Geóloga / Chile es un país minero, destacado por ser uno de los mayores productores de Cu en el mundo, los cuales provienen de yacimientos explotados principalmente en la 2°, 3° y 4° Región. Sin embargo, como consecuencia de esta explotación del mineral se producen los relaves, los cuales a la fecha noviembre de 2016 SERNAGEOMIN ha visitado y muestreado 605 depósitos de relaves, de los cuales 100 están activos, 266 inactivos y 239 abandonados. En este trabajo se analizan y estudian alrededor de 12 elementos químicos considerados como estratégicos por la Unión Europea (2014) con el fin de determinar si existe o no una potencial fuente de elementos traza de valor en los relaves chilenos. Sumado a estos 12 elementos, se suman algunos encontrados en concentraciones interesantes en los relaves de Chile. Es por esto que este trabajo pretende entregar una metodología para la caracterización de la génesis y distribución de estos elementos traza categorizados como críticos por la Unión Europea en conjunto con algunos elementos que se encuentran en concentraciones interesantes en los relaves chilenos. Para ello en primera instancia se hace un análisis del catastro de relaves realizado por SERNAGEOMIN, el cual entrega los resultados de los análisis químicos realizados a todos los relaves chilenos. Esta primera fase entrega información acerca de la distribución de estos elementos traza, y como se relacionan con otro elementos u óxidos mayores En conjunto con estos datos se realiza una compaña de terreno en la cual se muestrean 7 relaves distintos. A estos relaves se les hace un análisis químico y mineralógico. Por tanto, los resultados de los análisis químicos se comparan con los obtenidos por Sernageomin para comprobar la congruencia a nivel regional como local, y esta información se contrasta con los análisis mineralógicos en busca de una relación entre ambos análisis para encontrar la génesis de los elementos seleccionados, respaldados a la vez por la bibliografía recopilada. Por lo tanto, se concluye que en los relaves de la 3° y 4° Región ubicados dentro de la Franja Ferrífera las REE (principalmente La, Ce, Nd, Pr) se encuentran asociadas al apatito, el Co a la pirita y posiblemente hematita, el Cr y Ge a la hematita, y el Ga a minerales como las micas (especialmente biotita) y feldespato potásico. Lo cual atribuye un potencial económico a estos depósitos de relaves. Además, elementos con concentraciones interesantes como el Ba y Rb pueden ser encontrados en minerales como feldespato potásico, sericita y biotita, y el V posiblemente en óxidos de hierro como la hematita; lo cual puede incrementar el potencial económico de estos depósitos de relaves. / Programa Tecnológico Estratégico "Recuperación de elementos de valor en depósitos de relaves" de Corfo, Código 16PTECME 66527

Ingeniera Civil Química / La disposición y manejo de relaves mineros en Chile representa un problema de gran envergadura, debido principalmente a la industria minera del cobre. La cantidad de agua retenida en éstos es importante por lo que recuperarla implicaría una reducción en la huella de carbono del proceso productivo minero. Los relaves son efluentes del proceso productivo minero (flotación) y en concreto, son suspensiones de partículas que en su mayoría son minerales formadores de roca (99%). Debido a que las ley del cobre disminuye con el tiempo, es necesario moler más el mineral para obtener más cobre, esto tiene como efecto que los relaves estén compuestos por material sólido particulado aún más fino clasificado como arcillas. Las arcillas presentes en los relaves hacen que su tratamiento tradicional para recuperar agua por sedimentación gravitacional no funcione y por tanto, se recurra al uso de agentes floculantes cuyo objetivo es ayudar a la agregación de partículas para formar aglomerados densos capaces de precipitar. En vista del rápido avance y desarrollo en nanomateriales es que se propone auxiliar un aditivo tradicional como la poliacrilamida aniónica (PAM-A) con el óxido de grafeno (GO) y también estudiar el desempeño de otro tipo de agentes floculantes basados en biopolímeros (alginato de sodio SA y quitosano CS). Además, averiguar si el GO como coagente de alguno de éstos posee alguna mejora. En la investigación se contemplan suspensiones acuosas de minerales finos presentes en éstos (caolinita, montmorillonita y goethita). Específicamente, se observó la formación de los flóculos y la turbiedad del sobrenadante una vez finalizada la floculación. Los sistemas más eficientes fueron: CS a altas dosis (400 g/ton de mineral) para tratar suspensiones de caolinita y montmorillonita al 2%, con más de un 94% de remoción de partículas y GO (50 g/ton) en conjunto a PAM-A (25 g/ton) en suspensiones de caolinita al 2%, con más de un 95% de remoción. El agente comercial por sí mismo (25 g/ton) posee un 95% de remoción para suspensiones de caolinita al 2% y un 92% en el caso de montmorillonita en igual concentración. En conclusión, el CS es un excelente potencial aditivo floculante ya que logra resultados tan buenos como el PAM-A. Por otro lado, este agente funciona en todas las pruebas y el adicionar GO no aclara el sobrenadante ni tampoco ayuda a la formación de flóculos en ningún caso exceptuando el previamente señalado.

