel por parte de la Asociación Económica
Internacional Geominera S.A & San Felipe Mining Ltd, que consisten en la perforación de
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo I Tesis Doctoral
29
pozos en las redes de 1 000x1 000 m y 500x200 m. En los sectores más perspectivos se
densifica en redes de 200x200 m y pasando a exploración 100x100 m. Se realizan 1 700
pozos con un total de 38 000 m, lo que genera igual cantidad de muestras, las que se
analizan para Ni, Fe, Co, MgO, SiO2, Al2O3 y Cr2O3.
Además se realizan laboreos mineros (5 pozos criollos y un tajo minero) que permiten
realizar investigaciones tecnológicas para la caracterización metalúrgica de las menas.
Los trabajos mas recientes pertenecen a Formell (1998, 2003) y Chang (2005, 2009, 2010,
2011, 2012, 2013 y 2015). Formell valora particularmente la distribución de la sílice libre
dentro del perfil de alteración y Chang realiza una caracterización geólogo geoquímica del
yacimiento, así como una iniciación al estudio de las fases minerales presentes en la zona
saprolítica. Otros autores que presentan investigaciones sobre la geología y mineralogía de
San Felipe son Cobas y Cabrera (2007).
Independientemente de todos los trabajos anteriormente citados, en la actualidad existen
aún grandes lagunas en el conocimiento de las diferentes fases portadoras de Ni y Co.
Además, en las fases establecidas como portadoras de Ni y Co, se desconoce si estos
elementos están como iones adsorbidos en la superficie cristalina o como iones
substituyendo en la estructura cristalina. Estas limitaciones están dadas, en parte, por las
particularidades de las fases minerales que componen a las saprolitas, las cuales
mayoritariamente tienen granos de muy pequeño tamaño, son amorfas o de muy pobre
cristalinidad.
Trabajos relacionados con los minerales saprolíticos portadores de níquel presentes en la
corteza de intemperismo como la del yacimiento San Felipe, son escasos y caen en el
campo de las investigaciones especializadas; no obstante constituye una de las tareas que
se hace necesario realizar, pues sus resultados pueden ser aplicados en varios campos
desde el minado hasta la obtención de un producto tecnológico más rico en níquel, sin
excluir el análisis de su comportamiento en los procesos geológicos.
I.4 Generalidades sobre la región y el yacimiento San Felipe Los yacimientos minerales de menas residuales de níquel desarrollados sobre litologías
ultramáficas constituyen el 70 % de las reservas de menas de níquel y cobalto en el mundo,
y producen actualmente alrededor del 40 % del níquel mundial (Dalvi et al., 2004). Su
distribución geográfica se encuentra bien definida entre los 22 0 N y 22 0 S y son el resultado
de la combinación de factores climáticos, litológicos, estructurales y geomorfológicos.
Las lateritas ferroniquelíferas están constituidas fundamentalmente por los productos
residuales más elaborados del proceso de meteorización de las rocas ultrabásicas
pertenecientes a la asociación ofiolítica, en particular al complejo de tectonitas de esta
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo I Tesis Doctoral
30
asociación. Estas rocas ocupan un lugar muy importante en la estructura geológica cubana,
aflorando en extensas áreas del territorio de la isla de Cuba (ver anexo 4).
En los lugares donde las condiciones del relieve son favorables (mesetas elevadas y
terrazas con pendientes muy suaves) sobre estos afloramientos se han originado extensas y
potentes cortezas de meteorización, como resultado de la acumulación de los productos
residuales en los depósitos de carácter eluviales y en menor medida eluviales-deluviales,
que constituyen los grandes yacimientos de lateritas muy enriquecidas en Fe, Ni, Co, Cr, Al,
Mn y muchos otros metales, que en la actualidad se explotan solamente para la
recuperación del Ni y parte del Co. I.4.1 Condiciones físico geográficas La altiplanicie de San Felipe se ubica en la región centro oriental de Cuba, hacia el NW de la
provincia de Camagüey, a unos 25 km al NNW de su ciudad capital (anexo 5), siguiendo por
el terraplén al acueducto (presa Pontezuela). Esta localidad por el E y SE, colinda con el
Valle de Lesca, llanura parcialmente ocupada por un polígono militar de las FAR, pero con
acceso hasta ella desde la carretera Camagüey-Nuevitas. Asimismo por el sur, limita con el
río Pontezuela.
Toda la parte norte, colinda con el valle del río Jigüey y la Sierra de Cubitas, en el sector
entre los poblados de La Güira y La Veguita. Hacia el oeste, alcanza las áreas ganaderas de
la zona de La Hacienda o Santa Rosa; mientras que en dirección NW, limita con los terrenos
de pastizales y sabanas, que con pendientes muy suaves, llegan a la presa Porvenir.
Se ubica en las hojas cartográficas 1: 50 000 4581-II (Jiquí), municipio Esmeralda; 4681-III
(Jaronú), municipios Esmeralda y Sierra de Cubitas; 4580-I (Florida), municipio Florida y
4680-IV (Aljibito), municipios Florida, Camagüey y Sierra de Cubitas.
La ciudad de Camagüey, con una población de 250 000 habitantes es la principal fuente de
mano de obra. La misma constituye la base fundamental de la economía de la región. Se
cuenta con una fuerza altamente calificada, compuesta por técnicos de nivel superior,
técnicos medios, obreros calificados, con elevada experiencia productiva.
Las vías férreas más cercanas son: la línea central que pasa por el centro de la ciudad y la
línea que comunica a Nuevitas donde se encuentra el puerto más cercano a 78 km de la
ciudad de Camagüey. La línea de alta tensión pasa por Cabeza de Vaca a 11 km de la
meseta.
La red hidrográfica está constituida principalmente por el río Caonao que cruza unos 6 km al
SW y la presa del mismo nombre, así como el río Pontezuela y un embalse con una planta
procesadora de agua que se encuentra a menos de 1 km.
La vegetación está compuesta fundamentalmente por pinos, guano de cana y charrasco.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo I Tesis Doctoral
31
El relieve está formado por un conjunto de alturas residuales dentro de las cuales la mayor
es la altiplanicie de San Felipe, la cota máxima es de 199 m al E. El resto de las alturas son
de menor dimensión y están estrechamente vinculadas por su génesis y morfología. Su
superficie, en general, es plana y en ella se desarrolla una potente corteza de intemperismo
de tipo laterítico de un espesor aproximado de 25 a 40 m.
La temperatura promedio oscila entre 23 y 26 oC. Las precipitaciones durante el año oscilan
entre 1 000 mm y 400 mm.
La meseta presenta un relieve ligeramente ondulado con algunas colinas que alcanzan
cotas algo superiores a 195 m en su porción oriental. El área que ella ocupa supera los 60
km2. La red hidrográfica interna está poco desarrollada sobre todo en la parte sudeste de la
meseta. Hacia el noroeste, donde las cotas son menores, existen algunos arroyos
intermitentes y hacia la parte central se encuentran zonas bajas y pantanosas. El nivel de
las aguas subterráneas se determina entre 1 y 6 m dentro de la meseta y de 3 a 9 m de
profundidad fuera de ella. Los suelos que predominan son de tipo ferrítico púrpura, ferralítico
de color amarillo–rojo lateritizado y lixiviado. La vegetación autóctona se conserva en gran
medida hacia el NW, mientras que el resto de la meseta está cubierta por vegetación
secundaria: bosques, matorrales y vegetación herbácea. La vegetación cultural está
representada por plantaciones forestales de latifolias y coníferas que están parcialmente en
explotación.
I.4.2 Contextos geológicos Iturralde-Vinent (1996) reconoce en la constitución geológica del archipiélago cubano dos
elementos estructurales principales: el cinturón plegado y el neoautóctono. El cinturón
plegado está formado por terrenos oceánicos y continentales de edad pre Eoceno medio; las
unidades oceánicas están compuestas por los arcos de islas volcánicos del Cretácico y el
Paleógeno y los materiales pertenecientes al cinturón ofiolítico septentrional; las rocas
ultrabásicas de este último dan origen, por meteorización, a los yacimientos de lateritas
ferro-niquelíferas. La región centro oriental donde se ubica el complejo ofiolítico Camagüey
(anexo 6), está constituida por:
• Formación de la cobertura neoautóctona.
• Formación del paleógeno continental.
• Formación del margen marginal.
• Formaciones intrusivas del arco volcánico.
Durante los trabajos del levantamiento geológico complejo de la expedición conjunta Cuba –
RDA, del área de las ofiolitas de 1 200 km2 afloradas en Camagüey, se cartografiaron unos
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo I Tesis Doctoral
32
950 km2 aproximadamente. Se propone su estructura interna en los niveles que de manera
ascendente se relacionan a continuación:
1. Nivel de ultramafitas metamorfizadas (tectonitas)
2. Zona de transición ultramafitas metamorfizadas – cúmulos ultramáficos (ZT)
3. Nivel cumulativo.
4. Nivel de diques paralelos de diabasas.
5. Nivel efusivo – sedimentario.
Además, se diferencian rocas asociadas como albititas y metasomatitas (rodingitas,
listvenitas). Ver anexos 4 y 6.
El esfuerzo tectónico durante la formación de las ofiolitas y su emplazamiento define la
posición alóctona actual del complejo ofiolítico de Camagüey y determina la destrucción de
las condiciones de yacencia primarias.
La asociación ofiolítica de Camagüey está caracterizada por estructuras de pliegues
relativamente simples. Las estructuras anticlinales y sinclinales en combinación con
elementos disyuntivos tectónicos y desplazamiento de bloques dan lugar a la presencia de
los diferentes complejos, uno al lado del otro, los que se encuentran normalmente en un
perfil tectónicamente no transformado, en una sucesión vertical.
El complejo ofiolítico de Camagüey está situado en la región centro-oriental del cinturón
ofiolítico de Mariel-Holguín (anexo 4) y presenta una morfología en forma de arco de,
aproximadamente, 120 km de longitud y anchura máxima de 40 km (promedio 10 km). Está
formado por dos estructuras antiformes, en las cuales se reconoce una secuencia ofiolítica
casi completa (Henares et al., 2010). Toda la estructura del complejo ofiolítico cabalga sobre
los sedimentos mesozoicos de la plataforma norteamericana. La unidad de peridotitas está
constituida, principalmente, por harzburgitas con cantidades menores de websteritas,
lherzolitas y cuerpos dispersos de dunitas. Las harzburgitas muestran un tamaño de grano
medio y están compuestas por olivino y ortopiroxenos (enstatita, 8-10 % en volumen)
alterados, en su mayoría, a serpentina. Las dunitas pueden contener pequeñas cantidades
de plagioclasa, sin alcanzar nunca el 10 % en volumen, y espinela cromífera accesoria.
Hacia la parte alta de esta unidad mantélica se reconocen abundantes cuerpos de rocas
feldespáticas en forma de masas irregulares de gran tamaño, diques y/o cuerpos
concordantes. Las rocas feldespáticas más abundantes son las troctolitas y, en menor
medida, los gabros (en ocasiones ricos en olivino, con tamaño de grano que varía desde
muy fino a gabro pegmatitas) y las anortositas (Rodríguez et al., 2005). Por último, la unidad
volcano-sedimentaria está constituida por basaltos de edad albiense?-cenomaniense?,
hialoclastitas, pedernales radiolaríticos y limonitas (Iturralde-Vinent, 1998).
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo I Tesis Doctoral
33
El complejo ofiolítico Camagüey muestra un corte completo, pero en el sector seleccionado
del yacimiento San Felipe solo aparecen representadas las peridotitas con texturas de
tectonitas, con un predominio de rocas harzburgíticas. La región donde se ubica el área de
la meseta San Felipe ocupa la parte central de la isla y está formada por una gama variada
de litologías de diversos tipos de rocas con diferentes edades, que van desde el Neógeno-
Cuaternario, Paleógeno hasta el Cretácico. En el caso particular los depósitos Neógeno-
Cuaternario (N2-Q), eluvio-deluvio-lateríticos, donde se encuentra San Felipe, están
bordeados por la asociación ofiolítica (anexo 7). El macizo ofiolítico en esta región está
representado por dos complejos:
1 Complejo cumulativo - gabroides y peridotitas.
2 Complejo peridotítico – peridotitas y dunitas.
En algunos lugares las ofiolitas, muchas de las cuales han sido sobrecorridas desde el sur,
están representadas por fragmentos de la asociación basáltica cretácica caribeña. Una
secuencia ofiolítica completa consiste en un basamento de harzburgitas tectonizadas
recubierta por cúmulos, tanto ultramáficos como máficos, gabros, diques y flujos. La
harzburgita se interpreta generalmente como un residuo dejado por un descompactamiento
parcial de la corteza. La roca primaria de las lateritas en San Felipe son las harzburgitas
serpentinizadas que se manifiestan en un complejo compuesto por una zona que incluye
sedimentos marinos profundos y clásticos, los cuales van desde el Jurásico hasta el
Cretácico. La parte norte del depósito está formada por sedimentos de carbonatos y
evaporitas, posiblemente banco de arenas equivalentes a los depósitos marinos profundos.
Estos sedimentos carbonatados forman una altiplanicie separada de San Felipe a través de
una falla alargada de corrimiento. El intemperismo laterítico que produjo la mena comienza
en el Terciario y continúa en la actualidad. Los productos del intemperismo de la asociación
ofiolítica, principalmente de las rocas ultrabásicas serpentinizadas con concreciones o
vetillas de magnesita primaria, se encuentran en cuencas marginales adyacentes, por
ejemplo, Redención, Santa Rosa, formando secuencias sedimentarias con montmorillonita,
magnesita redepositada y paligorskita.
Las lateritas niquelíferas de San Felipe están desarrolladas sobre rocas ultramáficas de la
asociación ofiolítica (harzburgitas con un variado grado de serpentinitización). Las ofiolitas
de Camagüey forman parte del cinturón de ofiolitas septentrionales que se extiende por toda
la isla de Cuba y representan un fragmento de litosfera oceánica antigua. Yacen de manera
alóctona sobre el margen continental de las Bahamas representado por la Sierra de Cubitas.
Las secuencias del arco volcánico cretácico las cubren tectónicamente en su porción
meridional. Entre ambas se halla un olistostroma de edad Paleoceno-Eoceno Inferior. Entre
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo I Tesis Doctoral
34
las ofiolitas y las calizas del margen continental se encuentran también secuencias
olistostrómicas, del Eoceno Superior temprano. Los contactos con el intrusivo ácido y el arco
volcánico extinto también son tectónicos. Ver anexo 6.
La condición media imprescindible para el desarrollo del perfil actual es la existencia de la
asociación ofiolítica. Otros factores favorables son la afectación tectónica del material de
roca madre por el sobrecorrimiento, la presencia de un clima marcadamente tropical, con
altas temperaturas y precipitaciones periódicas y una morfología ondulada, inclinada desde
el sur-sudeste hacia el norte-noroeste con elevaciones entre 137-199 m sobre el nivel del
mar. Las laderas abruptas de la meseta son el resultado de la erosión, particularmente a lo
largo de los bordes más elevados NE y SE. El terreno alrededor es relativamente llano con
una elevación media de 100 m sobre el nivel de mar.
Las deformaciones estructurales y el fallamiento son intensos. Las estructuras más
pronunciadas son las fallas de sobreempuje de tendencia WNW-ESE. Las fallas principales
están expresadas en la morfología como depresiones topográficas lineales. La compresión
continua dio lugar a diversas fallas de segundo orden y juntas en varias direcciones. Otras
fallas producto de movimientos tectónicos que no ocasionan desplazamientos considerables
son las de dirección N-S, las cuales según mediciones estadísticas, son las causantes de la
aparición de grietas y vetillas rellenadas posteriormente con sílice.
Tectónicamente la zona se encuentra muy afectada, provocado fundamentalmente por el
proceso de sobrecorrimiento que sufre el complejo ofiolítico; habiendo prediseñado algunas
zonas de dislocaciones disyuntivas, que hoy delimitan los bordes meridionales y orientales
bruscamente, definida por la falla Sierra de Cubitas, que presenta rumbo cubano y la falla
Pontezuela, con rumbo SW-NE.
La tectónica también determina las características principales de la vieja superficie de
serpentinita, la cual se supone debe haber sido contorneada por agentes erosivos y su
posterior recubrimiento con los ocres no texturales.
El basamento harzburgítico serpentinizado presenta carácter ondulado, donde fallas bruscas
reflejadas en muestras de los testigos de perforación (75° - 90°) con dirección E-W y SW-NE
provocan las pendientes mayores, localizándose en lugares que dominan la morfología
respectiva.
Durante el emplazamiento, el complejo ofiolítico colisiona con las rocas del margen
continental, condicionando estructuras disyuntivas de carácter regional, las cuales tienen
rumbo cubano. Es común encontrar a lo largo de las fallas la presencia de agrietamiento
secundario (diaclasas, fracturaciones).
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo I Tesis Doctoral
35
Del análisis morfoestructural de la meseta de San Felipe se observa que tiene una
orientación general de dirección NW-SE, es decir, dirección “cubana” paralela a la dirección
estructural de la falla Cubitas de la que la separa un valle de tipo graben de mantos de
sobrecorrimiento, siendo San Felipe un típico horst simple en zonas asociadas a los mantos
de sobrecorrimiento (Formell, 2003).
San Felipe se define como una meseta de tipo horst en una zona de antiguos
sobrecorrimientos con una interesante morfología que se caracteriza por laderas abruptas al
este, oeste y sureste y una ladera que se desarrolla al noroeste y que desciende de forma
muy suave hasta alcanzar el nivel del peniplano general dándole a la meseta en realidad
una forma en perfil de una cuesta extendida en dirección NW cuyos bordes este y oeste son
abruptos y siguen un alineamiento de origen con toda probabilidad tectónico.
El límite oeste coincide sin dudas con la falla de sobrecorrimiento que limita el terreno de
corteza oceánica del terreno de arco de islas volcánico el cual cabalga a las ultrabasitas con
un ángulo suave que no sobrepasa los 30o, el límite este bien pudiera ser otro antiguo manto
interior de bajo ángulo dentro del terreno de corteza oceánica; ambas fallas son
rejuvenecidas durante la etapa neotectónica de estilo germánico. El límite sur, sin embargo,
parece coincidir con una falla normal de dirección NE de origen puramente neotectónico.
Cobas (2007) plantea que fuertes levantamientos que comienzan en el Plioceno y continúan
en nuestros días, en el bloque morfoestructural de Camagüey central han sido mucho más
débiles, dando lugar a una mayor estabilidad de la región y por tanto al desarrollo de un
relieve mucho más maduro y antiguo.
La corteza presenta perfiles completos, a veces complejos de la formación menífera
nontronito-niquelífera con grandes potencias. Los perfiles se caracterizan por abundante
sílice libre en forma de ópalos, calcedonias y marshalita presentes en prácticamente todas
las zonas de la corteza de intemperismo.
En San Felipe, situada en las primeras centenas sobre el nivel del mar (137-199 m con una
media de 168 m), el régimen de la transferencia de aguas es muy lento resultando perfiles
de la corteza completos y con abundante presencia de sílice libre que no pudo ser extraída
del sistema de drenaje. Este relieve en general de tipo meseta provoca la presencia de
pendientes similares pero distribuidas de diferentes formas dentro del yacimiento. En San
Felipe las pendientes elevadas bordean la meseta, con una caída hacia al noroeste dándole
aspecto más bien de cuesta (Formell et al., 1998).
La mesa de San Felipe es parte de una corteza de intemperismo residual y se extiende por
aproximadamente 65 km2, con potencias que oscilan entre 3 y 42 m, con un promedio de 23
m. Los mayores espesores de la corteza se desarrollan en los bordes NW, SE y E, en una
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo I Tesis Doctoral
36
franja de 1,5 km aproximadamente que bordea gran parte de la mesa. Las menas
niquelíferas están asociadas a arcillas esmectíticas, distribuidas de forma regular y continua
por todo el depósito y su potencia promedio es de 12 m, con una cubierta promedio o
escombro de 7 m (varía desde cero a 15 m).
La meseta San Felipe constituye un yacimiento autóctono de intemperismo laterítico
formado a partir de las harzburgitas serpentinizadas subyacentes.
I.4.3 Perfil de intemperismo del yacimiento San Felipe El perfil de alteración intempérica es un sector dentro de la corteza de meteorización,
caracterizado por una zonalidad vertical química y mineralógica, además de presentar a
través de sus zonas una coloración, granulometría y peso volumétrico característicos.
La terminología utilizada en este trabajo (Formell et al., 1998) con sus equivalentes en el
ámbito internacional, fundamentalmente anglo-francés, es:
• Zona Laterítica (Limonites, pedolito):
- Coraza ferruginosa (hardpan, duricrust).
- Ocres no texturales con perdigones (nodular and ferricrete zone).
- Ocres no texturales sin perdigones (laterite rouge, mottle zone).
- Ocres texturales lateríticos (ferruginous saprolite, saprolite fine). • Zona Saprolítica (Saprolites): Aquí se encuentran los ocres texturales nontroníticos y las serpentinitas nontronitizadas,
sub-zonas donde se concentra la mineralización niquelífera. Presenta una coloración
abigarrada (gris, verde de varios tonos, negruzco-pardo, violeta, blancuzco). El material es
limoso, arenoso hasta arcilloso. En esta zona se encuentran además, en contacto con las
rocas madres del basamento, una sub-zona de serpentinitas lixiviadas. - Ocres texturales nontroníticos (clayous saprolite).
- Serpentinitas nontronitizadas (earthy saprolite).
- Serpentinitas lixiviadas (rocky saprolites).
• Zona del Basamento (parent rocks, bedrock):
- Peridotitas serpentinizadas descompuestas (unaltered peridotites).
Además de la zonación litológica caracterizada hasta aquí, otros elementos determinantes
en el perfil de intemperismo lo constituyen la distribución de diques de gabros, la presencia
de zonas de oxidación en profundidad y la abundante distribución de sílice libre.
Moster y Chang (2001) consideran que la mejor forma de clasificar el yacimiento según tipos
tecnológicos es utilizando el contenido de MgO para identificar los diferentes tipos de
menas, teniendo en cuenta la variabilidad en los contenidos de Fe y Al2O3 que podrían
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo I Tesis Doctoral
37
afectar dicha clasificación por ser componentes que juegan un papel fundamental durante la
etapa de recuperación metalúrgica del mineral.
