YACIMIENTOS MINERALES

¿Cómo se forma un yacimiento?

Se pueden reconocer cuatro estados en la formación de Yacimientos Minerales:

1. Origen y caracteres de los Fluidos Mineralizantes.2. Origen de los constituyentes de Mena.3. Migración de los Fluidos mineralizantes. 4. Modo de Deposición.

FLUIDOS MINERALIZANTES

Todos los procesos mineralizantes están asociados al movimiento de Fluidos tanto Física, Mecánica y Químicamente. Bien sea por Magmas, Procesos Metamórficos, o Sedimentarios, por medio de Gases o Líquidos a lo que nos induce a la composición de los fluidos.

LIQUIDO-GASES

FLUIDO

MAGMA METAMORFISMOH2O SUPERFICIAL Y SEDIMENTARIA

FLUIDOS MINERALIZANTES

Magma y Fluidos magmáticos

Aguas Meteóricas

Aguas Connatas

Fluidos asociados a procesos metamórficos

Solución Hidrotermal

Pneumatolíticas

Cabe destacar que fluidos supercríticos aPresiones altas la diferencia entre líquidos yGases es insignificante.

MAGMA Y FLUIDOS MAGMATICOS

Cristalización PrimariaDiferenciación MagmáticaCristalización ResidualLíquidos en estado Hipercríticos. H2O encámara Magmática

AGUAS METEORICAS

Constituyen aguas no marinas, procedentes de la atmosfera, ríos, lagos entre otras.

Al introducirse en la corteza, estos fluidos adquieren gradualmente la temperatura de las rocas que las encierran. Sodio, calcio, magnesio, radicales de sulfatos y carbonatos.

AGUAS CONNATAS

Son aguas fósiles conservadas en los espacios porosos de los sedimentos durante su génesis.Mayormente de origen Marino.

Anómalamente ricas en sodio, cloro, magnesio,bicarbonato y pudiere contener compuestos de estroncio bario y nitrógeno.

Al comenzar el proceso de metamorfismo el agua aumenta su temperatura debido a las condiciones, adquiriendo la capacidad de disolver los metales.

FLUIDOS ASICIADOS A PROCESOS METAMORFICOS

Son producto de la deshidratación de las rocas durante el metamorfismo.

Estas reacciones ocurren bajo condiciones favorables donde las aguas connatas y meteóricas, incluidas las rocas enterradas bajo la superficie terrestres pueden ponerse en movimiento y reaccionen químicamente por elCalor y por la presión que acompaña al metamorfismo de contacto o regional.

ORIGEN DE LOS CONSTITUYENTES DE MENAS

Los Geoquímicos señalan que los fluidos mineralizantesoriginalmente rico en volátiles están por encima de la temperatura critica del agua, dado esto y el espacio físico, los iones están bien empaquetados y en términos dedensidad los gases se comportan como líquidos. Los gases pueden llevar cantidades considerables de elementos metálicos.

Muchos metales se combinan como iones complejos comparativamente estables en forma de sulfuros, polisulfuros, hidrosulfuros, haleros, carbonatos, hidróxidos, óxidos, sulfatos y otros. Las especies minerales formadas dependerán de las condiciones de temperatura, presión y proporciones de iones.

El pH de una solución varía con cambios de temperatura, presión o sustancias disueltas. Esto tiene incidencia directa en la remoción y puesta en solución o disposición del mineral.

Por ejemplo los metales son solubles en soluciones acidas y a medida que reacciona con la roca caja, neutralizando hasta depositar.

Principales reacciones que tienen lugar son:

Reacción líquido-líquido.

Reacción de gases con otros gases, líquidos

Sólidos.

Evaporación o supe saturación.

Desmezcla de soluciones sólidas.

Inclusiones Líquidas.

