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INSTITUTO SUPERIOR MINERO METALÚRGICO DE MOA “Dr. Antonio Núñez Jiménez”

FACULTAD DE GEOLOGÍA Y MINERÍA

DEPARTAMENTO DE GEOLOGÍA

CARACTERIZACIÓN GEOQUÍMICA Y MINERALÓGICA DE LA CORTEZA DE METEORIZACIÓN DEL YACIMIENTO SAN

FELIPE

Tesis presentada en opción al Grado Científico de Doctor en Ciencias Geológicas

ALFONSO CHANG RODRÍGUEZ

Moa, 2015

INSTITUTO SUPERIOR MINERO METALÚRGICO DE MOA “Dr. Antonio Núñez Jiménez”

FACULTAD DE GEOLOGÍA Y MINERÍA

DEPARTAMENTO DE GEOLOGÍA

CARACTERIZACIÓN GEOQUÍMICA Y MINERALÓGICA DE LA CORTEZA DE METEORIZACIÓN DEL YACIMIENTO SAN

FELIPE

Tesis presentada en Opción al Grado Científico de Doctor en Ciencias Geológicas

Autor: Prof. Aux., Ing. Alfonso Chang Rodríguez, Ms.C

Tutor: Prof. Aux., Ing. Arturo Luis Rojas Purón, Dr.C

Moa, 2015

DEDICATORIA

A mis padres, hermana, esposa e hijos como inspiradores de esta obra.

A mis hijos, por todo lo que sacrificaron

A mis padres, por enseñarme a perseverar e inculcarme la ética de trabajo y

superación

A mi esposa, por esas horas de compañía y por haber seguido y sufrido paso a paso

cada uno de los momentos de esta investigación

A toda mi familia, por su apoyo, aliento y comprensión.

AGRADECIMIENTOS La realización y presentación de los resultados de esta investigación han sido

posibles por la solidaridad, la ayuda, la colaboración y el estímulo permanentes que

me ofrecieron familiares, amigos y compañeros, y la mano tendida por otras

personas en el momento preciso. De entre ellos, quiero dejar constancia de mi más

profundo y sentido agradecimiento a:

α El doctor Arturo Luis Rojas Purón, que tuvo confianza en mis posibilidades y

asumió con gran exigencia profesional la tutoría de esta tesis, por su adecuada

orientación, útiles consejos y apoyo brindado.

α El doctor Joaquín Antonio Proenza Fernández, por su valiosa ayuda incondicional.

Gracias a él, hoy es una realidad esta tesis.

α Los doctores Waldo Lavaut y Francisco Formell, por sus colaboraciones

profesionales y valoraciones críticas.

α Los colegas del Departamento de Geología del ISMM Gerardo Orozco, José

Nicolás Muñoz, Alina Rodríguez, Carlos Leyva, Rafael Guardado, por permitirme

realizar este trabajo y por la confianza depositada en mí.

α Los compañeros de trabajo de la Empresa Geominera Camagüey por su

colaboración y aportes.

α El gran colectivo multidisciplinar que me acompañó en este complejo proyecto:

1. equipo de geólogos de San Felipe, por su impulso;

2. investigadores titulares del CIPIMM Ventura Herrera y Pepe Castellanos,

por su tiempo y recomendaciones;

3. colegas del IGP Carlos Pérez, Angélica Llanes, Xiomara Casañas, Kenya

Núñez, Nyls Ponce, por acompañarme en esta empresa durante los últimos

años;

4. todos en las Universidades de Barcelona y Granada en España, por su

contribución;

α Compañeros del Centro de Proyectos del Níquel, en Moa.

α Los amigos… pues… “no se pueden hacer grandes cosas sin grandes amigos”…a

ellos que asumieron diferentes funciones.

α Baby, por su asistencia en la revisión de estilo de la tesis y Teresa por su gestión

de la documentación.

α Los oponentes Dr. C. Félix Quintas y Dr. C. Carlos Leyva por su profunda y

orientadora revisión de pre defensa.

α Todos los que accedieron a emplear parte de su valioso tiempo para ofrecerme su

criterio como expertos o avalar los resultados de mi trabajo (IGP, ONRM, ISPJAE,

Universidad de Pinar del Río, CCN),

α La colaboración prestada por el Museo de Historia Natural de Londres y el

Newcastle Technology Center de Australia en la realización de análisis de

laboratorio.

α Ricardo Sánchez, sus conocimientos de informática han sido de gran ayuda para

darle forma a este trabajo.

α Especialistas que leyeron el original de esta investigación y formularon valiosas

observaciones, y gracias especialmente al doctor Waldo Lavaut, por su ayuda en

esto y en todo.

Finalmente se agradece a todas las instituciones que brindaron facilidades para

defender la tesis.

Siempre se corre el riesgo de omitir algún nombre cuando se intenta personalizar el

agradecimiento a los que han contribuido en la realización de cualquier obra humana,

sobre todo cuando se han invertido en ella muchos años y se ha interactuado, en la

búsqueda de las más disímiles formas de ayuda, con decenas de personas. Por eso

ofrezco mis disculpas, y reitero mi agradecimiento más sincero a cualquier persona

no mencionada que aportara su colaboración para la obtención de estos resultados.

SÍNTESIS En la investigación se expusieron los principales resultados de la caracterización

geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización asociada al macizo

ofiolítico de Camagüey. La metodología utilizada incluyó el muestreo de varios

perfiles representativos del yacimiento San Felipe, así como su análisis físico,

químico y mineralógico empleando modernas técnicas de avanzada. Se

establecieron las principales clases granulométricas y los pesos volumétricos de las

diferentes zonas. La zona saprolítica constituye la capa útil y está compuesta por

varias fases portadoras de níquel tales como nontronita, serpentina, goethita,

maghemita, asbolanas y cloritas. La nontronita, principal especie mineralógica

portadora de níquel, fue caracterizada cristaloquímicamente, obteniendo su

estructura cristaloquímica y fórmula estequiométrica. Se esclareció el mecanismo de

migración geoquímica del níquel y demás componentes a partir de la determinación

de los índices de intemperismo y los coeficientes de movilidad de los elementos

químicos. Se ofrecieron las perspectivas de San Felipe como yacimiento

policomponente y su interés desde el punto de vista práctico. La tesis aportó nuevos

conocimientos geoquímicos y mineralógicos permitiendo orientar con mayor

eficiencia los próximos trabajos de exploración y extracción, así como establecer un

esquema óptimo para el procesamiento de menas arcillosas a partir de su valoración

compleja e integral.

ÍNDICE Contenido

INTRODUCCIÓN

CAPÍTULO I: ANÁLISIS DEL ESTADO ACTUAL DEL CONOCIMIENTO SOBRE EL TEMA

I.1 Introducción

I.2 Fundamentos teóricos (conceptuales y tendenciales)

I.2.1 Corteza de intemperismo. Conceptos. Consideraciones

generales

I.2.2 Clasificación geoquímica de los perfiles meteorizados

I.2.3 Clasificación mineralógica de los perfiles meteorizados

I.3 Antecedentes históricos relacionados con la Geoquímica y

Mineralogía

I.3.1 A nivel internacional

I.3.2 En Cuba

I.3.3 Grado de conocimiento pretérito en el yacimiento San

Felipe

I.4 Generalidades sobre la región y el yacimiento San Felipe

I.4.1 Condiciones físico geográficas

I.4.2 Contextos geológicos

I.4.3 Perfil de intemperismo del yacimiento San Felipe

I.5 Características de los perfiles de las cortezas de meteorización

ferroniquelíferas y los procesos metalúrgicos de recuperación

de los componentes útiles

Páginas

7 – 15

16 – 39

16

16 -- 24

16 – 22

22 – 24

24

24 -- 30

25 – 27

27 – 29

29 – 30

30 – 38

31 – 32

32 – 37

37 – 38

38 – 39

I.6 Conclusiones

CAPÍTULO II: METODOLOGIA Y VOLÚMENES DE LOS TRABAJOS REALIZADOS. PRINCIPALES RESULTADOS EXPERIMENTALES

II.1 Introducción

II.2 Materiales y métodos de investigación utilizados

II.2.1 Definición y muestreo de los sectores de estudio

II.2.2 Trabajos de laboratorio. Equipos, ensayos físicos, métodos

analíticos y condiciones experimentales

II.2.3 Procedimientos para el cálculo de los coeficientes de

meteorización y movilidad geoquímica y de las fórmulas

estequiométricas

II.3 Resultados

II.3.1 Características físicas del material intemperizado

II.3.2 Composición química

II.3.3 Composición mineralógica

II.3.4 Comportamiento térmico e infra rojo

II.3.5 Química mineral

II.3.6 Coeficientes de intemperismo y movilidad geoquímica

II.4 Conclusiones

CAPÍTULO III: ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

III.1 Introducción

III.2 Caracterización geoquímica de los perfiles de intemperismo

asociados al macizo ofiolítico de Camagüey

III.2.1 El carácter zonal de la corteza de meteorización San Felipe

III.2.2 Comportamiento y migración de los elementos químicos

durante el desarrollo de la corteza de meteorización

39

40 – 62

40

40 – 47

41

41 – 46

46 – 47

47 – 63

47 – 50

50 – 56

56 – 59

60

60 – 61

61 – 62

62

63 – 90

63

63 – 74

63 – 68

68 – 72

III.2.3 Balance de masas a partir de los índices de intemperismo

y los coeficientes de movilidad geoquímica

III.2.4 Clasificación geoquímica de la corteza de intemperismo y

barreras asociadas

III.3 Caracterización mineralógica de los perfiles de intemperismo

asociados al macizo ofiolítico de Camagüey

III.3.1 Paragénesis minerales y evolución mineralógica

III.3.2 Clasificación mineralógica del perfil de intemperismo

III.3.3 Principales fase minerales portadoras de níquel del

yacimiento San Felipe

III.3.4 Cristaloquímica de la principal especie mineralógica

portadora de níquel

III.4 Caracterización geoquímica y mineralógica integral del

yacimiento San Felipe

III.4.1 Condiciones de formación de la corteza de meteorización

del yacimiento San Felipe

III.4.2 Valoración compleja de las menas niquelíferas del

yacimiento San Felipe y opciones para los procesos

metalúrgicos de extracción de los metales

III.4.3 Perspectivas de San Felipe como yacimiento

policomponente y su interés desde el punto de vista

práctico

III.5 Conclusiones

CONCLUSIONES GENERALES Y RECOMENDACIONES REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ANEXOS

72 – 73

74

75 – 81

75 – 76

76

77 – 79

79 – 81

81 – 90

81 – 83

84 – 87

87 – 90

90

91 – 93

94 – 105

106

Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe.

Alfonso Chang Rodríguez Introducción Tesis Doctoral

7

INTRODUCCION El estudio geoquímico y mineralógico de la corteza niquelífera, localizada al norte de la

provincia de Camagüey, constituye una importante y necesaria contribución al conocimiento

de la composición sustancial de la materia prima mineral de la cual se extraerá el níquel,

teniendo en cuenta que la industria niquelífera es uno de los renglones principales de la

economía cubana actual. Es un tema de absoluta novedad y actualidad en el escenario

geológico a nivel nacional y muy particularmente en esta región centro oriental de la isla.

Las investigaciones relacionadas con la producción de níquel, constituyen un aspecto

permanente en el análisis tanto del desarrollo científico como económico del país, donde el

níquel está enmarcado, junto con el turismo, la colaboración económica, la industria

azucarera, dentro de las líneas de desarrollo priorizado para la generación de divisas. Cuba

posee el 34,4 % de las reservas mundiales de níquel. Este sector aporta cada año más de

mil millones de dólares al Producto Interno Bruto, cifra que lo convierte en uno de los

principales rubros de exportaciones de bienes del país (Anuario Estadístico de Cuba, ONEI,

2015).