Los tipos de material con base en los contenidos de MgO (anexo 8), así definidos por Chang
et al. (2001, 2005) son:
Sin MgO (<2 % de MgO)
Bajo MgO (entre 2 - 7.99 % de MgO)
Medio MgO (entre 8 - 23.99 % de MgO)
Alto MgO (entre 24 – 29.99 % de MgO)
I.5 Características de los perfiles de las cortezas de meteorización niquelíferas y los procesos metalúrgicos de recuperación de los componentes útiles Las relaciones existentes entre los componentes del perfil de alteración resultan
determinantes en la adecuada selección de los procedimientos metalúrgicos más
apropiados para la recuperación de los metales de interés económico. De acuerdo con la
práctica mundial el procedimiento metalúrgico estará en dependencia del componente que
predomine en el perfil de la corteza, si laterítico o saprolítico. En los casos en que predomina
el componente laterítico se recomienda la utilización del método hidrometalúrgico de
lixiviación con ácido sulfúrico a alta presión, con el cual se logra una elevadísima
recuperación del níquel y del cobalto presente en las menas limoníticas, particularmente de
este último (más del 90 %), pero su eficiencia se ve notablemente afectada por la presencia
de Al y Mg en estas menas, cuyo papel nocivo se manifiestan en un excesivo consumo de
ácido sulfúrico, prácticamente sin aporte adicional de Ni y Co. Por tal razón, al emplear este
método se requiere de un minado muy selectivo para evitar la contaminación con los
materiales del techo (más ricos en Al) o del piso (más ricos en Mg). Mediante el proceso de
lixiviación con ácido sulfúrico a presión se obtiene un concentrado de sulfuro de Ni y Co que
luego se refina para la obtención de ambos metales en su forma pura. En Moa se mantiene
en operación de forma muy eficiente la primera planta metalúrgica del mundo diseñada para
este proceso de lixiviación ácida (Pedro Soto Alba).
Desde el punto de vista geoquímico ambiental las colas son más problemáticas que las
originadas mediante otros procesos, además de que prácticamente resultan inutilizadas para
su ulterior utilización como mena de hierro, pues requieren ser sometidas previamente a un
proceso de desulfuración.
Si las cortezas de meteorización presentan perfiles con predominio del componente
saprolítico, entonces resulta más conveniente la utilización del método pirometalúrgico de
obtención de ferroníquel. En determinadas situaciones se pudiera pensar en la combinación
del método de lixiviación con ácido sulfúrico a alta presión para las menas oxidadas y el
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe
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38
pirometalúrgico para las silicatadas. En Moa se construye una planta que utilizará este
último método.
Cuando la relación laterita/saprolita es de aproximadamente 3/1 se puede emplear como
método alternativo la lixiviación carbonato amoniacal (básica) conocido como proceso
Caron. Este método no posee una recuperación de Ni y Co tan elevada como el de
lixiviación con ácido sulfúrico a alta presión, pero tiene la ventaja de asimilar las menas ricas
en Mg, obteniéndose como producto final un óxido (sínter) con cerca del 85 % de Ni que
puede ser usado directamente en las producciones siderúrgicas. En Cuba se encuentra en
operación una planta niquelífera en Moa (Ché Guevara), con más de 30 años de
explotación. En Nicaro funcionó otra planta (René Ramos Latour) con este proceso, por más
de 65 años. I.6 Conclusiones Por las características de esta investigación, el análisis bibliográfico constituye uno de los
pilares principales para su realización. Es por esto el gran número de referencias
bibliográficas que se recomiendan al lector en todo el trabajo.
Después de una revisión exhaustiva del estado de la ciencia actual y de un profundo
proceso de diagnosis, el problema no está resuelto al nivel de la necesidad planteada.
Las diferencias entre algunos yacimientos de lateritas ferro-niquelíferas de Cuba es bien
explicada por las clasificaciones de Elias, 2003, y Golightly, 2010. Estas también permiten
definir un modelo geólogo-genético representativo y sencillo que caracteriza adecuadamente
las saprolitas del yacimiento San Felipe.
Todos los trabajos realizados en el mundo y en Cuba oriental tienen sus aportes científicos
considerables tanto como materiales de estudio, de referencia, aplicabilidad para el
beneficio económico y científico. Sin embargo, en relación con los trabajos realizados en
Cuba central, estos carecen de especificaciones y aclaraciones que en la opinión del autor
de la presente disertación, se deben profundizar.
Aspectos relacionados con la migración de los elementos químicos, el comportamiento
geoquímico de elementos trazas durante la formación, tipos de perfiles, la zonalidad
geoquímica y mineralógica, caracterización cristaloquímica y mineralógica de la principal
fase mineral portadora de níquel, entre otros, no se consideran en esos estudios.
Al hacer un análisis del estado actual de las investigaciones acerca del tema, así como del
contexto geográfico, geológico y económico en que se ubica el objeto de investigación se
concluye que independientemente de que el tema ha sido estudiado y realizados algunos
intentos por establecer una estrategia acertada para la caracterización geoquímica y
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo I Tesis Doctoral
39
mineralógica, el objetivo en estos trabajos se ha logrado solo parcialmente estando por
resolver dicho problema en su forma general.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe
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40
CAPÍTULO II. METODOLOGIA Y VOLUMEN DE LOS TRABAJOS REALIZADOS. PRINCIPALES RESULTADOS EXPERIMENTALES II.1 Introducción En este apartado se expone todo lo relativo al procesamiento algorítmico y análisis de la
información. Se justifica el empleo de cada procedimiento en relación con los objetivos a los
cuales darán satisfacción.
El objetivo de este capítulo es hacer una descripción detallada de la estrategia empleada
durante la selección, documentación y muestreo de los perfiles de meteorización de la
región centro oriental de Cuba. Se expone la metodología para los trabajos de laboratorios,
los métodos y materiales para el procesamiento de los resultados e información recopilada.
Para dar respuesta a los objetivos propuestos en esta investigación, se aplicó un complejo
de métodos geológicos, mineralógicos y geoquímicos, los cuales no difieren sustancialmente
de aquellos que se emplean actualmente en el mundo, durante los trabajos de investigación
de cortezas de intemperismo niquelíferas.
Desde el punto de vista mineralógico se estudiaron las principales fases minerales
portadoras de níquel en las zonas saprolíticas de la corteza de intemperismo, examinándose
las principales características físicas, químicas y mineralógicas de sus perfiles, así como la
distribución del níquel según las distintas fracciones granulométricas.
Fueron estudiados varios frentes de exploración del yacimiento (tajo minero, pozo criollo),
además de dos perfiles completos de alteración representativos de todos los sectores, los
cuales poseen diferentes grado de alteración intempérica. Las muestras se sometieron a
análisis químico y mineralógico mediante técnicas instrumentales de investigación.
El presente trabajo se concentró en el estudio de la movilidad geoquímica y de las fases
minerales portadoras de níquel en el material de la zona de saprolitas por constituir estas la
capa menífera.
II.2 Materiales y métodos de investigación utilizados Durante los trabajos de campo se realizó el reconocimiento - observación - descripción y
muestreo de los principales puntos seleccionados a investigar en los distintos sectores del
yacimiento San Felipe.
Estos trabajos tuvieron como objetivo principal obtener muestras a todo lo largo de varios
perfiles de meteorización representativos para lo cual se tomaron un total de 38 000
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo II Tesis Doctoral
41
muestras.
II.2.1 Definición y muestreo de los sectores de estudio Los resultados de Chang et al. (2000, 2001, 2002) permitieron establecer los sectores
noroeste (NW), este (E) y sureste (SE) como los más perspectivos y un sector centro-oeste
(CW) como menos perspectivo (anexo 9). Además se encontraron los sectores NE-1, NE-2 y
SW con un grado intermedio de enriquecimiento en níquel.
Para el estudio geoquímico y mineralógico del material meteorizado del yacimiento San
Felipe fue necesario el muestreo, acopio y preparación de muestras representativas (anexo
10) de:
a) Perfiles de alteración intempérica de todo el yacimiento (38 000 muestras pertenecientes
a 1 700 pozos de perforación distribuidos en todo el área).
b) 2 muestras compósitos de saprolitas mineralizadas (tajo minero y pozo criollo).
c) 11 muestras de la zona saprolítica (pertenecientes a 2 pozos de perforación).
d) 20 muestras de todo el perfil de alteración (pertenecientes a 2 pozos de perforación).
e) Muestras tecnológicas sometida a sedimentación.
f) Minerales patrones.
En la parte fundamental del trabajo se procesaron las muestras pertenecientes a los incisos
a) y d), pues son las que responden más directamente a los objetivos de la investigación,
sirviendo las restantes para corroborar los resultados obtenidos y generalizar los criterios
inicialmente establecidos.
Las muestras fueron previamente preparadas para el procesamiento mediante distintas
técnicas instrumentales modernas de investigación.
Para la caracterización mineralógica y cristaloquímica se seleccionaron dos sondeos: uno
del sector E más enriquecido y otro del sector CW con los contenidos de níquel más bajos
del depósito.
II.2.2 Trabajos de laboratorio. Equipos, ensayos físicos, métodos analíticos y condiciones experimentales En esta investigación científica se exponen resultados de distintas técnicas analíticas que se
utilizaron para caracterizar el perfil de intemperismo de San Felipe: difracción de rayos X
(DRX), fluorescencia de rayos X (FRX), espectroscopía de masas con plasma
inductivamente acoplado (ICP-MS), análisis granulométrico, microscopía óptica, microscopía
electrónica de barrido con analizador de dispersión de energía (SEM-EDS), microscopía
electrónica de transmisión con analizador de energía (TEM-AEM) y microsonda electrónica
con espectrómetros de dispersión de longitud de ondas (EMP-WDS). La investigación
abarcó los siguientes aspectos:
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe
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42
a) Características físicas.
b) Composición química de roca total y de minerales independientes.
c) Composición mineralógica.
d) Presencia y distribución del níquel.
e) Movilidad geoquímica.
Debido a la necesidad de obtener las fracciones propicias para el estudio de las fases
portadoras de níquel se realizó un cuidadoso trabajo de preparación de muestras, el cual
consistió en:
1.- Separación granulométrica.
1.1 Por tamización.
1.2 Por levigación, para partículas menores de 0,074 mm.
2.- Separación magnética, empleando imán de mano, marca Sochnev-5.
La tamización se realizó para obtener por vía húmeda, las nueve clases granulométricas
siguientes: > 10,00 mm; 4,75 – 10,00 mm; 2,00 – 4,75 mm; 1,00 – 2,00 mm; 0,50 – 1,00
mm; 0,25 – 0,50 mm; 0,10 – 0,25 mm; 0,074 – 0,10 mm; < 0,074 mm.
Las granulometrías de las muestras se obtuvieron con un contador de partículas Coulter
Electronics LS230, un dispositivo que permitió caracterizar el tamaño de las partículas a
través de la técnica denominada dispersión de haz láser de bajo ángulo (LALLS). Dicha
técnica permitió obtener la distribución de tamaño de partícula existente en una suspensión
diluida entre 0,04 μm y 3 mm basándose en el hecho de que la dispersión de un haz de luz
coherente sufre una refracción en su trayectoria inversamente proporcional al tamaño de las
partículas con las que interactúa. Los análisis se realizaron en el Departamento de
Estratigrafía de la Facultad de Geología (Universidad de Barcelona).
En la obtención de la fracción enriquecida de cada mineral fue necesario tener en cuenta:
1. El tipo de mineral a obtener.
2. La posición en el corte geológico que representa la muestra.
En base a lo anterior, se establecieron los esquemas de preparación de muestras para la
obtención de las fracciones granulométricas en que concentran las fases minerales de
interés, como:
1. Esmectitas
2. Serpentinas
3. Goethita
4. Espinelas (magnetita y maghemita).
5. Cloritas.
6. Asbolanas.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe
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43
Para la determinación de los pesos volumétricos de las muestras se empleó:
Pvseco = Phúmedo (1- W/100),
Donde:
Pvseco: peso volumétrico seco de la muestra (g/cm3).
Phúmedo: peso volumétrico húmedo de la muestra (g/cm3).
W: humedad de la muestra (%).
El error permisible para cada determinación fue de 0,02 g/cm3
La composición química se evaluó empleando técnicas de fluorescencia de rayos-X y ICP,
procesándose muestras representativas de cada una de las zonas del perfil de
meteorización y fracciones granulométricas.
Para el análisis de siete elementos de las 38 000 muestras provenientes de 1 700 pozos
ordinarios de perforación se empleó ICP ubicado en el laboratorio acreditado “Elio Trincado”
de la Empresa Geominera Oriente.
Los análisis químicos de elementos mayoritarios en roca total se realizaron mediante la
técnica FRX con un espectrómetro de marca Panalytical (Philips) PRO PW-2440 con un
tubo Rh de rayos X operado a 60 keV, 125 mA y 3 000 W. Todos los elementos minoritarios
y traza se determinaron mediante espectroscopía ICP-MS, utilizando un equipo Perking
Elmer Elan 6 000. Ambos análisis se realizaron en el Centro de Investigación Científica de la
Universidad de Granada.
Para el análisis de elementos del grupo del platino (EGP) y oro (Au) se utilizaron los
métodos de fusión de peróxido, espectrometría de masa con plasma inductivamente
acoplado (ICP-MS) y AAS de los laboratorios Chemex en Canadá.
Las muestras de rocas fueron trituradas en un mortero de carburo de tungsteno. Todas las
muestras fueron atacadas con ácido por duplicado junto a nueve blancos. Primero se
midieron los blancos para detectar los límites de calibración. Los blancos fueron
promediados para cada elemento y los valores obtenidos se restaron de las lecturas de cada
muestra.
Los límites de detección fueron 1 ppb para el Rh y 2 ppb para el Os, Ir, Ru, Pt y Pd, mientras
que para el Au fue de 3 ppb.
Los datos de análisis químico fueron tratados estadísticamente para establecer la
correlación entre los principales elementos.
La composición mineralógica se valoró para todas las zonas de los perfiles de alteración del
yacimiento San Felipe, muestras y fracciones granulométricas de las principales fases
minerales portadoras de níquel.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe
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44
Las características texturales se estudiaron a partir de las imágenes de microscopía óptica.
Se usó un microscopio óptico de polarización Nikon Eclipse LV100 POL del Departamento
de Cristalografía, Mineralogía y Depósitos Minerales de la Facultad de Geología
(Universidad de Barcelona).
Para la obtención de fracciones enriquecidas en una sola fase mineral se utilizó el método
gravitatorio de separación de fases minerales mediante caída vertical de partículas (a
tiempos distintos) en un fluido viscoso (Marín, 2011).
La técnica DRX (Brown, 1972) se usó con el objetivo de identificar las fases minerales,
refinamiento de estructura mineral y determinación de los parámetros de la celda cristalina.
Los datos de DRX se obtuvieron con un difractómetro Panalytical X'Pert PRO MPD con
radiación incidente monocromática Cu-Kα (λ=1,5418 Å) a 45 kV y 40 mA. Los espectros de
DRX se han obtenido para ángulos de barrido (2θ) de 4° a 80° sobre muestras en polvo,
previamente secadas a 50 °C en estufa durante 24 horas y trituradas en un mortero de
ágata. La longitud de paso ha sido de 0,017° (2θ) y el tiempo de adquisición, de 50,2
segundos. También se realizó DRX de muestras en forma de agregados orientados tratados
con etilenglicol y calentados a 550 °C (ángulos de barrido 2θ de 3° a 25°). Los análisis
fueron realizados en los Servicios Científico-Técnicos de la Universidad de Barcelona. La
interpretación de los espectros se hizo con el programa X'Pert HighScore Plus que incorpora
la base de datos Power Diffraction File #2 del International Center for Diffraction Mineral
Data (2000).
Las muestras más ricas en Fe (las pertenecientes a la parte alta del perfil), fueron medidas
también utilizando un monocromador secundario de grafito, para evitar la fluorescencia.
Los análisis térmicos se realizaron para complementar la caracterización mineralógica. La
muestra se colocó en una desecadora con sílica gel activada durante 72 h con el objetivo de
eliminar la humedad superficial. Transcurrido este tiempo se llevó a cabo el análisis. Este se
realizó en un Derivatógrafo MOM Q – 1500 D, con registro simultáneo de las curvas ATD
(análisis térmico diferencial), TG (análisis termogravimétrico), T (temperatura), y DTG
(diferencial termogravimétrico); bajo las siguientes condiciones experimentales:
atmósfera: aire; velocidad de calentamiento: 10 °C/min.; sustancia inerte: alúmina calcinada;
crisoles de cerámica pequeños; sensibilidad: ATD (500 µV), TG (200 mg) y DTG (1 mV);
temperatura inicial: 27 °C; temperatura final: 1 000 °C; peso inicial de la muestra: 235 mg.
La técnica de espectroscopía de infrarrojos (IR) aportó informaciones cristaloquímicas
complementarias a las obtenidas mediante DRX (Ostrooumov, 2006). El espectro IR se
obtuvo en un espectrómetro con transformada de Fourier de la firma Bruker, modelo
VECTOR 22, con los siguientes parámetros instrumentales de operación: rango espectral 4
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45
000-400 cm-1, método de preparación de la muestra: tableta de KBr con una relación
(muestra / aglutinante) de 2 / 400 mg, modo de registro: standard, ajuste de cero: 2,
resolución: 4.
A partir de las muestras se confeccionaron secciones pulidas para el análisis cuantitativo y
cualitativo con el microscopio electrónico de barrido con analizador de energías (SEM-EDS.
Henning et al., 1986). Mediante este método se realizaron análisis químicos cualitativos de
los elementos Ni, Co, Fe, Cr, Al, Mg, Si presentes en las muestras monominerales
investigadas. Las imágenes SEM se tomaron en un microscopio electrónico de barrido
ESEM Quanta 200 FEI, XTE 325/D8395 que incorpora un detector de energía dispersiva
(EDS) con el que se obtuvieron espectros de energía. EI equipo está situado en los
Servicios Científico-Técnicos de la Universidad de Barcelona. Las condiciones de trabajo
fueron de 20 Kv para la obtención de imágenes de electrones retrodispersados (BSE-siglas
en inglés) y análisis cualitativo. La microscopía electrónica de barrido fue necesaria para el
análisis cualitativo de fases de grano muy fino. Mediante esta técnica fueron identificados los
diferentes elementos presentes en las diferentes fases minerales, los cuales serían
cuantificados posteriormente por microsonda electrónica.
Los análisis cuantitativos se realizaron mediante microsonda electrónica con la cual también
se obtuvieron imágenes de intensidad de rayos X (mapas de distribución de elementos),
para el estudio de las texturas internas de las fases minerales portadoras de níquel y la
determinación de los análisis cualitativos de los elementos geoquímicamente afines (Ni, Co,
Fe, Cr, Al, Mg, Si) a las especies mineralógicas investigadas. La microsonda electrónica fue
una de las técnicas analíticas principales de esta investigación. El equipo utilizado fue una
CAMECA SX-50, equipadas con cuatro espectrómetros de dispersión de longitud de onda
(WDS-wavelenght dispersive spectrometer). Esta técnica analítica situada en los “Serveis
Científico-Tècnics” de la Universidad de Barcelona, permitió la realización de análisis
químicos cualitativos mediante imágenes de rayos X (IRx), y de los análisis cuantitativos
(EMP) a nivel de granos. Las condiciones de trabajo fueron las siguientes: tensión de
aceleración de 25 keV y una corriente de sonda de 20 nA. Se midió sobre las líneas
espectrales de Kα del Fe, Mn y Ni con cristal de LiF; las Kα del Mg, Si, Al, Na con un TAP y
las Kα del Ca, Cr, Ti y K con PET. Los patrones utilizados fueron ortoclasa (Si, Al, K), Fe2O3
(Fe), periclasa (Mg), wollastonita (Ca), rodonita (Mn), NiO (Ni), Co2O3 (Co), rutilo (Ti), albita
(Na), Cr2O3 (Cr).
Los análisis por microscopía electrónica analítica (AEM) se llevaron a cabo mediante
microscopía electrónica de transmisión (TEM). Con esta técnica se estudió la morfología de
los agregados de esmectitas y se determinó la fórmula estructural de ésta. Los datos se
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46
adquirieron con un microscopio electrónico JEOL 2000 FX equipado con un espectrómetro
OXFORD ISIS que trabaja a 136 kV (resolución 5,39 kV), sobre una suspensión acuosa muy
diluida de la muestra. Los análisis se realizaron en el Centro de Microscopía Electrónica Luis
Bru de la Universidad Complutense de Madrid.
II.2.3 Procedimientos para el cálculo de los coeficientes de meteorización y movilidad geoquímica y de las fórmulas estequiométricas Los coeficientes de meteorización son ecuaciones que, sobre la base del análisis químico de
las rocas, permiten conocer el grado de descomposición o la medida de la cantidad de
meteorización que ha tenido lugar.
Las fórmulas matemáticas (Ginsburg, 1946) para calcular los valores de los coeficientes de
meteorización utilizados en este trabajo fueron:
SiO2 / (Mg+Ca+K) - lixiviación;
SiO2 / Fe2O3 - siferritización;
Fe2O3 / MgO - desintegración;
SiO2 / Al2O3 - sialitización;
Al2O3 / Al2O3 inicial - alitización;
Fe2O3 / Fe2O3 inicial - ferritización;
NiO / NiO inicial y CoO / CoO inicial - mineralización.
El coeficiente de movilidad geoquímica relativa es una ecuación que sobre la base de los
análisis químicos permite cuantificar la cantidad del componente que se lixivia ó concentra,
teniendo en cuenta los pesos volumétricos y asentamientos de los productos del
intemperismo, en porcientos de la cantidad absoluta de este componente en la zona inicial.
