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INTRODUCCIÓN
En la región centroriental de Cuba se localiza el yacimiento laterítico San Felipe, ubicado al noroeste de la provincia de Camagüey, a unos 30 km al norte-noroeste de su ciudad capital. Este yacimiento es afectado por estructuras tectónicas que han ocasionado variabilidad en la mineralización de los horizontes de la corteza meteorizada.
Las contribuciones que relacionan los parámetros estructurales con la mineralización en los depósitos lateríticos son escasas. Mayormente los estudios se orientan a caracterizar el marco geoestructural y morfoestructural a escala regional (Drapper & Lewis 1983; Fonseca, Zelepuguin y Heredia 1984; González et al. 1986; Tavlan, Thorne & Herrington 2011). Otros estudios analizan factores tectónicos en los depósitos lateríticos (Ariosa et al. 2003; Formell 2003; Lavaut 2004; Almaguer 2005; Vargas y Rodríguez 2009; Cobas, Formell y Leyva 2017) pero no describen relaciones entre la geometría de las estructuras y la mineralización.
En la interpretación geológica de los yacimientos lateríticos, según Martínez y Pérez (2000) "existe una marcada tendencia a la simplificación de la morfología de los yacimientos cubanos, no se tienen en cuenta variaciones espaciales y no existen zonaciones geológicas eficientes, ni descripciones precisas de carácter local de los fenómenos geológicos que rigen la mineralización". Sin embargo, el estudio mediante métodos geológicos de las estructuras en los procesos de mineralización da solución a problemas prácticos de la actividad económica y productiva de la minería, ya que las estructuras crean el espacio para el depósito de menas y controlan la forma del yacimiento.
Macharé (2016) señala que "cuando las estructuras son post-depósito modifican la geometría original dando como resultado yacimientos deformados". El yacimiento laterítico San Felipe es un ejemplo en el que la deformación de la corteza ha sido ocasionada por afectación tectónica.
Las investigaciones relativas a este yacimiento han tratado aspectos como la evolución geológica tectónica, los rasgos estructurales y los procesos morfogénicos, pero no se ha evaluado el comportamiento menífero del yacimiento a partir del análisis de esas variables, lo cual constituye el objetivo de esta investigación a partir del análisis de la distribución y conservación de las menas, elementos condicionados por la disposición y altimetría de la corteza y del sustrato rocoso dislocado, como consecuencia de las estructuras tectónicas.
En San Felipe la corteza laterítica niquelífera, desde la superficie hasta el sustrato rocoso, está constituida por los horizontes limonítico, saprolítico, serpentinita lixiviada y peridotitas serpentinizadas, identificándose en ella la presencia de litotipos (Rodríguez-Catalá 2016; Rodríguez-Catalá y Velázquez 2018) que han sido detalladamente descritos en los testigos de perforación a partir de la información disponible en investigaciones geológicas (Rodríguez-Catalá et al. 2001; Chang-Rodríguez y Rojas-Purón 2018). Los litotipos que conforman los horizontes manifiestan cambios mineralógicos progresivos hasta los productos intensamente lixiviados de las rocas peridotíticas, y del proceso de meteorización laterítica desde el basamento hasta el tope del perfil, como se muestra en la Tabla 1.
MATERIALES Y MÉTODOS
Procesamiento de los datos
Para la caracterización química-mineralógica que permitió determinar los sectores de alteración o desplazamiento de los horizontes se utilizó la información disponible en formato Excel del proyecto de exploración del yacimiento, a partir de la cual se conformó una base de datos con el programa Rock Works 16. El conjunto de datos que conforman la muestra representada por los registros de pozos se procesó por el método de interpolación mediante un diseño asistido por computadora.
