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Minería y Geología,ISSN 0258 5979, Nos. 3-4, 2003
CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICA DE CORTEZASLATERÍTICAS A PARTIR DE DATOS AEROGAMMA
ESPECTROMÉTRICOS Y AEROMAGNÉTICOS
Geological characterization of lateritic crust from airbornespectrometric and magnetic data
José Alberto Batista Rodríguez E-mail: [email protected] Superior Minero Metalúrgico de Moa
RESUMEN
Las regiones de Mayarí y Moa (Cuba oriental), dondese localizan grandes yacimientos de lateritas ferro-niquelíferas-cobaltíferas, están cubiertas por datosaerogamma espectrométricos y aeromagnéticos. A par-tir del análisis de los contenidos de eU y eTh, y de lasrelaciones entre éstos y el K, se delimitaron las áreasde lateritas ferroniquelíferas ya conocidas y otras noreportadas hasta el momento. Se encontró que laslateritas redepositadas poseen mayor contenido de eUy eTh que las in situ, asimismo son mayores estos con-tenidos en las lateritas más potentes y en las desarro-lladas o redepositadas sobre rocas serpentinizadas. Eltiempo de formación, desarrollo, potencia de laslateritas y rocas subyacentes, así como las característi-cas geomorfológicas y la presencia de alteracioneshidrotermales, se infieren de las relaciones encontra-das entre los contenidos de eU, eTh y K, y ∆T. Lasvariaciones laterales en las concentraciones de eU yeTh indican variaciones en los espesores de las lateritas.Los contenidos de eTh están relacionados con el tiem-po de formación, desarrollo y espesor de las cortezaslateríticas, mientras que las altas concentraciones deK denuncian la existencia de alteraciones hidrotermales.Las variaciones laterales conjuntas del campo magné-tico y los contenidos de cualesquiera de los elementosanalizados, responden a variaciones en los espesoresde las lateritas y las rocas subyacentes. En Moa laslateritas poseen mayor contenido de eU y eTh que enMayarí, lo cual sugiere mayor tiempo de formación,desarrollo y espesor de las mismas en la primera re-gión mencionada.
PALABRAS CLAVE: Lateritas, Moa, Mayarí, aero-gamma espectrométrico, aeromagnético.
ABSTRACT
The Mayarí and Moa regions (western Cuba), whereare located wide deposits of Fe-Ni-Co laterites, arecovered for airborne geophysical data (airborneradiometric and magnetic). Starting of the analysis eUand eTh contents, and the relationships between theseones and K, were delimitated laterites areas, includingsome ones not reported yet. The redeposited lateritespossess higher content of U and Th that those in situ,which are also higher in the most potent laterites andin those developed or redeposited on serpentinizedrocks. The time of formation, development, thicknessof the laterites and underlying rocks, as well as thegeomorphologic characteristic and the presence ofhydrothermal alterations, they are manifested in theopposing relationships among the contents of eU, eThand K, and ∆T. The lateral variation in theconcentrations of U and Th in the laterites indicatesvariations in the thickness of the same ones. The eThcontents are related with their time of formation,development and thickness. The concentrations of Kevidence the existence of hydrothermal alterations. Thecombined lateral variations of the magnetic field andthe contents of anyone of the analyzed elements respondto variations of thickness of the laterites and theunderlying rocks. In Moa the laterites possesses biggereU and eTh contents that in Mayarí, suggesting longertime of formation, development and thickness in thefirst mentioned region.
KEY WORDS: Laterites, Moa, Mayarí, airborneradiometric, airborne magnetic.
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INTRODUCCIÓN
Hacia la parte oriental de Cuba, en las regiones deMayarí y Moa específicamente (Fig. 1), se localizangrandes reservas minerales en yacimientos de tipolaterítico. En ellos, las investigaciones geofísicas nohan mostrado ser eficientes para resolver las tareasde prospección y exploración debido, por una parte, ala gran complejidad de los yacimientos y, por otra, ala incorrecta selección del complejo de métodosgeofísicos y de los parámetros de medición, a la bajacalidad tecnológica del equipamiento utilizado y a lavaloración inadecuada de las posibilidades reales delos mismos.
