Minas de estaño (casiterita) prueba del éxito de la Exploración Cristaloquímica
Enviado por Jose´ Vilca
- Resumen
- Introducción
- Nuevo geotermómetro Geo-Crys
- Definición cristaloquímica de mineral
- Relaciones Cristaloquímicas
- Precisión de los datos Cristaloquímicos
- Conclusiones
- Bibliografía
La Crys-Explo, Exploración Cristaloquími- ca, está sirviendo para descubrir mineraliza- ciones con estaño, en lugares donde otros métodos no han tenido éxito (Figura 1). Este procedimiento ayuda a identificar las zonas con ordenamientos atómicos específicos relacionados con la ubicación espacial de mineralizaciones de interés económico im- portantes. No es solo la información salida de un microscopio petrográfico ni de análisis químicos y trabajo de campo.
Además, cuantifica la concentración de los elementos químicos en la cristal-es- tructura de los minerales tales como óxi- dos, sulfuros y silicatos, asimismo determi- na el grado de evolución cristalogenética de los minerales estudiados y su función a nivel molecular específica de cada uno de estos Estado Cristalo-Estructural (ECE). Lo que en otras palabras se conoce como el tipo de ordenamiento atómico tridimensio- nal, el cual es tipificado como un ECE por Difracción de Rayos-X (DRX) de electrones y/o neutrones.
La coexistencia de varios ECE de- muestra las variaciones y estados cristalo- genéticos por los que ha pasado, en su petrogénesis, el magma que produjo, en este caso, un cuerpo granítico (Tabla 2 y Figuras 7 y 8).
Entonces podemos concluir que esta- mos frente a un metalotecto especializado no sólo en plomo, zinc y plata, sino tam- bién y gracias al Crys-Explo la presencia de concentraciones principalmente de es- taño y menos wolframio. (Figuras 1, 5, 12 y 13).
La interpretación detallada cristaloquí- mica-petrogenética, considera la interac- ción de factores físico-químicos propios del proceso evolutivo del magma, presión y temperatura, por ejemplo, y los factores
Abstract
Crys-Explo, also known as Crystallochemical Exploration, is being used for finding tin-bearing mineralization in places where other methods have been unsuccessful (Figure 1). This procedure will help to identify areas with specific atomic systems related to the spatial location of economically interesting mineralization. It is not only the output information of a petrographic microscope, nor of a chemical analysis and field work.
In addition, it quantifies the concentration of chemical elements in minerals" crys- tal-structure such as oxides, sulphides and silicates, also determining the degree of crystallogenic evolution of minerals studied and its role at the molecular level specific to each of these Crystallostructural State (ECE, by its Spanish initials). What in other words is known as the type of three-dimensional atomic arrangement, which is typified as a ECE by X-Ray Diffraction (XRD) of electrons and/or neutrons.
Coexistence of several ECE shows the crystallogenic states and variations it has been through during its petrogenesis, the magma which, in this case, produced a granite body (Table 2 and Figures 7 and 8)
Then we may conclude that we are dealing with a metallotect not only specialized in lead, zinc and silver, but also in and thanks to Crys-Explo the presence of concen- trations mainly of tin and less wolfram. (Figures 1, 5, 12 and 13).
The detailed crystallochemical-petrogenetic interpretation considers the interaction of physical-chemical factors inherent in the evolutionary process of magma, pressure and temperature, for example, and crystallochemical factors, such as: hybridization of chemical bonds, the effective atomic and ionic radius; the form of polyhedral coordi- nation, among others; dependent on the type of chemical element involved and their specific associations (Figure 2).
It also allows to know mining work in advance, the quality of materials around the ore, reducing costs in blasting and with better focus on the ore rich zones.
On the other hand, it helps to select the type of metallurgical process and it can help to accurately assess the chemical and crystallochemical composition of mining waste such as tailings, slags and other materials, also for them to be reassessed. cristaloquímicos, tales como: hibridación de los enlaces químicos, el radio atómico y iónico efectivo; la forma de coordina- ción poliédrica, entre otros; dependientes del tipo de elemento químico involucrado y sus asociaciones específicas (Figura 2).
Además permite conocer con anteriori- dad al laboreo minero, la calidad de los materiales que rodean a la mena, redu- ciendo costos en voladura y focaliza mejor la zona ricas de la mena.