Magíster en Ciencias, Mención Geología / Los sulfuros son minerales comunes en sistemas geotermales activos y fósiles. Estudios recientes han mostrado que la composición y texturas de la pirita, el sulfuro más común en estos sistemas, puede entregar información clave para dilucidar la evolución de sistemas hidrotermales. A pesar de estos avances, las concentraciones y límites de incorporación de metales y metaloides en pirita de sistemas geotermales andinos no han sido acotados de manera adecuada, y la relación entre las características composicionales y micro-texturales de la pirita con procesos fisicoquímicos específicos, como puede ser la ebullición, aún es un aspecto poco estudiado. En función de lo anterior, en este estudio se examinan las características composicionales y micro-texturales de la pirita del Sistema Geotermal Cerro Pabellón (SGCP), campo geotermal activo ubicado en el Altiplano del norte de Chile. Se integran datos de análisis por microsonda electrónica (EMPA) y por espectrometría de masas por plasma inductivamente acoplado utilizando ablación láser (LA-ICP-MS) con observaciones texturales de pirita y minerales de ganga asociados, en muestras obtenidas de un testigo de sondaje (~500 m) que atraviesa las zonas de alteración argílica, sub-propilítica y propilítica del SGCP. Además, se realizó análisis de componentes principales para inspeccionar la base de datos composicional de pirita. Las concentraciones de metales preciosos (Au y Ag), metales base (Cu, Co, Ni y Pb) y metaloides (As, Sb, Se, Bi y Tl) en la pirita del SGCP son significativas. Entre éstos, As, Cu y Pb son los más abundantes, con concentraciones que varían entre algunas ppm hasta niveles de wt% (hasta 4,4 wt% de As, 0,5 wt% de Cu y 0,2 wt% de Pb). La pirita formada durante ebullición vigorosa se caracteriza por tener concentraciones mayores de As, Cu, Pb, Ag y Au, y menores de Co y Ni en comparación con pirita formada en condiciones diferentes. Estos granos de pirita son anhedrales a euhedrales, localmente con textura porosa con abundantes inclusiones minerales, sugiriendo una formación por cristalización rápida. Por otro lado, la pirita formada en condiciones de ebullición suave, o de no-ebullición, se caracteriza por tener concentraciones relativamente mayores de Co y Ni, y menores de As, Cu, Pb, Ag y Au. Texturalmente, estas piritas forman agregados de cristales euhedrales y prístinos, con escasos poros e inclusiones minerales, sugiriendo una formación bajo condiciones fisicoquímicas más estables. Estos resultados sugieren que la geoquímica de la pirita de sistemas geotermales posiblemente es controlada por la incorporación de elementos a partir de los fluidos hidrotermales una vez que se alcanzan condiciones de saturación. Finalmente, se muestra que la pirita, además de poder registrar la evolución composicional de los fluidos hidrotermales, también puede proveer información crítica sobre procesos fisicoquímicos como ebullición y separación de fases. Dado que la ebullición de fluidos acuosos es un fenómeno común en sistemas geotermales activos y fósiles (depósitos epitermales de Au-Ag), estos resultados resaltan el potencial uso de la pirita como una herramienta complementaria para explorar la evolución geológica de sistemas geotermales activos, y también para vectorizar hacia mineralización de Au-Ag relacionada a ebullición en depósitos epitermales de baja a intermedia sulfuración. / Este trabajo ha sido financiado por el Centro de Excelencia en Geotermia de los Andes (CEGA), proyecto FONDAP-CONICYT 15090013, y por el Núcleo Milenio Trazadores de Metales NC130065

