Geofisica Colombiana NO. 7 pp. 13-18 diciembre de 2003 Bogota, D.C. ISSN - 0121 - 2974 Evaluacion maqnetornetrlca, radlometrica y geoelectrica de depositos esmeraldiferos LUIS HERNAN OCHOA GUTIERREZ Grupo de investiqacton en Geoffsica, Departamento de Geociencias, Universidad Nacional de Colombia: Bogota. Ihochoag@unal.edu.co RESUMEN Se realizo la caracterizacion geofisica de los depositos esmeraldiferos en el municipio de Chivor y zonas de interes en el muni- cipio de Macanal, ubicados en el departamento de Boyaca-Colombia, mediante los metodos de radiometria, emanometria, magneto metria, geoelectric a y electromagnetismo. Se desarrollo la exploracion geofisica de las areas preseleccionadas en la exploracion geoquirnica llevada a cabo por Cardozo y Leal (2000) en el trabajo de grado "Evaluacion geologica y geoquimica de nuevas areas potencialmente esmeraldiferas en el sector de Macanal (departamento de Boyaca)", Se dividio el trabajo en dos fases. En la primera fase se utilizaron metodos radiometricos y magnetometricos que ofrecen mayor rendimiento en campo, y por tanto, logran un mayor cubrimiento en el menor tiempo posible. En la segunda fase se emplearon metodos de electromagnetismo y resistividad electrica en zonas de interes preselecciona- das en la fase 1. Estos ultimos metodos son mas lentos pero permiten una mejor resolucion. En ambas fases se recorrieron tanto las zonas de mineria activa como las de presencia de anomalias geoquimicas sin explotacion minera actual. Los resultados obtenidos mediante la exploracion geofisica fueron comparados con las anomalias geoquimicas y con el modelo geologico de la zona, encontrando una muy buena coincidencia entre todos los model os. Con base en los resultados obtenidos en la Fase II, sc recomendaron los sitios de interes para la exploracion directa median- te apiques, perforaciones 0 tuneles, con el fin de determinar si las anomalias encontradas son productivas 0 no, las cuales hacen parte de las recomendaciones de actividades futuras por realizar en el area de estudio. PALABRAS CLAVE: ESMERALDAS, GEOFisICA, PROSPECCION, CHIVOR, MACANAL, COLOMBIA ABSTRACT This paper presents the results of the Geophysical exploration of the emerald deposits in the town ofChivor and interesting areas in the town of Mac anal, located in the Department of'Boyaca (Colombia), using a combination of radiometric, emano- metric, magnetometric, geoelectric and electromagnetic methods. The geophysical exploration was made in the areas selected by the geochemical exploration done by Cardozo and Leal (2000) in their research (Cardozo et al., 2000). The field work was divided in two steps. In the first, radiometric and magnetometric methods allowing fost field data ac- quisition. In the second, electromagnetic and resistivity methods were applied. These methods are slower but have higher resolution than the first one, The two steps were applied both in the active mines areas and in the probably productive zones were the mineralization are covered by colluvial deposits defined by geochemical anomalies. The obtained results with the geophysical exploration were compared with the geochemical and geological models with a high correlation between all them. A direct exploration zones were recommended, based on the results of phase 2, by direct drilling, tunnels and open pit works in order to determine if the geophysical anomalies are productive or not. Thisjobs has to be make in the future as part of mining prospects develop. KEYWORDS: EMERALD, GEOPHYSICS, PROSPECTING, CHIVOR, MACANAL. COLOMBIA Manuscrito recibido para evaiuacon el 22 de junio de 2003. Articulo aceptado para publicaci6n por el comte Ednorial el 30 de octubre de 2003. GEOFislCA COLOMBIANA, 7, DICIEMBRE DE 2003 13 LUIS HERNAN OCHOA GunERREZ INTRODUCCION Las minas han side encontradas en su mayoria por la exposicion de la zona de metasomatismo (albitizada), ocasionada por fenomenos naturales aleatorios 0 por acciones antropicas tales como construe- ciones de vias. Una opcion para encontrar zonas de rnineralizacion la brinda la geoquimica, mediante la cual es posible seleccionar zonas de ano- malias de sodio (Na), calcio (Ca) y potasio (K). Sin embargo, hasta el momenta no se ha desarrollado un program a de investi- gacion mas alla de la geoquimica, salvo Kutterink (1975) quien realizo una prospeccion de esmeraldas empleando