Por otro lado, ayuda a seleccionar el tipo de proceso metalúrgico y puede coadyuvar a evaluar con precisión la composición química y cristaloquímica de los desechos mineros tales como relaves, escorias entre otros materiales y reeva- luarlos.
Exploración cristaloquímica
Crys-Explo, Exploración Cristaloquímica ¿Qué es?
Exploración Cristaloquímica, es un conjunto de procedimientos donde ade- más de cuantificar la concentración de los elementos químicos en la cristal-estructura de los "minerales" y/o ECE (Figura 1), se determina también el grado de evolución cristalogenética petrogenética y la función molecular específica en cada Estado Cris- talo-Estructural.
En otras palabras, es tipificar por DRX la presencia del ordenamiento atómico tri- dimensional existentes en las rocas, el cual es indicador de las etapas de evolución del magma hasta constituirse en grandes masas de rocas intrusivas y de las cuales algunas partes llegarán a constituirse en metalotectos especializados, así como productores de determinados elementos químicos muy demandados y económica- mente importantes.
Cómo funciona y se utiliza la Crys-Explo
En la búsqueda de yacimientos mine- rales, es necesario trabajar además de los datos de la petrografía y los químicos, con información cristaloquímica, que nos pro- porciona información tridimensional de la forma como se ordenan los átomos, que tipo de átomos son, los isótopos presentes y su proporción, así como la función prefe-
Figura 1. Febrero 2014: Información satelital: muestra los 5 tajos abiertos (manchas blancas) dentro del Intrusivo Plasenzuela, Extremadura, España.
Figura 2. Reconstrucción tridimensional de un ECE con los datos de Difracción de Rayos-X. Al conocer la energía de red podremos estimar que input debemos aplicar para romper los enlaces y extraer oro y nióbio.
Figura 3. Plutón de Plasenzuela, España. Antes de la aplicación de la Crys-Expo, estas rocas intrusivas estuvieron catalogadas como improductivas y no se recomendaba invertir en exploración.
Figura 4. Mapa Geológico Cristaloquímico, con las UP-14 y UP-15 ubicadas al norte y oeste del Plutón de Plasenzuela. Coincidentes con los tajos abiertos. rente de cada cristaloestructura (Figura 2).
Figura 5. Tres minas en actual operación a tajo abierto, en la parte Norte y Oeste del Plutón de Plasenzuela, ubicada entre las ciudades de Trujillo y Cáceres, Extremadura, España. (Fecha de la captura de la fotografía satelital: 29 abril 2017. Estas minas de estaño fueron descubiertas con la Crys-Explo Exploración Cristaloquímica (basada en la tesis de doctor de José Vilca)
Tabla 1. Resumen con la Identificación de las UP-14 y UP-15
Cada tipo de ordenamiento atómico tridimensional, el cual es tipificado por DRX, es diferente y único, y explica el por qué, por ejemplo, ha habido una prefe- rencia para que el átomo de silicio en lu- gar del de aluminio se posicione primero; cada uno de ellos en ciertos estados evolu- tivos del magma tienen prioridad para en- lazarse con los átomos de oxígeno, otros átomos que conforman cada ECE tendrán el momento oportuno para ubicarse con- forme vayan cambiando los factores (va- riables) en el proceso de enfriamiento del material magmático.
La coexistencia de varios ECE demues- tra las variaciones y estados cristalogené- ticos (Tabla 2 y Figuras 7 y 8) por los que ha pasado, en su petrogénesis, el material magmático; el cual produjo, en este caso, el Plutón de Plasenzuela, Extremadura, España, como un metalotecto que se ha especializado no solo en producir plomo, zinc y plata, sino también y descubierto con el método cristaloquímico, en estaño y wolframio (Figuras 3, 4 y 5 y Tabla 1).
Entonces, Los métodos de exploración conocidos, se limitan a medir solo algu- nas características externas de las rocas y de los minerales de manera parcial, coinciden con los ECE, las Técnicas Analí- ticas Instrumentales (TAI) son muy precisas, nosotros trabajamos a nivel interatómico gracias a estas técnicas limpias. Para ello se considera la interacción de factores físico-químicos propios del proceso evo- lutivo del magma, presión y temperatura, por ejemplo y los factores cristaloquímico, tales como: hibridación de los enlaces quí- micos, el radio atómico y iónico.