Geólogo / La schwertmannita, de fórmula Fe8O8(OH)8−2x(SO4)x ꞏ n(H2O); 1 < x < 1,75, es comúnmente formada en sistemas de drenaje ácido de mina (AMD) como una fase mineral poco cristalina y de tamaño nanométrico. La oxidación de sulfuros en estos sistemas, especialmente la pirita, libera hierro ferroso, sulfato y acidez a las aguas y al entrar en contacto con la atmósfera, ocurre la oxidación del hierro ferroso a hierro férrico, dando pie a la precipitación de varios (oxi)hidróxidos de Fe3+ y (oxi)hidróxidos de sulfato. Siendo la schwertmannita el precipitado más común de los sistemas AMD en el rango de pH 2,5 5,5. Mediante dos métodos de síntesis de schwertmannita, en este trabajo se busca optimizar el proceso de formación del mineral para su posterior estudio mediante espectrometría de masas. Para esto se busca realizar una síntesis en que se forme el mineral en un tiempo entre una y dos horas, de esta forma llevar un control tanto de los parámetros fisicoquímicos, la cantidad y tipo de hierro que se encuentra en solución y de los polímeros inorgánicos que hay a medida que se forma el mineral. Para encontrar el método más apto, se realizan dos series de ensayos, unos con una solución con sulfato de hierro ferroso al que se les aplica un agente oxidante a distintas concentraciones (peróxido de hidrógeno) y otra serie de experimentos con una solución de sulfato de hierro férrico a la que se le aplica calor (desde 30 a 70°C). Los resultados obtenidos son una base de datos de polímeros inorgánicos de hierro y sulfato, información la cual no existe hoy en día, y contribuye a comprender procesos a escalas nanométrica en donde estos polímeros están involucrados. Por otra parte, este trabajo sirve para validar el uso de la técnica del estudio de polímeros inorgánicos mediante ESI-TOF/MS.

Memoria para optar al título de Geólogo / 24/01/2021

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil de Minas / Uno de los grandes desafíos en Chile y en el mundo es la gestión de desechos generados en la industria minera (relave y material estéril). Problema que se espera que aumente con los años debido a la baja de la ley y al aumento en la profundidad de los yacimientos. De allí nace la necesidad de proveer nuevos métodos para caracterizar y así poder gestionar de manera más sustentable estos residuos. En este contexto, la presente investigación posee como objetivo principal generar una nueva metodología de bajo costo y rápida respuesta para caracterizar y gestionar los desechos en la industria cuprífera. La propuesta se desarrolla mediante la adaptación de pruebas simples, como son: el Sobek para la determinación del Potencial de Neutralización (PN), la Generación Neta de Ácido (NAG) y la Curva Característica de Tamponamiento Ácido (ABCC). El estudio se apoya en un análisis geológico de la química y mineralogía. Además, está basado en la utilización de muestras de diferentes países: Chile, España y Sudáfrica, lo que entrega un carácter internacional a este reporte. El procedimiento consiste en una caracterización de muestras basado en dos pruebas: el ABCC y el NAG, y adicionalmente el método SOBEK y el análisis por florescencia de rayos X (XRF) portátil en algunos casos. Los resultados de esta metodología podrían considerarse como de corto alcance limitados a un rango de predictibilidad rápida. En resumen, esta predice el potencial neto de generación ácido de la muestra. Se concluye, que esta metodología permite la reducción de los tiempos de espera de los resultados a un día y posibilita la correcta gestión de los residuos mineros. Además, se logra una reducción considerable de los costos, aproximadamente 98%, en comparación con la realización de las pruebas en laboratorio, así como la posibilidad de reducir costos futuros de la empresa minera por una mala gestión de estos desechos.