Las rocas madre que originaron las cortezas demeteorización laterítica forman parte de las secuen-cias del cinturón plegado cubano, del cual afloran fun-damentalmente unidades oceánicas reconocidas comoofiolitas septentrionales (Iturralde-Vinent, 1996a,1996b, 1996c, 1998).
Las ofiolitas están representadas por rocasultrabásicas serpentinizadas, constituidas predominan-temente por harzburgitas y subordinadamente pordunitas, lherzolitas y piroxenitas. Las rocas básicasestán representadas por gabro olivínico, gabro-noritas,anortositas y gabros normales (Quintas, 1989). Des-de el punto de vista tectónico, en la región están pre-sentes estructuras plicativas y disyuntivas agrupadas,sobre todo, en diferentes sistemas de dirección NW-SE y NE-SW (Campos, 1983; Rodríguez, 1998a,1998b).
Teniendo en cuenta los procesos que han dado lu-gar a la formación de los yacimientos lateríticos de laregión, así como sus características geológicas ygeométricas, se asume que el comportamiento de losdatos aerogeofísicos, fundamentalmente los aerogammaespectrométricos, y en menor grado los aeromagnéti-cos, reflejan sus principales regularidades geológicas.Por ello, en esta investigación se utilizan estos datoscon el objetivo de caracterizar desde el punto de vistageológico las áreas de desarrollo de lateritas
MATERIALES Y MÉTODOS
Se utilizaron datos aerogeofísicos medidos en líneasde vuelo con dirección norte-sur, separadas cada 500 m,a una altura media de 70 m. Los datos contienen in-formación proveniente de los canales de K (%), eU(ppm), eTh (ppm) y la intensidad total (µR/h), asícomo del campo magnético (∆T) (nT) (Chang y otros,1990; Chang y otros, 1991). La información geológicase obtuvo del mapa de Gyarmati y Leyé O’Conor(1990) a escala 1:50 000 para la región de Moa, y del
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de Adamovich y Chejovich (1963), escala 1:50 000,para la de Mayarí.
El procesamiento e interpretación de la informa-ción abarcó las etapas siguientes:a) Transformación de los datos geológicos a formato
digital (Batista, 2000);b) Cálculo de las relaciones entre los datos aerogamma
espectrométricos: eU/eTh; eU/K, eTh/K y F=K.eU//eTh, y su correspondiente análisis estadístico;
c) Descripción y análisis de los mapas construidos alefecto;
d) Para la región de Moa se definieron los datosaerogeofísicos correspondientes a cada área delaterita, las cuales están delimitadas según su tipo(in situ o redepositadas), potencia y roca madreque les dio origen;
e) Análisis estadístico descriptivo y multivariado (aná-lisis de factores) e interpretación geológica de losdatos aerogeofísicos de las lateritas de esta región;
f) Comparación con las lateritas de la región deMayarí.
RESULTADOS
Interpretación de datos aerogamma espectrométricos
Las áreas de desarrollo de lateritas ferroniquelíferasse delimitaron con las isolíneas de 3 µR/h de intensi-dades gamma total (Fig. 2), 2 ppm de eU (Fig. 3) yeTh (Fig. 4), 1x10-3 de eTh/K (Fig. 5) y 5x10-4 deeU/K (Fig. 6). Estas isolíneas revelaron, además, zo-nas de desarrollo de corteza laterítica no reportadashasta el momento.
Las zonas de afloramiento de rocas máficas yultramáficas sin desarrollo apreciable de cortezalaterítica, se caracterizaron por valores bajos de ra-diactividad (Figs. 2, 3 y 4), lo que coincide con resul-tados obtenidos por Galbraith y Saunders (1983), yKostadinoff y otros (1998), en otras regiones.
Los mayores contenidos de eU y eTh están vincu-lados con los yacimientos de lateritas ferroniquelífero-cobaltíferas, o sea, a los yacimientos Moa (eU= 7,1ppm; eTh= 15,4 ppm), Punta Gorda (eU= 5,3 ppm;eTh= 13 ppm) y Pinares de Mayarí (eU= 4,1 ppm;eTh= 12,3 ppm). Reportes de investigación consulta-dos (Galbraith y Saunders, 1983; Dickson, 1985;Kögler et al., 1987; Portnov, 1987; Watanabe, 1987;Braun et al., 1993; Porcelli et al., 1997; Casas et al.,1998; Jubeli et al., 1998; Vogel et al., 1999), apoyanla idea de que las diferencias en los contenidos eU yeTh denotan desigualdades en cuanto a génesis, tiem-po de formación, potencias y grado de madurez deestas cortezas.