Cabe destacar que a pesar de los ta- jos abiertos, falta extraer de las zonas más ricas, que se debería trabajar ya mismo.
Propuesta:
De los datos procedentes de varias técnicas de análisis, se ha desarrollado un Geotermómetro Cristaloquímico (Geo- Crys) basado precisamente en la medi- ción de los ECE preferentes (Figura 6). El Geo-Crys ayuda y participa de manera muy importante en la interpretación crista- loquímica, siendo útil para reducir costos en exploración al focalizar partes prefe- rentes y facilita la ubicación de las zonas más ricas del prospecto eliminando las otras.
En este caso los datos cristaloquímicos de los feldespatos han determinado las partes más ricas con estaño.
En general al medir temperaturas de cristalización de os "minerales" en realidad ECE Estados Cristalo-Estructurales, se puede hacer un seguimiento detallado de la evolución cristalogenética petrogenéti- ca.
A diferencia de los otros métodos de exploración actuales, el Crys-Explo, tipifi- ca ECE muchas veces pasados por alto.
En realidad cada ECE es un mineral que todavía no tiene nombre, entonces proponemos se corrija la definición de mi- neral. Inclusive hemos encontrado hasta 4 ECE dentro de un "mineral" cuyas funcio- nes y propiedades son específicas para cada ECE.
Algunas veces puede significar un re- calentamiento y/o el efecto de material de caja que el magma está asimilando en su ascenso hacia la superficie y con- secuente enfriamiento y que en este caso ha tenido una dirección sur a norte con un ángulo de ascenso promedio de 60 a 80 grados, puede existir y existen otras interpretaciones cristaloquímicas, que van saliendo con la correlación y cruce de la información.
Por ejemplo, se determinó los tipos de turmalinas, su frecuencia y también por Es- pectroscopia Mosbbauer que tipo de Fe es el abundante, donde está ubicado y porque sucede esto.
Definición cristaloquímica de mineral
Actualizar la definición de mineral
Propuesta:
Por no ser el objetivo principal de este trabajo, se comentará el porqué de la ne- cesidad de afina mejor la definición de mi- neral, esto debido a que existen diferentes modelos de coexistencia entre los ECE, los cuales tienen una función específica que refleja las condiciones de formación por las que ha pasado, paso a paso y donde los átomos de Si y Al se mueven a posicio- nes en la estructura atómica de acuerdo a las condiciones del magma, Tabla 2 y Figuras 7 y 8).
Modelos de coexistencia de los ECE
En la Tabla 2 se presenta los grados de coexistencia entre ECE, los cuales son indicativos del grado evolutivo de los com- puestos inorgánicos (minerales y/o ECE), los cuales han sido usados en la explo- ración cristaloquímica, son los que per- mitieron definir cuáles eran las Unidades Petrológicas (denominación obsoleta) con una cristalogénesis más evolucionada y, por lo tanto, con altas concentraciones de casiterita y en menor cantidad wolframita.
La Figura 7, presenta cómo varían o se modifica cierto número de átomos con las condiciones termobáricas y factores crista- loquímicos cambiantes, la muestra 45 que en la Tabla 2 presenta un modelo de co- existencia de cuarto orden, en las Figuras 7 y 8, se demuestra que las reflexiones de Rayos X van a ir teniendo unos valores diferentes referidos a los pares angulares 20 131–131 y 20 204/060 conforme evolucionaron las rocas del Plutón de Pla- senzuela.
En las Figuras 7 y 8, las muestras 25, 79, 35 y 45 tienen modelos de coexisten- cia diferentes y presentan cada unos ECE único con características cristaloquímicas específicas, como por ejemplo, la proba- bilidad de encontrar Al3+ en la posición tetraédrica T1(o), cambios en las cons- tantes cristalográficas b y c. que no son sino consecuencia de los cambios en la cristalogénesis de los ECE edificios cristali- nos, minerales, rocas y cuerpos graníticos, según la escala a la que se enfoque el estudio.
Las seis ecuaciones de la Figura 10, muestran las relaciones cristaloquímicas de los feldespatos procedentes de las muestra de campo del Plutón de Plasenzuela.
Con la relación I se puede detectar la irregularidad de la ubicación del catión K+ con respecto al emplazamiento del
Figura 6. Presentamos temperaturas de cristalización basadas en datos del ordenamiento atómico de cada CEC, medidos por DRX, SRD-SEM y otros.