Geólogo / El presente trabajo muestra un análisis geológico del Proyecto Génesis, ubicado 10 km al sur de la ciudad de Vicuña, IV Región de Coquimbo. Se han realizado distintos tipos de trabajos desde el 2008 a la fecha, recolectando distintos tipos de información, entre ellas geoquímica, geofísica y sondajes de aire reverso. El modelo conceptual está asociado principalmente a una zona de alteraciones hidrotermales donde se han reconocido zonas alteradas con anomalías geoquímicas de oro, cobre y metales base. Este trabajo consiste en la integración de distinta información geocientífica para esbozar las perspectivas exploratorias del proyecto Génesis. Entre los principales resultados se muestra que hay anomalías geoquímicas de Cu, Au y Mo en la zona. Un análisis estadístico acotado a una zona de interés permite asociar elementos, generando trazadores geoquímicos que usualmente marcan la mineralogía relacionada a zonas de alteración epitermales. Además, se reconocieron vetas de vuggy silica con texturas oquerosas en el centro de la estructura y vetillas de cuarzo-alunita que dan cuenta de una alteración argilica avanzada hipógena, siendo estas las características clásicas de un sistema epitermal de alta sulfuración. El programa de sondajes anterior totalizó 3.600 metros en 12 sondajes, interceptando varias zonas angostas (menores a 10 metros en la mayoría de los casos) de vetas de cuarzo y/o brechas hidrotermales hospedadas en rocas volcanoclásticas, o rocas intrusivas alteradas, caracterizadas por la presencia de valores anómalos de metales preciosos y metales base. Los interceptos más relevantes incluyen 2 m con 4.6 g/t Au (289-291 m) en el sondaje GR-06; 4 m con 0,7 g/t Au (68-72m) en el sondaje GR-05, 0,24% Cu y 0,52% Zn en 11 m (61-72 m) en el sondaje GR-04. Además, la recolección de detritos del sondaje GR-07 indica fragmentos con alteración cuarzo-sericita y otros fragmentos con alteración potásica, por lo que el modelo genético de los depósitos da indicios para relacionar un hipotético pórfido cuprífero en profundidad. Las expectativas exploratorias son aun inciertas por lo que se recomienda reorientar un nuevo programa de exploraciones en los blancos de interés mencionados en este trabajo

Magíster en Ciencias, Mención Geología. Geólogo / Los suelos asociados a la meteorización de cuerpos ultramáficos, son conocidos por su alto contenido de metales como Fe, Co, Cr, Mn, Ni, elementos del grupo del platino (EGP) y Au. Tradicionalmente, estos depósitos de suelo y regolito sobre rocas ultramáficas están asociados a climas tropicales y largos tiempos de meteorización intensa. Sin embargo, dada la inestable naturaleza en superficie de la mineralogía presente en las rocas ultramáficas, es probable que los procesos que llevan a este enriquecimiento residual tras la meteorización de estas rocas, no estén únicamente restringidos a las latitudes donde se dan estos climas. A través del estudio geoquímico y mineralógico detallado de diversos perfiles de suelo desarrollados sobre los cuerpos ultramáficos serpentinizados del área de La Cabaña, IX Región, se pretende dilucidar si existe enriquecimiento, redistribución y movilidad de EGP en los suelos desarrollados sobre serpentinitas del área. En estas serpentinitas se reporta la presencia de cromita (FeCr2O4) accesoria, con pequeñas inclusiones micrométricas de minerales del grupo del platino. Esta relación sugiere que durante el proceso de meteorización y generación de suelo, la disolución de cromita controla en gran parte la liberación de los EGP. Bajo esta hipótesis, se determinaron las razones de isótopos estables de Cr (expresada como δ53/52Cr), para el uso de este sistema isotópico como monitor de procesos redox. Especialmente cuando existe reducción de especies de Cr(VI) moduladas por óxidos de Mn. Las concentraciones y patrones de enriquecimiento de EGP obtenidos en este estudio, se asemejan en una escala menor a los reportados en otros depósitos lateríticos en el mundo. No obstante, la principal diferencia está en que el Ni no es retenido en los perfiles muestreados. A pesar de esto, los resultados establecen que las condiciones de pedogénesis del área, permiten enriquecer los suelos