El contexto está caracterizado además, por profundos cambios en lo económico y social.

Las Tesis y Resoluciones del 6to Congreso del Partido Comunista de Cuba (PCC),

celebrado en 2011, trazan los lineamientos del país para su desarrollo ulterior, reconociendo

el papel de la actividad extractiva del níquel en el aporte de riquezas que contribuyan

directamente al crecimiento de la economía y al desarrollo de la sociedad. En el Lineamiento

224 de la política económica y social del Partido y la Revolución, aprobados durante el VI

Congreso del PCC, se expresa:

“Mejorar la posición de la industria del níquel en los mercados, mediante el incremento de la

producción, elevación de la calidad de sus productos y reducción de los costos, logrando

una mejor utilización de los recursos minerales”.

Uno de los minerales de mayor importancia económica por su alta cotización en el mercado

internacional es el níquel, cuyo precio oscila entre 15 000 y 20 000 USD/Ton (Información

Económica, Banco Central de Cuba, 2015).

Según el Metal Bulletin del 18.12.2015 el precio del níquel promedia $US 16 000/tm en el

2015.



8

La Ley de la Inversión Extranjera (2014), ofrece mayores incentivos y asegura que la

atracción del capital extranjero contribuya eficazmente al desarrollo sostenible y a la

recuperación de la economía nacional.

Nuestro país posee una de las reservas de níquel más grande del mundo en yacimientos de

minerales lateríticos - saprolíticos, con un estimado productivo de 40 000 toneladas/año de

níquel, (International Nickel Study Group I.N.S.G., 2015) situándolo entre los primeros cuatro

países a nivel mundial. La extracción de níquel a partir de los minerales arcillosos cobra

más fuerza cada día, pues constituyen una fuente de gran potencial de reservas a explotar

en el futuro cercano. Es interés del Estado cubano, a través del Grupo Empresarial

Cubaníquel, producir níquel desde las saprolitas del yacimiento San Felipe en una futura

planta de procesamiento que se construiría en las cercanías de la mina. De modo que el

tema del trabajo se enmarca dentro de una de las direcciones de investigación con gran

vigencia en la actualidad.

A inicios del año 1998 se comienzan trabajos de prospección por parte de la Asociación

Económica Internacional Geominera SA – San Felipe Mining Ltd., los que continúan hasta

2003. Se prevé el reinicio de las operaciones a partir de licitaciones recientes, y uno de los

mayores retos a enfrentar es el esquema tecnológico a emplear.

En los trabajos geoquímicos y mineralógicos realizados en las cortezas de meteorización

niquelíferas ocupa un lugar importante el estudio de la migración geoquímica y la

determinación de las fases minerales portadoras de níquel, por cuanto el conocimiento de la

forma en que se presenta este metal en estos yacimientos repercute en el momento de

analizar cualquier problemática de la industria o en la mina.

El conocimiento de la forma en que se presenta el níquel en las condiciones naturales

determina la posibilidad de realizar trabajos geológicos más efectivos, pues las condiciones

que propician su acumulación o dispersión deben ser conocidas para lograr un minado más

racional. Además, en estos tipos de depósitos exógenos el níquel está contenido en los

productos finales del proceso de intemperismo: las lateritas, donde no existe una forma

mineralógica propia de este metal por lo que resulta más imperiosa la tarea de establecer

las formas físicas que portan este valioso elemento.

Relacionado con las formas de existencia del níquel en los minerales arcillosos, está la

estrategia a seguir en la industria para lograr su recuperación. Resultan importantes tanto

las características físicas que posee el material portador de níquel como la forma

cristaloquímica de presentarse las fases minerales útiles de este metal, que va desde la

granulometría de concentración de los metales asociados con el níquel hasta el grado de

retención del níquel en la red cristalina de los principales minerales portadores, sin dejar de



9

tener en cuenta las transformaciones que sufren los minerales iniciales al someterse a las

nuevas condiciones físico-químicas que imperan durante el proceso metalúrgico.

Situación problémica. A pesar de la importancia que tienen desde el punto de vista tecnológico para la

recuperación del metal las investigaciones mineralógicas y geoquímicas, las mismas son

insuficientes, y se encuentran atrasadas en el caso de San Felipe que se prepara para una

explotación a corto plazo. Los resultados obtenidos, unidos a la experiencia personal del

autor, derivados de su vinculación laboral con esta problemática, permiten identificar

desconocimiento en cuanto al tema. Investigaciones realizadas en Cuba y en otros países

demuestran que aún existen limitaciones en este sentido y coinciden en la necesidad de su

solución de forma científica.

Estos estudios realizados, unidos al anterior diagnóstico, permiten la determinación

del problema científico a resolver como las insuficiencias en el conocimiento geoquímico y

mineralógico de los perfiles de alteración del yacimiento San Felipe, conducentes a la

definición del esquema tecnológico de procesamiento con vistas a una extracción de níquel

eficiente y sustentable de acuerdo con las condiciones actuales.

El problema de la investigación está, por tanto, asociado a las cortezas de intemperismo, de

manera que los estudios realizados conducen a identificar que el objeto de estudio sea: la

caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento

San Felipe.

En correspondencia con el problema planteado se formula como objetivo general del

trabajo: caracterizar geoquímica y mineralógicamente la corteza de meteorización asociada

al macizo ofiolítico de Camagüey, en el ejemplo del yacimiento San Felipe, contribuyendo a

elevar el conocimiento científico y a las implicaciones para orientar los trabajos mineros y el

diseño tecnológico de procesamiento.

Se precisa su campo de acción en los perfiles de alteración del yacimiento San Felipe.

La fundamentación científica parte de la siguiente hipótesis investigativa: El empleo de

métodos científicos y técnicas analíticas posibilita la identificación de las fases minerales

portadoras de níquel y la determinación de sus estructuras cristaloquímicas, permitiendo la

caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento

San Felipe, para optimizar la eficiencia en la extracción del níquel a escala industrial.

Se ha determinado la presencia de tendencias que indican la existencia de regularidades del

comportamiento de las propiedades del objeto de estudio que aún no están completamente

explicadas, que pudieran suministrar herramientas de pronóstico, que fundamenten el

desarrollo de nuevas tecnologías.



10

Para lograr el objetivo general se plantean los siguientes objetivos específicos:

• Determinar las características físicas y la composición química de los perfiles de

alteración del yacimiento San Felipe.

• Caracterizar mineralógicamente la corteza de meteorización del yacimiento San

Felipe.

• Definir y caracterizar las fases minerales portadoras de níquel del yacimiento San

Felipe.

• Establecer el mecanismo de migración geoquímica y evacuación del níquel desde los

minerales primarios hasta las arcillas.

• Obtener la estructura cristaloquímica de la principal fase mineral portadora de níquel.

• Caracterizar integralmente el yacimiento San Felipe.

Fundamentos teóricos y metodológicos: La sistematización teórica y metodológica del

objeto de la investigación y su campo de acción resulta aún insuficiente. La literatura

revisada ofrece fundamentalmente la exposición de casos y experiencias particulares. La

propuesta de caracterización geoquímica y mineralógica de cortezas de intemperismo

niquelíferas se fundamentó, por tanto, en concepciones teóricas y metodológicas que tienen

objetos más generales en los que pueden considerarse incluidos el objeto y el campo de

esta investigación.

La investigación se clasifica como de tipo básica o fundamental orientada, al presentar una

importancia práctica inmediata. Al mismo tiempo es explicativa ya que enriquece la teoría

existente.

El trabajo se desarrolla en tres etapas consecutivas. La etapa inicial abarca todo el proceso

de determinación del problema, objeto, objetivos y campo de acción en una primera

aproximación; determinación del marco contextual; establecimiento del marco teórico con la

implicación del desarrollo de una perspectiva teórica; diagnóstico del objeto definiendo las

características externas que se manifiestan en el mismo; análisis del comportamiento del

objeto en su desarrollo histórico mediante comparaciones que establecen sus tendencias.

La etapa intermedia incluye la modelación teórica precisando el aporte y la fundamentación

metodológica con la caracterización de la relación causa-efecto. En esta segunda etapa se

concreta el modelo conformándose la significación práctica y se presenta la estrategia que

implica el objeto modificado y la explicación de lo fenomenológico.

En la etapa final se realiza la comprobación experimental aplicando valoraciones

estadísticas en una población para generalizar el modelo y validar el aporte teórico; se

desarrolla la teoría verificando, validando el modelo teórico y aplicando la estrategia; se

presenta la tesis introduciendo los resultados científicos en la práctica social.



11

Para dar solución al problema, lograr los objetivos y demostrar la hipótesis de trabajo se

acometen las siguientes tareas científicas:

En la etapa de investigación a un nivel fenomenológico (facto perceptible):

1. Estudio de la bibliografía científico-técnica consultada (fase heurística) y análisis

crítico de las teorías precedentes (fase hermenéutica) relacionadas con la

geoquímica y mineralogía de cortezas niquelíferas.

2. Determinación de los fundamentos teóricos y metodológicos para la caracterización

mineralógica y geoquímica de los perfiles de alteración del yacimiento San Felipe.

3. Presentación de los aspectos geológicos regionales y locales, así como de las

características y clasificaciones geoquímicas y mineralógicas generales.

En esta etapa se elaboran la introducción y el capítulo I.

En la etapa de fundamentación y construcción del modelo teórico y concreción de la

teoría sobre la base del material empírico:

1. Selección del área y ejecución de los trabajos de documentación, muestreo de pozos

de perforación y laboreos mineros.

2. Procesamiento automatizado de los resultados obtenidos de la aplicación de las

técnicas instrumentales analíticas y su representación gráfica.

3. Determinación de las principales características físicas, químicas y mineralógicas de

la corteza de meteorización.

En esta etapa se elabora el capítulo II.

En la etapa de comprobación empírica del modelo teórico y predicción de nuevos datos

sobre la base de la teoría elaborada y demostrada; diseño y desarrollo del experimento y

su relación con los aspectos teóricos:

1. Análisis e interpretación de los resultados obtenidos para establecer la zonalidad

geoquímica, el comportamiento de los componentes químicos y el balance de masas

a partir de los coeficientes de movilidad.

2. Establecimiento de las paragénesis minerales, de las especies mineralógicas

portadoras de níquel y de la estructura cristaloquímica de la nontronita.

3. Aplicación y validación del modelo a través de su metodología en el ejemplo del

yacimiento San Felipe.

En esta etapa se elaboran el capítulo III, las conclusiones y las recomendaciones.

La investigación se desarrolla a partir de un enfoque materialista dialéctico. Bajo este

enfoque se utilizan armónicamente métodos del nivel teórico y empírico de la

investigación, así como los procedimientos iniciales del pensamiento lógico.



12

En la primera etapa los principales métodos del nivel teórico empleados son: el histórico y el

lógico (hipotético-deductivo).

Histórico (tendencial): Se utiliza para el análisis y determinación de los antecedentes y

fundamentos teórico – metodológicos del objeto, tanto a nivel internacional como en Cuba.

Hipotético-deductivo: Permite, a partir de la hipótesis, orientar el proceso y estructurarlo

siguiendo la lógica demostrativa.

El método empírico empleado es la observación científica en la percepción directa del

objeto, diagnosticándolo. Ayuda además en la formulación del problema y en el diseño de la

investigación.

El uso de estos métodos permite clasificar la investigación como exploratoria en esta etapa,

ya que se acopia información, llegando a diagnosticar el objeto y su campo de acción.

La segunda etapa puede clasificarse como descriptiva ya que se caracteriza el objeto

revelando sus rasgos más significativos, regularidades y tendencias. En esta etapa se

utilizan solamente métodos teóricos lógicos:

La modelación, el método hipotético-deductivo y el enfoque sistémico-estructural-funcional

se utilizan en la concreción del modelo teórico – metodológico de la geoquímica y

mineralogía de cortezas niquelíferas.