DEPOSITOS MINERALES

Los yacimientos minerales son acumulaciones naturales de un mineral que permitan su explotación con rendimiento económico.Se pueden distinguir tres grandes grupos de yacimientos minerales:

magmáticos sedimentarios metamórficos

En los yacimientos minerales distinguimos una serie de zonas, así de más superficial a más profundo:

Zona de meteorización o montera:los minerales están expuestos a transformaciones profundas causadas por agentes externos.

Zona lixiviada: zona donde se lavan los minerales, por la acción de las aguas meteoríticas.

Zona de oxidación: en ella se producen los fenómenos de la oxidación, hidroxidación y carbonatación.

Zona de reducción:aquí se concentran los compuestos solubles arrastrados por el agua.

Yacimientos magmáticos

Los yacimientos magmáticos se forman en masas magmáticas o en sus proximidades.

Pueden ser de 2 tipos:

Ortomagmáticos: se originan por la concentración de minerales durante la consolidación por enfriamiento de un magma.

Hidrotermales: se generan por precipitación a partir de fluidos magmáticos.

Yacimientos sedimentarios

Los yacimientos sedimentarios se forman por la acumulación de minerales arrancados de otras zonas por procesos de erosión.Estos minerales son transportados hasta el yacimiento, donde tiene lugar la sedimentación. El proceso puede producirse en ambientes marinos y continentales.

Proceso de sedimentación en la desembocadura del río.

YACIMIENTOS METAMORFICOS

Los yacimientos metamórficos se forman cuando los depósitos minerales, sometidos a presiones y temperaturas elevadas, experimentan una serie de transformaciones.Los yacimientos más importantes se producen cuando un magma asciende hacia zonas superficiales y origina un fuerte aumento de la temperatura.

DEPOSITOS DEBIDOS A PROCESOS MAGMATICOS

1 Procesos Magmáticos: Las masas silicatadas fundidas (magmas) que, una vezcristalizadas, llegan a constituir cuerpos intrusivos y/o rocas volcánicas pueden, en ciertas condiciones, concentrar algunos minerales de interés económico por procesos como:

1.1. Cristalización magmática: Los procesos normales de cristalización de magmasproducen rocas volcánicas e intrusivas, algunas de las cuales pueden ser explotadasdirectamente, como por ejemplo como rocas ornamentales o como áridos para laconstrucción. Otras pueden contener minerales de importancia económica, Ej.Diamantes como fenocristales en kimberlitas, feldespato o cuarzo en pegmatitas.

1.2. Segregación magmática: los términos segregación magmática o depósitoortomagmáticose utilizan para depósitos que han cristalizado directamente desde unmagma. Los que se forman por cristalización fraccionada se encuentrancomúnmente en rocas ígneas plutónicas. Aquellos producidos por segregación delíquidos inmiscibles pueden encontrarse tanto asociados a rocas plutónicas comovolcánicas.Los procesos de segregación magmática pueden llegar a formar capas dentro o debajo de la masa de roca ígnea (Ej. Capas de cromita, sulfuros de Cu-Ni).

a) Cristalización fraccionada: Esta incluye cualquier proceso por el cual cristalesformados tempranamente no pueden quedar dispersos en el magma en el que crecieron.Durante el período de cristalización monomineral los cristales pueden hundirse en lacámara magmática para formar una capa de un solo mineral. Estos precipitados sedenominan acumulados y ellos comúnmente alternan con capas de otros mineralesformando capas o bandeamiento rítmico en rocas ígneas. Las cromitas (FeCr2O4) ylas ilmenitas (FeTiO3) pueden acumularse de esta forma. Las cromitas en rocasultrabásicas y las ilmenitas en anortositas y gabros anortosíticos (rocas máficas). Laasociación de estos acumulados minerales exclusivamente con rocas ígneas son laevidencia de su origen magmático directo.