Figura 7. Modelos de coexistencia evolutiva de los ECE presentes en los silicatos del Plutón de Plasenzuela
Tabla 2. Cuatro casos de modelos de coexistencia
Muestra 25 con un solo ECE. Muestra 79 con dos ECE. Muestra 35 con tres y la muestra 45 con un modelo de cuarto orden.
Al3+, sin embargo, es imposible identificar las dos etapas por las que ha pasado este catión en su migración, al estado sólido, a posiciones T1(o), etapas que si pueden ser fácilmente reconocidas con las ecuaciones IV y V.
Factores que afectan los ECE
Los factores que afectan a los Estados Cristalo-Estructurales son principalmente el tipo de eslabonamiento, es decir las cadenas formadas por átomos Si – O – Si son aproximadamente 0.03 Amstrongs mayores que las cadenas Si–O–Al. Los enlaces a los átomos Na, K, Ca, es de- cir, el número de coordinación de los oxí- genos 2, 3 o 4, que están directamente relacionados con la distancia T–O. El ángulo T–O–T. Otro grupo de factores comprende: 1) Los Estados Estructurales Coexistentes (EEC), 2) En algunos casos cristalestructuras deformadas o anómalas, y 3) Composición química global de los minerales.
Resumen: Grado de Ordenamiento Tridimensional
El grado de ordenamiento atómico tri- dimensional de los feldespatos potásicos extraídos de las muestras de campo y sometidos a los análisis con las técnicas cris- taloquímicas de laboratorio, los factores principalmente termobáricos, fisicoquími- cos y cristaloquímicos, han quedado gra- bados y han condicionado ordenamientos atómicos de los silicatos diferentes (Figura 11).
Figura 8. Modelos de coexistencia entre los grados de Orden-D esorden de los feldespatos-K.
Figura 9. Superposición de los diferentes ECE con las Unidades Petrológicas. Su coincidencias no siempre es precisa, por efectos de avances y retrocesos del proceso de cristalización de los minerales y/o ECE que conforman el intrusivo.
Figura 10. Son seis relaciones encontradas entre los factores cristaloquímicos que ayudan a la interpretación evolutiva del intrusivo.
Figura 11. Presenta un resumen de los diferentes ECE de los silicatos contenidos en las rocas del Plutón de Plasenzuela. Utilizando dos de las reflexiones de difracción de Rayos-X 060 y 204.
En la UP-11 Unidad Petrológica (que se aproxima a un micro granito moscovítico) y que está representada por las muestras 22, 33 y 96 (ubicadas al extremo derecho de la Figura 11, forman una población úni- ca diferente a las UP-13, UP-14, UP-15, que constituyen juntas una secuencia evolutiva (cristalogénesis) expresada desde el punto vista cristaloquímico y donde el átomo de aluminio, por ejemplo, en ciertos silicatos, migra hacia posiciones tetraédricas más estables, marcando con detalle los pasos que ha seguido el proceso de enfriamiento del cuerpo granítico, que se ha estudia- do, para identificar cuáles son las partes del Plutón de Plasenzuela, donde se han concentrado los metales de interés econó- mico.
Precisión de los datos cristaloquímicos
Aquí es donde está la diferencia en- tre medir e interpretar datos salidos de las distancias interatómicas y la resolución de estructuras cristalinas de los minerales (Fi- gura 2) que conforman las rocas de los intrusivos con instrumentación analítica de alta precisión y donde se identifica que elemento químico es, donde está ubicado, como está asociado y cuál es la energía de red, información útil para saber que podemos hacer para extraerlo, frente a los obtenidos con microscopía óptica, análisis químicos de roca total y de contenidos de los elementos a niveles de ppm y ppb.
Figura 12. Cristales de casiterita en biotita y wolframita asociada.
El empresario minero, ¿Por qué debe trabajar con Crys-Explo?
Es cierto que estos datos químicos y de la petrografía miden las efectos, las conse- cuencias externas, sin embargo, el grado de precisión es menor y discriminatorio porque un empresario invertirá y decidirá usar tecnologías de exploración de alta precisión y no solo procedimiento que no han evolucionada mucho en estos últimos tiempos.
Figura 13. Casiterita, cristales maclados.