Estos métodos de cálculo son bien conocidos y han sido utilizados con diferentes
modificaciones por varios investigadores. En esta tesis los coeficientes de estabilidad y la
acumulación y extracción absolutas de los componentes se obtuvieron por la fórmula
propuesta por Rudnik (1966):
KP = ΔP 100% - coeficiente de movilidad geoquímica,
N
N = P d
100%
P – contenido de los óxidos en % en peso,
N – concentración de los óxidos en g/cm3,
d – peso volumétrico de las rocas en g/cm3
ΔP = ( Co PK – Po ) do – acumulación y extracción absolutas de los
Ck 100 componentes en g/cm3,
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe
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47
Po – contenido en la zona en % en peso,
PK – contenido en la zona siguiente en % en peso,
Co – contenido del componente inerte (Cr2O3) en la zona en % en peso,
CK – contenido del componente inerte (Cr2O3) en la zona siguiente en % en peso,
do – peso volumétrico de las rocas en la zona inicial en g/cm3
El cálculo de las fórmulas cristalo-químicas de la celda unidad se realiza a partir de los
resultados analíticos de microscopía electrónica de transmisión o microsonda electrónica en
muestras monominerales utilizando los valores, en por ciento en peso (%), de todos los
óxidos constituyentes del mineral. A continuación se calculan los valores de los pesos
moleculares de cada óxido en función del peso atómico de los elementos que los forman
(son cifras constantes para cada uno de ellos). Posteriormente se calculan los valores de
las proporciones moleculares, las que se obtienen de la división de los valores en porciento
en peso entre los valores de los pesos moleculares. Seguidamente se calculan los valores
de los cationes atómicos, los que brindan los valores de las proporciones de los diferentes
átomos. Se multiplica el valor de las proporciones moleculares por el número de cationes de
que se trate. Por ejemplo, una molécula de NiO contribuye con un Ni y una molécula de
Al2O3 contribuye con dos Al. A continuación se calcula el número de oxígenos con que
contribuye cada proporción molecular. Se multiplica el valor de las proporciones moleculares
por el número de oxígenos que se trate. En el caso de MgO se multiplica por 1, en el caso
de SiO2 se multiplica por 2 y en el caso de Fe2O3 se multiplica por 3. Posteriormente se
calcula la suma de los números de oxígenos aportados por las proporciones atómicas.
A partir de los datos de la estructura cristalina se conoce la cantidad de oxígenos que posee
la fórmula general teórica de cada mineral en específico. Por último se multiplica cada uno
de los números de cationes atómicos por la relación cantidad de oxígenos de la fórmula
teórica entre la suma de los números de oxígenos. Así se obtienen los valores que
representan el número de átomos por elemento químico en la red del mineral dado.
II.3 Resultados Los datos obtenidos durante los diferentes análisis realizados fueron procesados y
tabulados por el autor empleando diversas tecnologías de la información científica.
II.3.1 Características físicas del material intemperizado Las propiedades físicas del material de alteración constituyen uno de los aspectos más
significativos que caracterizan esta materia prima, su estudio y determinación es de suma
importancia ya que:
a) Caracterizan el material meteorizado.
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b) Influyen en el comportamiento del material saprolítico durante el proceso de
sedimentación en la metalurgia y la extracción del níquel.
c) Permiten definir determinados parámetros (peso volumétrico, humedad, granulometría)
que propician la ejecución de una minería más racional y óptima.
Dentro de las características físicas del material de intemperismo, las que más repercuten
en el proceso minero metalúrgico son la granulometría y el peso volumétrico.
A. Granulometría.
La granulometría constituye un importante factor que permite caracterizar las lateritas, como
ya lo han definido Quintana (1984); Almaguer et al. (1995), pues incide tanto en su
comportamiento durante el proceso de sedimentación de la pulpa esmectítica, como en la
concentración de determinados elementos (Rodríguez, 1990) e incluso minerales. Por otra
parte, como ha señalado Rojas (1994 b) la granulometría del material de meteorización está
en función del grado de madurez que posee la corteza de intemperismo.
Para el yacimiento San Felipe se detectaron importantes rasgos granulométricos tanto para
el material laterítico como para el saprolítico.
Tabla II.1 Composición granulométrica de la corteza de intemperismo del yacimiento San
Felipe (según Chang, 2015 c) Zonas Fracciones granulométricas (en mm) y sus contenidos (%) TOTAL
> 10 >4.75; < 10.0
> 2.00; < 4.75
> 1.00; < 2.00
> 0.5; < 1.0
> 0.25; < 0.5
> 0.1; <0.25
>0.074; < 0.1
< 0.074
Coraza ferruginosa
6 39 17 6 4 6 7 6 9 100.0
Ocres no texturales c/ perdigones
8 32 29 5 6 5 6 3 6 100.0
Ocres no texturales s/ perdigones
15 24 7 8 7.0 5.6 6.4 1 35.9 99.9
Ocres texturales lateríticos
2 4 5 4.5 4.5 6 10.3 1 64.1 101.4
Ocres texturales nontroníticos
2 4 3 2 4 6 8.7 2 69.3 101.0
Serpentinitas nontroniti- zadas
4 7 3 1 3.6 6.4 11.9 1 62.4 100.3
Serpentinitas lixiviadas
1 30 19 2 7.5 6.2 12.5 2 20 100.2
Serpentinitas descom- puestas
4 45 20 1 7.7 5.2 4.5 5 7.5 99.9
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49
El material laterítico es predominantemente de grano medio (>2,00; < 10,0 mm), tanto en la
zona de ocres como en la coraza ferruginosa, representando esta fracción de un 50 a un 55
% en peso de toda la zona (tabla II.1). En el material saprolítico alterado las fracciones
predominantes son las finas menores de 0,074 mm representando el 65 % en peso de la
zona. La fracción medianamente fina, >0,1; <0,25 mm, constituye la segunda fracción en
importancia en este material. Entre las zonas del escombro y la capa útil las diferencias
principales se localizan en las clases granulométricas más finas (menores de 0,074 mm) y
en las medianas (>2,00; <10,0 mm). Al igual que el material laterítico, la zona serpentinítica
es predominantemente de grano medio, representando esta fracción más del 50 % en peso.
Relacionada con estas características granulométricas está el hecho de que los materiales
pertenecientes a distintos frentes se comportan de manera diferente durante el proceso de
sedimentación (Beyris, 2007). El material procedente de los frentes con alta proporción de
partículas finas tiene una mala sedimentación.
B. Peso volumétrico y humedad.
El peso volumétrico es otro factor muy importante que se debe tener en cuenta para llevar a
cabo el proceso metalúrgico del material saprolítico que se procesará en la futura planta
niquelífera, dado que influye en su comportamiento durante el proceso de sedimentación.
Los resultados de la determinación del peso volumétrico y humedad de las muestras de
lateritas y saprolitas se exponen en la tabla II.2.
Tabla II.2 Resultados del peso volumétrico (en g/cm3), humedad (en %) y potencia (en m)
promedios del yacimiento San Felipe.
Zona PV húmedo PV seco Humedad Potencia Coraza ferruginosa
2.0 1.46 22 0.8
Ocres no texturales con perdigones
1.9 1.38 23 3.8
Ocres no texturales sin perdigones
1.8 1.27 24 1.9
Ocres texturales lateríticos
1.7 1.14 25 0.9
Ocres texturales nontroníticos
1.6 1.04 39 8.8
Serpentinitas nontronitizadas
1.7 1.13 38 4.2
Serpentinitas lixiviadas
1.9 1.32 31 1.6
Serpentinitas descompuestas
2.2 1.69 18
Los valores del peso volumétrico de los materiales que componen las distintas zonas
muestran una tendencia bien definida a aumentar hacia la parte superior del perfil,
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo II Tesis Doctoral
50
existiendo una diferencia bien marcada entre los que presentan los materiales componentes
de las zonas saprolíticas con respecto a las lateritas y serpentinitas. En las zonas
saprolíticas, donde predominan los silicatos arcillosos es lógico que el peso volumétrico
húmedo de estos materiales no supere los 1,9 g/cm3, en tanto en las lateritas, donde son
abundantes los minerales de Fe, el peso volumétrico del material es más elevado (alrededor
de 2,0 g/cm3). El peso volumétrico del material saprolítico de balance es una magnitud
variable y dependerá del grado de elaboración intempérica que posea el perfil de alteración
al cual pertenece.
II.3.2 Composición química El yacimiento San Felipe se diferencia notablemente de los depósitos de lateritas
ferroniquelíferas del resto del país. Por otra parte tiene características similares a otros
depósitos del mundo, localizados en regiones de clima tropicales y subtropicales, como en
Australia y Brasil (Golightly, 1981).
Las características químicas de las zonas de la corteza de intemperismo del yacimiento San
Felipe (anexos 11 y 12) muestran un cuadro geoquímico en correspondencia con la génesis
de estos depósitos exógenos, evidenciando una zonalidad química vertical muy bien
definida.
En las zonas inferiores de rocas poco alteradas existe una buena cantidad de sílice y
magnesio, representado por los minerales serpentiníticos, olivinos y cloritas; los cuales
tienden a disminuir hacia las zonas superiores, donde en condiciones oxidante y de un pH
más ácido se concentran los minerales de hierro, aluminio y cromo.
Las zonas lateríticas son fundamentalmente ferrosas, con casi un 50 % de Fe2O3, 10 a 13
% de Al2O3, alrededor de un 1,5 % de Cr2O3 y con un contenido de NiO de 0,39 a 0,60 %,
donde la tendencia del aluminio, al igual que la del cromo, es de concentrarse en los zonas
superiores, en la zona de coraza ferruginosa.
Sin duda alguna los minerales de Mg y Si desempeñan un importante papel en las
saprolitas, e influyen de cierta forma en la distribución y grado de retención del níquel en
estos materiales. En esta zona los contenidos de SiO2 sobrepasan el 40 % en peso,
mientras que el MgO tiene alrededor de 8 % en peso como promedio.
A partir de los datos de FRX e ICP-MS de las muestras se representaron perfiles verticales
de los elementos que las constituyen para caracterizar el comportamiento de estos en el
perfil de alteración de San Felipe.
Además, el estudio estadístico de dichos datos (matriz de correlaciones y regresiones)
permitió establecer series de elementos que tienen un comportamiento similar, esto es, que
se acumulan en las mismas zonas.
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51
Elementos mayoritarios
Los elementos mayoritarios que constituyen las muestras fueron representados en forma de
óxidos. Éstos son: MgO, Fe2O3, SiO2 y Al2O3.
Los contenidos de MgO en el perfil de alteración aumentan con la profundidad (figura II.1).
Los contenidos varían del 29,86 % en peso en la base del perfil al 0,21 % en peso en la
parte alta, poniendo de manifiesto que aquí se ha lixiviado casi completamente.
EI Si02 (anexo 13 a) presenta valores cercanos al 40 % en buena parte del perfil, poniendo
de manifiesto que la sílice ha sido sólo parcialmente lixiviada. En la zona laterítica, donde los
valores altos de Fe203 son los máximos (anexo 13 b), la concentración de Si02 es menor.
EI AI203 (anexo 13 b) presenta valores bajos (inferiores al 5 % en peso) en prácticamente
todo el perfil. Hacia la parte alta del perfil las concentraciones aumentan ligeramente, y en la
zona laterítica presenta valores que alcanzan el 13 % en peso.
EI contenido de Fe203 (anexo 13 b) disminuye con la profundidad. Los valores oscilan entre
el 11,94 % (saprolita inferior) y el 63,25 % en peso (zona laterítica).
Figura II.1 Variación del contenido de MgO a lo largo del perfil y valores característicos de
cada subzona.
Elementos minoritarios
Aquí se incluyen los elementos que tienen concentraciones iguales o superiores a 1 000
ppm (0,1 % en peso) en alguna de las muestras. Estos son: Ni, Mn, Ca, Ti, P, Cr y Co.
EI Cr203 (anexo 14 a) presenta valores bajos (inferiores al 1 % en peso) en prácticamente
todo el perfil con una ligera tendencia a aumentar en superficie (en la zona laterítica la
concentración es del 2,82 % en peso). A nueve metros de profundidad se observa un
máximo de 7,2 %.
Las concentraciones de MnO (anexo 14 b) oscilan entre 0,11 % y 0,95 % en peso (saprolita
superior). La zona que concentra más MnO es la saprolita superior (concentraciones
superiores al 0,7 % en peso), seguido de la saprolita media y la zona laterítica, ambas con
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concentraciones que rondan el 0,4 % en peso. En las otras zonas las concentraciones son
inferiores a 0,2 % en peso.
Las concentraciones de NiO (figura II.2 a) se mantienen, en buena parte del perfil,
constantes, con valores que se sitúan alrededor del 1 % en peso. La zona que más
concentra el níquel es la saprolita y, especialmente la saprolita media, donde el contenido
promedio en NiO es del 2,65 % en peso.
Las concentraciones de NiO en el perfil de San Felipe (Tauler et al., 2011; Chang et al, 2015
d) son superiores a las del perfil laterítico tipo arcilla de Murrin Murrin (Australia), donde las
concentraciones máximas se sitúan alrededor del 1,65 % NiO. En el perfil de Murrin Murrin
las concentraciones de NiO más elevadas se sitúan en la saprolita-ferruginosa, que se
extiende hasta una profundidad de 20 m. (Freyssinet et al., 2005).
Las concentraciones de CoO (figura II.2 b) son más o menos constantes y bajas (inferiores a
0,05 % en peso) en todo el perfil, exceptuando la saprolita superior donde se observa un
máximo que alcanza el 0,13 % en peso.
Figura II.2 (a) Variación del contenido de NiO a lo largo del perfil. (b) Variación del contenido
de CoO a lo largo del perfil.
Se estudió la correlación lineal entre CoO y NiO y entre CoO y MnO. EI coeficiente de
correlación lineal del CoO y NiO es r=0,23 y el coeficiente de determinación R2= 0,05, de
modo que no están correlacionados linealmente. EI diagrama de dispersión (figura II.3 a)
tampoco sugiere una correlación logarítmica. Sin embargo, sí existe una correlación lineal
directa entre el Mn y el Co (r=0,896 y R2= 0,788) (figura II.3 b).
Como se ha visto, el CoO y el MnO se concentran en la saprolita superior y el NiO en la
saprolita media. En perfiles tipo silicato hidratado de la República Dominicana (Tauler et al.,
2009) se ha observado que el NiO se acumula mayoritariamente en silicatos hidratados y el
cobalto, en cambio, en fases minerales tipo óxidos ó hidróxidos como las asbolanas, hecho
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53
que apunta que en el perfil de San Felipe el cobalto también estará en fases tipo óxidos de
hierro.
Figura II.3 (a) Diagrama de dispersión del CoO y NiO (No se observa ninguna correlación).
(b) Diagrama de dispersión del CoO y MnO.
EI TiO2 y el P2O5 (anexo 15 a) tienen un comportamiento similar en el perfil: las
concentraciones son relativamente bajas, aumentando considerablemente hacia la parte
superior del perfil.
Las concentraciones de CaO (anexo 15 b) son muy variables y aleatorias en el perfil (oscilan
entre 0,03 % y 0,33 % en peso), y no se detecta una tendencia clara a concentrarse en
alguna zona.
Asociación de elementos tierras raras REE
A partir de la matriz de correlaciones que se generó con las concentraciones de los
elementos obtenidas mediante ICP-MS y FRX de todas las muestras, se establecieron
series de elementos que presentan un comportamiento similar en el perfil.
Los elementos del anexo 16, lutecio (Lu), iterbio (Yb), tulio (Tm), erbio (Er), holmio (Ho),
disprosio (Dy) y terbio (Tb), tienen un comportamiento similar en el perfil: se acumulan entre
12 y 15 m de profundidad y en la parte alta del perfil. Los coeficientes de correlación lineal
(r) entre los distintos elementos son todos superiores a 0,9 (ver matriz en tabla II.3).
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54
Tabla II.3 Matriz de coeficientes de correlación lineal.
Los valores condríticos normalizados (figura II.4) muestran que la saprolita y la limonita de
San Felipe están similarmente enriquecidas en REE (más de 68 ppm y 50 ppm
respectivamente) mientras que la coraza muestra un marcado enriquecimiento en Ce (75-98
ppm) (Chang et al., 2015 d).
Según Aiglsperger et al. (2016) el Ce (III) podría ser oxidado en estos suelos hasta el
altamente inmóvil Ce (IV).
El solape de los patrones normalizados de condrita de REE de varias muestras de saprolita,
laterita y coraza indica un enriquecimiento bastante moderado durante el proceso de
laterización.
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55
Figura II.4. Distribución de los REE, normalizados a los valores condríticos en las lateritas
investigadas de San Felipe.
El escandio, frecuentemente considerado un REE por sus propiedades físicas y químicas
similares, presenta un contenido máximo de 61 ppm. Se aprecia de forma general una fuerte
correlación entre el Sc y el Fe2O3. Esta correlación también ha sido encontrada en perfiles
lateríticos tipo óxido y silicatos hidratados (Proenza, 2015; Aiglsperger et al, 2016).
De manera general se observa un enriquecimiento desde la saprolita hacia la laterita y
coraza (anexo 17). La fuerte correlación entre el Sc y el Fe2O3 para la mayoría de la muestras indica un cierto
grado de movilidad del Sc durante la laterización con la subsiguiente incorporación de este
elemento en los oxihidróxidos de Fe secundarios.
Asociación de otros elementos trazas
Finalmente también se identificó un conjunto de elementos y óxidos, que se localizan en la
parte superior del perfil (anexo 18). Estos son: Hf, Zr, Rb, Cs, Be, Ga, Nb, Ta, Mo, Sn, TI,
Pb, U, Th y Ce.
Los coeficientes de correlación lineal son todos superiores a r=0,91 (ver matriz en tabla II.4).
Metales nobles (EGP + Au)
Elementos del grupo del platino EGP
Sólo muestras de saprolita fueron analizadas para elementos del grupo del platino (anexo
19). La distribución de estos elementos expone claramente que las distintas muestras
analizadas exhiben valores 100 veces por debajo de los valores condríticos. Los patrones de
EGP normalizados a los valores condríticos tienen una morfología relativamente plana, con
ligeras anomalías positivas en Ru y Pd.
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56
Los valores totales más elevados de EGP (78 ppb) se obtuvieron en muestras de saprolita
(6 ppb Os, 9 ppb Ir, 19 ppb Ru, 5 ppb Rh, 19 ppb Pt, 20 ppb Pd). Ver anexo 20.
De acuerdo a estudios experimentales (Proenza et al., 2009), los procesos supergénicos
pueden influenciar la redistribución de algunos EGP, especialmente Pt y Pd. Estos procesos
(cambios del nivel freático, pH, Eh, actividad biógena) pudieran causar enriquecimiento local
de algunos niveles altos de las saprolitas niquelíferas (Aiglsperger et al., 2015).
Au
Solamente 5 muestras de la zona saprolítica fueron analizadas para oro. Los contenidos son
muy bajos entre 8 y 12 ppb.
II.3.3 Composición mineralógica En las características mineralógicas del yacimiento San Felipe, se distingue una zonalidad
mineralógica bien definida según las distintas zonas del perfil de meteorización.
Las zonas lateríticas están compuestas básicamente por óxidos e hidróxidos de Fe:
goethita, espinela (magnetita), maghemita y hematita, las cuales representan un 50 % en
estas zonas.
Tabla II.4 Composición mineralógica del yacimiento San Felipe.
Además están presentes en el material laterítico, fases minerales de hidróxidos de Al,
gibbsita (con contenido variable de 3 a 7 %), y en cantidades subordinadas minerales de Mn
(asbolanas), abundante sílice libre (en forma amorfa) y minerales silicatados serpentina,
esmectitas y cloritas.
Para las zonas saprolíticas, el panorama mineralógico es básicamente de silicatos de Mg y
Fe. Aquí predominan los minerales del grupo de las esmectitas que están entre 50 y 60 %,
serpentina (lizardita y antigorita), cloritas y piroxenos (enstatita), abundante sílice libre en
forma de ópalos y calcedonia (Herrington et al., 1999). En estos perfiles de poco grado de
intemperismo existe un mayor predominio de filosilicatos, propio de los procesos de
Fases minerales
Contenido por zonas (% en peso) Laterítica Saprolítica Serpentinítica
Goethita 37 7 3 Cromita 8 2 1
Maghemita 5 2 0.5 Hematita 3 1 -
Minerales de Mn 7 5 - Gibbsita 5 1 -
Sílice libre 17 10 6 Esmectitas 13 58 12 Enstatita - 1 3 Cloritas 2 4 3
Serpentina 2 10 72
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alteración que sufren las rocas ultramáficas, entre ellos se tienen cloritas (tipo pennina-
clinocloro), según los reflejos difractométricos: 14,16 Å (0.3); 4,73 Å (1.2); 2,84 Å (0.7); 2,44
Å (1.2); lizardita según: 7,34 Å (10); 4,62 Å (1); 3,63 Å (5.5); 2,68 Å 0.8); 2,51 Å (2.2); 1,53 Å
(2.2); esmectitas según 15,5 Å (1); 13,2 Å (1); 6,42 Å (1); entre los principales.
En la tabla II.4 se aprecia un resumen de las principales fases minerales por zonas en el
perfil de alteración en el yacimiento San Felipe. En esta tabla se nota claramente que las
esmectitas constituyen la fase mineral predominante en el material menífero saprolítico. Las
asbolanas constituyen las principales fases representantes de los minerales de Mn en estos
perfiles lateríticos. Ellas se encuentran en muy poca cantidad y tienden a concentrarse en
las zonas de ocres no texturales sin perdigones y ocres texturales lateríticos. En estos
perfiles también se ha detectado la presencia de ernieniquelita (aunque en poca cantidad),
como una de las fases minerales de Mn presentes en el material laterítico (Rodríguez, 2001;
Cabrera, 2007). En el material laterítico se destaca la abundancia de sílice amorfa en
grandes cantidades (de 19 a 21 %). Los minerales del grupo de la serpentina (antigorita,
lizardita y crisotilo) constituyen las principales fases minerales de las zonas serpentiníticas,
además de las cloritas (clinocloro, schuchardita) y esmectitas.
Dentro de los minerales serpentiníticos el más abundante en los perfiles de intemperismo es
la lizardita, que suele presentarse con una coloración verde a verde grisáceo, asociado a
fibras de crisotilo asbesto y antigorita, difíciles de diferenciar unos de otros por rayos- x
(Alliston et al., 1999).
Zona laterítica
Las muestras de esta zona de ocres no texturales y coraza, muy poco compactas y de
marcado color rojizo, están constituidas mayoritariamente por óxidos y oxi-hidróxidos de
hierro (hematita y goethita) y, en menor cantidad, cuarzo (anexo 21).
Zona de transición
En las muestras de los ocres texturales lateríticos, poco compactos y de color marrón, la
cantidad de hematita disminuye considerablemente respecto a las de la zona suprayacente,
hasta tal punto que en el espectro de DRX (anexo 22) sólo se observan indicios de esta. La
goethita, sin embargo, sigue siendo una de las fases mayoritarias. Las muestras contienen
además, un mineral del grupo de las esmectitas y cuarzo. Hacia la parte inferior del perfil
empieza a aparecer maghemita. En general, se trata de muestras con abundante porosidad
y fracturas. EI cuarzo está en las muestras en agregados criptocristalinos, de tamaño
superior a 200 μm, deformados y con los bordes redondeados. La esmectita se presenta
formando agregados criptocristalinos irregulares, porosos y con inclusiones de óxidos o
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58
hidróxidos de Fe (anexo 23). Los cristales de maghemita presentan tamaños superiores a
300 μm y están muy fracturados.