b) Líquidos inmiscibles: De la misma manera que el agua y el aceite no se mezclan, sino que forman glóbulos inmiscibles de uno dentro del otro, una mezcla de magma (mezcla silicatada fundida) con contenido de sulfuros metálicos formará dos líquidos que tenderán a segregarse. Se separan gotas de sulfuros y coalescen para formar glóbulos, los cuales al ser más densos que el magma se hunden para acumularse en la base de una intrusión o flujo de lava. El principal constituyente de esas gotas es el sulfuro de hierro (pirita Fe2S), el cual se asocia a rocas básicas o ultrabásicas debido a que el azufre y hierro son más abundantes en estas que en rocas ácidas o intermedias. Los elementos calcófilos (con afinidad con el azufre; Ej. Cu) también son incorporados o se particionanen los glóbulos de sulfuros y a veces metales del grupo del platino. Losmagmas básicos o ultrabásicos se forman por fusión parcial en el manto y ellos puedenadquirir su contenido de azufre tanto del manto, como subsecuentemente porasimilación de rocas de la corteza. Para que se produzca la segregación de sulfuros elmagma debe estar saturado en

sulfuros. Si se llegan a formar glóbulos de sulfurosinmiscibles gran parte del Cu y Ni serán removidos del magma (particionados dentro de la fase sulfurada). La acumulación de Fe-Ni-Cu en gotas debajo de la fracciónsilicatada puede producir cuerpos de sulfuros macizos, los cuales estarán sobreyacidospor una zona de enrejado de sulfuros, a veces denominada mena diseminada o en red.Esta zona a su vez grada hacia arriba a una zona débilmente mineralizada que grada auna peridotita, gabro o komatiita, dependiendo de la composición de la fracciónsilicatada asociada.

YACIMIENTOS POR INTEMPERISMO O METEORIZACION

El proceso de intemperismo o meteorización cuando actúa sobre rocas y estructuras mineralizadas, puede ser por un proceso físico (cambio de temperatura, presión), o por un proceso químico (acción del agua y del oxígeno). Ambos procesos actúan sobre rocas y minerales no metálicos y sobre estructuras mineralizadas. La clasificación de los yacimientos resultantes de estos procesos es la siguiente:

1. Intemperismo o meteorización físico no metálica:

Bloques de rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas.

Canto anguloso, canto rodado.

Grava, gravilla.

Arena.

Limo.

Arcilla.

2. Intemperismo o meteorización física metálica:

Lavaderos de oro.

Morrenas auríferas:

3. Intemperismo o meteorización química no metálica:

Bauxita.

Tipos de arcilla.

Travertino.

Caliza.

Evaporitas.

4. Intemperismo o meteorización química metálica:

Meteorización de estructuras mineralizadas.

Mantos singenéticos continentales

Mantos singenéticos marinos.

YACIMIENTOS NO METÁLICOS DE INTEMPERISMO FÍSICO

Con cambios de temperatura, las rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas se fracturan en bloques, cantos angulosos, cantos rodados, arena, limo, arcilla (referidos de mayor tamaño a granos finos).Estos productos de meteorización conforman los suelos cuaternarios ubicados en las terrazas fluviales (ríos), terrazas aluviales (aluviones), a lo largo de los ríos longitudinales y transversales a la cordillera de los andes. En las morrenas por proceso de glaciación, en las terrazas de los valles glaciares sobre los 3 800ms, en los desiertos arenosos de la planicie costera, en los suelos coluviales, en los suelos eluviales como las arenas de la molina, y en el borde y fondo de lagos y lagunas.

YACIMIENTOS METÁLICOS DE INTEMPERISMO FÍSICO

Este tipo de yacimientos tiene importancia en el Perú por cuanto se refiere a los lavaderos de oro y a las morrenas auríferas. Los lavaderos de oro tienen una actividad permanente en el Perú, sobre todo para la pequeña minería dedicada a este sector.GENESISLos yacimientos primarios de oro, como las vetas, sufren intemperismo físico, por lo cual, el oro es transportado por el rio y depositado a lo largo de su recorrido.Lugares de depositación del oro en un rio:

1. En los meandros.2. En ensanchamiento de un rio por disminución de las velocidad de la corriente del agua.3. En la confluencia de 2 ríos.4. En grandes rocas en el rio como obstáculo.5. Distribución de oro en arena, grava en el rio; más oro en horizontes demayor granulometría.6. Oro en contacto con el basamento rocoso.El oro se deposita en los remolinos de los ríos, visibles cuando el rio se seca.