en metales como Fe, Cr, Ti, Au, EGP y REE, en especial en aquellos horizontes donde el grado de meteorización es mayor. Enriquecimiento que puede ser atribuido al incremento de fases neo-formadas en estos horizontes, como oxi-hidróxidos de Fe-Al-Mn y minerales de arcilla, los cuales pueden tener una alta capacidad de adsorción de metales en ambientes superficiales. La señal isotópica de Cr muestra desviaciones a lo largo de un mismo perfil, donde una fuerte relación es encontrada entre los valores más negativos de δ53/52Cr y el mayor contenido de EGP, en particular Pt y Pd. Este resultado estaría reflejando los procesos de enriquecimiento de estos metales en los suelos estudiados, enriquecimiento probablemente modulado por procesos redox en el caso del Pd, y por la disolución de la cromita para el caso del Pt. / Este trabajo ha sido financiado por el Núcleo Milenio Trazadores de Metales en Zonas de Subducción NC130065

Geólogo / Los valles del norte de Chile han estado sometido a una fuerte intervención antrópica durante los últimos 200 años, debido, principalmente, a la actividad minera. Esta actividad ha generado el posicionamiento de diferentes pasivos ambientales de origen industrial-minero, como relaves, escoriales y faenas asociadas a procesos metalúrgicos. Los pasivos mineros son fuentes de metales y de otros elementos, que en concentraciones elevadas, pueden ser perjudícales para la salud de la población y el ecosistema. Los días 24, 25 y 26 de Marzo de 2015 (25M 2015) ocurrió un evento extraordinario de lluvias torrenciales en las regiones de Atacama, Coquimbo y Antofagasta, producidas por una baja segregada desplazada hacia el norte, generando precipitaciones de carácter convectivo. Este evento meteorológico produjo inundaciones aluvionales que afectaron a las Quebradas Taltal, Pan de Azúcar, El Salado, Copiapó, Huasco y Elqui, entre otras. Durante la emergencia, uno de los aspectos preocupantes para autoridades y la población fue la potencial afección de los numerosos pasivos ambientales que se extienden al largo del Río Copiapó. Este trabajo estudia los cambios en el trasporte y en la geoquímica de los sedimentos activos del Río Copiapó luego del evento 25M 2015 y discute como estos cambios podrían estar asociados a la susceptibilidad, exposición y vulnerabilidad de los pasivos mineros ante los procesos aluvionales. El estudio relaciona la variación en tiempo y espacio de los procesos de transporte de sedimentos con los cambios en las concentraciones de cobre, plomo, arsénico y mercurio en los sedimentos transportados en suspensión en cinco puntos de la cuenca, algunos con presencia cercana de pasivos mineros. Los resultados muestran el empobrecimiento de las concentraciones de estos elementos en las zonas de fuerte intervención minera después de la activación de los flujos aluvionales del 25M 2015, además se observa la homogenización de los valores a lo largo de la cuenca. Interpretamos que este empobrecimiento y homogenización de las concentraciones fue producto de la renovación del lecho fluvial, la llegada de sedimentos desde zonas distantes a la injerencia de la actividad minera y la reconexión del sistema fluvial en toda su extensión. Los resultados indican que los pasivos ambientales no fueron erosionados mayormente durante las lluvias torrenciales de marzo de 2015 y no se registró un aporte de sedimentos enriquecidos de cobre, plomo, arsénico y mercurio desde ellos. Concluimos que luego del 25M 2015 las concentraciones de cobre, plomo, arsénico y mercurio en los sedimentos promedian mejor las concentraciones naturales de estos elementos en la corteza continental a escala regional, ello en relación a los datos existentes antes del 25M 2015. Uno de los problemas en los estudios ambientales en cuencas intervenidas hace varias décadas, es la ausencia de datos geoquímicos antes de la intervención antrópica e industrial, que permitan confeccionar líneas de bases regionales. Debido a que estos datos representan mejor las concentraciones promedios naturales, en relación a los publicados previamente de la cuenca del Rio Copiapó, ellos serán valiosos para componer líneas de bases geoquímicas en futuros estudios de la cuenca.