Zona saprolítica
Las muestras de la saprolita, que presentan tonalidades verdosas, están constituidas por
maghemita, lizardita y esmectita. Teniendo en cuenta las proporciones de dichos minerales
en las muestras se han establecido tres subzonas: ocres texturales nontroníticos,
serpentinitas nontronitizadas y serpentinitas lixiviadas.
Los ocres texturales nontroníticos tienen una potencia estimada de tres metros. Las
muestras de esta subzona están caracterizadas por contener mucha esmectita y muy poca
Iizardita (anexo 24). En las muestras, con abundante porosidad, se observa una matriz
formada por óxidos e hidróxidos en los que se aprecian algunos nódulos de minerales
opacos y se distinguen cristales de Iizardita (de aproximadamente 200 μm de largo), los
cuales están siendo reemplazados por esmectita, sobre todo en los bordes (anexo 25).
Las serpentinitas nontronitizadas son una subzona ligeramente más potente que los ocres
texturales nontroníticos (potencia estimada de 4 m). La lizardita aparece en cantidades más
elevadas que en la capa suprayacente y la cantidad de esmectita ha disminuido (anexo 26).
En las muestras, la lizardita se presenta en cristales superiores a 400 μm, reemplazando a
cristales de piroxenos (enstatita) y olivino, y con indicios de alteración parcial a esmectita,
que forma agregados escamosos (anexo 27). Las imágenes de SEM han permitido
caracterizar además, algunos minerales minoritarios como las espinelas (ricas en AI, Cr y
Mg), que presentan cristales idiomórficos de dimensiones superiores a 1 mm, muy
fracturados. Las fracturas están rellenas de óxidos de Fe y esmectitas (anexo 28).
Las serpentinitas lixiviadas tienen una potencia superior a 3 m. Las muestras de esta
subzona están caracterizadas por contener lizardita y muy poca esmectita (anexo 29).
En las muestras, los cristales de piroxenos están completamente reemplazados por lizardita.
Se observa además una película de un mineral criptocristalino de color rojizo
(probablemente goethita) en los planos de exfoliación de los piroxenos (anexo 30).
Igualmente, los granos de olivino están completamente reemplazados por minerales del
grupo de la serpentina (lizardita). La alteración se inicia en los bordes y en las fracturas de
los cristales, en las que precipitan óxidos e hidróxidos de Fe. En los núcleos de olivino
aparecen también agregados criptocristalinos de esmectita (anexo 31). En algunas muestras
también se observan fracturas de hasta 0,2 mm de abertura, completamente rellenas de
lizardita.
En general, en la saprolita se observa una disminución de la cantidad de esmectita con la
profundidad y un incremento de lizardita (Gallardo et al., 2010). Algunas muestras de esta
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59
zona presentan una composición ligeramente diferente, con acumulaciones de fragmentos
de aproximadamente 1 mm x 0,2 mm de sílice secundaria que ha precipitado en forma de
agregados botroidales. La morfología de los agregados de cuarzo (anexo 32) puede sugerir
que se trata de fragmentos que provienen de una vena silicificada que ha colapsado por el
confinamiento. En algunas muestras de la saprolita se ha identificado un mineral del grupo
de la clorita (anexo 33). En estas muestras, los granos de clorita, de aproximadamente 100
μm de largo, están rodeados de agregados criptocristalinos de esmectita, que a su vez
contiene inclusiones de óxidos e hidróxidos de Fe.
II.3.4 Comportamiento térmico e Infrarrojo Los resultados de la evaluación termo analítica (Ivanova, 1974) de las muestras de San
Felipe presentaron las siguientes particularidades.
En los termogramas ATD, DTG y TG de muestras tecnológicas de un pozo criollo y del tajo
minero, que corresponden a la muestra de cabeza y la fracción menor de 0,074 mm (figura
II.5) se observan dos efectos endotérmicos, uno muy intenso a temperatura pico (Tp) de 140
ºC que se atribuye a los procesos de pérdida de agua: entre capas, enlazada a iones
intercambiables y del agua estructural (Tp 450 ºC) de las arcillas esmectíticas dioctaédricas,
aunque en este caso particular se trata del mineral nontronita por la posición del endoefecto
del agua estructural en la curva ATD (Alonso et al., 2001). En las muestras se detectan
además los pequeños endoefectos de pérdida de agua estructural de las arcillas
esmectíticas (montmorillonita rica en iones Fe3+), Tp de 520 ºC; clorita Tp 580 ºC y
serpentina Tp 620 ºC. Por último, se aprecia el exoefecto de la transformación estructural y
formación de una nueva fase del mineral a la temperatura de 920 ºC característico de
ambas esmectitas y un pequeño efecto endotérmico producto de la salida del agua
hidroxílica del oxihidróxido goethita a la temperatura pico de 300 ºC. Es importante señalar
que donde se observan con mayor intensidad los efectos térmicos de la nontronita indica
mayores contenidos para esta fase y que se acentúan en la fracción menor de 0,074 mm.
Los resultados del análisis cuantitativo mediante la variante TG demuestran los contenidos
elevados de nontronita y bajos de otras impurezas minerales (montmorillonita, clorita,
goethita y serpentina) los que se incrementan en la fracción menor de 0,074 mm por tratarse
de arcillas.
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Figura II.5. Termogramas de las fracciones – 0,074 mm de muestras saprolíticas.
El espectro IR de las muestras arcillosas se registró en el intervalo 600 – 400 cm-1 (figura
II.6). Los mismos se caracterizan por presentar bandas de absorción de alta frecuencia a los
509 cm-1 relacionadas con nontronita y a 454 cm-1 asignadas a goethita. La presencia de
estas bandas confirma nuevamente el carácter dioctaédrico de la esmectita (nontronita).
Número de ondas (cm-1)
Figura II.6 Espectro IR de muestras saprolíticas del yacimiento San Felipe.
II.3.5 Química mineral Se efectuó un estudio mediante DRX de agregados orientados, microscopía electrónica de
transmisión (TEM-AEM) y microsonda electrónica (EMPA) para caracterizar el mineral del
grupo de las esmectitas que aparece en las muestras.
En el método de agregados orientados se requiere una preparación especial de la muestra -
en forma de cristales orientados- que provoca que sólo difracten las reflexiones 001. Cada
grupo de filosilicatos responde de una manera característica a los distintos tratamientos
(saturación de la muestra en etilenglicol y secado a 550 °C), hecho que nos permite
caracterizarlos.
Los análisis TEM AEM realizados en muestras monominerales de esmectitas se brindan en
la tabla II.5.
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Tabla II.5 Resultados de análisis TEM AEM de muestras de esmectitas en saprolitas de San
Felipe (en %).
Muestra MgO Al2O3 SiO2 K2O CaO Cr2O3 MnO Fe2O3 NiO TOTAL Sm 05 3 7.39 4.00 61.96 0.12 1.41 0.01 0.01 22.83 2.29 100,02 Sm 05 4 7.34 6.55 61.53 0.33 1.99 0.44 0.17 19.66 1.98 99,99 Sm 05 5 10.08 3.27 62.86 0.19 0.77 0.22 0.06 19.72 2.83 100 Sm 05 6 10.23 1.88 56.56 0.13 0.62 0.29 0.15 28.21 1.93 100 Sm 05 7 5.03 4.98 61.94 0.17 0.75 1.33 0.01 22.55 3.24 100 Sm 05 8 5.07 5.25 61.96 0.18 0.49 1.17 0.13 22.46 3.29 100 Sm 05 9 5.54 5.46 63.08 0.17 0.52 1.03 0.11 21.17 2.91 99,99 Sm 05 11 5.10 4.35 62.52 0.13 0.45 0.57 0.01 24.08 2.8 100,01 Sm 05 12 6.2 4.66 62.66 0.18 0.98 1.04 0.01 21.23 3.04 100 Sm 05 13 8.97 3.02 62.67 0.17 0.92 0.27 0.85 20.34 2.78 99,99 Sm 05 14 6.78 3.21 62.35 0.2 1.01 0.28 0.01 24.85 1.32 100,01 Mediante TEM se obtuvieron imágenes de la morfología y textura de los agregados de
nontronita en la muestra estudiada, que parecen ser ligeramente laminares. Los cristales
tienen tamaños de aproximadamente 500 nm (anexo 34).
II.3.6 Coeficientes de intemperismo y movilidad geoquímica En la tabla II.6 se brindan los valores de los coeficientes de intemperismo.
Tabla II.6 Índices de intemperismo en la corteza de meteorización de San Felipe. Zona Lixivia
ción Siferriti zación
Desinte gración
Sialiti zación
Aliti zación
Ferriti zación
Minerali zación Ni
Minerali zación Co
Coraza ferruginosa
75.2 0.4 259 1.6 9.2 5.8 1.1 1.5
Ocres no texturales con perdigones
39.2 0.5 105.6 2.0 8.4 5.9 1.4 2.0
Ocres no texturales sin perdigones
31.8 0.7 53.7 3.3 7.4 5.4 1.7 2.5
Ocres texturales lateríticos
25.3 1.0 28.9 4.9 5.9 4.5 2.8 4.5
Ocres texturales nontroníticos
10.2 1.7 6.5 10.6 3.3 3.3 4.0 4.0
Serpentinitas nontronitizadas
3.2 2.4 1.3 14.5 2.2 2.4 4.4 2.0
Serpentinitas lixiviadas
1.6 3.7 0.4 22.5 1.3 1.4 2.1 1.5
Serpentinitas descompuestas
1.3 4.8 0.2 30.7 1.0 1.0 1.0 1.0
La medición de la acumulación y extracción de los componentes en el perfil de
meteorización del yacimiento niquelífero San Felipe da la medida de la velocidad en la cual
estos son eliminados por las aguas de drenaje (tabla II.7).
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62
Tabla II.7 Grado de extracción y acumulación absolutas de los componentes en la corteza
de meteorización de San Felipe. Zona Contenido en % (P) /Concentración en g/cm3 (N)/ Acumulación-extracción en g/cm3 (ΔP)
SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO NiO Cr2O3 TiO2 CoO Coraza ferruginosa (d=1.46 g/cm3)
20.3 12.9 51.8 - 0.39 0.2 0.39 1.9 0.08 0.03 0.30 0.19 0.76 - 0.006 0.003 0.006 0.03 0.001 0.0004 -0.08
-0.003 -0.09 - -0.002 -0.004
-0.002
0 0.00002 -0.0002
Ocres no texturales con perdigones (d=1.38 g/cm3)
23.9 11.7 52.5 - 0.46 0.5 0.5 1.7 0.07 0.04 0.33 0.16 0.72 - 0.006 0.007 0.007 0.02 0.001 0.0006 -0.17
-0.001 -0.03 - -0.004 -0.006
-0.002
0 0.00002 -0.0002
Ocres no texturales sin perdigones (d=1.27 g/cm3)
34.7 10.4 48.3 - 0.74 0.9 0.6 1.5 0.06 0.05 0.44 0.13 0.61 - 0.009 0.01 0.008 0.02 0.0008 0.0006 -0.15
0.0002 -0.02 - -0.004 -0.008
-0.006
0 -0.00002
-0.0006
Ocres texturales lateríticos (d=1.14 g/cm3)
40.8 8.3 40.4 0.17 0.92 1.4 1.0 1.2 0.05 0.09 0.46 0.09 0.46 0.002 0.01 0.02 0.01 0.01 0.0006 0.001 -0.16
0.02 0.05 -0.002
-0.0007
-0.03 -0.006
0 0.00002 -0.00006
Ocres texturales nontroníticos (d=1.04 g/cm3)
49.0 4.6 29.1 0.38 0.83 4.5 1.45 1.0 0.04 0.08 0.51 0.05 0.30 0.004 0.009 0.05 0.02 0.01 0.0004 0.0008 -0.09
0.004 0.04 -0.003
0.002 -0.12 -0.004
0 0.00002 0.0003
Serpentinitas nontronitizadas (d=1.13 g/cm3)
48.0 3.3 19.6 0.61 0.5 15.0 1.58 0.8 0.03 0.04 0.54 0.04 0.22 0.007 0.006 0.17 0.02 0.009 0.0003 0.0005 -0.17
0.0005 0.0006 -0.006
-0.0007
-0.20 0.003 0 -0.00002
-0.00006
Serpentinitas lixiviadas (d=1.32 g/cm3)
45.0 2.0 12.1 0.92 0.37 27.4 0.75 0.5 0.02 0.03 0.59 0.03 0.16 0.01 0.005 0.36 0.01 0.007 0.0003 0.0004 -0.12
0.003 0.01 -0.01 0.001 -0.18 0.004 0 0.0001 0.00007
Serpentinitas descompuestas (d=1.69 g/cm3)
43.0 1.4 8.9 1.36 0.21 32.8 0.36 0.4 0.01 0.02 0.73 0.02 0.15 0.02 0.004 0.55 0.006 0.007 0.0002 0.003
II.4 Conclusiones Los métodos utilizados en esta investigación, constituyeron el fundamento de la metodología
de caracterización geoquímica y mineralógica del yacimiento de níquel San Felipe.
La estrategia empleada fue asequible para el estudio de estos perfiles dado que el
procedimiento contempló cuatro etapas principales: recopilación y procesamiento de la
información existente, selección, documentación y muestreo de perfiles de meteorización,
trabajos de laboratorio y representación e interpretación de los datos obtenidos.
La metodología utilizada para la interpretación de los resultados se diferencia de muchas en
que no simplemente se hace referencia a la composición química y mineralógica sino se
procesan estos datos con diferentes programas para dar una representación gráfica de las
variaciones en los perfiles y establecer las relaciones existentes entre ellas.
Disponer de estos resultados creó las bases para el análisis y discusión de los mismos que
se exponen en el Capítulo 3.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 63
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS III.1 Introducción Este capítulo contiene el análisis de los aportes científicos que obtuvo el investigador y la
discusión de los resultados finales que reportó el trabajo. Mostrar la validez del
procedimiento elaborado para la caracterización geoquímica y mineralógica, es el objetivo
central. Este estudio abarcó la identificación y caracterización de las principales fases
minerales portadoras de níquel, esclarecimiento del mecanismo de migración geoquímica
del níquel, caracterización cristaloquímica de la principal especie mineralógica portadora de
níquel, y el balance de meteorización reflejado por los coeficientes de movilidad geoquímica.
Además se presentaron las clasificaciones geoquímica y mineralógica del yacimiento San
Felipe. Se establecieron las perspectivas de San Felipe como yacimiento policomponente.
En fin se presentó la validación práctica del experimento comprobatorio, haciendo una
valoración cualitativa.
III.2 Caracterización geoquímica de los perfiles de alteración asociados a la corteza de meteorización Para los perfiles de meteorización desarrollados sobre rocas ultrabásicas serpentinizadas,
como ocurre en la región de Camagüey (Edelshtein, 1982), es característica la existencia de
determinadas regularidades en sus aspectos químicos como su zonalidad geoquímica
vertical.
III.2.1 El carácter zonal de la corteza de meteorización San Felipe La marcada distribución por zonas de los minerales y elementos químicos (ver figura III.1) es
una característica muy distintiva de las cortezas de meteorización de cualquier tipo de perfil
(Burmin, 1985). Para el caso específico del yacimiento San Felipe se propuso la siguiente
descripción generalizada de cada zona geoquímica (de techo a piso):
1- Zona de coraza de hierro y sílice. Como característica muy peculiar para el
yacimiento San Felipe, de forma aislada, con potencia variable (promedio de 1 m), se
presenta la coraza. La misma cubre amplias partes de la superficie de la altiplanicie. Los
bloques compuestos por corazas miden hasta 1,5 m de diámetro, su forma es angular
irregular hasta subredondeada. Frecuentemente se encuentra dentro de ellas la serpentinita
en fragmentos relícticos, lateritizada por fuera, muy cavernosa y en el interior bien
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 64
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral
preservada. Estas estructuras colomorfas en el conjunto con la abundante sílice, otorgan a
la superficie de la altiplanicie su carácter resistente porque no solamente aparecen en forma
de bloques, sino en cortezas de amplia extensión. El material es de elevada dureza, rico en
poros y grietas y muy permeable. La mayoría de los poros y vetillas se encuentran
rellenados por SiO2 (estructura vesicular). Se observa la cementación de las globulaciones
entre sí, conformando bloques con tabiques de unión entre los seudoestratos supra e
infrayacentes, lo que testimonia la génesis infiltrativa de estas formaciones. La aparición de
las concreciones ferrosas y la separación de cada una de las cuatro zonas superiores de la
corteza se explican por el principio genético de la recristalización de los geles y el
asentamiento del material con la pérdida de las particularidades de las rocas madres.
2- Zona de ocres no texturales con perdigones. Constituyen los primeros metros del
corte (4 m de potencia como promedio). El color del material de esta zona es marrón - rojizo
oscuro. Los fragmentos y bloques de silicitas muy contaminados por el hierro, se encuentran
en grandes cantidades. Los tamaños varían entre 5 cm y 50 cm, presentando formas
semiredondas hasta angulares. Los demás componentes formadores principales son los
perdigones, concreciones de hierro, en tamaños de 5-10 mm hasta 5 cm. Su forma es muy
redondeada, su color es negro. Es una zona sujeta al movimiento ascendente de las aguas
mineralizadas que originan óxidos muy estables de hierro y aluminio, formando las
concreciones en bloques cementados; hacia la parte inferior las concreciones van siendo
más pequeñas, predominando el material terroso de composición similar, el contacto con las
zonas subyacentes es gradual aumentando progresivamente hacia abajo el material ocroso
(ocres).
3- Zona de ocres no texturales sin perdigones. Ocres muy arenosos, hasta limosos, de
coloración pardo amarillenta. La potencia promedio para esta zona es de 2 m.
4- Zona de ocres texturales lateríticos. Es una zona de transición entre la laterita y la
saprolita. No aparece en toda la meseta y cuando lo hace es poco potente, alrededor de 1 m
como promedio. Preserva la textura reticular de las rocas madres, aunque menos
reconocible en comparación a las saprolitas subyacentes. Presenta una coloración pardo-
rojiza hasta rojo parduzca amarillenta a menudo muy manchada por coloración violeta-
oscura.
El material tiene aspecto arcilloso limoso y poco arenoso. Generalmente en la base se han
establecido esqueletos silicáticos relícticos de las rocas madres descompuestas. Esta zona
constituye el límite inferior del escombro, colindante con la mena.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 65
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral
5- Zona de ocres texturales nontroníticos. Esta zona se caracteriza por ser muy
húmeda, blanda, granulosa al tacto y plástica. La parte superior está representada por un
material semiocroso viscoso, con una fractura recta al partirse. En ocasiones se observan
escamas de bastitas. Presenta gran potencia hasta de 30 m (9 m como promedio).
6- Zona de serpentinitas nontronitizadas. Presenta una tonalidad de verde oscuro. El
material es plástico, arcilloso, deleznable. Contiene abundantes fragmentos de serpentinitas
lixiviadas y en ocasiones de roca fresca (causa fundamental del incremento en los
contenidos de MgO). La potencia promedio aproximada para esta zona es de 4,0 m. Se
encuentran crustificaciones de cuarzo y minerales silicáticos niquelíferos de granos finos y
también con constitución de geles.
7- Zona de serpentinitas lixiviadas. Microscópicamente son de color gris claro hasta gris
verdoso. Formadas en su mayoría por fragmentos deleznables, con tamaños entre 2-6 cm.
A veces se observan fragmentos de serpentinitas agrietadas, más firmes. Presenta textura
serpentinítica reticular con los minerales de serpentina poco afectados. La fragmentosidad
consiste en partes de las rocas madres fuertemente lixiviadas, argilitizadas y levemente
limonitizadas que pueden estar impregnadas por vetas, vetillas y nidos de minerales
infiltrativos de neoformación supergénicos. La potencia promedio de la zona es de 1,6 m.
8- Zona de roca madre. Esta zona la componen en lo fundamental rocas peridotíticas
(harzburgíticas), muy tectonizadas, alteradas y descompuestas, con diferentes grados de
serpentinización, las cuales presentan abundantes grietas y vetillas orientadas en todas
direcciones y rellenas fundamentalmente por material silicio (2 % promedio) de constitución
escamosa y color gris verdoso. La coloración del material de esta zona coincide con el color
general de las rocas madres primarias, experimentando una decoloración hasta matices
más claros en las partes lixiviadas en torno a las grietas; se pueden observar fenómenos de
metasomatosis cromática por contaminación con oxi-hidróxidos de hierro de las soluciones
infiltrativas, serpentinización y argilitización.
9- Zonas de sílice libre. Haciendo un análisis detallado de la distribución de la sílice libre
en el perfil de la corteza, se delimitan tres zonas preferenciales (Formell, 2003):
• Zona superior (Sin MgO). Sílice libre en los ocres no texturales lateríticos en forma
de fragmentos (generalmente redondeados) y bloques de dimensiones muy variables desde
1-2 mm hasta varios metros. Esta sílice se encuentra tanto en bloques y fragmentos
independientes como asociada a los bloques de canga donde participa en variadas
proporciones. Mineralógicamente son fundamentalmente calcedonias marshalitizadas,
ópalos y calcedonias de muy diversos colores, generalmente amarillos parduscos y rojizos
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 66
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral
con dendritas de manganeso en ocasiones. Subordinadamente participa también la
marshalita que aparece en bandas como pseudo estratificaciones en los ocres. El promedio
de sílice libre para esta zona es de aproximadamente 15 % y el de la sílice química de 31 %,
existiendo una relación inversa.
• Zona media (Bajo y Medio MgO). Sílice libre en las arcillas en forma de fragmentos
(generalmente angulosos) de tamaño pequeño (1 mm–8 cm con un promedio de 1 cm
aproximadamente), muy raramente fragmentos que exceden los 10 cm de diámetro.
Representada esencialmente por marshalita, ópalos y calcedonias marshalitizadas de
tonalidades verdosas, en ocasiones amarillentas cuando están oxidadas. El promedio de
sílice libre para el Bajo MgO es de 10,5 %, para el Medio MgO 6,8 % y el de SiO2 química
para toda la zona es de 48 %. La relación es armónica.
