DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v6i6.3679
Combinación de métodos geofísicos para la exploración de depósitos epitermales de alta sulfuración profundos
Marco Antonio Tapia Pachao
https://orcid.org/0000-0003-0472-958X
Jaime Cesar Mayorga Rojas
Jaime.mayorga@unmsm.edu.pe
https://orcid.org/ 0000-0001-8423-3343
Universidad Nacional Mayor de San Marcos
Lima - Perú
Uno de los actuales desafíos en el descubrimiento de depósitos del tipo epitermal de alta sulfuración, es identificar los depósitos que no afloran, los que están profundos u ocultos. El objetivo de esta investigación es determinar una combinación de métodos geofísicos que permitan vectorizar hacia las anomalías resistivas profundas que estén asociadas a cuerpos silicificados con mineralización económica. La metodología fue evaluar de forma sistemática los programas de geofísica de los proyectos Mansa Musa y Los Tambos ubicados en el cinturón de rocas volcánicas terciarias del Perú y detallar en orden cronológico como se fue perfeccionando la aplicación de los métodos geofísicos en cada proyecto hasta determinar la combinación que permitió generar targets de exploración más confiables y precisos. Como resultado se identificó el método no convencional Audio Magnetotelúrico de Fuente Controlada (CSAMT) que tiene un alcance de profundidades mayores a 300 m y define con buena resolución anomalías resistivas prospectivas. Pero no todas estas anomalías resistivas identificadas están asociadas a cuerpos silicificados tal como lo demostró un posterior programa de magnetometría, el que comprobó que varias de estas anomalías corresponden a unidades subvolcánicas máficas inalteradas. Discriminando de esta manera las anomalías resistivas prospectivas de las que no presentan interés exploratorio.
Palabras clave: Alta sulfuración; CSAMT; geofísica; magnetometría.
Correspondencia: marco.tapia1@unmsm.edu.pe
Artículo recibido: 09 de octubre2022. Aceptado para publicación: 10 de noviembre 2022.
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Como citar: Tapia Pachao, M. A., & Mayorga Rojas, J. C. (2022). Combinación de métodos geofísicos para la exploración de depósitos epitermales de alta sulfuración profundos. Ciencia Latina Revista Científica Multidisciplinar, 6(6), 2264-2280. https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v6i6.3679
Combination of geophysical methods for the exploration of deep high sulphidation epithermal deposits
One of the current challenges in the discovery of high sulfidation epithermal type deposits is to identify the deposits that don´t outcrop, those that are deep or hidden. The objective of this research is to determine a combination of geophysical methods that allow vectoring towards deep resistive anomalies that are associated with silicified bodies with economic mineralization. The methodology was to systematically evaluate the geophysical programs of the Mansa Musa and Los Tambos projects located in the Tertiary volcanic rock belt of Peru and to detail in chronological order how the application of geophysical methods was perfected in each project until determining the combination that allowed to generate more reliable and precise exploration targets. As a result, the unconventional Controlled Source Audio Magnetotelluric method (CSAMT) was identified, which has a range of depths greater than 300 m and defines prospective resistive anomalies with good resolution. But not all these identified resistive anomalies are associated with silicified bodies, as was shown by a subsequent magnetometry program, which found that several of these anomalies correspond to unaltered mafic subvolcanic units. Discriminating in this way the prospective resistive anomalies from those that don´t present exploratory interest.
Keywords: CSAMT, Geophysics; High Sulfidation; Magnetometry.
Como antecedentes se tiene que el método CSAMT de alcance profundo fue aplicado y contribuyó significativamente en el descubrimiento de los yacimientos epitermales de alta sulfuración Veladero en Argentina (Quantec Geoscience, 2022) y Salares Norte en Chile (Brewer et al., 2017). También en la exploración de otros tipos de yacimientos en Perú como Cerro Lindo (Bueno, 2019), y en otras áreas de China como Jianshui (Guo et al., 2019), Zhongxingtun (Jiang et al., 2020), Jiaoding (Song et al., 2021) y Layikeleke (Yan et al., 2021).
La presente investigación tiene la hipótesis que la aplicación del método geofísico no convencional de penetración profunda CSAMT combinado con el método convencional de magnetometría es una importante herramienta en la prospección de depósitos epitermales profundos del tipo alta sulfuración.
Esta investigación tiene un enfoque cuantitativo, es de tipo no experimental con un diseño transeccional causal (Hernández-Sampieri, R. y Mendoza, C., 2018).
La población de esta investigación son los proyectos de exploración minera Querco y Lucanas, en los cuales como parte de las exploraciones se realizó prospección geofísica con los métodos polarización inducida-resistividad (IP-Res), audio magnetotelúrico de fuente controlada (CSAMT) y magnetometría (MAG).