Como decimos en el primer párrafo la cristaloquímica mide no solo la concen- tración de los elementos químicos sino su función como molécula inorgánica (mine- ral), los análisis químicos solo proporciona números, no se sabe si son concentracio- nes de estaño dentro de las biotitas (Figura
12) y/o en los otros silicatos o están en otras condiciones y posiciones en la roca analizada. La Figura 13 muestra cristales de casiterita.
Los datos que proporciona la pe- trografía quedan limitados, porque no se tiene precisión por arriba de 2,000 aumentos, muy diferente a los resulta- dos de una difracción de neutrones o de Rayos X los cuales miden la distri- bución tridimensional de los átomos (Figura 2).
Figura 14. Son tres eventos geológicos evidenciados con las edades radiométricas: Potasio Argón.
Figura 15. Digrama de frecuencias acumuladas para Cr, Zn, W, Sn, Pb, Cu y Ni. Un cambio de pendiente de las curvas para Sn y W es evidente.
Figura 16. A escasos metros de este contacto se ubica el tajo más grande que se ve desde el satélite (Figuras 1 y 5).
Figura 17. Es una de las muestras de mano extraída de una de las zonas de contacto litológico.
Empresa Canadiense Eurotin Inc.
En 2014, la empresa Eurotin Inc., ex- ploró por estaño (casiterita) (Figura 13) en las cercanías de nuestro descubrimiento (Figura 5).
El CEO de dicha compañía, estuvo por Perú y contacto con los geólogos de San Rafael, y estamos en tratativas para unir esfuerzos con nuestra patente que se está gestionando en España.
Algunos análisis complementarios
Edades radiométricas
Las edades radiométricas K-Ar hechas en roca total, biotitas, moscovitas, anfíbo- les se muestran en la Tabla 3.
Las Isócronas
40Ar vs 40K, 40Ar/36Ar vs 40K/36Ar y 40Ar/36Ar vs 39Ar/36Ar, son evidencias que ratifican la existencia de tres eventos petrogenéticos principales los cuales fueron previamente descubiertos por la exploración cristaloquímica (Tabla 3 y Figura 14).
Análisis de roca total
Se muestra en forma detallada en la Tabla 4.
Los análisis de los oligoelementos
Sn, Zn, W, Cu, Pb, Cr y Ni. Además Ti, Ag, Mo y Fe, se aplicó frecuencias acu- muladas para obtener resultados geoquí- micos uno de cuyos diagramas se presen- ta en la Figura 15.
Geología de campo, Geoquímica y Cristaloquímica
En la Figura 16 muestra el contacto en- tre el intruvivo con las rocas metamórficas.
Análisis con Microsonda Electrónica
Se aplicó para deteminar las concen- traciones de sodio en feldespato potásico (ver Figura 18).
Tabla 3
Se ha usado el método Potasio Argón para medir las edades radiométricas.
Tabla 4
Parte de los resultados del análisis de roca total. Hechos en la Universidad Autónoma de Madrid, España.
Figura 18. Analisis por Microsonda, las bandas blancas son las concentraciones de Na.
Figura 19. Hidrotermalismo posterior, son venillas mineralizadas superpuestas y que atraviesan minerales tales como la biotita. Fig. 20. Cristales de casiterita y wolframita.
Fig.20.Cristalesdecasiteritaywolframita.
Petrografía
Se presentan dos fotografías (Figuras 19 y 20) como referencia de las 350 muestras de campo recolectadas.
1. La Exploración Cristaloquímica, ha demostrado ser útil para descubrir ya- cimientos minerales inclusive en áreas donde otros métodos han fallado, no posibilitando inversiones importantes en la explotación de recursos natura- les.
2. Ayuda a identificar la calidad de los materiales alrededor de la mena, redu- ciendo costos de perforación y voladu- ra.
3. Cuantifica los contenidos de elementos químicos de muy baja ley para luego someterlos a tratamientos con Plasma y convertir el mineral de muy baja ley, y la ganga, en riqueza recuperable con valor comercial.
4. Evalua la calidad de los materiales resi- duales, desechos contaminantes y otros subproductos mineros.
5. En los relaves, escorias y otros mate- riales, así como los subproductos del tratamiento con reactivos químicos, los prepara para saber qué tenemos y poder pasarlos al reactor de plasma, convirtiéndolos en energía e insumos demandados por la industria.
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Autor:
Jose Vilca.