• Zona inferior (Alto MgO). Sílice libre en las rocas frescas del basamento. Aquí los
contenidos de sílice libre son los más bajos (aproximadamente 2,1 %), presentándose como
finas vetillas rellenando las grietas prototectónicas de las ultramafitas (boxwork). Son
esencialmente ópalos de colores blancuzcos, verdosos, también se observa calcedonia
sustituyendo pseudomórficamente los minerales de la serpentina. Estas calcedonias afloran
en algunos lugares en la parte más al noroeste de la meseta donde la erosión expone
frecuentemente el basamento de la corteza. La relación es al igual que en la zona superior,
inversamente proporcional, con la diferencia que aquí los valores de sílice química son
mayores y la sílice libre disminuye considerablemente.
Arealmente se observan también algunas regularidades en su distribución y forma. La mayor
concentración de sílice libre ocurre hacia los bordes de la meseta, pero además, se ha
observado una importante concentración en su centro geográfico.
Según Formell (2003) el análisis de todas las regularidades observadas permite distinguir en
San Felipe tres fases de silicificación claramente distribuidas espacio-temporalmente:
1. Una primera fase de silicificación relacionada con una antigua corteza de
meteorización de tipo bolsón, en la cual el régimen maduro de lenta transferencia de
aguas posibilitó la precipitación de la sílice en solución hacia las partes inferiores del
perfil rellenando las zonas de fallas y grietas prototectónicas de las peridotitas.
2. La formación de un nuevo relieve positivo a partir del lavado y erosión de la antigua
corteza creó nuevas condiciones de transferencia de las aguas las cuales, a pesar
de continuar siendo lenta debido a la existencia de barreras silíceas, tenía salida
hacia los bordes de la meseta donde la sílice contenida en solución nuevamente
precipitaba creando una nueva barrera perimetral que contribuyó a dificultar aún más
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 67
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral
la transferencia de las aguas y a crear las condiciones para la formación de una
nueva corteza de tipo bolsón.
3. Durante el desarrollo de la actual corteza, favorecido por la formación de la barrera
silícea perimetral, nuevamente la circulación de las aguas subterráneas (de lenta
transferencia) crearon condiciones para la precipitación de sílice en las partes
centrales del yacimiento. Esta sílice, a deferencia de la sílice antigua de la primera
fase, se acumula preferentemente en la masa de las lateritas.
Se presentan algunas excepciones en la tendencia normal de variación en los contenidos de
níquel y MgO en algunas partes de la meseta especialmente hacia el centro debido a la
presencia de sílice que disminuye los contenidos de MgO, níquel y otros componentes.
Evidencias de campo indican que aquellos sitios con abundante sílice libre en el centro de la
meseta están ubicados en zonas saturadas de agua durante casi todo el año lo que
ocasiona estancamientos permanentes, ambiente óptimo para su acumulación.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 68
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral
Prof. (m)
Zona geoquímica
Código MgO Fe SiO2 Al2O3 Cr2O3 Ni Co
0-1m
L A T E R I T A S
± Ferricreta (Coraza Fe/Si) 1m potencia
1
0.2 36.2 20.3 12.9 1.9 0.31 0.02
5 m
Ocres no texturales con perdigones ± Coraza (4m potencia)
2 0.5 36.7 23.9 11.7 1.7 0.39 0.03
7 m
Ocres no texturales sin perdigones (2m potencia)
3 0.9 33.8 34.7 10.4 1.5 0.47 0.04
8 m
S A P R O L I T A S
Ocres texturales lateríticos (1m potencia)
4
1.4 28.4 40.8 8.3 1.2 0.76 0.07
17 m
Ocres texturales nontroníticos (~9m potencia)
5 4.5 20.6 49.0 4.6 1.0 1.14 0.06
21 m
Serpentinitas nontronitizadas (~4m potencia)
6
15.0 14.1 48.0 3.3 0.8 1.24 0.03
22m
Serpentinitas lixiviadas (1m potencia)
7
27.4 9.1 45.0 2.0 0.5 0.59 0.02
>22m
B A S E
Peridotita (harzburgita) serpentinizada
8
32.8 7.2 43.0 1.4 0.4 0.28 0.01
Variable 0-23m
Sílice libre (Marshalita, calcedonia marshalitizada, calcedonia, ópalo, cuarzo)
9
Figura III.1 Zonalidad geoquímica del yacimiento San Felipe. III.2.2 Comportamiento y migración de los elementos químicos durante el desarrollo de la corteza de meteorización
Los yacimientos de corteza de meteorización se forman en un ambiente físico-químico que
propicia, a partir de determinadas condiciones geológicas, la formación del material
laterítico-saprolítico donde tiene lugar la concentración residual de algunos metales como el
Fe, Al, y Cr entre otros, y la lixiviación del Mg y la sílice principalmente (Golightly, 2010;
Wilson, 2004).
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 69
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral
El níquel pasa a la serpentina del olivino y el piroxeno. Se libera en los estadíos tempranos
de la descomposición de la serpentina, pasando a la solución acuosa. Aquí el níquel está en
forma de bicarbonato, en menor medida en forma de sulfato y con menor frecuencia como
sol Ni(OH)2. En tal estado es evacuado de la parte superior de la corteza a la profundidad
volviendo a precipitarse en forma de minerales niquelíferos secundarios. Así el níquel se
separa del hierro, dada la difícil oxidabilidad de este y su deposición para valores bajos de
pH. También se separa del manganeso y cobalto que se oxidan después del hierro, pero
antes que el níquel.
La corteza de intemperismo de San Felipe conforma un sistema termodinámico con la
movilización y redistribución de los componentes químicos caracterizado por la acción de los
procesos oxidantes en lo fundamental, sobre una base ultrabásica. Hacia las partes
superiores del corte predomina una composición ferruginosa alumínica, mientras que hacia
la base la composición de las rocas es silicática magnesial. Al mismo tiempo ocurre la
alteración de las particularidades texturo-estructurales producto de la transformación
repetida del material. Se consideran como extremos de los procesos de transformación a las
rocas madres del sustrato y a la zona de coraza ferruginosa, la cual constituye el resultado
final que responde a las condiciones de superficie. Las demás zonas por su esencia en el
sistema, son intermedias y se encuentran en equilibrio con el medio circundante.
Como resultado del proceso de migración de algunos elementos como el Mg y la sílice y la
concentración residual de los menos móviles: Fe, Al, Cr, Mn y Co en el estadío final del perfil
de alteración, queda expresado uno de los rasgos principales de las cortezas de
meteorización: su zonalidad geoquímica vertical, acorde con sus características
mineralógicas. Esta zonalidad vertical permite prever la tendencia de variación de
determinados elementos a través del perfil de intemperismo.
La migración geoquímica manifiesta dos estadíos básicos: a) acumulación general inicial de
elementos metálicos (Al, Ti, Fe, Cr, Ni, Co, V, Cu, Zn, Zr, Mn, Nb, Ga, Au, Pt, Pd) con
lixiviación y acarreo de los álcalis (Na, K, Ca, Mg) y silicio; b) redistribución parcial vertical de
elementos metálicos (Fe3+, Cr3+, Mn, Co, Ni, Au, Pt, Pd) según las barreras geoquímicas
(sorbsionales, cambios de pH).
En el ambiente de meteorización de la corteza de San Felipe existen cuatro parámetros que
controlan la movilidad de las especies químicas: estabilidad mineral (contraste entre las
condiciones de formación de la roca madre y las que prevalecen en ambiente superficial);
potencial iónico (expresa el grado de hidratación de cada especie química); disponibilidad de
protones en el sistema (pH) y disponibilidad de electrones en el sistema (Eh).
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 70
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral
Para el caso específico de la corteza de meteorización de San Felipe desarrollada a partir
de rocas ultrabásicas serpentinizadas, se puede comprobar que Fe(OH)3 y Al(OH)3
precipitan hacia la parte superior del perfil, donde el pH es más bajo. A mayor profundidad y
en condiciones de pH más elevado precipitan Mn(OH)3 y Co(OH)3 y en zonas aún más
profundas de la corteza precipitan Ni(OH)2, Fe(OH)2 y Co(OH)2, cuando el pH alcanza
valores comprendidos entre 5,3 y 6,8. Por último, en las zonas más profundas, en
condiciones neutras o ligeramente alcalinas (pH ≥ 7) se separa el grueso del níquel en forma
de silicatos arcillosos.
Como se demostró, la solubilidad del hierro, la sílice y la alúmina depende del pH de la
solución. El Fe3+, cuyos compuestos sólo se disuelven en soluciones muy ácidas (pH < 3)
prácticamente no puede migrar durante la formación de las corteza de meteorización; algo
semejante sucede con la alúmina, fácilmente soluble en condiciones muy ácidas y muy
alcalinas, pero prácticamente insoluble para valores del pH comprendidos entre 4 y 9,
propios de la corteza. Por su parte, la solubilidad de la sílice es mínima para condiciones de
pH comprendidas entre 2 y 4, aumentando significativamente en las condiciones neutras y
alcalinas. La variación de la solubilidad del Fe2O3, Al2O3 y SiO2 en función de la variación
del pH del medio permiten explicar las relaciones mutuas entre estos componentes en las
cortezas de meteorización y sus diferentes zonas. Como el silicio y el aluminio presentan en
las condiciones naturales imperantes en la corteza terrestre y en su superficie un solo
estado de oxidación (Al3+ y Si4+) las condiciones redox no ejercen influencia alguna en su
comportamiento, contrariamente a como sucede con el hierro, cuyo estado de oxidación
varía en dependencia de dichas condiciones (Fe2+ y Fe3+). Por esta razón, el
comportamiento del hierro estará regido tanto por las condiciones de acidez-alcalinidad
como redox.
El níquel es un metal divalente Ni+2 con un radio iónico de 0,68 Aº, similar en longitud
microscópica al magnesio divalente Mg+2 con radio iónico de 0,69 Aº, por tal razón la
existencia de ambos metales se sustituye mutuamente en las rocas del manto superior, lo
que los caracteriza en las condiciones en la parte inferior de la corteza (Muñoz et al., 2007).
La forma primaria de existencia del níquel en las ultrabasitas del macizo ofiolítico de
Camagüey es en forma de olivino – (Mg,Fe)2SiO4. Se afirma que a partir de este mineral
portador comienza la migración del níquel en la corteza de meteorización de San Felipe,
mediante el complejo proceso de lateritización.
La acción de los agentes de la meteorización sobre las litologías ultramáficas va
produciendo la destrucción de los minerales primarios, en particular los minerales ferro
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 71
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral
magnesiales, olivino y piroxenos. Las transformaciones que se llevan a cabo en la corteza
se realizan a través de reacciones químicas: oxidación, hidratación, hidrólisis y diálisis. Se
desarrollan casi simultáneamente en el proceso de lateritización de las ultramafitas
serpentinizadas.
El primer proceso químico que trae consigo un enriquecimiento relativo de níquel es la
lixiviación de la serpentina.
(Mg, Ni)3 Si2O5 (OH)4 + H2O = 2H2SiO4 2- + 3(Mg,Ni)2+ + 2OH -
Ahora el Ni2+ y el Mg2+ con un mismo radio iónico, se encuentran disueltos, aunque debe
considerarse que el níquel todavía se queda en su mayor parte durante el proceso de la
lixiviación dentro de la misma serpentina, en la cual puede enriquecerse hasta 2,0 %. El
níquel se precipita en ambiente con pH=6,6-7,0, por lo cual se explica la habilidad de la
migración limitada del níquel a partir de esta zona en solución. Su transporte se realiza en
forma de bicarbonato Ni (HCO3)2 ↔ Ni2+ + 2HCO3- .Se parte de la cuestión que la mayoría
del níquel de las serpentinas lixiviadas se quedan enriquecidas de modo residual a la roca
respectiva, mientras pocas cantidades se encuentran en las nontronitas y migrando en
aguas subterráneas.
Mg3Si2O5(OH)4 + 3Ni2+aq Ni3Si2O5(OH)4 + 3Mg2+
aq
(serpentina – lizardita) (serpentina-Ni)
En la reacción anterior la liberación del Ni2+ en la solución acuosa proveniente de la
transformación del olivino y piroxenos rómbicos y liberado de la estructura de la goethita de
la zona laterítica sustituye al Mg2+ en la estructura de la serpentina lizardita formándose la
serpentina niquelífera. Obsérvese que el Mg2+ que está en solución acuosa es removido de
la corteza en forma de solución que migra a zonas inferiores o pasa a formar parte de la
magnesita la que, en ocasiones, rellena grietas en zonas profundas de las ultramafitas.
La formación de los silicatos de níquel en la zona de saprolitas, se fundamenta en la
sustitución del Mg2+ por Ni2+, permitiendo la formación de esmectitas niquelíferas, cloritas
niquelíferas y los minerales del grupo de la serpentina portadores del metal. La liberación del
níquel en forma catiónica desde la goethitas, origina un proceso de enriquecimiento, lo que
está fundamentado por los altos valores de los contenidos del metal en esta zona del perfil.
Continuando el proceso de la descomposición, se encuentra en la saprolita la mayor parte
de nontronita, la más importante portadora de níquel en la altiplanicie San Felipe. El níquel
debe estar incorporado a la red atómica de estos materiales, en cantidades más altas que
en la serpentina. Disminuciones de contenido de níquel que ocurren a veces en las
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 72
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral
saprolitas, debían haber sido originados parcialmente por las intercalaciones de serpentinita
lixiviada.
Fe2SiO4 + 4O2 + 8H+ Fe2Si4O10(OH)2 + 6FeO(OH)- (oxidación – hidrólisis)
(fayalita) (nontronita) (goethita)
De la reacción anterior se demuestra la transformación más común que se desarrolla en el
proceso de lateritización, que es la formación de nontronita y la adsorción desde la solución
del Ni2+ que queda libre. Este proceso caracteriza la zona saprolítica en las menas del
yacimiento de San Felipe. La otra transformación del olivino muestra la formación de cuarzo
y goethita, proceso que también tuvo lugar en el yacimiento de San Felipe:
Fe2SiO4 + O2 + 2H+ SiO2 + 2FeO(OH) - (oxidación – hidrólisis)
(fayalita) (goethita)
El proceso de adsorción del Ni2+ por la goethita también tiene lugar en la transformación del
olivino al formar sílice libre (ópalo, calcedonia) y goethita.
Olivino (proceso de intemperismo – lateritización): liberación de cationes:
Ni2+, Co2+, Mn2+, Mg2+; lixiviación del silicio y la formación de fases amorfas, ópalo y
calcedonia.
Por primera vez se estableció un modelo de la migración geoquímica del níquel en el
yacimiento saprolítico de San Felipe, caracterizado por la formación de perfiles arcillosos
silicatados.
III.2.3 Balance de masas a partir de los índices de intemperismo y los coeficientes de movilidad geoquímica El análisis de los índices de intemperismo (ver tabla II.7) y del grado de acumulación-
extracción absolutos de los componentes (tabla II.8) permitió una evaluación de la movilidad,
distribución y concentración (zonalidad geoquímica) de los elementos químicos en los
perfiles ferrosialíticos de San Felipe.
El coeficiente de lixiviación aumenta según avanza el intemperismo. Los valores tan
elevados están relacionados con la redeposición de sílice. La siferritización se reduce lo que
atestigua un mayor arrastre de la sílice hacia los productos finales de la meteorización. El
coeficiente de desintegración aumenta a medida que las rocas se intemperizan mostrando
una extracción del MgO hacia el tope. La sialitización es más alta en la base del perfil
indicando acumulación del Al2O3 en las zonas superiores. Los coeficientes de alitización y
ferritización son mayores en el techo del perfil constatando una concentración de alúmina y
hierro. El coeficiente de mineralización de níquel está enriquecido hacia las zonas de
serpentinitas nontronitizadas y ocres texturales nontroníticos, relacionado con la presencia
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 73
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral
de abundantes minerales arcillosos que adsorben el níquel en su constitución. La
mineralización de cobalto se concentra en la zona de ocres texturales lateríticos y en menor
medida en los ocres nontroníticos, relacionado con la presencia de asbolanas en estas
zonas.
En la tabla III.1 se exponen las características de la movilidad geoquímica de los elementos
durante la meteorización de las ultrabasitas de San Felipe. Se observa como ocurre la
reducción de los componentes más móviles y el aumento de los acumulativos hacia arriba
en el perfil. Este hecho está relacionado con la extracción de los elementos químicos y los
procesos de auto envejecimiento del sistema coloidal por medio de la cristalización de los
geles.
Tabla III.1 Coeficientes de movilidad geoquímica y series de acumulabilidad en el yacimiento
San Felipe. Zona Movilidad geoquímica (KP) / Series de acumulabilidad
SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO NiO Cr2O3 TiO2 CoO Coraza ferruginosa
-24.2 -1.9 -12.5 - -33.3 -57.1 -28.6 0 +2.0 -33.3 Mg << Mn = Co < Ni < Si < FeIII < Al < Cr ~ Ti
Ocres no texturales con perdigones
-38.6 -0.77 -4.9 - -44.4 -60.0 -25.0 0 +25.0 -33.3 Mg < Mn < Si < Co < Ni << FeIII < Al ~ Cr < Ti
Ocres no texturales sin perdigones
-32.6 +0.25 -9.4 - -40.0 -40.0 -60.0 0 -3.3 -60.0 Ni = Co < Mg = Mn < Si << FeIII < Ti < Cr ~ Al
Ocres texturales lateríticos
-31.4 +40.0 +16.7 -50.0
-7.8 -60.0 -30.0 0 +5.0 -7.5
Mg < FeII < Si ~ Ni < < Mn ~ Co < Cr < Ti < FeIII << Al Ocres texturales nontroníticos
-16.7 +10.0 +18.2 -42.9
+33.3 -70.6 -20.0 0 +6.7 +60.0
Mg << FeII << Ni < Si < Cr < Ti < Al < FeIII < Mn << Co Serpentinitas nontronitizadas
-28.8 +1.67 +0.38 -60.0
-14.0 -55.6 +30.0 0 -6.67 -15.0
FeII < Mg < Si < Co ~ Mn < Ti < Cr < FeIII ~ Al << Ni Serpentinitas lixiviadas
-16.44
+15.0 +6.67 -50.0
+25.0 -32.7 +66.7 0 +50.0 +23.3
FeII < Mg < Si < Cr < FeIII < Al < Co < Mn << Ti << Ni Elementos: Acumulativos > 0; Inertes = 0; Poco móviles (0 a -30); Móviles (-30 a -60); Muy
móviles (-60 a -100). Los resultados del cálculo del balance de masas (Brimhall et al., 1987) mostraron que el
Fe2+, Mg tienen un fuerte agotamiento en la zona saprolítica (-72 %, -86 % respectivamente),
seguido del aumento en un +593 % Al, +327 % Fe3+, +438 % Mn, y +450 % Co. El
enriquecimiento absoluto del Ni +439 % ocurre en las serpentinitas nontronitizadas. En la
coraza el ritmo de agotamiento es -53 % de Si, y -99 % de Mg. El factor de enriquecimiento
del Mn decrece con respecto a la zona saprolítica +238 % y el Co +150 %.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 74
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral
III.2.4 Clasificación geoquímica de la corteza de intemperismo y barreras asociadas Los cationes presentes en las soluciones de la corteza de meteorización no son suficientes
para neutralizar los productos ácidos. Esto da lugar a que las aguas adquieran carácter
ácido y que la descomposición de los minerales transcurra en un medio ácido, lo que
determina la extracción de la mayoría de los cationes. En las cortezas ácidas se forman
caolinita, halloysita y otros minerales arcillosos.
En las zonas inferiores de la corteza, como resultado del aumento del pH y el surgimiento de
barreras alcalinas, se concentran algunos elementos que migran en las soluciones ácidas
desde los suelos y las zonas superiores. Los medios neutrales y hasta los alcalinos están
condicionados tanto por los cationes acarreados desde las zonas más superficiales como
por aquellos producidos durante la descomposición de los minerales primarios de las zonas
inferiores.
El magnesio, por ejemplo, se extrae de las capas superiores de la corteza, de las zonas de
óxido-hidróxidos (ocres) y nontronitas, al tiempo que en las capas inferiores, donde
predomina el medio básico (en las serpentinitas lixiviadas y en la zona de fragmentación)
este elemento se sedimenta en forma de magnesita. Como consecuencia del magnesio
extraído de la parte superior, en las zonas inferiores surgen barreras alcalinas en las que se
concentran toda una serie de elementos, entre ellos Ni, Co, Cu, Zn y Pb.
En las cavidades tiene lugar la sorción de los metales por parte de las arcillas, es decir, se
combinan las barreras alcalinas y de sorción. En semejantes condiciones se formó el
yacimiento hipergénico de níquel San Felipe.
Atendiendo a las condiciones de acidez-alcalinidad y oxidante-reductora de las aguas se
clasificó la corteza de intemperismo desarrollada sobre el macizo ofiolítico de Camagüey
dentro de la clase geoquímica Ácidas (H+) y Oxigenadas.
Algunos de los rasgos que permitieron esta clasificación fueron la ausencia de sales
fácilmente solubles y CaCO3, empobrecimiento de cationes de muchos elementos con
elevada capacidad de migración y concentración de los mismos en las barreras alcalinas y
de sorción que surgen en las zonas inferiores.
En base a sus contenidos de óxido de hierro (III), sílice y alúmina, los materiales en los
perfiles de meteorización son ferrosialíticos.
Las barreras geoquímicas que inciden directamente son pH, Eh y adsorción.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 75
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral
III.3 Caracterización mineralógica de los perfiles de alteración asociados a la corteza de meteorización III.3.1 Paragénesis minerales y evolución mineralógica La amplia diversidad de minerales asociados a la corteza del yacimiento San Felipe así
como la distribución espacial de los mismos y sus vínculos genéticos, conllevó a identificar y
establecer tres paragénesis principales (I, II y III), donde se agrupan los minerales en
correspondencia con las condiciones fisicoquímicas de formación.
Paragénesis - I – Olivino, piroxenos, espinelas, serpentina, magnesita, calcita, cuarzo. En
esta paragénesis se incluyen los minerales que se formaron en el proceso inicial de
diferenciación magmática del complejo ultrabásico y en el inicio de la meteorización de la
corteza.
Paragénesis - Ia - está representada mineralógicamente por:
Olivino (fayalita), piroxeno rómbico (enstatita), magnetita, cromita.