ORO EN LAS MORRENAS

En la cordillera de Ananea en Puno, hay pizarras ordovícicas con 13 mantos de oro, estos mantos fueron erosionados por los glaciares y transportados como morrenas a la zona de Pampa Blanca Viscachane, formando el yacimiento SanAntonio de Poto contiene 60 toneladas de oro que se explotarán en el futuro.Ocurrencia de lavaderos de oro y morrenas auríferas en el Perú.Lavaderos de oro en los ríos:

1. Madre de Dios.2. Inambari.3. Tambopata.4. Huallaga.5. Marañon.6. Santiago.7. Cenepa.8. Chinchipe.9. Chuquicara.10. San Antonio de Poto (morrena aurífera).

YACIMIENTOS DE CARBON

Estos recursos naturales son combustibles fósiles: carbón, petróleo, gas natural. Su tiempo de regeneración es sumamente largo (millones de años)

Se forman en ambientes continentales o de transición, y se forman a partir de restos vegetales que se acumulan en lugares pantanosos o fangosos muy ricos en materia orgánica y denominados sapropel. Estos restos vegetales quedan recubiertos por material detrítico, preferentemente de grano fino, e impermeables que los aísla del aire.

Se produce una subsidencia debido al peso de los materiales detríticos. Debido al aumento de presión y temperatura que genera la subsidencia, y con la intervención de bacterias anaerobias, los restos vegetales se convierten en carbones.

Este proceso es más o menos equivalente a la diagénesis. Este tipo de diagénesis específica se denomina:

Proceso de carbonización: los restos vegetales pierden progresivamente el contenido en nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, etc. y se produce un enriquecimiento paulatino en carbono. Este es un largo proceso que dura millones de años. Durante las primeras etapas de este proceso actúan mayoritariamente las bacterias anaerobias; después intervienen los incrementos de presión y temperatura. Si las condiciones de presión y temperatura fuesen más elevadas, se producirían procesos metamórficos, y se formaría el grafito, en lugar de carbón.

En el mismo proceso de carbonización, siguen depositándose sedimentos, los cuales se transforman en rocas sedimentarias, mientras que los restos vegetales se transforman en carbones.

Condiciones para la formación de un yacimiento de carbón:

Condiciones climáticas: éstas han de favorecer la existencia de una vegetación exuberante que, posteriormente, formará el carbón. Se necesita un clima muy lluvioso, preferentemente húmedo, y unas temperaturas no muy elevadas para evitar la descomposición de la materia orgánica. La cuenca sedimentaria debe quedar durante grandes períodos de tiempo cubierta de agua para que exista un ambiente reductor en el que intervengan las bacterias anaerobias.

Condiciones geomorfológicos y tectónicas: En función de estas condiciones, aparecen dos tipos de cuencas sedimentarias:

b.1) Cuencas parálicas: se encuentran en ambientes sedimentarios de transición, generalmente extensas marismas costeras. El hundimiento de la cuenca se debe a movimientos epirogénicos (hundimientos de la corteza continental). Se produce una trasgresión como consecuencia de este hundimiento. Los restos vegetales son cubiertos por materiales detríticos que arrastran los ríos. Los movimientos tectónicos producen una trasgresión y el recubrimiento de los materiales por el mar.

b.2) Cuencas límnicas: de menor tamaño que las parálicas. Son de ambiente sedimentario continental: cuencas cerradas denominadas endorreicas (pantanos, lagunas, lagos, etc.) Los movimientos tectónicos no producen el hundimiento de la cuenca. El recubrimiento de agua de los materiales se debe a cambios climáticos. El material detrítico que recubre los restos vegetales proviene de la meteorización de los relieves circundantes.