metodos mag- neticos, y las investigaciones lIevadas a cabo por Ingeominas y Naciones Unidas (1976).' En este trabajo se describen los metcdos geofisicos utilizados en la evaluacion geofisica de zonas potencialmente esmeraldiferas en el municipio de Macanal, departamento de Boyaca-Colombia, realizados por la Universidad Nacional de Colombia, bajo el mar- co del Convenio con Minercol, durante los meses de febrero a di- ciembre de 2000. LOCALIZACION El area general de estudio se encuentra localizada en el territorio colombiano, municipio de Macanal.Ilsoyaca), figura I. iTil., "" -- Figura J. Localizaci6n area de estudio. En este municipio se seleccionaron mediante una exploracion geoquimica realizada por Cardozo y Leal (2000), de la Univer- sidad Nacional de Colombia, unas areas de interes en las cuales se emplearon los metodos geofisicos de prospeccion. Sin em- bargo, la prospeccion geofisica no se limite unicamente a estas areas, con el fin de establecer anomalias que no pudieron ser de- tectadas debido a Iimitaciones en el muestreo geoquimico, en parte por la ausencia de afloramientos de roca en una buena parte de la region. 14 ASOCIACIONES MINERALOGICAS Con base en la observacion directa de areas productivas, se infiere la presencia de contrastes de propiedades fisicas entre los sitios mi- neralizados y la roca encajante, susceptibles de ser medidos par me- todos geofisicos. Esto indica que existe la posibilidad de la deteccion de zonas potencial mente productoras, por el contraste de propiedades fisicas de los materiales. Los depositos de esmeraldas estan intimamente relacionados con la presencia de pirita asociada a zonas productivas de esme- raldas en las minas de Chivor y otras (Giuliani, 1995), de manera que es posible detectar anomalias asociadas a este mineral. Los depositos de esmeraldas colombianos no tienen una co- nexion con fenornenos magmaticos, sino que pueden ser conside- rados como depositos de pirita alojados en venas de carbonatos con la esmeralda como mineral accesorio (Giuliani, 1996). Es posible detectar zonas de mineralizacion mediante la me- dieion de propiedades fisicas del subsuelo y relacionarlas con las zonas de mineralizacion, Se realizaron muestreos adicionales de geoquimica para integrar las respuestas geofisicas y geoquimicas de los sitios anornalos asociados a la presencia de depositos de es- meraldas. ESTUDIO MAGNETOMETRICO Se ubicaron en total cinco bases de magneto metria en todo el muni- cipio, para medir la variac ion diuma del campo magnetico con esta- ciones separadas cada 10m; se lIevaron a cabo 7.320 mediciones, de las cuales se seleccionaron 5.580 de campo total (en NanoTeslas o nT), distribuidas en 13 lineas 0 secciones, asi como 2.200 de gra- diente vertical. Como se puede observar en la figura 2, se obtuvo un modelo con franjas muy definidas de anomaIias magneticas que sugieren la presencia de tendencias estructurales relacionadas a fallas en zonas centrales de pliegues que pueden estar mineralizadas en di- reccion N35E en promedio. En el mapa geologico se obs~rva como en la cartografia de campo se mapearon dichos plega- mientos en la zona SW del mapa de anomalias, sobre la zona del embalse de la Esmeralda y algunos al sur del alto La Punta. Se hallo que las anomalias magneticas positivas coinciden bien con 10 observado en la cartografia geologica. Estas estructuras no se pu- dieron continuar cartografiando en campo total mente hacia la parte NE de la zona porque se encontraban cubiertas por colu- viones. Sin embargo, la magnetometria perrnitio proyectar el trazado de las estructuras a 10 largo de la zona, aun en sectores en donde estan enmascaradas por los depositos cuatemarios, debido a las anomalias observadas y a la correlacion de estas con las obser- vaciones estructurales de campo. ESTUDIO RADIOMETRICO Se estudio la radiactividad natural emitida por todos aquellos mate- riales terrestres que dentro de su composicion contienen elementos GEOFislCA COLOMBIANA, 7, OICIEMBRE Of 2003 EVALUACl6N MAGNETOMETRICA, RADiOMETRICA Y GEOELECTRICA DE DEP6SITOS ESMERALDiFEROS que emiten radiaciones gamma. Los perfiles se trazaron transver- sales al rumbo de las estructuras. Como se puede observar en la figura 3, se definieron dos zonas de anomalias donde resalta la curva iso-radiometrica de 80 cps, que establece claramente una separaci6n de zonas que sugiere