Geofis. Colomb. Santaf6 de Bogota D.C ISSN - 0121-2974

RELACION ENTRE SUSCEPTIBILIDAD MAGNETICA YCONTENIDO DE MINERALES PESADOS EN UN DEPOSITO

ALUVIAL

RAMIRO L. D1AZ C.Profesor Asociado

Departamento de Geociencias-Facultad de Ciencias-Universidad Nacional de Colombia

Diaz, R.: Relaci6n entre susceptibilidad maqnetica y contenido de minerales pesados en un dep6sitoaluvial. Geofis. Colomb. 2:31-36,1993. ISSN 0121-2974

RESUMEN

A partir de observaciones realizadas en una perforaci6n a orillas del rio Nechi en elNoreste Anfioquefio, se muestra la relaci6n directa que existe entre el contenido deminerales en el dep6sito aluvial y la susceptibilidad rnaqnetica, relaci6n que se explicapor la semejanza en algunas propiedades fisicas de dichos minerales. Mediante unanallsls del Espectro de Energia, se verifican estas relaciones.

ABSTRACT

A direct relationship between heavy minerals contens and magnetic susceptibility in analluvial deposit has been observed in samples taken in a bore hole made at the shore ofthe Nechi river in NE of the Antioquia Department. These results are explained by thesimilarity of physical properties of these minerals. Analysis of energy spectrum hasverified these relations.

1.INTRODUCCION

La formaci6n de dep6sitos aluviales tiene suorigen en la meteorizaci6n de rocas, cuyosfragmentos y minerales, son arrastrados por elagua hacia los valles. Se producen altasconcentraciones de minerales ·en las bases deldeposito, dependiendo entre otros factores de lavelocidad de transporte, ya que la corriente y elmovimiento de las aguas se comportan como unvibrador que propicia el acomodamiento degranos pesados en el fonda 0 en espacios entrecantos de rocas.La densidad juega un papel importante en laformaci6n de esta c1ase de dep6sitos; es cornunque los granos que tienen una densidadparecida se localicen en sltios muy cercanos,debido a la fuerza de la gravedad y otrasfuerzas que actuan sobre ellos, por ejemplo eloro, plata, platino, magnetita, etc. se encuentran

en sitios proxnnos, cuando el proceso dedepositaci6n se realiz6 bajo las mismascondiciones. Otra propiedad fisica quecaracteriza a gran parte de estos mineralespesados es la susceptibilidad rnaqnetica, ya queestos minerales provienen generalmente derocas igneas y/o metam6rficas.

2. CONSIDERACIONES ANALITICAS

La susceptibilidad rnaqnstica es un pararnetroimportante en prospecci6n y de gran uso para lainterpretaci6n en el estudio de las rocas, ya seadirectamente en el laboratorio 0 indirectamenteen el estudio de campos rnaqnsticos paradeducir estructuras y litoloqlas en el subsuelo.La susceptibilidad en un muestreo puede variardependiendo de factores como la mineralogia, eltarnario y forma del grano, la magnitud delcampo externo y la magnitud de la

32 Diaz: Susceptibilidad magnetica y minerales pesados en dep6sito aluvial

magnetizaci6n remanente. En general lasusceptibilidad crece can el tarnano de grana yla magnitud de la saturaci6n maqnetica, estarelacionada inversamente can la magnetizaci6nremanente y la fuerza coercitiva, estos ultirnosson para metros del clclo de histeresis.Algunas denominaciones que se !e dan a lasusceptibidad al efectuar su rnedida son lassiguientes: .. . .X: Suscaptibilidad verdadera del material:X~ Susceptibilida9 efectiva, depende qe la

forma y tamano del grana que conslltuyeel material. (Depende del factor dedemagnetizaci6n N);

Xapp: Susceptibilidad aparente, medida cuandoel material de muestreo poseemagnetizaci6n remanente y magnetizaci6ninducida.