Estos dos tipos de cuencas sedimentarias originan dos formas distintas de encontrar al carbón:

En las cuencas parálicas: se forman estratos de carbón de gran extensión lateral, pero de pequeño espesor (poca potencia). Los estratos se encuentran siempre entre otros estratos de rocas detríticas en una secuencia regular que se denomina ciclotema (secuencia de estratos que se reproduce rítmicamente)

En las cuencas límnicas: los estratos de carbón presentan mayor potencia y menor extensión lateral que las parálicas. No constituyen un ciclotema, sino que aparecen formando lentejones.

Composición del carbón

El componente mayoritario del carbón es el carbono. En menores proporciones aparecen el azufre, nitrógeno e hidrógeno. Los porcentajes varían de un tipo de carbón a otro.

Los componentes volátiles son los que producen la contaminación atmosférica durante la combustión del carbón. Las emisiones que se producen normalmente son: dióxido de carbono, monóxido de carbono y dióxido de azufre (responsable de la lluvia ácida)

Poder calorífico del carbón

El poder calorífico de los carbones varía de unos a otros, y es proporcional al contenido en carbono: cuanto más carbono, mayor poder calorífico.

Clasificación

Los carbones se pueden clasificar según distintos criterios:

Según los componentes microscópicos que poseen.

Criterio tecnológico basado en las propiedades físicas y químicas de los carbones. En esta clasificación se habla de rango: cuanto mayor contenido en carbono, mayor rango. Si agrupamos los carbones de menor a mayor rango obtenemos la serie:

Turba > Lignito > Hulla > Antracita

(La turba no se considera como carbón la mayoría de las veces: se considera un sedimento debido a que está poco compactada y posee mucho contenido en agua y restos vegetales)

Destilación seca del carbón

Este proceso consiste en someter al carbón a un calentamiento entre 500 y 1000º C en ausencia de aire, mediante lo cual se obtiene:

Coque:residuo sólido que se utiliza como combustible.

Mezcla gaseosa: según el tratamiento al que sea sometida, podemos obtener dos tipos distintos de productos:

b.1) Gas ciudad: si la mezcla es destilada por depuración

b.2) Alquitrán: si la mezcla es sometida a tratamientos distintos.

Carbones húmicos:En su obtención se forman una serie de ácidos denominados húmicos. Hay varios tipos:

LIGNITO, HULLA, ANTRACITA.

De la combustión seca del lignito se obtiene un coque que puede utilizarse en la industria, aunque tiene poco poder calorífico.

El contenido en agua puede llegar hasta un 25%, y el de oxígeno entre un 20 y un 30%.

El poder calorífico de la Hulla es de hasta 8000 cal. El contenido en oxígeno está ente el 5 y el 20 %, y el contenido en carbono es del 90%.

La antracita tiene más del 90% de contenido en carbono, y su poder calorífico puede llegar a las 9000 cal.

Ninguno de los compuestos anteriores contendrá el 100% de contenido en carbono, puesto que entonces se trataría de grafito, el cual no es un combustible.

Se puede obtener un coque natural si el carbón se encuentra cerca una zona magmática.

Se puede relacionar los tipos de carbones con la edad de los estratos:

TIPO DE CARBÓN TIEMPO GEOLÓGICO

Antracita Paleozoico

Hulla Mesozoico

Lignitos Cenozoico

Turbas Cuaternario

Yacimientos carboníferos

Los lugares donde mayor número de yacimientos de petróleo hay son:

Europa: Alemania, Rusia, Francia, Inglaterra

EE.UU. es el principal productor de hulla

En España, la principal zona de yacimientos de antracita y hulla es en Asturias (Paleozoico), aunque también pueden encontrarse en Ciudad Real y Córdoba.

Uso y problemática de los carbones

Los carbones se utilizan para producir energía eléctrica. También se usan en la siderurgia y para obtener gas natural.