la presencia de dos regiones con un comportamiento geologico dife- rente. Por un lado, se tienen las anomalias mayores a 80 cps, donde se establece la presencia de afloramientos de roca con mayores va- lores de radiactividad producidos probablemente por la presencia de potasio (K) en las lutitas de Macanal. Los val ores menores de radiometria corresponden a zonas de lutitas cubiertas por colu- viones que enmascaran la radiactividad de las lutitas, sefialando de manera evidente la presencia de dichos coluviones. Las gam as de val ores obtenidos sugieren los diferentes espesores de coluvion que se pueden encontrar en la region. Sin embargo, la radiometria es un metodo geofisico que no tiene penetracion; por tanto, es una excelente herramienta para apoyar la cartografia geologica, ya que los contrastes entre val ores obtenidos deben ser explicados a partir de la distribucion de las litologias aflorantes. Las anomalias radiometricas mayores a 80 cps coinciden de buena manera con la presencia de afloramientos de las lutitas de Macanal, confirmada con las observaciones de campo en los lu- gares cartografiados. Se observa que las zonas de coluvion (parte central) coinciden con valores bajos de radiometria. De esta manera podemos determinar las zonas donde se tiene la mayor cer- cania de las lutitas, para su posterior evaluacion economica a la hora de determinar la explotaci6n de los depositos. La cartografia de campo solamente nos informa de los sitios con presencia de de- positos cuatemarios, pero la radiometria no ayuda a definir mejor estos cuerpos. Es importante anotar que existe una muy buena correlacion entre los sitios de mineria activa, con los sitios de anomalia radio- rnetrica mayor a 80 cps. En la zona SW encontramos la mina de Quebrada Negra, con mineria act iva en este momento, que coincide muy bien con el tren de anomalias mayores. Podemos ob- servar hacia la parte NE del area dos zonas de mineria, una de yeso (inactiva en el momento) y otra de esmeraldas, que forman parte de otra zona de anomalia radiornetrica mayor de 80 cps. ESTUDIO GEOLECTRICO Se realizaron sondeos electricos verticales (SEV) con los cuales se determinaron las profundidades de las unidades de interes, y a la vez se estimo el espesor de la cobertura asociada por 10 general a depo- sitos cuatemarios. De esta manera se escogieron los sitios para la ex- ploraci6n mas detallada mediante perfiles electricos con el metodo Dipolo-Dipolo, y asi se modelaron las posibles variaciones laterales entre zonas mineralizadas y roca encajante. Con el fin de confirmar la relacion que existe entre las ano- malias radiometricas y las profundidades de los coluviones, se GEOFislCA COlOMBIANA, 7, DICIEMBRE DE 2003 Figura 2. Resultados de la interpolacion de las anomalias magneticas, Figura 3. Resultados de la interpolacion de las anomalias radiometricas. realizaron SEVen las zonas de interes definidas mediante. Con estos sondeos se determinaron los espesores de tres unidades ba- sicas: coluvion, lutitas de Macanal poco alteradas y lutitas de Ma- canal con alto grado de alteraci6n. Estas unidades fueron establecidas asumiendo que las zonas de mayor interes, que co- rresponden a valores de menor resistividad, estan asociadas a zonas de alteracion arcillolitica y presentan posiblemente gran di- seminaci6n de sulfuros, en mayor medida que otros sitios poco al- terados 0 menos mineralizados donde los valores de resistividad tienden a ser mucho mayores, sin Ilegar a tener valores tan altos como los que se pueden presentar en depositos cuatemarios. Las caracteristicas de resistividad de cada una de las unidades fueron: coluvi6n mayores a 200 ohm-m, lutitas de Macanal poco alte- radas entre 80 y 200 ohm-m, lutitas de mac anal muy alteradas me- nores a 80 ohm-m. En la figura 4 tenemos los sondeos SEV-08 y SEV-07. Estos sondeos muestran resistividades caracteristicas de las tres uni- dades principales de la zona. Tenemos en superficie resistivi- dades muy altas, caracteristicas de coluvi6n con espesor de 7m. A continuacion tenemos resistividades del orden de 100 ohm-m correspondientes a lutitas de Macanal poco alteradas, que 15 LUIS HERNAN OCHOA GUTIERREZ v-« r:=:::r- 0 m 7m I L I'_.~':: .....-.- 80m ~~ 100 m 32 m c=J COlUVION c::J lUTrTAS DE MACAHAl ~ ZOHADEAlTERACION SEV-08 ... v..,.••• ¥~l•• II.I-F.~.,. •• _ ... Noce~of - 8oyeoe A::lI.nuth: '6-' Pr