Paragénesis - Ib -:
Serpentina (antigorita y lizardita), ortopiroxenos bastitizados, magnesita, calcita, cuarzo.
Paragénesis - II - En esta paragénesis se recogen los minerales asociados a las saprolitas,
de génesis posterior a los que constituyen la paragénesis - I -. En una primera etapa se
formó clorita y posteriormente se formaron esmectitas.
Paragénesis - IIa – representa la zona de serpentinitas nontronitizadas:
Serpentina, clorita, talco, nontronita, bastita, calcedonia, maghemita.
Paragénesis - IIb - representa la zona de ocres texturales nontroníticos:
Serpentina, clorita, nontronita, goethita, maghemita, calcedonia, ópalo.
Paragénesis - III - se recogen los minerales asociados a las lateritas.
Paragénesis - IIIa – representa la zona de ocres texturales lateríticos:
Asbolanas, ernieniquelita, pirolusita, goethita, ópalos, marshalita.
Paragénesis - IIIb -: representa la zona de ocres no texturales:
Asbolanas, goethita, ópalos, caolinita, micas, marshalita.
Paragénesis - IIIc -: representa la zona de coraza ferruginosa:
Hematita, gibbsita, sílice libre.
Estas paragénesis se expresan mediante la aparición secuencial de la asociación de
minerales desde la roca madre, hasta las zonas superiores del perfil de alteración (Bucher et
al., 2015). Siempre se puede establecer una filiación entre los minerales primarios e
hipergénicos en el perfil de meteorización (Muñoz et al., 2015). En las lateritas predominan
los óxidos de Fe, fundamentalmente la goethita, hematita y maghemita con cromoespinelas.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 76
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En las saprolitas predominan los silicatos de Fe y Mg: esmectitas, serpentinas, cloritas. Las
rocas madres están constituidas por olivinos, piroxenos, espinelas.
Las paragénesis observadas en el perfil de alteración de San Felipe se explican en términos
de la solubilidad de equilibrio de los minerales. El mineral más soluble es el olivino, seguido
de los piroxenos, serpentina, clorita, talco, nontronita, caolinita, gibbsita, goethita. La
posición del cuarzo es variable.
Es característico en la zona laterítica la presencia de la paragénesis magnetita - maghemita,
hecho que indica la transformación de los minerales de Fe en el ambiente intempérico. La
maghemita es una fase metaestable en transición a las fases de la hematita. La hematita
(Fe2O3) es propia de un ambiente netamente oxidante, se localiza principalmente en la zona
superior del perfil laterítico, detectándose por el aspecto oolítico y la coloración pardo -
rojiza.
Vale señalar que el Fe puede presentarse en varias formas mineralógicas, desde goethita y
hematita, espinelas (magnetita y cromoespinelas) hasta compuestos silicatados, cada una
de ellas con sus características cristaloquímicas específicas (Zhu et al., 2012), lo que influye
en la diferenciada forma de retención y afinidad que tienen cada una de estas fases
minerales respecto al níquel. Algo parecido se observa con el magnesio y la sílice, los
cuales se pueden presentar según varias formas minerales.
III.3.2 Clasificación mineralógica del perfil de intemperismo La corteza de meteorización de San Felipe se desarrolla en condiciones climáticas menos
severas que las condiciones climáticas imperantes en otras latitudes. La lixiviación de la
sílice no ocurre con tanta intensidad y se combina con pequeñas cantidades de aluminio y
hierro formando esmectitas, en vez de minerales oxidados de hierro. Las esmectitas juegan
un papel similar al que desarrolla la goethita en los perfiles de menas oxidadas, es decir fija
los cationes Ni2+ en la estructura de las arcillas y en sustitución del Fe2+. Las arcillas
esmectíticas poseen contenidos desde 1,0 a 1,5 % en las menas saprolíticas. Se verificó
que la sílice sobrante de la formación de las esmectitas pasa a formar nódulos de ópalos o
de calcedonia dentro de las zonas arcillosas, muy abundantes en San Felipe. Los perfiles
arcillosos se desarrollan en áreas muy amplias con relieve bajo que limitan los
desplazamientos de las aguas subterráneas. Estas zonas arcillosas ricas en níquel están
cubiertas por capas de óxidos ricos en hierro y pobres en níquel. Otro ejemplo
representativo de este tipo de perfil es Murrin Murrin en Australia (Wells et al., 2011).
Por todo lo anteriormente expuesto se afirma que el yacimiento de San Felipe desde el
punto de vista mineralógico pertenece al perfil tipo arcilloso.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 77
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral
III.3.3 Principales fase minerales portadoras de níquel del yacimiento San Felipe El conocimiento de la forma en que se presenta el níquel en las condiciones naturales
determina la posibilidad de realizar trabajos geológicos más efectivos, pues las condiciones
que propician su acumulación o dispersión deben ser conocidas para lograr un minado más
racional. Además, en este tipo de yacimiento residual, el níquel está contenido en los
productos intermedios y finales del proceso de intemperismo donde no existe una forma
mineralógica propia de este metal, por lo que resulta una tarea muy difícil la de establecer
las fases minerales que portan este valioso elemento.
De acuerdo con los resultados obtenidos constituyen fases minerales de interés con relación
al níquel, las fases silicatadas de hierro y de magnesio presentes en el material saprolítico.
Al valorar químicamente las diferentes fracciones granulométricas en las cuales se
concentran las principales fases minerales de interés se evidencia que la nontronita
constituye la principal fase portadora de níquel en las zonas saprolíticas del yacimiento de
San Felipe, con un contenido promedio de 2,58 % de Ni.
Las serpentinas, fundamentalmente la lizardita, constituyen la segunda fase portadora de
níquel de importancia, con contenido promedio de 1,95 % de Ni. Los contenidos de níquel
observados en la nontronita y en las serpentinas ponen de manifiesto el importante papel
que desempeñan los minerales arcillosos silicatados en la extracción del níquel del material
saprolítico.
Tabla III.2 Composición química de las fases minerales portadores de Ni en el yacimiento
San Felipe (según Chang, 2015c). Mineral MgO Al2O3 SiO2 CaO TiO Cr2O3 MnO Fe2O3 CoO NiO Nontronita 7.07 4.24 61.83 0.90 0.01 0.60 0.14 22.46 0.13 2.58 Serpentina 39.8 1.14 43.02 0.11 0.07 0.44 0.12 12.36 0.06 1.95 Goethita 0.10 2.83 2.75 -- 0.13 0.78 0.70 90.31 0.19 1.40 Asbolanas 0.72 17.20 0.49 -- 0.02 0.05 44.45 8.91 7.84 17.21 Maghemita 0.26 3.28 1.98 -- 0.16 0.89 1.39 90.52 0.43 1.29 Las formas mineralógicas de silicatos de hierro y magnesio son las más importantes en las
zonas saprolíticas. Por su abundancia constituyen las fases minerales principales, donde se
concentran cantidades apreciables de níquel, de modo que desempeñan un papel
importante en la repartición de este elemento a través del perfil.
Según los resultados de la tabla III.2, es evidente el carácter marcadamente niquelífero que
posee la nontronita, con un rango mucho más estrecho que las serpentinitas y un contenido
promedio más alto, superior al de todos los minerales silicatados presentes en las saprolitas.
Las características físicas de las saprolitas deben tenerse en cuenta al valorar la influencia
de otros elementos, como la sílice, en el proceso de extracción de níquel. La forma
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 78
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral
mezclada en que se presentan la sílice junto con la nontronita y serpentina hacen un tanto
compleja la recuperación de este metal en el proceso industrial. Numerosos autores prestan
mucho interés a los minerales principales (Cordeiro, 1987), pero no tienen en cuenta la
presencia de fases minerales no portadoras (Rojas, 1994 b), como ópalos y calcedonia, lo
que incide negativamente en la eficiencia del proceso de recuperación. Este aspecto debe
considerarse a la hora de diseñar el proceso de beneficio con el fin de separar los minerales
portadores de los no portadores. La separación de la sílice libre es factible ya que la misma
posee una fracción granulométrica de enriquecimiento definida (+ 4,75 mm).
La nontronita constituye la principal fase mineral (58 % en peso) en las zonas saprolíticas de
la corteza de intemperismo del yacimiento San Felipe, con un contenido promedio de níquel
de 2,58 %; tiende a concentrarse en la zona de arcillas, donde alcanza un contenido hasta
de 4 % en peso, con una granulometría muy fina (menor de 74 micrones). Aporta alrededor
del 76 % de todo el níquel. Ver tabla III.3.
Tabla III.3 Extracción del Ni asociado a las menas saprolíticas arcillosas del yacimiento San
Felipe (Chang, 2016).
Especie mineralógica Aporte de Ni (%) Ni libre 2
Nontronita 76
Serpentina 6
Goethita 10
Cloritas 3
Asbolanas 2
Maghemita 1
Las serpentinas aportan alrededor de 6 % de níquel, constituyendo las fases minerales
silicatadas de segunda importancia en este yacimiento. Tienden a concentrarse en la
subzona de serpentinitas nontronitizadas, representan del 10 al 15 % en peso, con una
granulometría medianamente gruesa.
La goethita, maghemita, asbolanas, cloritas aportan el 15 % de níquel restante y
representan alrededor del 20 % en peso de todas las fases minerales presentes en la capa
útil.
La hematita, sílice libre, espinelas, micas son fases minerales no portadoras de níquel, con
contenidos inferiores al 0.7 % de NiO, pero están íntimamente ligadas a las fases portadoras
en el material saprolítico. De ellas son los ópalos y calcedonias los que más negativamente
influyen durante el proceso metalúrgico, pues su contenido puede ser alto (10 % en peso
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 79
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como promedio), siendo su fracción de concentración bastante representativa en estas
zonas. Todo esto avala el carácter no portador de estos minerales de sílice.
III.3.4 Cristaloquímica de la principal especie mineralógica portadora de níquel EI espectro de DRX confirmó que se trata de una esmectita con dos capas de agua ya que
el pico que corresponde al plano reticular 001 (14,7 Å en agregados orientados), se traslada
a 17,3 Å en el tratamiento de la muestra saturada con etilenglicol y a 9,9 Å en la muestra
secada a 550 °C, por la ganancia y pérdida, respectivamente, de moléculas de agua en la
estructura (figura III.2 a).
De acuerdo con el valor del espaciado reticular 060 y 330, determinado a partir de los
espectros DRX de muestras en forma de polvo (figura III.2 b), las esmectitas de San Felipe
se consideran como dioctaédricas. EI valor de 1,51 Å coincide con el valor propuesto por
Gaudin et al. (2004, 2005) en las esmectitas del perfil laterítico de Murrin Murrin (Australia).
Se establece que valores superiores a 1,52 Å de espaciado reticular son propios de
esmectitas trioctaédricas.
Figura III.2 (a) Espectro DRX con el valor de espaciado reticular de las reflexiones 001 de la
muestra 84-05 en agregados orientados, y tratamientos de etilenglicol y a 550 °C y (b) valor
del espaciado reticular de las reflexiones 060 y 330 mediante el programa X´pert
(background extraído).
El cálculo de las fórmulas cristalo-químicas de la celda unidad (tabla III.4) permite valorar
desde el punto de vista geoquímico la participación individual (en cada muestra) de los
contenidos específicos del número de átomos de níquel y de otros metales que forman parte
de la composición química de la molécula de la nontronita, así como, es posible estimar el
papel de portador primario del níquel a las cortezas de intemperismo, mediante los procesos
de meteorización de las litologías ultramáficas.
Los análisis TEM-AEM y EMPA han permitido obtener la fórmula estequiométrica de la
esmectita, confirmando que se trata de una esmectita férrica-magnésica con níquel
(nontronita).
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 80
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral
Tabla III.4 Número de cationes en la celda cristalográfica unidad de las nontronitas del
yacimiento San Felipe. Calculado en base a 11 átomos de los análisis TEM-AEM.
Muestra Mg Al Si K Ca Cr Mn Fe Ni Sm05 3 0.71 0.30 3.98 0.01 0.1 0.001 0.001 1.10 0.12
Sm05 4 0.70 0.49 3.93 0.03 0.14 0.02 0.01 0.94 0.10
Sm05 5 0.96 0.25 4.01 0.02 0.05 0.01 0.003 0.95 0.4
Sm05 6 1.00 0.15 3.74 0.01 0.04 0.02 0.01 1.4 0.10
Sm05 7 0.48 0.38 3.99 0.01 0.05 0.07 0.001 1.09 0.17
Sm05 8 0.49 0.40 4.00 0.01 0.03 0.06 0.007 1.09 0.17
Sm05 9 0.53 0.41 4.03 0.01 0.04 0.05 0.006 1.02 0.15
Sm05 11 0.49 0.33 4.02 0.01 0.03 0.03 0.001 1.17 0.14
Sm05 12 0.59 0.35 4.02 0.01 0.07 0.05 0.001 1.02 0.16
Sm05 13 0.86 0.23 4.02 0.01 0.06 0.01 0.04 0.98 0.14
Sm05 14 0.65 0.24 4.00 0.02 0.07 0.01 0.001 1.20 0.07
La fórmula teórica de la nontronita es Na0.3 Fe23+ (Si,Al)4 O10 (OH)2•n(H2O)
La fórmula estructural de la celda unidad obtenida, con los valores promedio es:
(Si3,97Al0,03)∑=4.00 (Al0,3Fe1,07Mg0,69Ni0,11Cr0,03Mn0,01)∑=1.94 O10 (OH)2 (Ca0,09K0,01)∑=0.10
Los átomos de Fe oscilan entre 0,95 y 1,29 en las fórmulas estructurales, el Mg oscila entre
0,49 y 1,01 y el Ni entre 0,01 y 0,17 átomos por fórmula unidad.
Las fórmulas cristaloquímicas de la celda unidad de la nontronita expuestas en forma
catiónica reflejan la composición química particular de cada muestra del mineral y permiten
analizar sus relaciones, contenidos específicos y sus tendencias genéticas.
Del análisis de la tabla III.4, donde se exponen los números de cationes de las muestras de
nontronitas investigadas, así como de las fórmulas cristaloquímicas expuestas, se destacan
los valores de los números de cationes de Fe3+ y Mg2+, con valores muy próximos entre
ellos, en cambio, los cationes Cr3+ y Mn2+ manifiestan valores muy por debajo de la unidad.
Estas relaciones tienen un extraordinario significado geoquímico, al indicarnos que la
mineralización nontronítica férrica es rica en magnesio y se corresponde con las
características genéticas de menas niquelíferas asociadas a cortezas de intemperismo.
Los valores de Ni2+ en las nontronitas se mantienen casi constantes, lo que indica un mismo
nivel de segregación de las esmectitas en relación con el corte teórico de la asociación
ofiolítica.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 81
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El cálculo y elaboración de las fórmulas estequiométricas para las nontronitas se realizaron
por primera vez en las investigaciones de la mineralización niquelífera en la región de
Camagüey y del país. Permitió incrementar la precisión y confiabilidad de los resultados
analíticos de los elementos químicos que integran las menas arcillosas silicatadas. Estos
resultados son útiles para medir el grado de eficiencia industrial en la futura planta de
beneficio de San Felipe.
El análisis de la composición química de la celda elemental de las nontronitas en las menas
del yacimiento San Felipe, permitió corroborar el comportamiento geoquímico de los
elementos químicos que integran las mismas.
La composición química de las esmectitas de San Felipe se representó en un diagrama
triangular Al / (Mg+Ni) / (Fe+Cr) junto con las de Murrin Murrin (Gaudin et al., 2004, 2005).
Se observa que las esmectitas de San Felipe contienen cantidades más elevadas de níquel
y magnesio (figura III.3).
Figura III.3. Diagrama ternario Al/(Mg+Ni)/(Fe+Cr) con los datos de TEM-AEM de las
esmectitas de San Felipe y de Murrin Murrin.
III.4 Caracterización geoquímica y mineralógica integral del yacimiento San Felipe III.4.1 Condiciones de formación de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe En el presente epígrafe se recogen las consideraciones del autor, partiendo de lo
establecido en otras investigaciones de que en el análisis de las condiciones de formación
de las cortezas de meteorización y de sus yacimientos minerales asociados se manejan dos
hipótesis fundamentales: la hipótesis de los estadios u etapas y la hipótesis de síntesis.
En cuanto a la hipótesis estadial según un esquema de incremento de la complejidad de las
moléculas de los minerales secundarios debido a la elevada capacidad de adsorción de sus
geles constituyentes y a los elementos adicionados por las soluciones acuosas, se plantea
que los alumosilicatos se transforman en minerales de composición nontronítica.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 82
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral
De acuerdo con la hipótesis sintética, la corteza de intemperismo de San Felipe surge como
resultado de la síntesis de los minerales constituyentes de sus diferentes zonas a partir de
soles de hidróxidos del Al, Fe, Si y otros elementos libres, los cuales fueron originados
como resultado de la descomposición de los silicatos de la roca madre y del eluvio en el
transcurso de la meteorización. Según esta hipótesis, como resultado de la descomposición
de los silicatos y otros minerales en la corteza surgen hidrosoles de hidróxidos cargados
positivamente (Al2O3 • nH2O o Fe2O3 • nH2O) y otros cargados negativamente (SiO2 •
nH2O o MnO2 • nH2O), así como otros de composición más compleja. En determinadas
condiciones naturales una parte de dichos hidróxidos libres se atraen recíprocamente en
virtud de sus cargas opuestas, coagulándose y precipitándose en forma de geles, mientras
que otra parte, en particular los de Si, Fe, Mn y otros metales, pueden permanecer en
solución y evacuarse de la corteza. Al producirse la coagulación de todos los soles,
incluyendo los de Si y Al, se precipita un gel de composición alumosilicatada cuya ulterior
transformación da lugar a la formación de una corteza con un perfil arcilloso. Como
resultado de la precipitación de los geles de Al, Fe y Mn, con la consiguiente evacuación de
la sílice en solución, se crean las condiciones necesarias para la formación de una corteza
de meteorización con un perfil del tipo saprolítico.
En la actualidad la mayoría de los investigadores considera que las soluciones coloidales
contribuyen significativamente a la migración fuera de los límites de la corteza de
meteorización de los compuestos en forma de soles de numerosos elementos. Por otro lado,
los coloides presentan una capacidad de intercambio iónico muy elevada, lo que favorece la
acumulación de determinados elementos químicos en los complejos coloidales adsorbentes.
Esto último, vinculado además a la alta capacidad de adsorción selectiva de determinados
coloides hacia los cationes de algunos metales particulares, trae como resultado la
acumulación, hasta alcanzar concentraciones de importancia económica, de dichos metales
en las asociaciones de minerales propios de las cortezas de intemperismo.
Los mecanismos de formación del yacimiento San Felipe son:
a) Concentración de los elementos de interés económico en los productos residuales
estables en las condiciones superficiales a expensa de la lixiviación de los componentes no
valiosos.
b) Lixiviación de los elementos de interés económico de las zonas superficiales de la
corteza de meteorización y su traslado en solución por las aguas superficiales y ulterior
redeposición en las zonas más profundos. La redeposición ocurre cuando las aguas que se
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 83
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral
infiltran cargadas de metales se tropiezan con determinadas barreras geoquímicas,
preferentemente alcalinas y reductoras, para determinados metales que migran disueltos.
Según Golightly (2010) se distinguen tres series típicas del desarrollo del perfil de alteración
intempérica. En San Felipe se manifiestan todas con ligeras diferencias (González et al.,
2005). La primera serie se trata de una zona elevada con un nivel freático profundo donde la
lixiviación supera la erosión y conlleva al desarrollo de una potente zona de saprolita. En los
casos cuando la lixiviación alcanza las aguas subterráneas surge entonces la zona
nontronítica. Se incrementa la sílice libre relacionada con zonas de fracturación tectónica.
Los agentes erosivos actúan sobre todo en los bloques que se levantan y provocan la
denudación parcial de los ocres no texturales. Este material se transporta y es acumulado
en localidades de relieve más bajo, quizá sobre bloques tectónicos hundidos. A partir de
esta situación pudieron ocurrir elevaciones locales con la consecuente pérdida de las zonas.
La sílice libre se acumuló en las pendientes y bordes de la meseta. La serie dos tuvo un
desarrollo igual a la primera pero la erosión es sostenida, baja el nivel freático y ocurre la
transportación de las zonas lateríticas y saprolíticas. Ha ocurrido hasta entonces un
enriquecimiento en níquel de las partes inferiores de las saprolitas. La tercera serie tiene
lugar en el interior de la meseta San Felipe con niveles freáticos muy cerca de la superficie,
donde el desarrollo de la saprolita está frenado por el traslado lateral de Ni, Co y Fe,
surgiendo abundante sílice libre debido a valores bajos del pH. Si el nivel freático desciende
es posible que continúe la lixiviación dando lugar a una zona de enriquecimiento en níquel.
Este tipo de perfil se observa también en los bordes de la meseta, quizás por el avance de la
erosión del talud de la misma hasta las zonas que inicialmente estaban en su interior.
Se llegó a la conclusión de que la esmectita (nontronita) en su proceso de migración (como
compuesto coloidal) por la corteza de intemperismo suele captar cationes de níquel e
introducirlo en su envoltura atómica y de ahí su ocurrencia en la misma.
Teniendo en cuenta la evolución de la corteza de intemperismo en San Felipe, representada
por dos generaciones: una más antigua formada por relictos de sílice libre en forma de
ópalos y otra más joven que constituye las menas actuales, desarrolladas sobre los relictos
de la primera; se plantea que la hipótesis coloidal es la más probable para la formación de la
nontronita en el yacimiento San Felipe.
III.4.2 Valoración compleja de las menas niquelíferas del yacimiento San Felipe y opciones para los procesos metalúrgicos de extracción de los metales Los componentes útiles presentes en los yacimientos saprolíticos no se encuentran en fases
minerales discretas o individuales, por lo que no resulta posible la previa obtención de
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 84
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral
concentrados de fases de minerales útiles por vías mecánicas, requiriéndose de complejos
procesos hidro y pirometalúrgicos para la recuperación de los componentes de interés
económico.
La clasificación de las menas permitió relacionar los aspectos geológicos y tecnológicos
para una evaluación de la corteza de intemperismo de San Felipe.
En la tabla III.5 se presenta la composición química del yacimiento según los tipos de
menas. A partir de estos contenidos se exponen en la tabla III.6 las características del
comportamiento geólogo-tecnológico esperado de las menas en el proceso metalúrgico, en
base a una serie de coeficientes aditivos y multiplicativos.