El método dialéctico materialista, se emplea en la determinación de las relaciones

contradictorias que se dan en el objeto y que constituyen su fuente de desarrollo.

En la tercera etapa se emplean dos métodos empíricos:

Medición, para obtener información numérica sobre las propiedades del objeto, comparando

magnitudes medibles y conocidas.

Experimento, con el fin de aislar el campo de acción y sus propiedades de la influencia de

factores que enmascaren la esencia del fenómeno, reproduciéndolo en condiciones

controladas y modificando las mismas de forma planificada.

Los métodos estadísticos son utilizados para el procesamiento de la información obtenida a

través de los procedimientos y técnicas del nivel empírico. Los más empleados son: la

confección de tablas, gráficos, el cálculo de medidas de tendencia central (media,

percentiles), el cálculo de la frecuencia absoluta y relativa, la ponderación, coeficiente de

correlación.

La investigación se clasifica como de tipo explicativa en esta etapa ya que va a la esencia

del campo de acción explicando su comportamiento, llegando a predecir nuevas cualidades

y relaciones.



13

Durante todo el proceso de la investigación están presentes el análisis - síntesis, la

abstracción - concreción y la inducción - deducción como procedimientos lógicos del

pensamiento.

El procedimiento de análisis-síntesis, se usa para el análisis de la situación problémica y la

caracterización del objeto y campo de acción de la investigación.

La abstracción-concreción-generalización-integración para la modelación teórica.

La inducción-deducción para la confirmación empírica de la hipótesis.

El aporte teórico principal de la investigación es el modelo teórico – metodológico de la

caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza niquelífera San Felipe. El modelo

(conceptos, propiedades, definiciones y clasificaciones), sustentado en las regularidades

que son establecidas, supera y enriquece los criterios precedentes y establece una

propuesta teórica más armónica e integradora acompañada de una metodología que permite

su instrumentación práctica.

Se consideran como aportes prácticos los siguientes:

• Identificación y caracterización de las fases minerales portadoras de níquel.

• Esclarecimiento del mecanismo de migración geoquímica del níquel.

• Caracterización cristaloquímica de la principal fase mineral portadora de níquel.

• Determinación de la proporción de níquel que aporta cada especie mineral.

• Memoria escrita de los resultados, fuente de consulta y referencia para los

interesados en la problemática.

Otros resultados científicos importantes de la investigación son:

• Se establece el comportamiento geoquímico de los elementos que acompañan a la

mineralización principal, así como de los que integran la composición de las esmectitas.

• Zonación vertical geoquímica y mineralógica, así como las paragénesis minerales.

• Las conclusiones como consecuencia lógica de los resultados y las recomendaciones

que orientan la puesta en práctica de la metodología.

• Clasificación geoquímica y mineralógica del yacimiento San Felipe.

• Valoración compleja de las menas.

• Perspectivas de San Felipe como yacimiento policomponente y su interés desde el punto

de vista práctico.

Con anterioridad no se han realizado para este yacimiento investigaciones de carácter

geoquímico ni mineralógico como requiere el futuro desarrollo de San Felipe. Además, los

perfiles de la corteza de intemperismo en la meseta camagüeyana presentan peculiaridades

que lo diferencian de la región oriental de Cuba, por lo que el presente tema es actual y

novedoso.



14

La novedad científica está dada en la caracterización geoquímica y mineralógica de la

corteza de meteorización del yacimiento San Felipe, sobre la base de un enfoque

geocientífico, con la combinación de técnicas modernas de avanzada, software y cuyos

resultados encierran una significación en la geología, minería y metalurgia.

El estudio se enfoca sobre la base del comportamiento del níquel a través de los perfiles de

alteración y su distribución en las distintas fracciones granulométricas, considerando las

leyes y principios geoquímicos que rigen el desarrollo de las cortezas de intemperismo.

A nivel social, el impacto que tiene la investigación, se traduce en la existencia de un

conjunto de procedimientos metodológicos para el estudio de las fases minerales y de la

migración de los elementos químicos.

Además de lo anterior y por la propia necesidad de utilizar avanzadas tecnologías en la

implementación de estos métodos y técnicas, se plantea como necesario, la elevación del

nivel científico-técnico del capital humano.

Desde el punto de vista cognoscitivo, la investigación forma parte del continuo ascenso del

conocimiento, en el que se han incorporado avances científico-técnicos desarrollados a nivel

mundial en esta temática, encaminados a la orientación del procesamiento tecnológico de

las menas arcillosas, para la obtención de mayores rendimientos del metal.

La aplicabilidad de la investigación está dirigida hacia la exploración, extracción y

procesamiento de minerales arcillosos presentes en las zonas saprolíticas de perfiles de

meteorización niquelíferos. El conocimiento de los portadores de níquel permite diseñar un

esquema más racional para el minado y preparación de muestras, aumentando la eficiencia

industrial y aporta datos de las propiedades físicas de las saprolitas, utilizables para el

análisis de procesos como la sedimentación.

Como limitaciones confrontadas durante el trabajo se constata la alta complejidad

mineralógica de las saprolitas y las dificultades de obtener fases puras para los ensayos.

La tesis contiene 93 páginas y consta de Introducción, tres capítulos en los que se exponen

los principales resultados investigativos, conclusiones, recomendaciones, 130 referencias

bibliográficas y 34 anexos.

En el Capítulo1: “Análisis del estado actual del conocimiento sobre el tema”, se expone una

síntesis de la evolución y desarrollo de la Geoquímica y Mineralogía de cortezas de

meteorización y su estado actual. Se analizan los principales fundamentos teóricos

(conceptuales y tendenciales) que caracterizan las mismas y se concluyen las principales

regularidades que han de manifestarse en ese proceso. A partir de un análisis teórico

conceptual se valoran las características geológicas locales y regionales del área del

yacimiento San Felipe, íntimamente asociadas al macizo ofiolítico de Cuba centro-oriental.



15

En el Capítulo 2: “Metodología de los trabajos realizados. Principales resultados

experimentales”, se fundamenta y presenta el modelo teórico - metodológico para la

caracterización geoquímica y mineralógica. Se propone la estrategia general utilizando

métodos físicos (análisis granulométrico, pesos volumétricos), químicos (fluorescencia de

rayos x, plasma inductivamente acoplado), mineralógicos (difracción de rayos x, microscopía

electrónica de barrido y de transmisión) y se establecen los principales resultados obtenidos.

En el Capítulo 3: “Análisis y discusión de los resultados obtenidos”, se comprueba y aplica el

experimento y se confirma la teoría expuesta en el yacimiento San Felipe.

Producción científica del autor sobre el tema de la tesis:

Desde el año 1999 se desempeña como especialista en geología en la Asociación

Económica Internacional Geominera SA – San Felipe Mining Ltd., participando en la

elaboración de numerosos reportes e informes investigativos. Ha publicado 5 artículos

científicos en las memorias en CD-Rom, trabajos y resúmenes de las convenciones de

geociencias. Además tiene 7 trabajos publicados en revistas de impacto. Sus resultados

han sido presentados en varios eventos nacionales e internacionales entre los que se

destacan: seis convenciones internacionales de geociencias (2005 al 2015), cuatro

conferencias internacionales de aprovechamiento de los recursos minerales (Cinarem 2009-

2015), siete forum de ciencia y técnica (2009 al 2015) y más de 15 jornadas científicas de la

Sociedad Cubana de Geología.

Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe

Alfonso Chang Rodríguez Capítulo I Tesis Doctoral

16

CAPÍTULO I. ANÁLISIS DEL ESTADO ACTUAL DEL CONOCIMIENTO SOBRE EL TEMA I.1 Introducción La especificación del Estado del Arte, que incluye la base teórica y los antecedentes

históricos, tiene gran importancia porque constituye el cimiento teórico, metodológico y

técnico de la investigación. El análisis del estado actual del tema ubica el problema dentro

de un contexto epistemológico (Díaz Duque, 2009; Martínez Silva, 2012).

En este capítulo se analizan temas diversos estableciendo el marco teórico de la

investigación basado en la consulta de la bibliografía relacionada con la temática tratada.

La situación en que se encuentra en la actualidad la problemática relacionada con la

caracterización geoquímica y mineralógica de las cortezas de meteorización, así como los

rasgos fundamentales de las características geográficas, económicas y geológicas de la

región donde se enclavan estos yacimientos lateríticos, son el objeto de estudio de este

capítulo. En él se describen de forma sintetizada las características geológicas del macizo

ofiolítico, por cuanto constituyen las litologías sobre las que se desarrollan los yacimientos

niquelíferos. En este análisis se exponen los resultados de las investigaciones más recientes

sobre la geoquímica y mineralogía en Cuba y a nivel internacional, refiriéndose en el texto y

se relaciona en la bibliografía consultada. Se exponen además las consideraciones del autor

sobre algunos de los aspectos tratados.

I.2 Fundamentos teóricos (conceptuales y tendenciales) Desde el punto de vista conceptual, se parte de las definiciones que de los fenómenos de

meteorización y clasificaciones geoquímicas y mineralógicas de cortezas se han publicado.

I.2.1 Corteza de intemperismo. Conceptos. Consideraciones generales Meteorización es un grupo de procesos mediante los cuales las rocas y minerales expuestos

bajo la acción de factores atmosféricos pueden ser destruidos físicamente o desintegrados

químicamente, donde pueden cambiar su color, coherencia, forma, textura y composición.

Corteza de intemperismo es una formación geológica continental independiente, generada

bajo la acción de la energía de los agentes atmosféricos, líquidos, gaseosos y biógenos

sobre las rocas primarias, a raíz de la cual surgen nuevas rocas con una textura y

composición mineral y química propia, que contiene yacimientos minerales característicos

(Smirnov, 1982).



17

Estas cortezas no aparecen en todas partes de la litosfera, sino en determinados lugares en

los cuales ha sido propicio su desarrollo y conservación, pues como señala Banerji (1982)

influyen factores como el tipo de clima, características geomorfológicas y los aspectos

químicos y mineralógicos de estos depósitos están íntimamente relacionados con el tipo de

roca madre (Lavaut, 1987).

Lateritas son suelos rojos residuales que se desarrollan en regiones tropicales y

subtropicales con buen drenaje. La sílice y el magnesio se lixivian, conteniendo

concentraciones importantes de óxidos e hidróxidos de Fe y Al, además de Mn, Cr, Ni, Co.

En los últimos tiempos se ha aceptado por la mayoría de los investigadores la definición

establecida por Schellmann (2007), donde expone: "Las lateritas son producto de una

intensa meteorización subaérea de rocas que poseen más alto contenido de Fe y/o Al y más

bajo contenido de Si que la roca madre".

La existencia de las lateritas es reconocida por vez primera por Buchanan en 1807. Un siglo

después en el año 1926 Harrassowitz realiza una descripción general de las lateritas y

muchas de sus observaciones y sugerencias aun poseen un considerable valor

(Berezowsky, 1997).

Un primer problema que resalta es que han pasado hasta el presente 195 años sin que la

definición del término haya dejado de mantener una controversia, a pesar de que es

indispensable para una correcta clasificación de los productos del intemperismo.

La Norma Ramal Cubana define el término laterita de la siguiente manera: "Es una roca que

representa el estado de equilibrio alcanzado por la materia pétrea en las condiciones de

hipergénesis como resultado de un desarrollo más o menos largo, en el cual la roca inicial

sufre numerosas alteraciones cualitativas y cuantitativas. El miembro inicial de este

desarrollo son las rocas madres y el final la coraza de hierro. Los estadíos intermedios,

todos juntos, son los que se denominan lateritas”. (Ponce, 1988).