Los estudios geofísicos (levantamiento de campo y procesamiento de la data) fueron realizados por la empresa que brinda servicios de geofísica Quantec Geoscience. Posteriormente los autores interpretaron los mapas y secciones geofísicas generadas por Quantec, luego se integró la información geológica de los proyectos como litología, alteración, mineralización, estructuras y los resultados de los programas de perforación de los proyectos Querco y Lucanas. Toda esta información se compiló, interpretó y modeló con los softwares ArcGis 10.8.1 y Leapfrog 2022.1, con los que se generó los mapas y secciones finales que permitieron comprobar la hipótesis y llegar a las conclusiones de la investigación.
Estudio Audio Magnetotelúrico de Fuente Controlada (CSAMT)
La instrumentación utilizada en este método fue la siguiente:
§ Receptor: Zonge GDP-32-II
§ Transmisor: Zonge GGT-30
§ Controlador de frecuencia: Zonge XMT-16
§ Regulador de Voltaje: Zonge VR1b
§ Generador: Hatz 40 kVA
§ Sensor magnético (bobina): Phoenix MTC-30
§ Electrodos receptores: Stainless Steel rods
La configuración del estudio CSAMT fue la siguiente:
§ Técnica: Modo magnético transversal (TM), es decir, campos telúricos (Ex) medidos paralelos a la línea de estudio y campos magnéticos (Hy) ortogonales a la línea de estudio (Figura 1).
§ Configuración de la matriz: 6-1 (Ex a Hy por configuración) con bobina magnética ubicada en el centro de la matriz.
§ Espaciamiento entre líneas: 200 m
§ Longitud del campo (dipolo): 50 m
§ Frecuencias transmitidas: 2 Hz - 8192 Hz, pasos binarios de 2n (n = 0, 1, 2, ...)
§ Frecuencias fundamentales: 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096, 8192 Hz
§ Frecuencias armónicas: se recolectaron cinco armónicos impares para frecuencias fundamentales entre 2 Hz y 1024 Hz
§ Longitud nominal de bipolo: 1.1 km
Figura 1.
Configuración Estándar de un Estudio CSAMT
Nota. Tomado de CSAMT (Controlled Source Audio Magnetotelluric) Survey – Querco Project. Quantec Geoscience. 2018.
Estudio de Magnetometría
Como indica Kearey et al. (2002): El objetivo de un estudio magnético es investigar la geología del subsuelo sobre la base de anomalías en el campo magnético de la tierra que resultan de las propiedades magnéticas de las rocas subyacentes. Aunque la mayoría de los minerales formadores de rocas son efectivamente no magnéticos, ciertos tipos de rocas contienen suficientes minerales magnéticos para producir anomalías magnéticas significativas.
El método de magnetometría (MAG) es una técnica de exploración geofísica que consiste en medir las variaciones del campo magnético terrestre y en base a ellas, inferir la geología del subsuelo. Los levantamientos magnéticos consisten en realizar mediciones de la intensidad del campo magnético sobre la superficie terrestre, con instrumentos denominados magnetómetros, en intervalos de distancia aproximadamente constantes a lo largo de una línea denominada perfil. Es necesario que las mediciones sean lejos de fuentes que puedan generar un campo magnético de gran magnitud. La susceptibilidad magnética de las rocas es casi completamente controlada por el contenido de minerales ferrimagnéticos, el tamaño de grano, forma de distribución en la roca, entre otros, y es una propiedad extremadamente variable (Kearey et al., 2002).
La instrumentación utilizada en este método fue la siguiente:
§ Estación de base magnética GEM GSM19T, sensor de precesión de protones con una frecuencia de muestreo de 3 segundos.
La configuración del estudio MAG fue la siguiente:
La alteración hidrotermal en un sistema epitermal de alta sulfuración puede proporcionar distintas firmas resistivas. Por ejemplo: alteración argílica avanzada se asocia con minerales arcillosos lo que generaría una zona conductora (baja resistividad). En contraste, las texturas típicas de depósitos de alta sulfuración como cuerpos masivos de cuarzo residual (vuggy silica) formados como resultado de la lixiviación por fluidos ácidos, generan anomalías de resistividad. Por otro lado, cuerpos de sulfuros masivos a bandeados (Py y Enargita) generan anomalías negativas o de baja resistividad (Figura 2).
Figura 2.
Rangos de resistividad de tipos de
rocas.
Nota. Los rangos son referidos al depósito aurífero de Yanacocha. Adaptado de A geophysical case history of the Yanacocha gold district, northern Peru. Goldie, M. 2020.