Tabla III.5 Contenido de los elementos químicos en el escombro y dentro de la capa útil del
yacimiento San Felipe. Zona NiO CoO Fe2O
3 FeO SiO2 MgO Al2O3 Cr2O
3 CaO PPI Suma Pot.
Escombro 0.52 0.06 42.9 0.01 34.0 0.8 10.2 1.5 0.1 10.1 100.2 7.1 Capa útil total
1.64 0.08 27.3 0.49 46.3 8.2 4.1 0.86 1.2 10.9 101.1 10.9
Sin MgO 1.16 0.15 48.2 0.17 29.8 1.21 7.0 1.70 0.1 10.4 99.9 0.2 Bajo MgO 1.61 0.08 29.7 0.38 47.7 4.80 4.3 0.95 0.2 10.5 100.3 7.1 Medio MgO
1.87 0.04 20.6 0.61 47.5 14.3 3.2 0.78 0.2 11.2 100.3 3.2
Alto MgO 1.45 0.02 13.6 0.92 43.5 26.9 1.8 0.47 0.3 11.3 99.4 0.4
Como índices para determinar el esquema tecnológico de procesamiento industrial se
utilizaron el coeficiente multiplicativo de la zonalidad (Kz), el cual refleja el grado de
transformación físico-química del material de la corteza y el coeficiente Kb, que toma en
consideración las propiedades de oxidación-reducción del medio en que se formaron las
menas. Ambos índices, así como la definición del tipo de proceso industrial correspondiente,
fueron tomados de la metodología de Vershinin (1983).
Kz = Fe2O3 * Al2O3 Coeficiente de zonalidad de la corteza de intemperismo SiO2 * MgO Kb = (Fe2O3 + FeO) Índice de condiciones Redox
Fe2O3
Para el estudio de la composición de las menas frente a su procesamiento metalúrgico y del
comportamiento de los componentes útiles (níquel y cobalto) en ellas se emplearon una
serie de índices.
N.M = Fe * Ni Número de mineral
SiO2 * MgO
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 85
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral
A parte del número de mineral, para iguales fines se emplearon otros índices aditivos o
multiplicativos, que involucran a los componentes útiles: hierro y níquel, así como a los
nocivos: silicio y magnesio. Ver tabla III.5.
Como índice complementario, para caracterizar al unísono las propiedades tecnológicas y la
riqueza (nivel de extracción esperado para los componentes útiles) de las menas, Lavaut
(1987) introdujo el índice de zonalidad en forma modificada: según Kz * Ni * Co, ya que
aparte del níquel, es necesario tomar en consideración el contenido de cobalto. Para el
yacimiento de San Felipe se proyecta la extracción complementaria de Co (hasta un 90 %).
Tabla III.6 Evaluación compleja de la calidad de los tipos de menas del yacimiento San
Felipe.
Tipo de menas
Índices Geólogo-Tecnológicos Kz Kb N.M Ni+Fe Ni*Fe SiO2+MgO SiO2*MgO Kz*Ni*Co
Sin MgO 9.4 1.00 1.6 49.4 55.9 31.0 36.1 1.6 Bajo MgO 0.6 1.01 0.2 31.3 47.8 52.5 228.9 0.08 Medio MgO 0.1 1.03 0.06 22.5 38.5 61.8 679.2 0.007 Alto MgO 0.02 1.07 0.02 15.1 19.7 70.4 1170.2 0.0006 Sobre la base de todos los parámetros geólogo-tecnológicos se plantea que las menas de
San Felipe pueden ser procesadas mediante un esquema hidrometalúrgico de lixiviación
ácida, en estado natural y de acuerdo a la zonalidad geoquímica y mineralógica de la
corteza. Las menas alertan por la relación en ellas de componentes útiles y nocivos, lo que
se reflejará en los resultados del extractable durante el procesamiento tecnológico.
Opciones y diseño de procesamiento.
Los estudios realizados hasta la fecha (Alfonso, 2003; Herrera, 2009) cubrieron todo el
espectro de opciones de procesamiento desde pirometalurgia hasta lixiviaciones ácida y
amoniacal. El objetivo principal fue probar el comportamiento de las menas ricas en arcillas
de San Felipe mediante los diferentes procesos disponibles e identificar las rutas críticas.
La opción de procesamiento para la obtención de ferroníquel fue descartada basada en los
resultados negativos alcanzados. Esta opción no es factible técnicamente debido a la
elevada relación sílice/magnesio ocasionando erosión en los hornos y problemas para
separar al níquel del fundido silíceo. En adición los altos requerimientos energéticos
necesitan altos grados de níquel para que el proceso sea económico. Otro aspecto es la no
recuperación de cobalto, por lo que no se logra un crédito por este subproducto.
Las pruebas metalúrgicas usando el procesamiento Caron resultaron ser lo suficientemente
desalentadoras como para descartar esta opción. Las recuperaciones de níquel (máximo 65
%) y cobalto (alrededor de 35 %) fueron no económicas. Estos resultados negativos se
atribuyen a los bajos contenidos de hierro (20 %), los que representan menos de la mitad de
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 86
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral
los contenidos de hierro en las menas oxidadas de Moa. En la menas de San Felipe las
arcillas ricas en magnesio recristalizan en silicatos refractarios, donde el níquel es
inaccesible a la lixiviación amoniacal. El autor no cree que el proceso Caron sea económico
con los precios bajos de níquel y especialmente por los altos costos energéticos y de
reactivos.
Las pruebas mediante lixiviación ácida a altas presiones fueron más alentadoras en
términos de recuperación de los metales (Ni- 98 % y Co- 95 %). Dos problemas potenciales
detectados son los altos consumos de ácido por los elevados contenidos de magnesio y
difíciles características reológicas de las menas ricas en arcillas.
Existen varios procesos hidrometalúrgicos que están siendo pilotados y evaluados en la
actualidad, los que incluyen la lixiviación ácida a presión mejorada (EPAL), lixiviación
atmosférica (AL), lixiviación clorídica y lixiviación en pilas.
La composición mineralógica de las menas arcillosas hace compleja su preparación. El
esquema convencional de preparación de pulpa sólo permite obtener pulpas con 30 – 35 %
de sólidos mediante la sedimentación (Cawse y Bulong), por lo que se ha pasado a la
preparación directa de pulpas con alto porciento de sólidos (30 – 40 %), por ejemplo Murrin
Murrin). Las menas nontroníticas de San Felipe, mediante el uso del esquema convencional
de preparación de pulpa, reportó 30 % de sólidos y menos. La aplicación de nuevas
tecnologías y/o aditivos permitió alcanzar pulpas hasta con 35 % sólidos.
El empleo de agua salina en el proceso (plantas de Cawse y Bulong) es un hecho y aunque
las condiciones de corrosión y abrasión requirieron materiales especiales, se reivindica una
cinética más rápida, extracciones altas de Ni y Co y una mejora sustancial en la
sedimentación.
En los procesos industriales hidrometalúrgicos la efectividad de extracción del níquel
depende, entre otros factores de la composición de las fases de la mena y de la forma en
que está presente el níquel en estas fases. A modo de ejemplo, estudios como µXAF en
fases monominerales del perfil saprolítico de San Felipe permitirían caracterizar la posición
que ocupa el níquel en la estructura de la especie mineralógica (si está adherido a la
superficie o entra en la estructura del mineral), lo cual es de gran importancia para diseñar
procesos de tratamiento industrial.
Los recursos estimados en el área del yacimiento alcanzan los 291 millones de toneladas
(1,3 %Ni – 0,05 %Co), de las que 144 millones son de mineral de alta ley (1,6 % Ni – 0,06 %
Co). Para el proceso de estas reservas se propone diseñar una planta metalúrgica, con
capacidad de procesar 3,7 millones de toneladas de saprolita al año, con un contenido de Ni
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 87
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral
de 1,33-1,65 %, y producir de 30 000 a 50 000 toneladas de níquel anuales. La tecnología
que pudiera emplearse sería la lixiviación ácida (disolución del metal a presión con ácido
sulfúrico), de la cual se obtendrá un producto intermedio de hidróxido de níquel y cobalto,
con una eficiencia de extracción del 90 % en su última fase. En el proceso industrial, la
extracción en la refinería del níquel y cobalto, se realizaría por el método solvente (ASX) por
amonio, obteniéndose un producto final de níquel metálico (> 99 %) y sulfuro de cobalto.
III.4.3 Perspectivas de San Felipe como yacimiento policomponente y su interés desde el punto de vista práctico Sobre el macizo ofiolítico de Camagüey se originó una extensa y potente corteza de
meteorización como resultado de la acumulación de los productos residuales en el
yacimiento de carácter eluvial San Felipe. El mismo constituye un yacimiento de talla
mundial muy enriquecido en Fe, Ni, Co, Cr, Al, Mn y muchos otros metales. Actualmente se
prevé su explotación solamente para la recuperación del Ni y parte del Co.
El análisis que a continuación se realiza tiene como objetivo fundamental dar a conocer
algunos datos acerca de la distribución de metales preciosos y determinados elementos
raros en las saprolitas niquelíferas camagüeyanas, haciendo énfasis en los EGP. Durante el
proceso de formación de la corteza de meteorización niquelífera a partir de las rocas
ultrabásicas, algunos elementos químicos resultan fuertemente lixiviados y extraídos,
manifestando una significativa migración acuosa, al tiempo que otros menos móviles se
concentran notablemente.
Dentro de los primeros se destacan: Si, Mg, Ca, Fe2+ y K, mientras que dentro de los
segundos lo hacen: Fe3+, Al, Cr, Ti, Mn, Ni, Co, Cu, Zn. Hay que destacar que en los
productos residuales ocurre una significativa concentración de prácticamente todos los
elementos minoritarios presentes en las rocas madres (microelementos)
independientemente de la capacidad de migración acuosa de los mismos en las condiciones
hipergénicas (Lavaut, 2015).
Desde nuestro punto de vista, la significativa concentración relativa de los elementos
minoritarios en los productos residuales, en comparación con sus concentraciones en la
roca madre, se debe a la alta capacidad de adsorción de los silicatos secundarios y de
determinados productos de la hidrólisis de los elementos mayoritarios poco móviles, en
particular los hidróxidos de hierro y manganeso, que convierten a las saprolitas en una
eficiente barrera de sorción, que hace que una cantidad apreciable de los elementos
químicos minoritarios que migran en forma iónica en el medio acuoso se vean
imposibilitados de abandonar el espacio ocupado por la corteza.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 88
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral
Elementos tan dispersos en las ultrabasitas, como son los casos del germanio y el escandio
se encuentran concentrados de manera notable en el yacimiento San Felipe. El escandio es
un subproducto potencialmente recuperable (más del 85 %) en algunos minerales
(oxihidróxidos de Mn-Fe) cuando se procesan por la tecnología HPAL (Herrera, 2005).
Investigaciones preliminares demostraron que existen tecnologías y se pueden aplicar para
recuperar ese metal. A medida que crecen los proyectos HPAL y se consolida la tecnología
básica, seguramente va a aumentar el interés por recuperar subproductos tales como el Sc
para mejorar los índices económicos especialmente en el procesamiento de minerales
saprolíticos de baja ley.
Todo un conjunto de metales, dentro de los que se destacan los EGP, Au, Ag y otros, que
son caracterizados como prácticamente inmóviles o de muy escasa capacidad de migración
acuosa en las condiciones hipergénicas oxidantes, se concentran de manera notable en la
corteza. Esto se comprueba por los datos obtenidos acerca de la distribución de los EGP en
San Felipe. Si se tiene en cuenta que en las rocas ultrabásicas las concentraciones de los
EGP se encuentran en el orden de unos pocos ppb, a pesar de que ellas son las rocas de la
corteza terrestre en que estos elementos suelen alcanzar sus máximas concentraciones,
podrá observarse que en las menas saprolíticas algunos de estos elementos, entre los que
se destacan Pd, Pt y Ru, experimentaron una considerable concentración relativa, con un
factor de enriquecimiento superior a 10.
Las concentraciones obtenidas para estos elementos pueden ser consideradas como
notablemente anómalas, en comparación con el fondo geoquímico estimado para la corteza
terrestre en general y para las ultrabasitas en particular. El contenido total de EGP en San
Felipe es de 78 ppb como promedio. El conjunto de EGP es dominado por el Pd. El aporte
de los platinoides raros (Ru, Ir, Rh) es relativamente bajo y la relación (Ru+Ir) / (Pt+Pd) es
también baja. Estos datos pueden ser tomados como tentativos para comenzar, pues no
toman en cuenta los sectores ricos en EGP relacionados con trampas estructurales
(bolsones) con unidades ricas en Mn y otras barreras geoquímicas.
Estas rocas contienen otros metales de transición importantes y con demanda para la
industria, como el vanadio (V), cromo (Cr), manganeso (Mn), cobre (Cu), cinc (Zn), titanio
(Ti), galio (Ga), estroncio (Sr) y ytrio (Y).
Del grupo de los ETR en las rocas ultramáficas camagüeyanas existen prácticamente todos
los lantánidos, entre los cuales están varios metales de alta demanda y aplicación
tecnológica actual, como son el cerio (Ce), europio (Eu), gadolinio (Ga), lantano (La), terbio
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 89
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral
(Tb), lutecio (Lu), neodimio (Nd), disprosio (Dy), praseodimio (Pr) y holmio (Ho) (Aiglsperger,
et al., 2013; Chang, 2015 d).
Aunque se ha estudiado muy poco la distribución de Au y Ag, también se espera un
enriquecimiento notable en la corteza. Teniendo en cuenta que el Au, dentro de las rocas de
la corteza terrestre, alcanza sus máximas concentraciones en las ultrabasitas y la escasa
movilidad geoquímica de este elemento, pudiera esperarse que el Au presentara
concentraciones semejantes o superiores a las del Pd, por lo que entonces la sumatoria de
Pt, Pd, Ru y Au superaría con creces la cifra de 80 ppb. Desde nuestro punto de vista vale la
pena continuar investigando la distribución de los metales nobles y otros elementos raros y
dispersos, teniendo muy en cuenta el carácter zonal de dicha distribución en el perfil,
conocer mejor las formas en que ellos existen y las vías más apropiadas para su
recuperación económica en un futuro no muy lejano.
Esto es totalmente posible porque en las últimas dos décadas regiones del mundo con
industrias minero-metalúrgicas basadas en saprolitas niquelíferas han obtenido sustanciales
éxitos en la extracción, además de níquel y cobalto, también de otros metales (escandio,
cromo, hierro) como sub-productos del proceso fabril, y aún no cesan en ulteriores
investigaciones geológicas, químicas y metalúrgicas para lograr la extracción también de
otros metales existentes en las cortezas, como el oro y los platinoides. (Metallica Minerals
Ltd., 2015; Sumitomo Metal Mining Co., Ltd., 2015).
Aunque los contenidos de platinoides son apreciablemente inferiores a los presentes en
menas sulfurosas (Norilsk, por ejemplo), los metalúrgicos han propuesto una tecnología
factible de extracción de los mismos de menas supergénicas durante la producción de
níquel.
En los momentos actuales, en que la humanidad está enfrascada en una mejor protección
del medio y sus recursos, se impone la imperiosa necesidad de una utilización más integral
y racional de las materias primas minerales que generan grandes volúmenes de desechos
que contienen cantidades considerables de componentes valiosos, que por barreras
tecnológicas o energéticas son abandonados, sin despertar el más mínimo interés como
recursos de la humanidad.
La corteza de meteorización de San Felipe constituyen un yacimiento metalífero poli-
componente valioso, aún con muy bajo grado de estudio químico y metalúrgico, cuyo valor
potencial actual ha crecido en más de 135 veces por la demanda de metales estratégicos y
sus altas tasas de cotizaciones en el mercado.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 90
Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral
La química y la hidrometalurgia ácida mundial en la última década logró en Australasia
extraer Fe, Ni, Co, Sc, Cr, y continúa las investigaciones para recuperar otros metales más,
lo cual es una demostración de que es posible la expansión en la recuperación de metales
de las saprolitas (fuentes futuras no convencionales de REE y EGP).
III.5 Conclusiones La aplicación de la estrategia para la caracterización geoquímica y mineralógica de la
corteza de meteorización posibilitó constatar su factibilidad y conveniente utilización como
instrumento metodológico efectivo para valorar el comportamiento y papel de los elementos
químicos que integran la celda elemental de la nontronita y las implicaciones en la minería y
metalurgia de las características físicas, químicas y mineralógicas del material, así como la
valoración compleja de las menas y perspectivas de San Felipe como yacimiento
policomponente.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe
91
Alfonso Chang Rodríguez Conclusiones generales y Recomendaciones Tesis Doctoral
CONCLUSIONES GENERALES El cumplimiento de las tareas científicas y la aplicación parcial en la práctica de los
resultados geoquímicos y mineralógicos obtenidos en la investigación permitieron la
confirmación de la hipótesis científica de partida y arribar a las conclusiones
siguientes:
1. Se logró la caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de
meteorización del yacimiento de San Felipe a partir de la determinación de las fases
minerales portadoras de níquel y de sus estructuras cristaloquímicas con el empleo de
métodos científicos y técnicas analíticas de avanzada, para optimizar la eficiencia en la
extracción del níquel a escala industrial.
2. Las características físicas (granulometría, peso volumétrico, humedad, potencia) y la
composición química, caracterizan al material intemperizado y explican su
comportamiento durante la etapa de preparación de muestras y otros procesos que
ocurren en la metalurgia del níquel.
3. La identificación mineralógica y el establecimiento de tres paragénesis minerales
asociadas a las mineralización niquelífera del yacimiento San Felipe constituye un
aporte al conocimiento científico de la mineralogía de las arcillas esmectitas y a la
metalogenia exógena en la región centro-oriental, vinculadas a los principales eventos
geólogo - estructurales, siendo el primer yacimiento de saprolitas niquelíferas del país
en identificarse y establecerse las mismas.
4. La identificación y caracterización de los minerales portadores de níquel permite
orientar con mayor precisión el procesamiento tecnológico, logrando que se obtengan
mejores rendimientos en la recuperación del metal. La nontronita es la principal fase
mineral portadora en las zonas saprolíticas de la corteza de meteorización del
yacimiento San Felipe, porta hasta un 4,0 % en peso de níquel, con un contenido
promedio de 2,58 %. Predomina en la zona de ocres texturales nontroníticos y
serpentinitas nontronitizadas, concentrándose en la fracción fina (- 0,074 mm),
representando alrededor del 58 % en peso del material saprolítico. Las otras especies
mineralógicas portadoras de mineralización son las serpentinas, goethita, asbolanas,
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe
92
Alfonso Chang Rodríguez Conclusiones generales y Recomendaciones Tesis Doctoral
maghemita y cloritas. A partir de las fracciones monominerales de los portadores se
determinó la participación de cada una en el contenido total de níquel, con un aporte
del 76 % del metal de la nontronita.
5. La presencia del dióxido de silíceo (SiO2), en todas sus formas de existencia en las
menas arcillosas del yacimiento San Felipe, constituye una particularidad mineralógica
de la mineralización niquelífera en la región Camagüey y se distingue por sus
contenidos, del resto de los yacimientos saprolíticos cubanos y extranjeros. La sílice
libre, que es muy abundante, es fase mineral no portadora de níquel, junto con
hematita, micas, espinelas.
6. Se estableció el mecanismo de migración geoquímica y evacuación del níquel,
cuantificando la ganancia o pérdida de los componentes a través del perfil de
alteración. La proporción de níquel en los minerales del protolito ultrabásico es baja,
inferior al 0,3 %, por lo que forzosamente se ha concentrado en los filosilicatos ricos por
un proceso de enriquecimiento supergénico, desvinculado de procesos hidrotermales.
Por consiguiente el proceso metalúrgico debe contemplar la realización de un modelo
reactivo para la extracción del níquel de estos silicatos.
7. El cálculo de los números de cationes en cada muestra de esmectitas, obteniéndose
las fórmulas cristaloquímicas de la celda unidad del mineral, ha facilitado una
valoración directa de la composición química así como la distribución de los elementos
químicos en su estructura, el cálculo y elaboración de las fórmulas estequiométricas
para la nontronita se realizan por primera vez en las investigaciones de la
mineralización niquelífera en la región Camagüey y del país.
8. Las investigaciones geoquímicas y mineralógicas desarrolladas han verificado el
carácter arcilloso silicatado de la mineralización niquelífera en saprolitas del yacimiento
San Felipe. La principal barrera geoquímica para la concentración de elementos
formadores de menas (níquel, cobalto) la constituyen los silicatos capiformes de la
zona saprolítica, debido a su alto poder sorbcional y de intercambio catiónico.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe
93
Alfonso Chang Rodríguez Conclusiones generales y Recomendaciones Tesis Doctoral
RECOMENDACIONES La implementación de la caracterización geoquímica y mineralógica de cortezas de
meteorización de yacimientos de níquel hipergénico exige la consideración y puesta en
práctica de las recomendaciones siguientes:
1. Realizar la caracterización cristaloquímica a las demás fases portadoras del perfil
saprolítico, como serpentinas, goethita, maghemita, cloritas y asbolanas, las cuales no
liberan con la misma facilidad el níquel durante el procesamiento metalúrgico e
introducir en la práctica los resultados de la investigación durante el proceso de
planificación minera y toma de decisiones tecnológicas en el yacimiento San Felipe y
en otros yacimientos a explotar con el objetivo de proyectar la extracción del mineral y
su procesamiento industrial con menos riesgos asociados a la mineralogía de las
menas, ya que el bajo grado de conocimiento de la composición sustancial afecta el
proceso metalúrgico.
2. Validar y generalizar la caracterización geoquímica y mineralógica en otros
yacimientos saprolíticos, con fases minerales diferentes (Yamanigüey) y también en
otros tipos genéticos de yacimientos lateríticos (Cajálbana, Pinares Oeste).
3. Evaluar económicamente la mineralización acompañante en las menas del
yacimiento San Felipe, cuando se decida la explotación de sus reservas, ya que las
mismas pudieran presentar contenidos económicos de ETR, Au y EGP.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 94
Alfonso Chang Rodríguez Referencias Bibliográficas Tesis Doctoral
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RELACIÓN DE ANEXOS Anexo 1. Perfil laterítico esquemático desarrollado sobre rocas ultramáficas (Elías, 2004).
Anexo 2. Clasificación de la zonalidad vertical y perfil litológico (Lavaut, 1998).