Confección de las secciones transversales
El reconocimiento de estructuras es fundamental en la caracterización de la geometría de los horizontes y de la corteza integralmente, donde pueden observarse desplazamientos asociados al movimiento relativo de los bloques tectónicos en lados opuestos del plano de falla medido en cualquier dirección (Bates & Jackson 1987; Groshong 2006). A partir de este criterio se confeccionaron secciones transversales para representar, a distintos niveles de profundidad, los desplazamientos producidos a ambos lados del vector de movimiento en una falla y visualizar las relaciones entre la geometría estructural de la corteza y la mineralización niquelífera. La ubicación en el plano de las secciones transversales se representa mediante tres perfiles sobre el mapa del sistema de fallas San Felipe (Figura 1).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La distribución de la mineralización niquelífera en el yacimiento indica que el horizonte saprolítico es el de mayor espesor y contenido (horizonte menífero). El contacto superior del horizonte que hospeda la mineralización se define teniendo en cuenta la morfología del área y criterios geológicos-geoquímicos; el contacto inferior está representado por las peridotitas serpentinizadas que poseen contenidos de níquel menores que 0,4 % y de MgO superiores al 34%.
El horizonte saprolítico muestra una profundidad de penetración de la meteorización entre 15-20 m, con niveles más profundos hasta más de 35 m en solo algunos sectores asociados a zonas muy permeables debido a la intensa fracturación asociada a los planos de falla.
En el yacimiento, el sustrato rocoso dislocado desempeñó un rol importante en la distribución de la mineralización niquelífera, lo que es visible con gran nivel de detalle en las zonas de fractura caracterizadas y expuestas en los perfiles tomados como referencia para ilustrar este comportamiento.
Caracterización geoquímica del horizonte menífero en el contexto estructural
La distribución del contenido (Figura 2 a, b, c y d) de los elementos y componentes útiles y nocivos en el yacimiento (Ni, Co, Fe, MgO, SiO2, Al2O3) guarda relación espacial con las estructuras tectónicas que causaron las rupturas, dislocaciones y desplazamientos en la corteza de meteorización laterítica.
Figura 2 Distribución del contenido promedio -en %- de: a) níquel, b) cobalto, c) hierro; d) contenido máximo de óxido de magnesio.
Las arcillas esmectíticas y la serpentinita son los principales minerales portadores de níquel. En algunos sectores aparecen altos contenidos de Ni en una fase de óxido de manganeso-cobalto, principalmente en los hidróxidos de Mn y Fe; los óxidos de Mn se presentan como recubrimientos delgados o dendritas en planos de fractura, o como impregnaciones estrechamente asociadas con la sílice libre, en algunos sectores forma pátinas en relleno de grietas (Figura 3). En las zonas con concentraciones elevadas de Mn los contenidos de Co son más altos que lo normal en el mineral asbolana (Herrington 1998), esto explica la errática distribución del Co en el yacimiento.
Figura 3 Fracturas con pátinas de relleno de MnO, en la zona saprolítica, sector NE-1. Foto cortesía de la A.E.I Geominera S.A.-San Felipe Mining Ltd.
En zonas de fractura se reportó la oxidación intensa con contenidos de Fe entre 35-40 % y altos contenidos de la mineralización niquelífera. El espesor promedio de la zona de cizalla oscila entre uno y tres metros; está compuesta por materiales oxidados arcillosos plásticos con fragmentos de cuarzo opalino y calcedonia. La Figura 4 muestra una estrecha zona oxidada. En épocas de lluvias se observó en excavaciones realizadas, que estas zonas funcionan como canales de drenaje de las aguas meteóricas, este comportamiento también se observó en los bordes escarpados del yacimiento.
Figura 4 Grieta rellena con óxidos de Fe en la zona saprolítica. Sector E, profundidad 11 m. Foto cortesía de la A.E.I Geominera S.A.-San Felipe Mining Ltd.
Los contenidos de MgO en las rocas peridotíticas del sustrato rocoso presentan valores superiores al 34 %. La continuidad lateral del valor máximo del MgO se interrumpe debido a que el horizonte marcador del fondo de la corteza, representado por el sustrato peridotítico, no siempre se alcanzó durante los trabajos de perforación, y también a la presencia de fallas que provocaron desplazamientos verticales en la corteza.