El objetivo del presente trabajo de memoria es definir nuevos blancos de exploración en el distrito Pantanillo, combinando diversas herramientas geológicas, geoquímicas y geofísicas utilizadas en la exploración de depósitos minerales. El prospecto aurífero Pantanillo, ubicado en la Región de Atacama, norte de Chile, aproximadamente 125 km al este de la ciudad de Copiapó, en altura por sobre los 4300 m.s.n.m., se enmarca en un cinturón metalogénico conocido como Franja de Maricunga, caracterizada por hospedar múltiples depósitos de metales preciosos de tipo pórfido aurífero y epitermal de alta sulfidización. Desde los años 80, el distrito Pantanillo ha sido objeto de varias campañas de exploración, centradas principalmente en el sector de Pantanillo Norte. La metodología utilizada durante este trabajo consistió en un levantamiento geológico escala 1:10000, un estudio de la alteración hidrotermal a través de un análisis mineralógico mediante un espectrómetro PIMA y a través de una imagen ASTER, análisis de magnetometría de superficie y geoquímica de suelos y rocas. Para determinar las zonas de anomalías de contraste elementales se utilizó un umbral de exploración, calculado mediante un análisis de poblaciones de las concentraciones de cada elemento. El tratamiento estadístico de la información geoquímica se realizó mediante una base logarítmica de los datos. Durante el levantamiento geológico se reconocieron 9 unidades litoestratigráficas, constituidas por rocas volcánicas, volcanosedimentarias e intrusivas hipabisales. El basamento abarca unidades del Paleozoico Superior hasta el Oligoceno Inferior, mientras que las unidades sin y post-mineralización presentan edades entre el Mioceno Inferior a Mioceno Medio. En el sector de Pantanillo Norte ocurre un cuerpo intrusivo destacado por ser roca huésped de mineralización de Au desarrollada en vetillas bandeadas de cuarzo, situación observada en otros pórfidos auríferos de Maricunga tales como Refugio, Marte y Lobo. Los datos geoquímicos permitieron definir anomalías de contraste de Au-Cu-Mo en Pantanillo Norte, As-Pb-Sb-Fe-Hg-Ba en Quebrada Pantanillo, Bi-Fe-Hg-Pb-S en Oro 52 y B-Cu-Zn en Pantanillo Sureste. El estudio de la alteración hidrotermal mediante PIMA arrojó 4 zonas mineralógicas. La zona A (alunita + caolinita + dickita) entre Pantanillo Norte y Pantanillo Central, la zona B (halloysita + ópalo + esmectita + carbonatos + minerales propilíticos) rodeando a la zona A, la zona C (ópalo + alunita + caolinita + carbonatos) en Quebrada Pantanillo y Oro 52 y la zona D (caolinita + halloysita + esmectita) en Pantanillo Sur y Pantanillo Sureste. El análisis de arcillas mediante ASTER no se ajustó a las asociaciones definidas por PIMA, identificando un predominio de montmorillonita-illita. El tratamiento de la imagen ASTER permitió identificar una alta concentración de sílice y óxidos de fierro en Quebrada Pantanillo. El estudio de magnetometría de superficie permitió identificar lineamientos de orientaciones NW en Pantanillo Norte y NE a lo largo de Pampa Pantanillo, además de una anomalía de contraste magnético de forma ovalada en Pantanillo Norte. La combinación de las distintas metodologías utilizadas en la zona de estudio permiten interpretar la ocurrencia de un sistema tipo pórfido aurífero en Pantanillo Norte y un ambiente epitermal somero de alta sulfuración en Quebrada Pantanillo, Oro 52, Pantanillo Sur y Pantanillo Sureste. Se recomienda continuar con nuevas labores de exploración enfocándose en Pantanillo Norte y Quebrada Pantanillo, sin descartar el resto de los blancos definidos en el presente trabajo, los cuales presentan condiciones favorables para potenciales depósitos de mineralización aurífera.