Anexo 3. Esquema de la estructura de los tres tipos de perfiles lateríticos de níquel.
Modificado de Elías, 2002.
Anexo 4. A) Localización de las ofiolitas del cinturón ofiolítico cubano septentrional. B)
Estructura de las ofiolitas de Camagüey, Cuba (modificado de Iturralde-Vinent, 2001).
Anexo 5. Ubicación geográfica de la región de estudios y del yacimiento San Felipe.
Anexo 6. Esquema geológico regional.
Anexo 7. Esquema geológico del yacimiento San Felipe.
Anexo 8. Columna litológica del yacimiento San Felipe.
Anexo 9. Mapa geoquímico de distribución del níquel en la capa útil del yacimiento San
Felipe.
Anexo 10. Esquema de ubicación de los puntos de muestreo.
Anexo 11. Composición química del perfil de alteración del yacimiento San Felipe.
Resultados de los análisis por FRX.
Anexo 12. Composición química del perfil de alteración del yacimiento San Felipe.
Resultados de los análisis por ICP-MS (en ppm).
Anexo 13. (a) Variación del contenido de Si02 a lo largo del perfil de alteración. (b)
Variación de los contenidos de AI203 y Fe203 a lo largo del perfil de alteración.
Anexo 14. (a) Variación del contenido de Cr203 a lo largo del perfil. (b) Variación del
contenido de MnO a lo largo del perfil.
Anexo 15. (a) Variación del contenido de TiO2 y P2O5 a lo largo del perfil. (b) Variación
del contenido de CaO a lo largo del perfil.
Anexo 16. Variación del contenido de elementos del grupo REE a lo largo del perfil.
Anexo 17. Distribución de Sc dentro de los perfiles de alteración investigados. sp. =
saprolita; li. = limonita; fc. = coraza de hierro.
Anexo 18. (a) Variación de la concentración de Rb, Nb y Th y (b) Ta, Hf, Sn y Tl a lo largo
del perfil de alteración.
Anexo 19. Distribución de los PGE, normalizados a los condritos en la corteza
investigada de San Felipe. La normalización se realizó tomando los valores de Naldrett y
Duke (1980).
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Alfonso Chang Rodríguez Anexos Tesis Doctoral
Anexo 20. Distribución de los PGE total dentro del perfil investigado.
Anexo 21. Espectro de DRX de una muestra de la zona laterítica. lz: lizardita, gt: goethita,
hem: hematita, qtz: cuarzo.
Anexo 22. Espectro de DRX de una muestra de la subzona de ocres texturales lateríticos.
sm: esmectita, gt: goethita, qtz: cuarzo.
Anexo 23. Imagen de electrones retrodispersados (BSE): de agregados criptocristalinos
de esmectita, cuarzo y óxidos de hierro (izquierda) y de un cristal de óxido ó hidróxido de
hierro (derecha).
Anexo 24. Espectro de DRX de una muestra de la subzona de ocres texturales
nontoníticos. sm: esmectita, lz: lizardita, mgh: maghemita.
Anexo 25. Imagen de microscopía óptica sin analizador (np) y nícoles cruzados (nc) de
agregados de lizardita parcialmente reemplazados por esmectita.
Anexo 26. Espectro de DRX de una muestra de la subzona de serpentinitas
nontronitizadas. sm: esmectita, lz: lizardita, mgh: maghemita.
Anexo 27. Imagen BSE: de un cristal de piroxeno pseudomorfizado por lizardita y
alterado parcialmente a esmectita (izquierda) y de un cristal de olivino completamente
alterado a lizardita en los bordes y a esmectita en el núcleo (derecha).
Anexo 28. (a) Imagen BSE de cristal de espinela fracturado y (b) detalle de las fracturas,
rellenas por esmectita y óxidos de hierro.
Anexo 29. Espectro de DRX de una muestra de la subzona de serpentinitas lixiviadas.
sm: esmectita, lz: lizardita, mgh: maghemita.
Anexo 30. Imagen de microscopía óptica en np y nc de cristales de piroxeno totalmente
pseudomorfizados a lizardita. En los planos de exfoliación se observa una película de
óxidos de hierro (probablemente goethita).
Anexo 31. Imagen de microscopía óptica en np y nc. Se observa la textura mallada típica
de la alteración de olivino a lizardita. Los núcleos de olivino están alterados a esmectita.
En la parte inferior izquierda, fractura completamente rellena por lizardita.
Anexo 32. Imagen de microscopía óptica en np y nc de bloques de agregados botroidales
de cuarzo probablemente procedentes del colapso de una veta silicificada.
Anexo 33. Imagen BSE de cristales de clorita (chl) rodeados por agregados
criptocristalinos de esmectita.
Anexo 34. Imagen de TEM de agregados de esmectita. Se marca la posición de cuatro
análisis.
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ANEXOS
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Anexo 1. Perfil laterítico esquemático desarrollado sobre rocas ultramáficas (Elías, 2004).
Anexo 2. Clasificación de la zonalidad vertical y perfil litológico (Lavaut, 1998).
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Anexo 3. Esquema de la estructura de los tres tipos de perfiles lateríticos de níquel. (Modificado de Elías, 2002).
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Anexo 4. A) Localización de las ofiolitas del cinturón ofiolítico cubano septentrional. B) Estructura de las ofiolitas de Camagüey, Cuba (modificado de Iturralde-Vinent, 2001).
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Anexo 5. Ubicación geográfica de la región de estudios y del yacimiento San Felipe.
Hoja JIQUI 4581-II
1:50000Hoja JARONU 4681-III
1:50000
Hoja FLORIDA 4580-I1:50000
Hoja ALJIBITO 4680-IV1:50000
AreaConcesion
x= 810000y= 210000
x= 821000y= 210000
x= 821000y= 202000
x= 818000y= 199000
x= 810000y= 199000
1 2
3
45
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Anexo 6. Esquema geológico regional.
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Anexo 6. Continuación: Leyenda al esquema geológico regional. bQ4: Depósitos biogénicos, limos orgánicos, materia semidescompuesta.
alQ4: Depósitos aluviales, arenas, arcillas y limos.
dcolN2-Q: Depósitos coluviales, bloques de mocarreros y serpentinitas.
gneN2-Q1: Fm. Guane; conglomerados y arenas, abigarrados.
elN2-Q: Depósitos eluvio-deluviales; ocres no texturales y texturales.
VzN1-2: Fm. Vázquez; arenas, arcillas, magnesitas.
SeP2-3: Fm. Senado; brecha conglomerado serpentinítica.
EmP1-2: Fm. Embarcadero; calciruditas y calcarenitas.
TgP1-2: Fm. Taguasco; brecha conglomerado polimíctica.
Complejo plagiogranítico; plagiogranito, tonalitas, granito.
CocKo-cp: Fm. Caobilla; tobas, xenotobas, lavas, xenolavas.
PiKco-cp: Fm. Piragua; tobas, tufitas, calizas y lavas.
ReK2m: Gr. Remedios; calizas de granos finos y dolomitas.
CEJth-Kal: Complejo Esmeralda; calizas arcillosas y esquistos calcáreos arcillosos.
MpJ?: Fm. Mate Prieto; silicitas y metasilicitas.
Gabros cumulativos.
Cuerpos de cromitas.
Peridotitas (Hazburgitas) serpentinizadas.
Embalses de agua.
Fallas definidas.
Fallas supuestas.
Fallas de sobrecorrimiento.
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Anexo 7. Esquema geológico del yacimiento San Felipe.
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Anexo 8. Columna litológica del yacimiento San Felipe.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe
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Anexo 9. Mapa geoquímico de distribución del níquel en la capa útil del yacimiento San
Felipe.
Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe
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Anexo 10. Esquema de ubicación de los puntos de muestreo.
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Anexo 11. Composición química del perfil de alteración del yacimiento San Felipe.
Resultados de los análisis por FRX.
Muestra SiO2 (%)
Al2O3 (%)
Fe2O3 (%)
MnO (%)
MgO (%)
CaO (%)
Na2O (%)
K2O (%)
TiO2 (%)
P2O5 (%)
Zr (ppm)
PPI (%)
Suma (%)
8412 44,46 1,19 11,94 0,19 29,86 0,28 < LLD < LLD 0,01 0,01 3,8 11,02 98,95 8411 44,73 1,82 16,89 0,19 22,79 0,15 < LLD 0,01 0,02 0,01 5,9 9,96 96,56 8410 43,97 1,51 17,56 0,22 23,23 0,12 < LLD 0,01 0,07 0,01 5,5 9,99 96,68 8409 46,35 2,16 21,84 0,45 14,95 0,15 < LLD 0,01 0,03 0,01 5,6 8,81 94,75 8408 47,57 2,27 24,18 0,42 11,49 0,19 < LLD 0,02 0,06 0,01 5,8 7,91 94,12 8407 46,30 2,17 22,65 0,35 13,62 0,18 < LLD 0,01 0,05 0,01 5,7 8,36 93,70 8406 45,25 2,41 25,87 0,34 10,89 0,20 < LLD 0,02 0,04 0,01 5,4 8,00 93,03 8405 45,83 3,27 30,47 0,58 5,65 0,33 < LLD 0,02 0,06 0,01 6,1 6,90 93,12 8404 45,03 4,23 29,85 0,95 5,62 0,25 < LLD 0,02 0,05 0,01 6,2 7,24 93,25 8403 49,56 3,40 30,88 0,76 4,23 0,24 < LLD 0,02 0,03 0,01 5,9 6,45 95,58 8402 32,15 7,73 32,01 0,21 4,77 0,20 < LLD 0,01 0,08 0,02 7,2 5,15 82,33 8399 45,35 2,73 24,14 0,43 15,66 0,08 < LLD < LLD 0,03 0,01 6,0 8,58 97,00 8398 48,82 3,09 31,43 0,18 7,02 0,09 < LLD < LLD 0,02 0,01 6,8 6,37 97,03 8397 46,74 3,19 30,61 0,18 7,13 0,15 < LLD < LLD 0,06 0,01 5,2 7,51 95,58 8396 84,21 1,09 8,95 0,05 1,34 0,03 < LLD < LLD 0,06 0,01 5,5 2,34 98,08 8395 48,88 3,16 33,57 0,32 3,90 0,13 < LLD < LLD 0,03 0,01 8,8 7,10 97,11 8394 31,34 4,70 47,83 0,11 2,83 0,11 < LLD < LLD 0,04 0,02 7,9 8,79 95,77 8393 36,30 4,43 44,46 0,14 2,56 0,13 < LLD < LLD 0,06 0,01 6,4 8,66 96,75 8392 41,79 7,42 34,40 0,21 4,16 0,11 < LLD 0,03 0,20 0,05 38,5 9,54 97,91 8391 8,84 13,00 63,25 0,42 0,21 0,03 < LLD 0,04 0,48 0,20 98,2 11,29 97,75
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Anexo 12. Composición química del perfil de alteración del yacimiento San Felipe. Resultados de los análisis por ICP-MS (en
ppm).
Muestra Li Rb Cs Be Sr Ba Sc V Cr Co Ni Cu Zn Ga Y Nb Ta Zr Hf
8391 15,0 4,1 0,70 1,70 8,34 64,4 50,9 351,2 19290 362,6 3471,6 107,8 203,2 18,8 8,19 6,69 0,48 63,3 1,75 8392 5,29 2,0 0,39 1,22 11,9 81,49 34,9 161,2 6245,9 338,7 7221,6 122,6 100,2 7,19 13,4 3,11 0,22 25,5 0,72 8393 0,46 0,4 0,05 0,23 11,9 89,1 43,7 157,0 6872,5 173,3 8709,5 79,62 140,1 3,54 8,06 0,18 0,03 1,54 0,05 8394 0,56 0,4 0,03 0,11 9,19 0 45,0 155,0 7197,4 111,0 7437,8 78,41 142,2 3,71 4,40 0,11 0,02 1,06 0,03 8395 0,87 0,4 0,03 0,12 16,9 129,8 26,8 89,61 4501,8 288,5 7813,6 79,65 132,8 2,93 3,50 0,08 0,02 2,12 0,04 8396 2,85 0,2 0,03 0 2,72 2,901 8,09 21,93 1260,6 88,73 2890,2 36,07 35,54 1,11 0,66 0,12 0,20 0,58 0,02 8397 0,96 0,2 0,02 0 5,84 0 30,0 41,1 6339,9 245,3 8850,5 34,49 126,2 2,96 0,55 0,07 0,02 0,44 0,01 8398 0,73 0,3 0 0 6,63 42,53 31,0 52,84 4615 274,0 8651 41,27 118,7 3,50 0,57 0,30 0,03 0,91 0,01 8399 1,13 0,1 0 0 5,98 23,33 25,7 38,37 4065,7 300,7 6513,6 34,05 70,04 2,67 0,67 0,12 0,02 0,69 0 8401 15,6 3,3 0,58 1,02 6,50 26,37 60,7 213,4 17070 395,6 3358 96,40 149,6 13,6 5,78 4,31 0,31 41,9 1,23 8402 20,8 1,1 0,02 0 20,6 36,44 25,7 246,8 48710 223,3 7182,9 70,88 938,8 5,72 0,98 0,32 0,04 2,31 0,04 8403 2,66 0,8 0 0 37,7 497,1 31,3 57,27 6336,1 1392 10020 65,92 137,6 3,12 0,89 0,09 0 0,84 0 8404 0,82 0,8 0 0,15 28,8 493,2 28,0 44,73 5772,3 1057 15340 80,23 147,7 3,39 2,37 0,13 0 0,75 0 8405 0,90 0,9 0 0,10 26,5 81,59 29,6 42,63 6583 793,1 19360 63,98 156,8 2,91 3,79 0,05 0 0,63 0 8406 2,13 0,5 0 0,15 21,4 32,51 22,8 35,59 3920,2 363,1 24020 31,37 173,5 1,74 10,8 0,01 0 0,23 0 8407 2,11 0,6 0 0 19,8 171,8 21,0 32,22 3255,4 290,3 21630 26,34 89,42 1,78 15,1 0,02 0 1,18 0,04 8408 1,80 0,6 0 0 19,8 112,4 22,0 31,32 3052,5 309,5 19090 21,76 82,32 1,89 11,1 0,01 0 0,1 0 8409 1,54 0,4 0 0 26,6 289,1 17,9 32,64 2425,2 257,2 18440 14,35 69,59 1,63 12,8 0,01 0 0,07 0 8410 1,44 0,3 0 0 12,2 27,28 15,2 33,11 2329,7 208,8 8554,5 18,22 52,36 1,11 3,46 0,02 0,01 0,10 0 8411 2,20 0,4 0 0 12,2 34,43 16,5 38,94 2802,2 215,9 8539,4 21,78 60,47 1,33 3,88 0,08 0,03 0,72 0 8412 1,72 0,2 0 0 7,89 10,05 11,4 39,86 1561,4 128,9 2587,8 39,91 27,20 0,77 0,24 0,00 0 0 0
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Anexo 12. Continuación.
Muestra Mo Sn Tl Pb U Th La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
8391 5,7 1,2 0,15 14,7 3,25 6,07 9,22 57,26 2,52 9,94 2,34 0,53 1,86 0,30 1,79 0,36 1,05 0,17 1,22 0,16 8392 2,1 0,4 0,07 4,5 0,69 2,24 8,32 25,21 2,81 11,2 2,72 0,62 2,44 0,41 2,46 0,52 1,47 0,23 1,53 0,24 8393 1,0 0 0,01 0,33 0,05 0,11 5,09 1,32 1,54 5,88 1,38 0,31 1,31 0,20 1,20 0,23 0,65 0,10 0,67 0,11 8394 1,0 0 0 0,84 0,06 0,06 2,49 0,56 0,73 2,80 0,62 0,13 0,62 0,09 0,54 0,12 0,33 0,05 0,37 0,06 8395 0,8 0 0,01 0,11 0,02 0,04 2,81 0,87 0,49 2,12 0,23 0,07 0,23 0,04 0,29 0,07 0,22 0,03 0,25 0,04 8396 9,5 0 0,01 0 0,02 0,01 0,31 0,45 0,06 0,19 0,01 0,01 0,02 0,01 0,03 0,01 0,04 0,01 0,06 0,01 8397 0,9 0 0,01 0,31 0,01 0,03 0,28 0,27 0,06 0,26 0,04 0,01 0,04 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 0,08 0,01 8398 0,7 0,17 0,01 0,10 0,02 0,35 0,34 0,33 0,08 0,28 0,05 0,01 0,06 0,01 0,05 0,01 0,02 0,01 0,04 0,01 8399 0,6 0,13 0,02 0,64 0,02 0,04 0,40 0,52 0,08 0,20 0,05 0,01 0,04 0,01 0,04 0,01 0,03 0,01 0,06 0,01 8401 3,9 1,03 0,15 11,1 2,57 4,37 7,47 30,4 1,92 7,37 1,55 0,35 1,27 0,23 1,31 0,26 0,69 0,11 0,78 0,10 8402 1,1 0,14 0,01 0,74 0,14 0,22 1,15 2,37 0,27 1,02 0,22 0,05 0,15 0,02 0,18 0,03 0,07 0,01 0,07 0,01 8403 0,2 0,23 0,02 0,07 0,02 0,06 1,22 4,93 0,26 1,03 0,16 0,07 0,17 0,02 0,15 0,02 0,05 0,01 0,06 0,01 8404 0,3 0,11 0,02 0,09 0,02 0,03 3,44 11,91 0,79 2,99 0,52 0,19 0,58 0,08 0,47 0,10 0,27 0,05 0,42 0,06 8405 0,1 0,16 0,01 0 0,02 0 1,64 9,06 0,55 2,07 0,60 0,17 0,62 0,12 0,91 0,20 0,64 0,13 1,08 0,16 8406 0,2 0,12 0 0 0,02 0 1,46 5,24 0,73 3,13 1,03 0,32 1,32 0,26 1,82 0,43 1,31 0,23 1,63 0,28 8407 0,2 0,16 0 0 0,03 0,01 2,05 0,9 0,99 4,29 1,30 0,42 1,61 0,28 1,94 0,48 1,45 0,24 1,51 0,26 8408 0,1 0,13 0 0 0,01 0 2,83 0,16 1,08 4,49 0,90 0,26 0,91 0,13 0,96 0,22 0,59 0,09 0,54 0,07 8409 0,4 0,05 0 0 0,02 0 3,04 0,16 1,2 5,55 0,90 0,28 0,82 0,12 0,79 0,19 0,48 0,05 0,34 0,04 8410 0,5 0,06 0 0 0,01 0 2,21 0,29 0,36 1,60 0,19 0,03 0,12 0,01 0,12 0,02 0,07 0,01 0,05 0,01 8411 0,4 0,09 0 0,24 0,04 0,05 1,79 0,75 0,40 1,62 0,22 0,05 0,20 0,03 0,21 0,05 0,15 0,02 0,13 0,02 8412 0,1 0 0 0 0 0 0,10 0,05 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,01 0,01
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Anexo 13. (a) Variación del contenido de Si02 a lo largo del perfil de alteración. (b)
Variación de los contenidos de AI203 y Fe203 a lo largo del perfil de alteración.
Anexo 14. (a) Variación del contenido de Cr203 a lo largo del perfil. (b) Variación del
contenido de MnO a lo largo del perfil.
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Anexo 15. (a) Variación del contenido de TiO2 y P2O5 a lo largo del perfil. (b) Variación
del contenido de CaO a lo largo del perfil.
Anexo 16. Variación del contenido de elementos del grupo REE a lo largo del perfil.
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Anexo 17. Distribución de Sc dentro de los perfiles de alteración investigados. sp. =
saprolita; li. = limonita; fc. = coraza de hierro.
Anexo 18. (a) Variación de la concentración de Rb, Nb y Th y (b) Ta, Hf, Sn y Tl a lo
largo del perfil de alteración.
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Anexo 19. Distribución de los PGE, normalizados a los condritos en la corteza
investigada de San Felipe. La normalización se realizó tomando los valores de Naldrett y
Duke (1980).
Anexo 20. Distribución de los PGE total dentro del perfil investigado.
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Anexo 21. Espectro de DRX de una muestra de la zona laterítica. lz: lizardita, gt:
goethita, hem: hematita, qtz: cuarzo.
Anexo 22. Espectro de DRX de una muestra de la subzona de ocres texturales
lateríticos. sm: esmectita, gt: goethita, qtz: cuarzo.
Anexo 23. Imagen de electrones retrodispersados (BSE): de agregados criptocristalinos
de esmectita, cuarzo y óxidos de hierro (izquierda) y de un cristal de óxido ó hidróxido de
hierro (derecha).
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Anexo 24. Espectro de DRX de una muestra de la subzona de ocres texturales
nontroníticos. sm: esmectita, lz: lizardita, mgh: maghemita.
Anexo 25. Imagen de microscopía óptica sin analizador (np) y nícoles cruzados (nc) de
agregados de lizardita parcialmente reemplazados por esmectita.
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Anexo 26. Espectro de DRX de una muestra de la subzona de serpentinitas
nontronitizadas. sm: esmectita, lz: lizardita, mgh: maghemita.
Anexo 27. Imagen BSE: de un cristal de piroxeno pseudomorfizado por lizardita y
alterado parcialmente a esmectita (izquierda) y de un cristal de olivino completamente
alterado a lizardita en los bordes y a esmectita en el núcleo (derecha).
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Anexo 28. (a) Imagen BSE de cristal de espinela fracturado y (b) detalle de las fracturas,
rellenas por esmectita y óxidos de hierro.
Anexo 29. Espectro de DRX de una muestra de la subzona de serpentinitas lixiviadas.
sm: esmectita, lz: lizardita, mgh: maghemita.
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Anexo 30. Imagen de microscopía óptica en np y nc de cristales de piroxeno totalmente
pseudomorfizados a lizardita. En los planos de exfoliación se observa una película de
óxidos de hierro (probablemente goethita).
Anexo 31. Imagen de microscopía óptica en np y nc. Se observa la textura mallada típica
de la alteración de olivino a lizardita. Los núcleos de olivino están alterados a esmectita.
En la parte inferior izquierda, fractura completamente rellena por lizardita.
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Anexo 32. Imagen de microscopía óptica en np y nc de bloques de agregados
botroidales de cuarzo probablemente procedentes del colapso de una veta silicificada.
Anexo 33. Imagen BSE de cristales de clorita (chl) rodeados por agregados
criptocristalinos de esmectita.
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Anexo 34. Imagen de TEM de agregados de esmectita. Se marca la posición de cuatro
análisis.