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Teniendo en cuenta que en otras regiones dondeocurren procesos de meteorización química que for-man lateritas, se ha reportado alta afinidad entre fa-ses de Fe y U (Von Gunten et al., 1999), se consideraque la concentración de este último ocurre como re-sultado de la alternancia de períodos de seca y lluvia,por la combinación de procesos de adsorción y preci-pitación, donde durante los procesos de adsorciónocurre el enriquecimiento de U y de otros metales (Cu,Ni, Co, Ba, Zn, Pb y Tl) en las arcillas, los óxidos ehidróxidos de hierro y manganeso, y la materia orgá-nica (Kögler et al., 1987; Saager et al., 1987; Requejoet al., 1994; Dickson, 1995; Rodríguez-Vega, 1997;Gabriel et al., 1998; Lenhart y Honeyman, 1999; Luoet al., 2000).
En la región Mayarí-Moa, las lateritas desarrolla-das sobre rocas ultrabásicas serpentinizadas presen-tan mayor concentración de eU respecto a lasdesarrolladas sobre gabros. Esto sugiere una mayorintensidad, en las primeras, de los procesos que leshan dado lugar, pues se conoce que los gabros sonrocas con mayor contenido de U que las peridotitas.Las características cristaloquímicas de los mineralesa partir de los que se originan las lateritas pudierantambién contribuir a la existencia de mayores con-centraciones de eU en las desarrolladas sobreperidotitas.
Lateritas de la región de Moa
El análisis estadístico descriptivo reveló que, de ma-nera general, las lateritas redepositadas poseen ma-yor contenido de eU y eTh que las in situ. De la mismamanera, los más altos contenidos de estos elementoscorresponden a las lateritas con mayores espesores, alas desarrolladas a partir de rocas ultrabásicasserpentinizadas y a las redepositadas sobre éstas (Ta-bla 1).
El análisis de las matrices de correlación en lasdiferentes áreas de lateritas, puso de manifiesto rela-ciones significativas entre las variables que reflejanlas características químico-mineralógicas y el propiodesarrollo de las lateritas. Altas correlaciones positi-vas entre eU y eTh se observaron fundamentalmenteen áreas de lateritas de gran potencia, lateritasredepositadas, o ambas, lo cual responde a un mayortiempo de formación y desarrollo, y por tanto mayo-res espesores en las lateritas. Esto se explica por lahipótesis planteada sobre la incorporación del U a lasfases minerales presentes en ellas, y por el enriqueci-miento en Th que se produce en la medida que au-menta el grado de meteorización de las rocas(Galbraith y Saunders, 1983; Portnov, 1987; Braun
et al., 1993). En algunas áreas de gran potencia delateritas se aprecia, además, correlación positiva en-tre eU, eTh y ∆T, asociada a grandes espesores de lasrocas ultrabásicas serpentinizadas (Batista, 1998;Gunn et al., 1998; Batista y Rodríguez, 2000;Zaigham y Mallick, 2000).
En áreas de lateritas con potencias variables yredepositadas sobre rocas ultrabásicas serpentiniza-das, el eTh y ∆T se correlacionan positivamente. Te-niendo en cuenta que los contenidos de Th aumentancon la meteorización y edad de las rocas (Galbraith ySaunders, 1983; Portnov, 1987; Braun et al., 1993),y que la intensidad del campo magnético aumenta enla medida que se incrementan los espesores de lasrocas magnéticas (Karlsen y Olesen, 1996; Batista,1998; Ghidella y otros, 1998; Batista y Rodríguez,2000), esta correlación sugiere relación entre el tiempode formación y desarrollo de las cortezas lateríticas ysu magnetización; por lo tanto, las zonas con mayordesarrollo de cortezas lateríticas y con mayor poten-cia presentan mayor grado de magnetización. Lasáreas antes referidas pudieran estar vinculadas conlos mayores espesores de las rocas ultrabásicas ser-pentinizadas. La correlación negativa entre eTh y ∆Tobservada en otras áreas de lateritas evidencia un fe-nómeno inverso al explicado.