En cuanto a la sílice (Figura 5), los contenidos en general son altos no sólo porque el silicio forma parte de la composición sustancial de los compuestos de la corteza, sino también por la presencia de sílice en forma de ópalos, calcedonia y cuarzo de grano fino. La suma del contenido total de SiO2 se incrementa hacia el noroeste y sureste coincidiendo con los sectores del depósito más enriquecidos con mineralización niquelífera y en donde tienen mayor influencia los factores tectónicos estudiados. La sílice libre presenta varias formas de ocurrencia en el yacimiento (Figura 6).
Figura 5 Distribución del contenido de SiO2 (en %) en los pozos de exploración del yacimiento San Felipe.
Figura 6 Formas de ocurrencia de sílice libre en los diferentes horizontes del yacimiento San Felipe. a) Zona de diaclasa en el contacto de un bloque silicificado y limonitas en el sector NE-1; b) Cuarzo opalino en zona de circulación de fluidos (horizonte limonítico), sector NE-1; c) Grietas rellenas con cuarzo de grano fino en la zona saprolítica, sector SE; d) Grietas rellenas con material silíceo en el horizonte de serpentinitas alteradas, sector NE-1. Fotos cortesía de la A.E.I Geominera S.A.-San Felipe Mining Ltd.
El contenido de alúmina en el yacimiento se relaciona con la presencia de minerales portadores de aluminio como la gibbsita, la halloysita y la alumogoethita, de gran desarrollo en las limonitas. En general se observa una distribución irregular de la alúmina, con incremento en las áreas noroeste, oeste y suroeste.
Los datos geológicos de las zonas identificadas como posibles diques o cuerpos gabroides (Rodríguez-Catalá 2005) reportan espesores de hasta tres metros como promedio dentro de la corteza, estas zonas no pueden correlacionarse y no se advierte control estructural, generalmente se disponen en forma de bandas, manchas y vetillas o zonas de alteración con límites de contacto generalmente poco definidos. La Figura 7 representa la distribución de los contenidos de alúmina, que muestran bajo contraste posiblemente reflejo de la complejidad geológica de sus concentraciones en el depósito.
Caracterización geológica-geoquímica de las zonas de fractura
En las secciones transversales se hace evidente no solo la influencia de las fallas y fracturas en el comportamiento variable de la geometría de la corteza, sino también de la concentración de los principales elementos meníferos. La sección III-III' (Figura 8) muestra elementos geológicos y estructurales que caracterizan la geometría del yacimiento e inciden directamente sobre la mineralización niquelífera.
En las perforaciones se reportó alta variabilidad del espesor de la corteza a causa de la variación de los niveles hipsométricos de yacencia de los horizontes del sustrato peridotítico, dislocado y desplazado por las estructuras de fallas. Para esta sección se documentaron rasgos geológicos que se relacionan con las zonas de fracturación cartografiadas, tales como: descripción del agrietamiento, tipo de mineralización en el relleno de grietas, grado de oxidación, bandeamiento de los minerales ferromagnesianos y tamaño de los monolitos, fragmentos de calcedonia y cuarzo opalino, que caracterizan cada sondeo con resultados químicos del contenido de Ni y de otros elementos y compuestos químicos como Fe, Co, MgO, SiO2 y Al2O3. Entre los pozos N68.5E40 y N70.5E40 (los dos primeros en el esquema) la estructura produjo diferencias en el espesor de la corteza.
Figura 8 Perfil esquemático en línea de pozos equidistantes a 200 m donde se observa que los espesores de la corteza laterítica niquelífera están en función de los desplazamientos del vector de movimiento en ambos lados del plano de falla.