El segundo problema es que existe una gran diversidad de criterios y términos para la

clasificación de la zonalidad y perfiles de la corteza de intemperismo en el ámbito mundial,

no existe un consenso internacional al respecto.

Goligthly (1981) y Trescases (1986) quienes han realizado importantes trabajos de

generalización sobre los yacimientos lateríticos no han encontrado una terminología común

para las distintas zonas de los perfiles por su gran variedad texturo - estructural y de

composición sustancial, lo cual es una consecuencia de las características de los procesos

del intemperismo y de las rocas madres de donde se forman estas cortezas.

La laterización es esencialmente un proceso relacionado con el intemperismo químico de las

rocas ultramáficas y máficas, durante un largo período de tiempo, en climas húmedos y en



18

condiciones de una relativa estabilidad tectónica, permitiendo la formación de una potente

capa con características distintivas (Bacon et al., 2002; Burger, 1996).

Una definición moderna de lateritas se puede encontrar en los trabajos de Schellmann

(2007) relacionado con los productos de la meteorización avanzada en zonas tropicales,

definidos por las proporciones de sílice y los sesquióxidos de aluminio más hierro por debajo

de determinados límites que dependen de la composición de la roca madre. Este

acercamiento científico es considerado relativamente complicado por otros científicos pero

Schellmann argumenta que la definición sólo es válida para distinguir entre saprolitas y

lateritas.

Saprolita es una palabra proveniente del griego “sapros”, roca alterada (rotten rock) y es

denominado así al horizonte formado bajo condiciones de meteorización, en el cual se

puede apreciar tanto macro como microscópicamente la conservación de la textura y

estructura preexistente de la roca madre y sin cambio significativo de su volumen.

Los procesos de laterización implican la descomposición de los minerales primarios y la

liberación de algunos de sus componentes químicos hacia las aguas subterráneas, la

lixiviación de los componentes móviles, la concentración de los componentes inmóviles o

insolubles, y la formación de nuevos minerales, los cuales son estables en el medio de

intemperización. El efecto neto de las transformaciones del mineral y de la movilidad

diferencial de los elementos involucrados produce un manto estratificado o por capas del

mineral intemperizado que yace sobre la roca madre de la cual él se forma, generalmente

definido como “perfil de alteración”. (Elías, 2003).

En un perfil intempérico se establecen cuatro horizontes o capas, las que difieren entre sí

desde el punto de vista químico y mineralógico principalmente, desde la base hasta el tope

(anexo 1): (i) roca madre, (ii) saprolita, (iii) limonita, (iv) ferricreta.

El mecanismo de transformación de los minerales primarios y la formación de minerales

lateríticos secundarios portadores de níquel y cobalto opera mediante reacciones químicas

que se llevan a cabo en la corteza de meteorización: oxidación, hidratación, hidrólisis, dando

lugar a minerales más estables. Este proceso de laterización concentra el níquel y cobalto

con relación a los valores primarios de estos elementos en los minerales portadores

alrededor de treinta veces (Elías, 2003).

La profundidad de meteorización alcanza valores de hasta más de 100 m en dependencia

de la edad de la laterita, la actividad tectónica regional, el clima, la historia climática y la

naturaleza de las rocas madres (Freyssinet, 2005). A pesar de la gran variedad de colores,

texturas y características petrográficas, las lateritas tienen una composición mineralógica y

química notablemente homogénea y no reflejan estrictamente la composición de las rocas



19

madres a partir de las cuales se forman (Freyssinet, 2005).

Para realizar una caracterización de los tipos de perfiles de meteorización de los

yacimientos cubanos es necesario explicar la clasificación de tipos litológicos de perfiles

aplicada actualmente en Cuba (Lavaut, 1998). Este autor agrupa los perfiles primeramente

en tres grandes familias y luego se subdividen en ocho dominios que son (ver anexo 2):

• Perfiles lateríticos, con cuatro tipos de perfiles litológicos: 1) inestructural completo, 2)

inestructural incompleto, 3) estructural completo y 4) estructural incompleto.

• Perfiles laterítico-saprolíticos, con dos tipos de perfiles: 5) estructural completo y 6)

estructural incompleto.

• Perfiles saprolíticos, con dos tipos de perfiles: 7) estructural completo y 8) estructural

incompleto.

La terminología usada en los estudios de los productos de meteorización constantemente ha

sido confundida o mal interpretada y no hay consenso en la definición y los esquemas de

clasificación, sobre todo con respecto al término lateritas. La mayoría de los autores son

influenciados por las tradiciones de sus propias escuelas, la literatura a su alrededor y sus

propias investigaciones.

Colin et al. (1990) al referirse al comportamiento supergénico del níquel, analizan los perfiles

de los yacimientos Jacuba y Angiquinho. En Jacuba el perfil tiene más de 30 m de espesor,

se desarrolla a partir del intemperismo de piroxenitas. En Angiquinho, el perfil se forma a

partir de una combinación de dunita y piroxenita parcialmente serpentinizada lo cual es

contrastante con Jacuba.

Golightly (1981) hace un análisis de los yacimientos de lateritas niquelíferas y señala que un

perfil normal in situ incluye las siguientes unidades (de arriba hacia abajo):

• Ferricretos que es el equivalente a la "canga, cuirrasse de fer".

• Limonita transportada equivalente a las "terres rouges".

• Limonita in situ que son las "saprolite fine".

• Zona intermedia, zona de nontronita.

• Zona de saprolita equivalente a "saprolite grossiere".

• Roca madre.

Los términos "entre comillas" son los utilizados por Trescases (1986).

Tardy (1993) discute la diversidad y terminología de los perfiles lateríticos y pone al

descubierto la falta de unanimidad y consenso al respecto.

Otro problema con la terminología de las cortezas de meteorización es las zonas donde se

forman. La tasa de meteorización de las rocas depende del tipo de roca, su ambiente



20

climático y posición fisiográfica, mientras que el espesor y grado de meteorización son el

resultado de la velocidad y duración del intemperismo.

Las clasificaciones por criterios geoquímicos y mineralógicos conducen a una agrupación

que no coincide con los límites de la zonalidad litológica natural visualmente observable en

el terreno. Esta tiene que ser determinada, no visualmente, sino en base a investigaciones

analíticas complejas realizadas a escala de laboratorio (Lavaut, 2004). Sin embargo, permite

aclarar con un grado mayor de certeza los tipos de perfiles presentes en base a su génesis,

composición mineralógica y química (Chang, 2005).

Las cortezas de meteorización (eluvios) son productos friables que se forman como

resultado de la alteración de las rocas madres por la acción que ejercen en ellas las

soluciones acuosas. Para las cortezas de meteorización es característica la infiltración de

las precipitaciones atmosféricas, la lixiviación de los compuestos solubles, la meteorización

de los silicatos primarios (con la consiguiente formación de minerales arcillosos), así como el

desarrollo de perfiles con diferentes zonas en los que se manifiesta una marcada zonación

oxidante-reductora y ácido-alcalina.

Dentro del conjunto de yacimientos minerales originados en las condiciones exógenas,

ocupan un lugar muy destacado aquellos relacionados genética y espacialmente con las

formaciones u objetos geológicos surgidos como resultado de la conservación prácticamente

in situ de los productos de la meteorización de rocas y yacimientos minerales preexistentes.

Estos objetos o formaciones geológicas superficiales, propias de las tierras emergidas

(continente e islas), suelen recibir en la literatura geológica diferentes denominaciones. Por

ejemplo, los geólogos rusos les dan la denominación de cortezas de meteorización, mientras

que los geólogos franceses y de otros países las incluyen dentro del denominado regolito,

pero la mayoría de los geólogos coinciden en llamarles eluvios o depósitos eluviales. Durante la meteorización y disgregación de la roca madre, se produce la paulatina liberación

de los minerales de interés económico altamente resistentes a la acción de los agentes de la

meteorización y su concentración relativa en los productos residuales de este proceso. Al

mismo tiempo puede ocurrir la formación y concentración de minerales secundarios útiles

estables en las condiciones superficiales, con la consiguiente descomposición y disolución

de los minerales menos estables en dichas condiciones.

El comportamiento de los elementos químicos en las cortezas de meteorización se

determina, en lo fundamental, por tres factores: sus propiedades químicas, el tipo de paisaje

y la composición mineralógica de las rocas.

Los minerales se comportan de diferentes formas ante la meteorización, lo que influye

notablemente en la intensidad de la migración de los elementos químicos. Las cortezas de



21

meteorización son zonas de amplio desarrollo de los procesos de oxidación. La resistencia

de los minerales a la meteorización depende del clima. No menos característicos son los

procesos de hidratación. Casi todos los minerales secundarios contienen agua (de

hidratación, de cristalización o de otro tipo), la que no siempre está presente en los

minerales primarios.

Perelman (1972) determina las series de las intensidades de extracción de los elementos

químicos de las cortezas de meteorización (Tabla I.1) atendiendo a sus intensidades de

migración en medio acuoso, determinadas por las magnitudes de los coeficientes de

migración acuosa (Kx).

Como tendencia general, en el transcurso de la formación de las cortezas de meteorización

se pone de manifiesto la extracción de los elementos más móviles y el consiguiente

enriquecimiento relativo en ellas de los elementos menos móviles, particularmente Al, Fe y

Ti.

Tabla I.1 Series de elementos de acuerdo a sus intensidades de migración acuosa, según

Perelman (1972). Grado movilidad durante la formación de las cortezas de meteorización (eluvios)

Series de elementos por sus intensidades de migración acuosa

Intensidad de la migración

Evacuados intensamente S, Cl, B, Br, I Muy fuerte 10≤Kx≤100

Evacuados fácilmente Ca, Na, Mg, F, Sr, Sn, U, Mo, Se

Fuerte 1≤Kx≤10

Móviles Si, K, Mn, P, Ba, Rb,Ni, Cu, Li, Co, Cs, As, Tl, Ra

Media 0.1≤Kx≤1

Inertes Al, Fe, Ti, Zr, Y, Nb, TR, Th, Be, Ta, Sn, Hf, Pd, Ru, Rh, Os, Pt

Débil y muy débil 0.01≤Kx≤0.1

*S, Sn, U, Mo, Se, Ni, Co, As son elementos que manifiestan un marcado contraste en sus

capacidades de migración en las condiciones oxidantes y en las condiciones reductoras con

presencia de H2S.

** Con el símbolo TR se representa al conjunto de los elementos de las tierras raras. Muñoz et al., (2007) plantean que la migración geoquímica del níquel está condicionada por

el carácter geoquímico del metal en diferentes condiciones geotectónicas, a saber,

magmáticas, condiciones hidrotermales y las vinculadas con las condiciones exógenas, en

las cortezas de intemperismo de las ultramafitas serpentinizadas, además, la geoquímica del

metal está controlada por el comportamiento geoquímico de los metales de la familia del

hierro: Fe, Cr, Co, Mn, Ti, V, entre otros.



22

I.2.2 Clasificación geoquímica de los perfiles de intemperismo Formell y Buguelsky et al. (1983) indican la existencia de cortezas de meteorización

lateríticas in situ y redepositadas en Cuba. Los resultados producidos por estos

investigadores poseen un valor práctico y sirven como referencia para el estudio geoquímico

e hidrogeoquímico de las mismas.

La clasificación en base a la composición química es una agrupación global que permite una

apreciación de las similitudes entre diferentes factores ya que se puede diferenciar

fácilmente las tendencias en ellas. Esto indica la variabilidad en las condiciones

fisicoquímicas de formación (ambiente geodinámico, zonalidad geoquímica y mineralógica,

protolito, drenaje, estabilidad tectónica) que mediante otras clasificaciones sería muy difícil

de deducir.

Guinzburg (1946) divide el corte en cuatro zonas geoquímicas: hidrólisis final, hidrólisis

parcial y lixiviación final, hidratación e hidrólisis inicial, hidratación inicial y lixiviación de la

roca madre por grietas. (Tabla I.2).