En algunas zonas donde existen espesores grandesde lateritas redepositadas sobre rocas ultrabásicasserpentinizadas y lateritas con poca potencia in situsobre gabros, ∆T y K se correlacionan negativamen-te, lo que sugiere la posible presencia de alteracioneshidrotermales, según investigaciones precedentes rea-lizadas en Cuba (Batista 1998; Batista y Rodríguez,2000) y en otras partes del mundo (Alva-Valdivia yUrrutia-Fucugauchi, 1998; Chernicoff y Paterlini,1998; Gunn et al., 1998).
El análisis de factores realizado para las lateritasde Moa, mostró variaciones laterales de los conteni-dos de eU y eTh (Fig. 7), las cuales están determina-das por las características geomorfológicas yvariaciones en los valores de pH, Eh, nivel de las aguassubterráneas, contenidos de materia orgánica en elcorte y % modal de fases con alta capacidad deadsorción (ferrihydrite, goethite y % de amorfo)(Jubeli et al., 1998; Luo et al., 2000). Las variacionesde los contenidos de eU y eTh concuerdan con las delos espesores de las lateritas, atendiendo a que el U seconcentra en este ambiente siempre que existan con-diciones topográficas que le permitan reconcentrarseuna vez lixiviado de las rocas intemperizadas (Jubeliet al., 1998). Además, el proceso que da lugar a laadsorción del U y el Th por los óxidos e hidróxidos
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de hierro de las lateritas, requiere de un tiempo pro-longado, lo que ocasiona un desarrollo considerablede la corteza laterítica (Rodríguez-Vega, 1997; Jubeliet al., 1998; Von Gunten et al., 1999; Luo et al., 2000).
Al utilizar valores reales de la potencia, obtenidosde perforaciones, se pudo constatar que a altos conte-nidos de eU y eTh corresponden valores también al-tos de la potencia, de esta forma se corrobora la ideaanteriormente desarrollada.
El análisis de factores también mostró variacionesde los contenidos de K (Fig. 8), cuyos máximos valo-res se ubican en varias localidades de la porción cen-tral de la región de Moa y al SW de la ciudad,coincidiendo en algunos casos con zonas de altera-ciones hidrotermales reportadas por Ramayo (1996),Vila (1999) y Batista y Ramayo (2000a, 2000b). Es-tas zonas también podrían estar vinculadas con rocasvolcánicas o cuerpos (sills y diques) de gabros que seencajan y cortan las peridotitas (Ríos y Cobiella, 1984;Bérguez, 1985; Rodríguez, 2000).
La delimitación de zonas de alteración hidrotermaldentro de los yacimientos de lateritas ferroniquelíferaspermite orientar los trabajos de exploración y explo-tación minera, lo que es de mucha importancia si setiene en cuenta los efectos negativos que en el proce-so metalúrgico producen los materiales silíceos pre-sentes en las lateritas (Rojas y Beyris, 1994). Por otraparte, a estas cortezas de meteorización se asocianmineralizaciones auríferas en vetas de cuarzo(Ramayo, 1996; Vila, 1999; Batista y Ramayo, 2000a,2000b); tal es el caso del sector Cabañas, al sudoestede Moa, donde según estudios geoquímicos ymineralógicos recientes, existen concentraciones deAu entre 30 y 52 ppb (Vila, 2002, com. esc.)
El análisis de factores también permitió delimitarlas variaciones laterales de los contenidos de eTh, conlas cuales se relacionan el tiempo de formación, de-sarrollo y espesores de las lateritas (Galbraith ySaunders, 1983; Braun et al, 1993). Se observó quealtos contenidos de eTh coinciden con cortezaslateríticas de mayor evolución, tiempo de formacióny potencia (Fig. 9).
Lateritas de la región de Mayarí
Atendiendo a que el mapa de Adamovich y Chejovich(1963) no ofrece los detalles del mapa utilizado parael estudio de la región de Moa, en el análisis de lascaracterísticas geológicas de las cortezas lateríticasde Mayarí se hizo uso de los resultados obtenidos paraMoa.