La magnetizaci6n inducida para un campoexterno psqueno Hex' como el campo maqnaticode la tierra (HE)' es proporcional al campo,Jind= X HaxSi se considera el efecto de demagnetizaci6npara un material maqneticoJnd = [X.!1 +NXml.H~xe'n donde Xm , ~s ra susceptibilidad rnaqneticaverdadera del mineral.Para una roca que tiene una fracci6n devolumen "V", de un material rnaqnetico, lamagnetizaci6n inducida se representa por:

J'ndroes = V AndLa suscsptibilidad medida sera:

X = J/Hax = V ·Jind/HaxX = V·Xm/[1+N·Xml = VX'

En el caso de que exista tarnbien magnetizaci6nremanente: J'ota'= J'nd + J,amCuando la roca esta sola mente bajo los efectosdel campo rnaqnetico de la tierra, lamagnetizaci6n total es:J,ota,= x·HE + Qn·X·HE,= xawHEen donde O, = J'am/X.HE, lIamada relaci6n deKoenigsberger y Xapp es la susceptibilidadaparente.Par ejemplo, para rocas cuyo principalcomponente es la magnatita la susceptibilidadaparente esta dada por:

Xapp= V·X.![1+NXm(1-vV)lComo asta, existen relaciones, algunasempfricas, que dependen de la clase de roca yde su ubicaci6n (Carmichael, 1986).Para calcular la magnetizaci6n efectiva y lamagnetizaci6n aparente es necesario tener unbuen conocimiento de los minerales presentesen la muestra, para 10 cual es necesario realizaruna separaci6n magnatica de minerales, 10 quesera tema de un pr6ximo estudio.

3. DATOS DE CAMPO

Los datos se adquirieron en una perforaci6n de20 m de profundidad con intervalo de muestreode 20 em. En cada muestra se seoar6 el oro delresto de arenas negras mediante el matodotradicional de la batea, se us6 unsusceptibilimetro portatil Kappameter modeleKt-5 con una precisici6n de 0.01 en el sistemaSI, para medir la susceptibilidad magnatica(Franco & Martinez, 1989).

4. METODOLOGIA

Con los datos obtenidos en la perforaci6n, secuantificaron variables como la cantidad deminerales contenidos en las arenas negras (enforma global, sin especificar los mineralescomponentes), lIamados tarnblsn mineralespesados debido a su alto valor de densidad, elcontenido de oro, la susceptibilidad maqnetlca yla ubicaci6n en profundidad.Las graficas que se presentan, permitenobservar la relaci6n que existe entre estasvariables.En la Fig.1 se superponen las curvas decontenido de minerales pes ados y contenido deoro contra profundidad. Se observa que en losrasgos generales, las dos, tienen una gransemejanza en cuanto al contenido en frecuencia,pero no en amplitud, debido a que la proporci6nen el contenido no es constante, en este casoparticular se puede observar que el oro en eldep6sito esta asociado con minerales pesadosen las arenas negras.En la Fig.2, se presentan las curvas de lasusceptibilidad maqnetica (m) y el contenido deminerales pesados contra profundidad, en estagratica se tieme una muy buena correlaci6n porrazones bian conocidas.La Fig.3, presenta las curvas de contenido deoro y susceptibilidad maqnstlca contraprofundidad. Se observa una gran relaci6n en elcomportamiento de las dos variables, no porqueel oro sea un mineral rnaqnetico, sino porque seasoci6 can minerales que tienen una densidaddel mismo orden y susceptibilidad maqneticaapreciable, como efecto del proceso dedepositaci6n (Schwarz & Wright, 1988).Para tener una mayor certeza de lasobservaciones cualitativas anteriores, esnecesario analizar el Espectro de Energfa de lassenales, el cual determina el comportamientoreal de cada una en el dominic de la frecuencia(Nezihc & Davras, 1983).En las Fig.4-6, se muestran los espectros deenergia para cada una de las senales,calculados usando el algoritmo de laTransformada rapida de Fourier (FFT) (Cooley& Tukey, 1965).AI comparar y analizar los espectroscorrespondientes a las senales de contenido deminerales pesados y susceptibilidad magnaticaen las FigsA y 6, se observa que presentan unaclara correlaci6n, debido a que la susceptibilidades una propiedad fisica con valores apreciablespara estos minerales (Bosum & Eberle, 1988).En la Fig.5 se muestra el espectro de energfa dela senal contenido de oro en la perforaci6n, surelaci6n con los otros espectros se puedeapreciar al observar los maximos relativoscomunes en los tres espectros, por ejemplo,para las frecuencias 2.25, 1.8, 1.57, 1.0, 0.8,0.55 Y 0.2 m·1•