Tabla I.2 Zonalidad geoquímica de las cortezas de meteorización.

La zonación de la corteza de meteorización está condicionada, en primer lugar, por su

proceso de formación y maduración en etapas sucesivas; en segundo lugar está

condicionada por la diferenciación que experimentan los elementos químicos y sus

compuestos en sentido vertical, fundamentalmente a causa de las variaciones con la

profundidad de las condiciones de acidez-alcalinidad y en menor medida de las oxidante-

Zona Proceso predominante

Minerales tipomórficos Particularidades de los proceso de meteorización

De óxidos e hidróxidos de Fe, Al y Mn

Oxidación e hidrólisis final

Óxidos e hidróxidos de Fe, Al y Mn, minerales arcillosos

Productos finales de la meteorización

De caolinita

Hidrólisis e inicio de la oxidación

Caolinita, nontronita, óxidos e hidróxidos de Fe, Mn y Al, montmorillonita, gibbsita

Productos intermedios de la meteorización

Lixiviación final e inicio de la hidrólisis

Caolinita, hidromicas Productos intermedios de la meteorización

De hidromicas

Hidratación final y desarrollo de la lixiviación

Hidromicas, hidrocloritas, indicios de caolinita, beidelita

Productos iniciales de la meteorización

De inicio de la meteorización

Inicio de la hidratación y la lixiviación

Hidroclorita, sericita, hidromicas

---

Roca madre --- ---



23

reductoras. En la medida en que aumenta la profundidad las condiciones del medio en que

ocurre la meteorización se tornan más alcalinas y menos oxidantes. En correspondencia con

el aumento del pH con la profundidad se determina la correspondiente serie de precipitación

de los hidróxidos de los diferentes metales.

Como base para la clasificación geoquímica de las cortezas se toman las particularidades

de la zona de mayor grado de meteorización, es decir, la parte superior del eluvio situada

inmediatamente bajo el suelo.

En la sistematización geoquímica de las cortezas de meteorización (ver tabla I.3) se

destacan las series oxidante y subordinada, además de las sulfhídricas, que se manifiestan

en los horizontes inferiores.

Tabla I.3 Principales clases geoquímicas de cortezas de meteorización atendiendo a las

condiciones de acidez-alcalinidad y oxidante-reductora de las aguas. Condiciones de

acidez-alcalinidad Condiciones oxidante-reductoras de las aguas Aguas

oxigenadas Aguas

subordinadas Aguas

sulfhídricas Fuertemente ácidas,

pH < 3 Fuertemente

ácidas (H+, Fe2+, Al3+) y otras

Fuertemente ácidas subordinadas

(H+,Fe2+)

Sulfhídricas sulfurosas (H+,

H2S) Ácidas y débilmente ácidas, pH = 3 – 6,5

Acidas (H+) Acidas subordinadas (H+,

Fe2+)

Acidas sulfhídricas (H+, H2S)

Neutrales y alcalinas débilmente mineralizadas,

pH = 6,5–8,5

Cálcicas (Ca2+) Carbonatadas subordinadas (Ca2+, Fe2+)

Neutrales carbonatadas

sulfurosas (Ca2+, H2S)

Neutrales y alcalinas saladas y salobres,

pH = 7–8,5

Salobres (Na+, Cl-, SO4

2-) Salobres subordina-das (Na+, Fe2+, Cl-,

SO42-)

Salobres sulfurosas (Na+,

H2S) Fuertemente alcalinas

(sódicas), pH > 8,5 Sódicas (Na+,

OH-) Sódicas

subordinadas (Na+, Fe2+, OH-)

Sódicas sulfhídricas (Na+,

OH-, H2S) La migración geoquímica en los perfiles lateríticos consiste en la traslación de los elementos

químicos, conllevando a su redistribución y a cambios en sus formas de existencia,

asociados a la ocurrencia de procesos exógenos. Consta de las etapas de dispersión y de

concentración.

Las barreras geoquímicas representan sectores de la corteza terrestre en que tiene lugar

una disminución notable de la capacidad de migración de uno o varios elementos químicos.

I.2.3 Clasificación mineralógica de los perfiles de meteorización Las lateritas niquelíferas son materiales regolíticos que derivan de la meteorización química

de rocas ultramáficas y contienen reservas económicamente explotables de níquel y,

generalmente, cobalto (Freyssinet et aI., 2005).



24

Existen diferentes clasificaciones de lateritas niquelíferas en función de la morfología,

litología de la roca madre, alteración (Butt, et al., 2013; Golightly, 1981), aunque la más

utilizada es la que establece tres tipos de depósitos en función de la mineralogía de la mena.

Vitovskaya (1982) divide el corte en cinco zonas mineralógicas: ocres, nontronita,

ferrisaponita, kerolita, desintegración de la roca madre.

En función de la composición mineralógica, se distinguen tres grandes tipos de depósitos

lateríticos de níquel (Brand et al., 1998; Elías, 2003; Gleeson et al., 2004). Ver anexo 3.

- Depósitos tipo silicato hidratado: La mineralización se encuentra en la parte inferior de la

saprolita; las menas minerales son silicatos de Mg-Ni hidratados (“garnieritas”).

- Depósitos tipo arcilla: La sílice es sólo parcialmente lixiviada del perfil de meteorización. El

níquel se acumula en esmectitas, en las partes altas e intermedias de la saprolita.

- Depósitos tipo óxido: El níquel está asociado con goethita. También se suele encontrar Co

asociado a óxidos de Mn (asbolanas).

I.3 Antecedentes históricos relacionados con la Geoquímica y Mineralogía Se valoran a partir de lo realizado internacionalmente y en nuestro país (regiones oriental,

occidental y central).

Se consultan numerosos trabajos desarrollados y publicados a nivel mundial y en Cuba

relacionados principalmente con la composición química y mineralógica de las cortezas

ferrosialíticas-magnesiales en diferentes regiones; de tal manera la revisión bibliográfica

incluye los siguientes aspectos: meteorización química y sus factores, geoquímica y

mineralogía de productos de la meteorización sobre rocas ultrabásicas, metodologías para

evaluar los perfiles de meteorización con respecto a la distribución de elementos mayores,

menores, trazas, elementos del grupo del platino (EGP), clasificación y cuantificación de los

procesos y productos de la meteorización, comparación entre métodos cualitativos y

cuantitativos de análisis de fases y las técnicas analíticas empleadas, entre otros aspectos.

En los trabajos geoquímicos y mineralógicos realizados en las cortezas de intemperismo

niquelíferas ocupa un lugar importante el estudio de las fases minerales portadoras de Ni,

por cuanto el conocimiento de la forma en que se presenta este metal en estos yacimientos

repercute de una forma u otra a la hora de analizar cualquier problemática de la industria o

en la mina.

Relacionado con las formas de existencia del níquel en los minerales arcillosos, está la

estrategia a seguir en la industria para lograr su recuperación. Resultan importantes tanto

las características físicas que posee el material portador de níquel como la forma

cristaloquímica de presentarse las fases minerales útiles de este metal, que va desde la

granulometría de concentración de los metales asociados con el níquel hasta el grado de



25

retención del níquel en la red cristalina de los principales minerales portadores, sin dejar de

tener en cuenta las transformaciones que sufren los minerales iniciales al someterse a las

nuevas condiciones físico-químicas que imperan durante el proceso metalúrgico.

A pesar de su importancia económica, el conocimiento sobre la distribución de níquel y

cobalto en las distintas fases minerales presentes en estos depósitos sólo se conoce a un

nivel muy genérico y de poco detalle composicional y estructural.

I.3.1 A nivel internacional La evolución del conocimiento de las ideas sobre la presencia del níquel en los yacimientos

ferroniquelíferos ha tenido un camino un tanto irregular, como bien lo expone Oliveira

(2001), pues merced a las concepciones y grado de conocimiento de los yacimientos de Ni

así se establece la forma de presentarse el Ni, sin tenerse en cuenta las características

naturales para cada tipo de yacimiento. Según los resultados de Nahon et al. (1982), existe

un cuadro más preciso sobre la forma en que se encuentra el níquel en los yacimientos de

corteza de intemperismo.

Estudios mineralógicos detallados, con el objetivo de caracterizar las fases minerales

portadoras de níquel, se emprenden a partir de los años 60 del siglo XX. Con relación a los

minerales silicatados, los trabajos de Villanova de Benavent (2014) indican que se trata de

una mezcla de silicatos de magnesio-níquel hidratados, con distancias interplanares de 7,3

A°, serie lizardita-nepouita, y 10,0 A°, serie kerolita-pimelita. En otros perfiles saprolíticos se

describen filosilicatos portadores de níquel, como las cloritas, vermiculitas y esmectitas. El

níquel también se encuentra en compuestos amorfos, acumulados en las microfisuras o en

la superficie de la serpentina, o sustituyendo al magnesio en el retículo cristalino de esos

minerales. En los minerales oxidados, el níquel está asociado a la goethita y a los hidróxidos

de manganeso y cobalto, (Roqué-Rosell et al. 2008, 2016).

Respecto a los mecanismos de formación de las acumulaciones de níquel laterítico es

fundamental la contribución de Trescases (1986), quien en su trabajo realiza un balance

cuantitativo del níquel en varios sectores del paisaje, esclareciendo importantes aspectos

concernientes al ciclo de ese elemento en el ambiente supergénico. Golightly (1981) trata de

relacionar la variación de los perfiles lateríticos con las condiciones climáticas y el tipo de

roca madre elaborando un ensayo explicativo de las paragénesis observadas en término de

las reacciones de equilibrio disolución-precipitación de cada fase presente. Schellmann

(2007) detalla los procesos de formación de los minerales silicatados y oxidados.

En la cristaloquímica de los minerales lateríticos de níquel resultan importantes los trabajos

de Dublet et al. (2015). Ellos indican una estrecha asociación entre los óxidos de hierro y

níquel.



26

Los estudios disponibles indican que en la zona laterítica el níquel está principalmente

asociado con goethita, y en menor medida con óxidos e hidróxidos de Mn (Gleeson et al.,

2004), mientras que el Co esta asociado con óxidos de Mn (asbolanas, Lambiv Dzemua et

al., 2013). El níquel puede estar incorporado en la estructura de la goethita (Carvalho-e-Silva

et al., 2003). Manceau et al. (1985), estudiando goethitas sintéticas y naturales, encuentran

que el 75 % de níquel es sustituido por Fe en la estructura de la goethita, y el resto esta

asociado con la estructura de las asbolanas. Goethitas masivas, formadas a partir de olivino

con contenidos de 0,3 % de Ni y 0,02 % de Co, pueden llegar a contener 1,5 % de Ni y 0,1

% de Co (Elías, 2003).

Por otra parte, los principales minerales que contienen níquel en la zona de saprolita son

silicatos de Mg. El radio iónico de Ni2+ es similar al del Mg2+, lo que favorece la sustitución de

Ni en silicatos de Mg (Gaudin et al. 2004). Los principales minerales portadores de níquel

son lizardita-nepouita [(Mg,Ni)3Si2O5(OH)4], y en menor medida clinocloro-nimita

[(Mg,Ni,Al)6(Si,Al)4O10(OH)8]. El contenido promedio de Ni en estos silicatos hidratados

oscila típicamente entre 2 y 3 % (Elías, 2003). También, el silicato verde, conocido como

garnierita, es una de las principales fases portadoras de níquel (hasta 20 % de Ni, Pelletier,

1996). Sin embargo, las garnieritas son fases minerales poco cristalinas con afinidad de

estructura de talco y serpentina, y no está reconocida por la Asociación Mineralógica

Internacional (IMA) como una especie mineral. Gleeson et al. (2004), mediante estudios de

microsonda electrónica, demuestran que las garnieritas presentes en las lateritas

niquelíferas de Cerro Matoso (Colombia) corresponden a la fase pimelita

[(Ni,Mg)4Si6O15(OH)2.6H2O].