El análisis de las matrices de correlación obteni-das para las lateritas de Mayarí, también mostró re-laciones significativas entre eU y eTh, y eTh y ∆T, lo
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que denota las características antes descritas en la re-gión de Moa. Las variaciones laterales de los fenó-menos citados se manifiestan en los mapas construidosa partir del análisis de factores. En la figura 10 semuestran las zonas con mayores espesores de laslateritas según el factor de eU y eTh. El factor de eThdestaca las zonas con mayores tiempos de formación,desarrollo y espesor (Fig. 11).
CONCLUSIONES
Las áreas de desarrollo de lateritas ferroniquelíferasdonde se enclavan los yacimientos más importantesde Moa y Mayarí, se delimitaron con las isolíneas devalores de 2 ppm de eTh y eU, 1x10-3 de eTh/K y5x10-4 de eU/K. Estas isolíneas también permitieronrevelar zonas de lateritas no reportadas por los ma-pas geológicos tomados como base para este análisis.
Las lateritas redepositadas poseen mayores conte-nidos de eU y eTh que las in situ. Estos contenidostambién son mayores en las lateritas de mayor espe-sor y aquéllas desarrolladas o redepositadas sobrerocas ultrabásicas serpentinizadas. El tiempo de for-mación, desarrollo, potencia de lateritas y rocas sub-yacentes, así como las características geomorfológicasy la posible presencia de alteraciones hidrotermales,se infieren de las relaciones encontradas entre los con-tenidos de eU, eTh y K, y ∆T. Las variaciones latera-les en el factor de eU y eTh en las lateritas indicanvariaciones en los espesores de las mismas, mientrasque el de eTh está relacionado con su tiempo de for-mación, desarrollo y espesor.
Altos valores del factor de K son indicativos dealteraciones hidrotermales, la delimitación de las cua-les es muy importante considerando las afectacionesque provoca el material silíceo presente en las lateritasen el proceso metalúrgico y por la posible presenciade metales preciosos asociados con esas alteraciones.
Las variaciones laterales del campo magnético yde los contenidos de cualesquiera de los elementosanalizados (eU, eTh y K) reflejan variaciones de losespesores de las lateritas y de las rocas subyacentes.Las lateritas de la región de Moa poseen mayor con-tenido de eU y eTh que las de Mayarí, esto sugieremayor tiempo de formación, desarrollo y espesor delas primeras.
AGRADECIMIENTOS
A la dirección del Instituto de Geología y Pa-leontología, particularmente al Departamento deGeofísica, por facilitar los datos aerogeofísicos utili-zados en este trabajo. A los doctores Alina Rodríguez,Jesús Blanco y Antonio Rodríguez, por las sugeren-cias que permitieron enriquecer el trabajo.
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Figura 1. Esquema de ubicación de las principales áreas de desarrollo de lateritas ferroniquelíferas de la región Mayarí-Moa. (Modificado de Gyarmati y Leyé O’Conor, 1990, y Adamovich y Chejovich, 1963.)
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Minería y Geología,ISSN 0258 5979, Nos. 3-4, 2003
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Figura 7. Variaciones de los espesores de las lateritas de Moa, según al factor de eU y eTh.LEYENDALPIS1, 3, 9 y 11. Lateritas potentes in situ sobre serpentinitas en los afloramientos 1, 3, 9 y 11.LPRS1, 2, 5, 6, 8, 9, 10. Lateritas potentes redepositadas sobre serpentinitas en los afloramientos 1, 2, 5, 6, 8, 9 y 10.LVIS3. Lateritas con potencias variables in situ sobre serpentinitas en el afloramiento 3.LVIG5. Lateritas con potencias variables in situ sobre gabros en el afloramiento 5.LVRS1, 2, 4 y 5. Lateritas con potencias variables redepositadas sobre serpentinitas en los afloramientos 1, 2, 4 y 5.
Figura 8. Variaciones en las concentraciones de K de las lateritas de Moa, según el factor de K.LEYENDALPRS9, 10 y 14. Lateritas potentes redepositadas sobre serpentinitas en los afloramientos 9, 10 y 14.LVRS1, 4 y 5. Lateritas con potencias variables redepositadas sobre serpentinitas en los afloramientos 1, 4 y 5.
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