Además de ser una energía no renovable, se trata de un combustible sucio, ya que desprende grandes cantidades de dióxido de carbono y dióxido de azufre.

Su extracción no suele realizarse a cielo abierto, sino que se hace por medio de pozos. En su extracción pueden provocarse explosiones provocadas por gas metano.

Por ahora no se habla de un agotamiento próximo del carbón.

II- Hidrocarburos

Pueden encontrarse en estado sólido (betunes y asfaltos), líquido (petróleo) y gaseoso (gas natural)

Su estado físico depende de las condiciones de presión y temperatura.

Aparte de proporcionar energía, son usados en la industria farmacéutica y en el resto de industria.

YACIMIENTOS DE PETRÓLEO

Es una roca sedimentaria que no forma estratos. Se forma en un ambiente sedimentario marino, en cuencas con gran subsidencia, a partir del plancton (fitoplancton y zooplancton)

Para su formación, el plancton debe quedar recubierto por material impermeable. A causa de este material aumentan las condiciones de presión y temperatura. Mediante la actuación de las bacterias anaerobias se produce la transformación de los restos orgánicos en hidrocarburos. El proceso de transformación del plancton en hidrocarburos se denomina maduración, y consta de 3 etapas:

Diagénesis: Temperatura máxima de 65º C. Es la etapa en la que actúan las bacterias. Se produce la eliminación de proteínas y carbohidratos. Se forma un primer producto, denominado kerógeno. Se produce también la formación de gas metano.

Catagénesis: Temperatura máxima entre 65º y 105º C. En esta etapa se produce la cantidad máxima de petróleo.

Metagénesis: Entre los 135º y 175º C de temperatura. En esta etapa se forma la mayor parte del gas.

Por encima de los 175º C comenzarían los procesos metamórficos.

Condiciones para la formación de petróleo:

Se necesita una amplia cuenca sedimentaria.

Se requiere el recubrimiento de la materia orgánica mediante materiales impermeables.

Es necesaria la presencia de bacterias anaerobias.

Tras la formación del petróleo, éste se encuentra en la roca madre, que es impermeable.

Condiciones para la extracción de petróleo

Migración del petróleo desde la roca madre, que se produce en dos etapas:

Migración primaria: debido a la compactación. El petróleo tiende a salir. Tiende a desplazarse hasta una roca almacén (porosa, permeable y que permita el desplazamiento del petróleo) Roca almacén: Debe ser porosa, y que los poros estén intercomunicados. Una roca no permeable también puede ejercer como roca almacén si posee alguna fractura

Migración secundaria: debido a la gravedad. El petróleo es menos denso y tiende a ascender.

- Debe existir una cubierta que impida que el petróleo siga ascendiendo (roca impermeable)

- Es necesario que exista una trampa: estructura geológica que permite una acumulación de petróleo, impidiendo que éste ascienda. Las trampas pueden ser de dos tipos:

a) Estructurales: falla, pliegue anticlinal, domo salino

b) Estratigráficas: cambio de facies (cambio de materiales), dolomitizaciones.

Yacimientos petrolíferos

Los yacimientos petrolíferos se encuentran a unos 2000 metros de profundidad. Para localizarlos es preciso seguir tres etapas:

Realizar estudios geológicos de la zona: para diferenciar los tipos de rocas que hay y para reconocer las estructuras.

Realizar estudios geofísicos: estudios sísmicos principalmente.

Realizar sondeos: como consecuencia de los dos pasos anteriores.

Zonas de la Península con petróleo

Las zonas más favorables en las cuáles podría darse el caso serían en los Pirineos y en Valencia. En Cádiz se ha hallado gas.

Universidad Privada Antenor Orrego

Facultad de ingeniería civil

Escuela Profesional de Ingeniería Civi

Topografia General IDOCENTE :

HUERTAS POLO, Jose Sebastian

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ALUMNOS :

TEMA:

YACIMIENTOS MINERALES

CICLO :

III

TRUJILLO – PERÚ

2012 – I