Como se aprecia, la mayoría de los estudios están relacionados con minerales oxidados y

silicatados hidratados (Lewis et al., 2006; Tauler, 2009), siendo menos estudiados los

minerales arcillosos.

I.3.2 En Cuba En el extremo occidental de la isla de Cuba, en la provincia de Pinar del Río se encuentra el

yacimiento de lateritas Cajálbana, que ha sido estudiado y caracterizado desde diferentes

puntos de vista geológicos por varios autores (Moreira et al., 2005).

A partir de 1959 es que en Cuba se desarrollan, como en otras muchas esferas del

quehacer científico del país, investigaciones serias y bien orientadas en relación con los

yacimientos de níquel.

En los yacimientos de lateritas niquelíferas del noreste de Cuba los estudios disponibles se

centran en la búsqueda de las principales fases portadoras de Ni y Co para cada perfil de

alteración laterítica, su cuantificación por clases granulométricas (Rojas, 1994 a y b;



27

Almaguer, 1995), y el empleo de la separación magnética para la clasificación mineralógica

y su influencia en el proceso productivo. De acuerdo con el resultado de estas

investigaciones, los horizontes lateríticos están compuestos básicamente por óxidos e

hidróxidos de hierro (goethita, espinela, maghemita y hematitas), los cuales representan de

un 75 a un 85 % en estos horizontes y definen a la goethita e hidrogoethita como el principal

portador de níquel (1,21–1,55 %) en la zona de ocre medio y en la fracción electromagnética

más fina en este horizonte. Cordeiro et al. (1987) y Capote et al. (1993), concluyen que

solamente el 1-3 % del níquel se encuentra en fase fácilmente soluble, por lo que

prácticamente el 97 % del níquel se asocia a una forma mineral determinada. Muñoz et al.

(2005) mediante el uso de microsonda electrónica reafirman que la goethita es el principal

portador de níquel, representando el 70 % en el horizonte limonítico y que las asbolanas

constituyen la principal fase portadora de cobalto.

Resultados importantes obtenidos sobre los portadores de níquel en las lateritas cubanas

han sido logrados por Cordeiro et al. (1987) y Voskresenskaya et al. (1987). Ellas han

trabajado intensamente utilizando métodos de disolución selectiva en lateritas y

serpentinitas, estableciendo un método de análisis químico de fases (AQF), que permite

determinar la forma de asociación y el contenido del níquel en las distintas macrofases

presentes en las lateritas.

Un aporte importante al conocimiento de la Mineralogía y Geoquímica de las cortezas de

intemperismo en la región de Moa lo constituyen los trabajos de Almaguer (1995) utilizando

técnicas modernas de investigación mineralógica, caracteriza los diferentes horizontes de

los perfiles de alteración meteórica, describiendo la evolución geoquímica de las cortezas de

intemperismo. Resultan interesantes sus estudios granulométricos relacionados con la

distribución del Ni, Fe y Co en las zonas lateríticas, aspecto muy incidente en el

comportamiento de las pulpas limoníticas durante la sedimentación.

Quintana (1984) realiza un interesante estudio sobre las características granulométricas de

la pulpa limonítica y su quimismo, analizando los problemas de la sedimentación que posee

dicho material en la industria del níquel, permitiendo establecer determinadas correlaciones

entre los componentes principales de las lateritas.

Sobre el control litológico-mineralógico de la mineralización de las cortezas de intemperismo

sobre ultramafitas en la región de Moa, Lavaut (1987) declara la influencia del tipo de roca

subyacente en la formación de un determinado perfil de alteración intempérica estableciendo

determinadas asociaciones de minerales para cada perfil.

En la elaboración de muestras patrones de lateritas, Ponce (1988) establece las

características para este tipo de material, lo que constituye una referencia importante para el



28

estudio de estos minerales oxidados portadores de níquel. Para los minerales niquelíferos

silicatados, Milia (1989) presenta una caracterización basada en técnicas instrumentales

(difracción de rayos-x, espectroscopía infrarroja, análisis térmico, microscopía electrónica),

que atestigua la presencia del níquel en estos materiales.

Rojas (1994 b) en su tesis de doctorado, expone las principales fases minerales portadoras

de níquel en los horizontes lateríticos del yacimiento Moa. Por primera vez se valoran

además las fases no portadoras.

Rojas (2001) presenta evidencias a favor de que la goethita es la principal portadora de

níquel en los horizontes lateríticos de las cortezas ferroniquelíferas.

Las investigaciones más importantes sobre la temática durante la última década (2005-

2015) se publican fundamentalmente en memorias en CD ROM de las convenciones de

geociencias (Quintas, 2001; Orozco, 2005; Proenza, 2007 a; Agyei et al., 2009; Muñoz,

2009, 2015; Pérez, 2013; Núñez, 2013 y Lavaut, 2015).

En los yacimientos lateríticos de Cuba oriental la maghemita también es rica en níquel

(Proenza et al, 2007 b). Estudios mediante micro-EXAFS en goethita demuestran que una

parte del níquel no está en la estructura cristalina sino adsorbido (Roqué-Rosell et al., 2008).

Rojas et al. (2012) realizan una caracterización de las principales fases minerales de

manganeso portadoras de cobalto, determinando que tienden a concentrarse en la fracción -

0.83 + 0.074 mm del material laterítico y señalan a la litioforita como fase principal portadora

de cobalto. Por otra parte Roqué-Rosell et al (2010) y Proenza et al (2010) demuestran la

sorción del níquel por litioforita y productos intermedios entre litioforita y asbolana en los

yacimientos de Moa.

I.3.3 Grado de conocimiento pretérito en el yacimiento San Felipe Los primeros apuntes sobre la presencia de hierro en el área de la meseta San Felipe

aparecen en 1900 (Weld). Entre los años 1908 y 1913 Spencer, Kemp, Cummings y Miller

publican trabajos sobre las posibilidades de un yacimiento de corteza de intemperismo en

Camagüey a partir de trabajos de comprobación y laboreos donde analizan varias muestras.

En la década del 60 del siglo pasado Judoley y Matl, dan una breve reseña sobre la meseta

San Felipe.

Es realmente en los años ochenta donde se describe el perfil de San Felipe como un

yacimiento de corteza niquelífera en el marco de las búsquedas acompañantes al

levantamiento 1: 50 000 en el polígono III del CAME en Camagüey (Zimmerman, 1984).

Entre los años 1998 y 2004 en la corteza de intemperismo de la meseta San Felipe se

realizan los trabajos de prospección para níquel por parte de la Asociación Económica

Internacional Geominera S.A & San Felipe Mining Ltd, que consisten en la perforación de



29

pozos en las redes de 1 000x1 000 m y 500x200 m. En los sectores más perspectivos se

densifica en redes de 200x200 m y pasando a exploración 100x100 m. Se realizan 1 700

pozos con un total de 38 000 m, lo que genera igual cantidad de muestras, las que se

analizan para Ni, Fe, Co, MgO, SiO2, Al2O3 y Cr2O3.

Además se realizan laboreos mineros (5 pozos criollos y un tajo minero) que permiten

realizar investigaciones tecnológicas para la caracterización metalúrgica de las menas.

Los trabajos mas recientes pertenecen a Formell (1998, 2003) y Chang (2005, 2009, 2010,

2011, 2012, 2013 y 2015). Formell valora particularmente la distribución de la sílice libre

dentro del perfil de alteración y Chang realiza una caracterización geólogo geoquímica del

yacimiento, así como una iniciación al estudio de las fases minerales presentes en la zona

saprolítica. Otros autores que presentan investigaciones sobre la geología y mineralogía de

San Felipe son Cobas y Cabrera (2007).

Independientemente de todos los trabajos anteriormente citados, en la actualidad existen

aún grandes lagunas en el conocimiento de las diferentes fases portadoras de Ni y Co.

Además, en las fases establecidas como portadoras de Ni y Co, se desconoce si estos

elementos están como iones adsorbidos en la superficie cristalina o como iones

substituyendo en la estructura cristalina. Estas limitaciones están dadas, en parte, por las

particularidades de las fases minerales que componen a las saprolitas, las cuales

mayoritariamente tienen granos de muy pequeño tamaño, son amorfas o de muy pobre

cristalinidad.

Trabajos relacionados con los minerales saprolíticos portadores de níquel presentes en la

corteza de intemperismo como la del yacimiento San Felipe, son escasos y caen en el

campo de las investigaciones especializadas; no obstante constituye una de las tareas que

se hace necesario realizar, pues sus resultados pueden ser aplicados en varios campos

desde el minado hasta la obtención de un producto tecnológico más rico en níquel, sin

excluir el análisis de su comportamiento en los procesos geológicos.

I.4 Generalidades sobre la región y el yacimiento San Felipe Los yacimientos minerales de menas residuales de níquel desarrollados sobre litologías

ultramáficas constituyen el 70 % de las reservas de menas de níquel y cobalto en el mundo,

y producen actualmente alrededor del 40 % del níquel mundial (Dalvi et al., 2004). Su

distribución geográfica se encuentra bien definida entre los 22 0 N y 22 0 S y son el resultado

de la combinación de factores climáticos, litológicos, estructurales y geomorfológicos.

Las lateritas ferroniquelíferas están constituidas fundamentalmente por los productos

residuales más elaborados del proceso de meteorización de las rocas ultrabásicas

pertenecientes a la asociación ofiolítica, en particular al complejo de tectonitas de esta



30

asociación. Estas rocas ocupan un lugar muy importante en la estructura geológica cubana,

aflorando en extensas áreas del territorio de la isla de Cuba (ver anexo 4).

En los lugares donde las condiciones del relieve son favorables (mesetas elevadas y

terrazas con pendientes muy suaves) sobre estos afloramientos se han originado extensas y

potentes cortezas de meteorización, como resultado de la acumulación de los productos

residuales en los depósitos de carácter eluviales y en menor medida eluviales-deluviales,

que constituyen los grandes yacimientos de lateritas muy enriquecidas en Fe, Ni, Co, Cr, Al,

Mn y muchos otros metales, que en la actualidad se explotan solamente para la

recuperación del Ni y parte del Co. I.4.1 Condiciones físico geográficas La altiplanicie de San Felipe se ubica en la región centro oriental de Cuba, hacia el NW de la

provincia de Camagüey, a unos 25 km al NNW de su ciudad capital (anexo 5), siguiendo por

el terraplén al acueducto (presa Pontezuela). Esta localidad por el E y SE, colinda con el

Valle de Lesca, llanura parcialmente ocupada por un polígono militar de las FAR, pero con

acceso hasta ella desde la carretera Camagüey-Nuevitas. Asimismo por el sur, limita con el

río Pontezuela.

Toda la parte norte, colinda con el valle del río Jigüey y la Sierra de Cubitas, en el sector

entre los poblados de La Güira y La Veguita. Hacia el oeste, alcanza las áreas ganaderas de

la zona de La Hacienda o Santa Rosa; mientras que en dirección NW, limita con los terrenos

de pastizales y sabanas, que con pendientes muy suaves, llegan a la presa Porvenir.

Se ubica en las hojas cartográficas 1: 50 000 4581-II (Jiquí), municipio Esmeralda; 4681-III

(Jaronú), municipios Esmeralda y Sierra de Cubitas; 4580-I (Florida), municipio Florida y

4680-IV (Aljibito), municipios Florida, Camagüey y Sierra de Cubitas.

La ciudad de Camagüey, con una población de 250 000 habitantes es la principal fuente de

mano de obra. La misma constituye la base fundamental de la economía de la región. Se

cuenta con una fuerza altamente calificada, compuesta por técnicos de nivel superior,

técnicos medios, obreros calificados, con elevada experiencia productiva.