5. CONCLUSIONES

Existe una buena correlaci6n entre las senales"Contenido de minerales pesados" y"Susceptibilidad magnatica", Jebido a que estosminerales poseen una magnetizaci6n con

Geofisica Colombiana N° 2, Abril de 1993 33

valores apreciables, directamente proporcional ala susceptibilidad rnapnetica medida en lamuestra y al campo maqnetico de la lierra. Lasseriales "conlenido de oro" y "conlenido deminerales pesados", lienen una relaci6n directa,ya que por tener densidades del mismo ordenlas condiciones de deposilaci6n fueron similares,a pesar que la relaci6n rnaqnetica es casi nula.Se puede apreciar la buena relaci6n que existeentre las Ires seriales analizadas para esta clasede dep6sitos, al observar las curvas de"contenido de oro", "susceplibilidad maqnetica","minerales pesados" y sus correspondienlesespeclros. Esta c1ase de observaciones permitetener olros crilerios en labores de prospecci6npara esta c1ase de yacimientos.

Mineroles Pesodosjjs )0.0 10.0 20.0 ~.O 40.0

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Oro (E-1 51;)

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1.0 ----- CONTENIDO DE MINERALES PESADOS-- CONTENIDO DE ORO

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21.0 ..:JFIGURA 1. Contenido de minerales resados y oro

en un deposito aluvia

Mineroles Pescdosts )0.00 10.00 20.00 JO.OO 40.00

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Susceptibilidod Mognetico (51)

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----- CONTENIDO DE MINERALES PESADOS-- SUSCEPTIBIUDAO MAGNETlCA

21.0

FIGURA 2. Susceptibilidad rnaqnetica y contenidode minerales pesados en un deposito aluvial

34 Dfaz: SuSceplibilidad magnelica y minerales pes ados en dep6silo aluvial

1.0

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ZO.OFIGURA 3. Susceptibilidad magnetica y contenfdo de oro en un dep6sito aluvial

Geoffslea Colomblana N° 2, Abril de 1993 35

2000

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1000

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I"recueIlClo (11m)FIGURA 4. Espectro de energia. Minerales pesados

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2000

1000

-3.0 -2.0 -2.0 -1.0 -1.0 -0.0 0.0 0.0 1.0Frecuencla (l/m)

FIGURA 5. Espectro de energia. Contenido de oro

36 Diu: Susceplibilidad magnelica y minerales pes ados en dep6silo aluvial

~2000

1000

2000

1000

o ~rTT~rfIfII~fIMIlMIII"-3.0 -2.5 -2.0 -t.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

FIGURA 6. Especlro de energia. Susceplibllidad magnelica.

BIBLIOGRAFIA

Bosum, W., D. Eberle & H.J. Rehli. 1988: Agyro-oriented 3-component boreholemagnetometer for mineral prospecting, withexamples of its aplication. GeophysicalProspecting 36, 933-961.

Carmichael, R.S. 1986: Magnetic properties ofminerals and rocks, in Handbook of PhysicalProperties of Rocks. Vol II. 229-286.

Cooley, J.M. & J.M. Tukey. 1965: An algorithmfor the machine calculation of complex Fourierseries.Math.Comput. 19, 297-301.

Franco, M.C & A. Martinez. 1989: Prospecci6nde oro y determinaci6n de la geometrfa de losdepositos aluviales por mstodos geoffsicos,en el municipio de EI Bagre, Antioquia. TesisU.P.T.C.

Nezihc, G. & Y. Davras. 1983: Discrete FourierTransformation and its aplications to espectraestimation. Elsevier Amsterdam.

Schwarz, E. J & N. Wright. 1988:The detectionof buried placer deposits by ground magneticsurvey. Geophysical Prospecting 36, 919-932.