El tercer pozo (N72.5E40) reportó una zona de 28 m de espesor con altos contenidos de Ni. La caracterización geológica a través del plano de fractura de la estructura en los sondeos de la perforación permitió documentar una amplia gama de minerales y procesos de alteración supergénica: oxidación ligera, películas de MnO en planos de fractura, fragmentos de calcedonia (5 mm), láminas de calcedonia en relleno de grietas de un milímetro de espesor, serpentinita nontronitizada, fragmentos de hasta tres centímetros de peridotita serpentinizadas con cristales de piroxenos bastitizados y láminas de calcedonia (4 mm de espesor). La descripción geológica no presenta el patrón característico del horizonte menífero saprolítico que es típicamente arcilloso esmectítico de textura relíctica, y el comportamiento del contenido medio de los elementos y compuestos mayoritarios es inferior a la media del perfil laterítico con los valores siguientes: Fe 12,71 %, SiO2 51 % y MgO 5,6 %, lo que denota fuerte proceso de lixiviación a través de la zona de fracturación y a su vez se reporta contenido medio de Ni de 1,34 % en un intervalo de 28 m.
La amplitud del desplazamiento por el plano de fracturación entre el sexto y séptimo pozos (N78.5E40 y N80.5E40) muestra una diferencia significativa en los niveles hipsométricos de yacencia de los horizontes meníferos saprolíticos.
En la sección VI-VI' (Figura 9) puede apreciarse cómo entre los pozos 1(N40E70) y 2(N44E70) la zona de falla rompe la continuidad lateral de la mineralización niquelífera.
En el pozo 1(N40E70) la zona saprolítica presenta fuerte lixiviación, expresada entre otros factores por la disminución sensible del promedio de MgO hasta 3,3 %, muy inferior a la media para el horizonte saprolítico (8 %-24 %). Se reportó la presencia de fragmentos gruesos (1 cm - 4 cm), angulosos y subredondeados de calcedonia que indican la rotación de fragmentos en la zona de cizalla del plano de fracturación. Estos fragmentos están mezclados con minerales arcillosos clorítico-esmectíticos que representan el 10 % de la masa total del horizonte en esta zona.
En el pozo 2(N44E70) la zona saprolítica contiene 8,79 % de MgO, valor dentro del rango de contenido promedio para las zonas meníferas, y el contenido medio de níquel es de 0,8 %. En esta zona del perfil se reportaron en el horizonte saprolítico minerales esmectíticos con 5 % de cuarzo en agregado de grano fino en grietas finas intercaladas (< 1 mm); en las serpentinitas predominaron los monolitos (1 cm - 15 cm de diámetro) pero están presentes, en bandas finas (1 mm - 3 mm) intercaladas, minerales esmectíticos-nontroníticos.
La sección VII-VII' se representa en la Figura 10. El pozo N46E80 se ubica en una zona de alto cizallamiento donde se produce la ruptura de la continuidad de la secuencia geológica, lo que permitió realizar la caracterización de una zona de falla típica en el yacimiento San Felipe.
Figura 10 Caracterización geológica de una zona de falla típica en el yacimiento laterítico niquelífero San Felipe.
La continuidad de la secuencia geológica en los pozos situados en lados opuestos y la conservación de la mineralización niquelífera indican que la zona de ruptura está limitada a la región del pozo N46E80 (Figura 11).
CONCLUSIONES
Los horizontes meníferos saprolíticos se han conservado a diferentes niveles hipsométricos, en correspondencia con los movimientos tectónicos recientes.
La modelación de la distribución espacial de los elementos y compuestos químicos permitió esclarecer la relación entre la mineralización niquelífera y la estructura tectónica del yacimiento San Felipe.
Las zonas de fractura están intensamente oxidadas, con bandeamiento de minerales arcilloso-esmectíticos, grietas rellenas por cuarzo de grano fino, fragmentos gruesos de calcedonia y cuarzo opalino. En estas zonas es frecuente el enriquecimiento supergénico con altos contenidos de la mineralización niquelífera, lo cual está relacionado con la amplitud de los desplazamientos tectónicos en las serpentinitas alteradas del basamento.