Las vías férreas más cercanas son: la línea central que pasa por el centro de la ciudad y la

línea que comunica a Nuevitas donde se encuentra el puerto más cercano a 78 km de la

ciudad de Camagüey. La línea de alta tensión pasa por Cabeza de Vaca a 11 km de la

meseta.

La red hidrográfica está constituida principalmente por el río Caonao que cruza unos 6 km al

SW y la presa del mismo nombre, así como el río Pontezuela y un embalse con una planta

procesadora de agua que se encuentra a menos de 1 km.

La vegetación está compuesta fundamentalmente por pinos, guano de cana y charrasco.



31

El relieve está formado por un conjunto de alturas residuales dentro de las cuales la mayor

es la altiplanicie de San Felipe, la cota máxima es de 199 m al E. El resto de las alturas son

de menor dimensión y están estrechamente vinculadas por su génesis y morfología. Su

superficie, en general, es plana y en ella se desarrolla una potente corteza de intemperismo

de tipo laterítico de un espesor aproximado de 25 a 40 m.

La temperatura promedio oscila entre 23 y 26 oC. Las precipitaciones durante el año oscilan

entre 1 000 mm y 400 mm.

La meseta presenta un relieve ligeramente ondulado con algunas colinas que alcanzan

cotas algo superiores a 195 m en su porción oriental. El área que ella ocupa supera los 60

km2. La red hidrográfica interna está poco desarrollada sobre todo en la parte sudeste de la

meseta. Hacia el noroeste, donde las cotas son menores, existen algunos arroyos

intermitentes y hacia la parte central se encuentran zonas bajas y pantanosas. El nivel de

las aguas subterráneas se determina entre 1 y 6 m dentro de la meseta y de 3 a 9 m de

profundidad fuera de ella. Los suelos que predominan son de tipo ferrítico púrpura, ferralítico

de color amarillo–rojo lateritizado y lixiviado. La vegetación autóctona se conserva en gran

medida hacia el NW, mientras que el resto de la meseta está cubierta por vegetación

secundaria: bosques, matorrales y vegetación herbácea. La vegetación cultural está

representada por plantaciones forestales de latifolias y coníferas que están parcialmente en

explotación.

I.4.2 Contextos geológicos Iturralde-Vinent (1996) reconoce en la constitución geológica del archipiélago cubano dos

elementos estructurales principales: el cinturón plegado y el neoautóctono. El cinturón

plegado está formado por terrenos oceánicos y continentales de edad pre Eoceno medio; las

unidades oceánicas están compuestas por los arcos de islas volcánicos del Cretácico y el

Paleógeno y los materiales pertenecientes al cinturón ofiolítico septentrional; las rocas

ultrabásicas de este último dan origen, por meteorización, a los yacimientos de lateritas

ferro-niquelíferas. La región centro oriental donde se ubica el complejo ofiolítico Camagüey

(anexo 6), está constituida por:

• Formación de la cobertura neoautóctona.

• Formación del paleógeno continental.

• Formación del margen marginal.

• Formaciones intrusivas del arco volcánico.

Durante los trabajos del levantamiento geológico complejo de la expedición conjunta Cuba –

RDA, del área de las ofiolitas de 1 200 km2 afloradas en Camagüey, se cartografiaron unos



32

950 km2 aproximadamente. Se propone su estructura interna en los niveles que de manera

ascendente se relacionan a continuación:

1. Nivel de ultramafitas metamorfizadas (tectonitas)

2. Zona de transición ultramafitas metamorfizadas – cúmulos ultramáficos (ZT)

3. Nivel cumulativo.

4. Nivel de diques paralelos de diabasas.

5. Nivel efusivo – sedimentario.

Además, se diferencian rocas asociadas como albititas y metasomatitas (rodingitas,

listvenitas). Ver anexos 4 y 6.

El esfuerzo tectónico durante la formación de las ofiolitas y su emplazamiento define la

posición alóctona actual del complejo ofiolítico de Camagüey y determina la destrucción de

las condiciones de yacencia primarias.

La asociación ofiolítica de Camagüey está caracterizada por estructuras de pliegues

relativamente simples. Las estructuras anticlinales y sinclinales en combinación con

elementos disyuntivos tectónicos y desplazamiento de bloques dan lugar a la presencia de

los diferentes complejos, uno al lado del otro, los que se encuentran normalmente en un

perfil tectónicamente no transformado, en una sucesión vertical.

El complejo ofiolítico de Camagüey está situado en la región centro-oriental del cinturón

ofiolítico de Mariel-Holguín (anexo 4) y presenta una morfología en forma de arco de,

aproximadamente, 120 km de longitud y anchura máxima de 40 km (promedio 10 km). Está

formado por dos estructuras antiformes, en las cuales se reconoce una secuencia ofiolítica

casi completa (Henares et al., 2010). Toda la estructura del complejo ofiolítico cabalga sobre

los sedimentos mesozoicos de la plataforma norteamericana. La unidad de peridotitas está

constituida, principalmente, por harzburgitas con cantidades menores de websteritas,

lherzolitas y cuerpos dispersos de dunitas. Las harzburgitas muestran un tamaño de grano

medio y están compuestas por olivino y ortopiroxenos (enstatita, 8-10 % en volumen)

alterados, en su mayoría, a serpentina. Las dunitas pueden contener pequeñas cantidades

de plagioclasa, sin alcanzar nunca el 10 % en volumen, y espinela cromífera accesoria.

Hacia la parte alta de esta unidad mantélica se reconocen abundantes cuerpos de rocas

feldespáticas en forma de masas irregulares de gran tamaño, diques y/o cuerpos

concordantes. Las rocas feldespáticas más abundantes son las troctolitas y, en menor

medida, los gabros (en ocasiones ricos en olivino, con tamaño de grano que varía desde

muy fino a gabro pegmatitas) y las anortositas (Rodríguez et al., 2005). Por último, la unidad

volcano-sedimentaria está constituida por basaltos de edad albiense?-cenomaniense?,

hialoclastitas, pedernales radiolaríticos y limonitas (Iturralde-Vinent, 1998).



33

El complejo ofiolítico Camagüey muestra un corte completo, pero en el sector seleccionado

del yacimiento San Felipe solo aparecen representadas las peridotitas con texturas de

tectonitas, con un predominio de rocas harzburgíticas. La región donde se ubica el área de

la meseta San Felipe ocupa la parte central de la isla y está formada por una gama variada

de litologías de diversos tipos de rocas con diferentes edades, que van desde el Neógeno-

Cuaternario, Paleógeno hasta el Cretácico. En el caso particular los depósitos Neógeno-

Cuaternario (N2-Q), eluvio-deluvio-lateríticos, donde se encuentra San Felipe, están

bordeados por la asociación ofiolítica (anexo 7). El macizo ofiolítico en esta región está

representado por dos complejos:

1 Complejo cumulativo - gabroides y peridotitas.

2 Complejo peridotítico – peridotitas y dunitas.

En algunos lugares las ofiolitas, muchas de las cuales han sido sobrecorridas desde el sur,

están representadas por fragmentos de la asociación basáltica cretácica caribeña. Una

secuencia ofiolítica completa consiste en un basamento de harzburgitas tectonizadas

recubierta por cúmulos, tanto ultramáficos como máficos, gabros, diques y flujos. La

harzburgita se interpreta generalmente como un residuo dejado por un descompactamiento

parcial de la corteza. La roca primaria de las lateritas en San Felipe son las harzburgitas

serpentinizadas que se manifiestan en un complejo compuesto por una zona que incluye

sedimentos marinos profundos y clásticos, los cuales van desde el Jurásico hasta el

Cretácico. La parte norte del depósito está formada por sedimentos de carbonatos y

evaporitas, posiblemente banco de arenas equivalentes a los depósitos marinos profundos.

Estos sedimentos carbonatados forman una altiplanicie separada de San Felipe a través de

una falla alargada de corrimiento. El intemperismo laterítico que produjo la mena comienza

en el Terciario y continúa en la actualidad. Los productos del intemperismo de la asociación

ofiolítica, principalmente de las rocas ultrabásicas serpentinizadas con concreciones o

vetillas de magnesita primaria, se encuentran en cuencas marginales adyacentes, por

ejemplo, Redención, Santa Rosa, formando secuencias sedimentarias con montmorillonita,

magnesita redepositada y paligorskita.

Las lateritas niquelíferas de San Felipe están desarrolladas sobre rocas ultramáficas de la

asociación ofiolítica (harzburgitas con un variado grado de serpentinitización). Las ofiolitas

de Camagüey forman parte del cinturón de ofiolitas septentrionales que se extiende por toda

la isla de Cuba y representan un fragmento de litosfera oceánica antigua. Yacen de manera

alóctona sobre el margen continental de las Bahamas representado por la Sierra de Cubitas.

Las secuencias del arco volcánico cretácico las cubren tectónicamente en su porción

meridional. Entre ambas se halla un olistostroma de edad Paleoceno-Eoceno Inferior. Entre



34

las ofiolitas y las calizas del margen continental se encuentran también secuencias

olistostrómicas, del Eoceno Superior temprano. Los contactos con el intrusivo ácido y el arco

volcánico extinto también son tectónicos. Ver anexo 6.

La condición media imprescindible para el desarrollo del perfil actual es la existencia de la

asociación ofiolítica. Otros factores favorables son la afectación tectónica del material de

roca madre por el sobrecorrimiento, la presencia de un clima marcadamente tropical, con

altas temperaturas y precipitaciones periódicas y una morfología ondulada, inclinada desde

el sur-sudeste hacia el norte-noroeste con elevaciones entre 137-199 m sobre el nivel del

mar. Las laderas abruptas de la meseta son el resultado de la erosión, particularmente a lo

largo de los bordes más elevados NE y SE. El terreno alrededor es relativamente llano con

una elevación media de 100 m sobre el nivel de mar.

Las deformaciones estructurales y el fallamiento son intensos. Las estructuras más

pronunciadas son las fallas de sobreempuje de tendencia WNW-ESE. Las fallas principales

están expresadas en la morfología como depresiones topográficas lineales. La compresión

continua dio lugar a diversas fallas de segundo orden y juntas en varias direcciones. Otras

fallas producto de movimientos tectónicos que no ocasionan desplazamientos considerables

son las de dirección N-S, las cuales según mediciones estadísticas, son las causantes de la

aparición de grietas y vetillas rellenadas posteriormente con sílice.

Tectónicamente la zona se encuentra muy afectada, provocado fundamentalmente por el

proceso de sobrecorrimiento que sufre el complejo ofiolítico; habiendo prediseñado algunas

zonas de dislocaciones disyuntivas, que hoy delimitan los bordes meridionales y orientales

bruscamente, definida por la falla Sierra de Cubitas, que presenta rumbo cubano y la falla

Pontezuela, con rumbo SW-NE.

La tectónica también determina las características principales de la vieja superficie de

serpentinita, la cual se supone debe haber sido contorneada por agentes erosivos y su

posterior recubrimiento con los ocres no texturales.

El basamento harzburgítico serpentinizado presenta carácter ondulado, donde fallas bruscas

reflejadas en muestras de los testigos de perforación (75° - 90°) con dirección E-W y SW-NE

provocan las pendientes mayores, localizándose en lugares que dominan la morfología

respectiva.

Durante el emplazamiento, el complejo ofiolítico colisiona con las rocas del margen

continental, condicionando estructuras disyuntivas de carácter regional, las cuales tienen

rumbo cubano. Es común encontrar a lo largo de las fallas la presencia de agrietamiento

secundario (diaclasas, fracturaciones).