Lo primero que se destaca de la sección de resistividad (inversión 2D MT) de la línea L20800 (Figura 6), es el alcance en profundidad del estudio CSAMT de aproximadamente 700 m, comparado con los 300 m de un estudio convencional IP-Res. Este estudio nos permitió interpretar la continuidad vertical y las fuentes de la mineralización y alteración del sistema epitermal de alta sulfuración. Por otro lado, la resolución de la inversión es de buena calidad y se nota claramente los contratantes de resistividad.
Un programa de perforación en el proyecto Lucanas permitió comprobar que las estructuras mineralizadas lineales con resistividades entre 100 ohm.m y 1,000 ohm.m correlacionan con brechas hidrotermales con aliteración argílica avanzada y silicificación con mineralización prospectiva de Au-Ag (0.25 g/t Au, 3.46 g/t Ag sobre 118 m) como lo demuestra el sondaje MM-18D-002. Mientras que las resistividades más altas entre 1,000 ohm.m a 5,000 ohm.m correlacionan con un cuerpo silicificado con débil alteración argílica avanzada en un domo dacítico y con locales intervalos mineralizados (0.14 g/t Au, 5.03 g/t Ag sobre 14 m) sin interés prospectivo, como lo demuestra el sondaje MM-18D-001.
Figura 8. Figura 9.
Litología interpretada. Alteraciones hidrotermales
En la Figura 8, se observa el mapa litológico interpretado del proyecto Lucanas, siendo las tobas dacíticas y los domos andesíticos las principales rocas caja de la mineralización asociadas a brechas hidrotermales (domo andesítico) y cuerpos silicificados (tobas dacíticas).
En la Figura 9, se observa los minerales de alteración hidrotermal destacando la silicificación (vuggy silica), alunita potásica y el ensamble diquita-nacrita-pirofilita, típicos de un sistema epitermal de alta sulfuración. La mineralización presenta un moderado control estructural, pero esta más asociada a un control litológico, por lo que se esperaba en profundidad la ocurrencia de cuerpos silicificados con mineralización diseminada. Es por este motivo que decidió por la ejecución de un estudio geofísico de penetración profunda CSAMT para explorar los cuerpos silicificados que afloran y otros que se encontrarían profundos u ocultos por unidades inalteradas. El estudio CSAMT en este proyecto comprendió 28 líneas de dirección norte-sur totalizando 70.30 km (Quantec Geoscience, 2020)
Figura 10.
Estudio geofísico CSAMT en planta (-300 m).
Sección de resistividad (CSAMT) – Línea L7200.
Muestra petrográfica LT-5 (Luz transmitida, nicoles paralelos).
Tabla 1.
Susceptibilidad Magnética de Rocas y Minerales Comunes.
Figura 13. Figura 14.
Susceptibilidad magnética (RTP). Modelo de resistividad CSAMT (Leapfrog)
Figura 15.
Sección de resistividad y susceptibilidad magnética – Línea L7200.
A la derecha de la figura 14 se presenta una anomalía de resistividad >1,000 uhm-m que no aflora (oculto), por debajo de una pequeña anomalía conductiva. A esta anomalía de resistividad no se superpone una anomalía de susceptibilidad magnética, por lo tanto se descarta que sea un domo andesítico, convirtiéndose en un target de intereses para un siguiente programa de perforación.
El método geofísico no convencional audio magnetotelúrico de fuente controlada (CSAMT) es una herramienta eficaz que mejora las exploraciones de yacimientos epitermales de alta sulfuración profundos u ocultos, porque como se demostró en los proyectos Querco y Lucanas, este estudio llega con información confiable a profundidades de 700 m y 800 m., en comparación con los métodos geofísicos convencionales como la polarización inducida-resistividad que solo llega con información confiable hasta los 300m de profundidad.
El método CSAMT identifica anomalías resistivas que podrían estar relacionadas a cuerpos o estructuras silicificadas (silicificación masiva, vuggy silica o brechas hidrotermales), pero en esta investigación se ha comprobado que no siempre ocurre esto, porque hay unidades litológicas como los domos máficos (andesíticos) inalterados o débilmente propilitizados que también tienen una respuesta de alta resistividad.
Entonces es necesario ejecutar un método geofísico complementario, que en el caso de esta investigación fue la magnetometría, porque como los domos máficos inalterados en su composición tenían minerales magnéticos diseminados, fácilmente fueron reconocidos por este método geofísico. Por lo tanto, se puede filtrar las altas anomalías resistivas del CSAMT realmente asociadas a cuerpos silicificados de las asociadas a domos máficos inalterados, como se demostró en el proyecto Lucanas.
Esta combinación de métodos geofísicos, junto con la información geológica, es una herramienta muy útil para los próximos descubrimientos de yacimientos epitermales de alta sulfuración ocultos o a una profundidad donde los métodos geofísicos tradicionales no llegan de forma confiable.
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