35

Del análisis morfoestructural de la meseta de San Felipe se observa que tiene una

orientación general de dirección NW-SE, es decir, dirección “cubana” paralela a la dirección

estructural de la falla Cubitas de la que la separa un valle de tipo graben de mantos de

sobrecorrimiento, siendo San Felipe un típico horst simple en zonas asociadas a los mantos

de sobrecorrimiento (Formell, 2003).

San Felipe se define como una meseta de tipo horst en una zona de antiguos

sobrecorrimientos con una interesante morfología que se caracteriza por laderas abruptas al

este, oeste y sureste y una ladera que se desarrolla al noroeste y que desciende de forma

muy suave hasta alcanzar el nivel del peniplano general dándole a la meseta en realidad

una forma en perfil de una cuesta extendida en dirección NW cuyos bordes este y oeste son

abruptos y siguen un alineamiento de origen con toda probabilidad tectónico.

El límite oeste coincide sin dudas con la falla de sobrecorrimiento que limita el terreno de

corteza oceánica del terreno de arco de islas volcánico el cual cabalga a las ultrabasitas con

un ángulo suave que no sobrepasa los 30o, el límite este bien pudiera ser otro antiguo manto

interior de bajo ángulo dentro del terreno de corteza oceánica; ambas fallas son

rejuvenecidas durante la etapa neotectónica de estilo germánico. El límite sur, sin embargo,

parece coincidir con una falla normal de dirección NE de origen puramente neotectónico.

Cobas (2007) plantea que fuertes levantamientos que comienzan en el Plioceno y continúan

en nuestros días, en el bloque morfoestructural de Camagüey central han sido mucho más

débiles, dando lugar a una mayor estabilidad de la región y por tanto al desarrollo de un

relieve mucho más maduro y antiguo.

La corteza presenta perfiles completos, a veces complejos de la formación menífera

nontronito-niquelífera con grandes potencias. Los perfiles se caracterizan por abundante

sílice libre en forma de ópalos, calcedonias y marshalita presentes en prácticamente todas

las zonas de la corteza de intemperismo.

En San Felipe, situada en las primeras centenas sobre el nivel del mar (137-199 m con una

media de 168 m), el régimen de la transferencia de aguas es muy lento resultando perfiles

de la corteza completos y con abundante presencia de sílice libre que no pudo ser extraída

del sistema de drenaje. Este relieve en general de tipo meseta provoca la presencia de

pendientes similares pero distribuidas de diferentes formas dentro del yacimiento. En San

Felipe las pendientes elevadas bordean la meseta, con una caída hacia al noroeste dándole

aspecto más bien de cuesta (Formell et al., 1998).

La mesa de San Felipe es parte de una corteza de intemperismo residual y se extiende por

aproximadamente 65 km2, con potencias que oscilan entre 3 y 42 m, con un promedio de 23

m. Los mayores espesores de la corteza se desarrollan en los bordes NW, SE y E, en una



36

franja de 1,5 km aproximadamente que bordea gran parte de la mesa. Las menas

niquelíferas están asociadas a arcillas esmectíticas, distribuidas de forma regular y continua

por todo el depósito y su potencia promedio es de 12 m, con una cubierta promedio o

escombro de 7 m (varía desde cero a 15 m).

La meseta San Felipe constituye un yacimiento autóctono de intemperismo laterítico

formado a partir de las harzburgitas serpentinizadas subyacentes.

I.4.3 Perfil de intemperismo del yacimiento San Felipe El perfil de alteración intempérica es un sector dentro de la corteza de meteorización,

caracterizado por una zonalidad vertical química y mineralógica, además de presentar a

través de sus zonas una coloración, granulometría y peso volumétrico característicos.

La terminología utilizada en este trabajo (Formell et al., 1998) con sus equivalentes en el

ámbito internacional, fundamentalmente anglo-francés, es:

• Zona Laterítica (Limonites, pedolito):

- Coraza ferruginosa (hardpan, duricrust).

- Ocres no texturales con perdigones (nodular and ferricrete zone).

- Ocres no texturales sin perdigones (laterite rouge, mottle zone).

- Ocres texturales lateríticos (ferruginous saprolite, saprolite fine). • Zona Saprolítica (Saprolites): Aquí se encuentran los ocres texturales nontroníticos y las serpentinitas nontronitizadas,

sub-zonas donde se concentra la mineralización niquelífera. Presenta una coloración

abigarrada (gris, verde de varios tonos, negruzco-pardo, violeta, blancuzco). El material es

limoso, arenoso hasta arcilloso. En esta zona se encuentran además, en contacto con las

rocas madres del basamento, una sub-zona de serpentinitas lixiviadas. - Ocres texturales nontroníticos (clayous saprolite).

- Serpentinitas nontronitizadas (earthy saprolite).

- Serpentinitas lixiviadas (rocky saprolites).

• Zona del Basamento (parent rocks, bedrock):

- Peridotitas serpentinizadas descompuestas (unaltered peridotites).

Además de la zonación litológica caracterizada hasta aquí, otros elementos determinantes

en el perfil de intemperismo lo constituyen la distribución de diques de gabros, la presencia

de zonas de oxidación en profundidad y la abundante distribución de sílice libre.

Moster y Chang (2001) consideran que la mejor forma de clasificar el yacimiento según tipos

tecnológicos es utilizando el contenido de MgO para identificar los diferentes tipos de

menas, teniendo en cuenta la variabilidad en los contenidos de Fe y Al2O3 que podrían



37

afectar dicha clasificación por ser componentes que juegan un papel fundamental durante la

etapa de recuperación metalúrgica del mineral.

Los tipos de material con base en los contenidos de MgO (anexo 8), así definidos por Chang

et al. (2001, 2005) son:

Sin MgO (<2 % de MgO)

Bajo MgO (entre 2 - 7.99 % de MgO)

Medio MgO (entre 8 - 23.99 % de MgO)

Alto MgO (entre 24 – 29.99 % de MgO)

I.5 Características de los perfiles de las cortezas de meteorización niquelíferas y los procesos metalúrgicos de recuperación de los componentes útiles Las relaciones existentes entre los componentes del perfil de alteración resultan

determinantes en la adecuada selección de los procedimientos metalúrgicos más

apropiados para la recuperación de los metales de interés económico. De acuerdo con la

práctica mundial el procedimiento metalúrgico estará en dependencia del componente que

predomine en el perfil de la corteza, si laterítico o saprolítico. En los casos en que predomina

el componente laterítico se recomienda la utilización del método hidrometalúrgico de

lixiviación con ácido sulfúrico a alta presión, con el cual se logra una elevadísima

recuperación del níquel y del cobalto presente en las menas limoníticas, particularmente de

este último (más del 90 %), pero su eficiencia se ve notablemente afectada por la presencia

de Al y Mg en estas menas, cuyo papel nocivo se manifiestan en un excesivo consumo de

ácido sulfúrico, prácticamente sin aporte adicional de Ni y Co. Por tal razón, al emplear este

método se requiere de un minado muy selectivo para evitar la contaminación con los

materiales del techo (más ricos en Al) o del piso (más ricos en Mg). Mediante el proceso de

lixiviación con ácido sulfúrico a presión se obtiene un concentrado de sulfuro de Ni y Co que

luego se refina para la obtención de ambos metales en su forma pura. En Moa se mantiene

en operación de forma muy eficiente la primera planta metalúrgica del mundo diseñada para

este proceso de lixiviación ácida (Pedro Soto Alba).

Desde el punto de vista geoquímico ambiental las colas son más problemáticas que las

originadas mediante otros procesos, además de que prácticamente resultan inutilizadas para

su ulterior utilización como mena de hierro, pues requieren ser sometidas previamente a un

proceso de desulfuración.

Si las cortezas de meteorización presentan perfiles con predominio del componente

saprolítico, entonces resulta más conveniente la utilización del método pirometalúrgico de

obtención de ferroníquel. En determinadas situaciones se pudiera pensar en la combinación

del método de lixiviación con ácido sulfúrico a alta presión para las menas oxidadas y el



38

pirometalúrgico para las silicatadas. En Moa se construye una planta que utilizará este

último método.

Cuando la relación laterita/saprolita es de aproximadamente 3/1 se puede emplear como

método alternativo la lixiviación carbonato amoniacal (básica) conocido como proceso

Caron. Este método no posee una recuperación de Ni y Co tan elevada como el de

lixiviación con ácido sulfúrico a alta presión, pero tiene la ventaja de asimilar las menas ricas

en Mg, obteniéndose como producto final un óxido (sínter) con cerca del 85 % de Ni que

puede ser usado directamente en las producciones siderúrgicas. En Cuba se encuentra en

operación una planta niquelífera en Moa (Ché Guevara), con más de 30 años de

explotación. En Nicaro funcionó otra planta (René Ramos Latour) con este proceso, por más

de 65 años. I.6 Conclusiones Por las características de esta investigación, el análisis bibliográfico constituye uno de los

pilares principales para su realización. Es por esto el gran número de referencias

bibliográficas que se recomiendan al lector en todo el trabajo.

Después de una revisión exhaustiva del estado de la ciencia actual y de un profundo

proceso de diagnosis, el problema no está resuelto al nivel de la necesidad planteada.

Las diferencias entre algunos yacimientos de lateritas ferro-niquelíferas de Cuba es bien

explicada por las clasificaciones de Elias, 2003, y Golightly, 2010. Estas también permiten

definir un modelo geólogo-genético representativo y sencillo que caracteriza adecuadamente

las saprolitas del yacimiento San Felipe.

Todos los trabajos realizados en el mundo y en Cuba oriental tienen sus aportes científicos

considerables tanto como materiales de estudio, de referencia, aplicabilidad para el

beneficio económico y científico. Sin embargo, en relación con los trabajos realizados en

Cuba central, estos carecen de especificaciones y aclaraciones que en la opinión del autor

de la presente disertación, se deben profundizar.

Aspectos relacionados con la migración de los elementos químicos, el comportamiento

geoquímico de elementos trazas durante la formación, tipos de perfiles, la zonalidad

geoquímica y mineralógica, caracterización cristaloquímica y mineralógica de la principal

fase mineral portadora de níquel, entre otros, no se consideran en esos estudios.

Al hacer un análisis del estado actual de las investigaciones acerca del tema, así como del

contexto geográfico, geológico y económico en que se ubica el objeto de investigación se

concluye que independientemente de que el tema ha sido estudiado y realizados algunos

intentos por establecer una estrategia acertada para la caracterización geoquímica y



39

mineralógica, el objetivo en estos trabajos se ha logrado solo parcialmente estando por

resolver dicho problema en su forma general.


Alfonso Chang Rodríguez Capítulo II Tesis Doctoral

40

CAPÍTULO II. METODOLOGIA Y VOLUMEN DE LOS TRABAJOS REALIZADOS. PRINCIPALES RESULTADOS EXPERIMENTALES II.1 Introducción En este apartado se expone todo lo relativo al procesamiento algorítmico y análisis de la

información. Se justifica el empleo de cada procedimiento en relación con los objetivos a los

cuales darán satisfacción.

El objetivo de este capítulo es hacer una descripción detallada de la estrategia empleada

durante la selección, documentación y muestreo de los perfiles de meteorización de la

región centro oriental de Cuba. Se expone la metodología para los trabajos de laboratorios,

los métodos y materiales para el procesamiento de los resultados e información recopilada.

Para dar respuesta a los objetivos propuestos en esta investigación, se aplicó un complejo

de métodos geológicos, mineralógicos y geoquímicos, los cuales no difieren sustancialmente

de aquellos que se emplean actualmente en el mundo, durante los trabajos de investigación

de cortezas de intemperismo niquelíferas.

Desde el punto de vista mineralógico se estudiaron las principales fases minerales

portadoras de níquel en las zonas saprolíticas de la corteza de intemperismo, examinándose

las principales características físicas, químicas y mineralógicas de sus perfiles, así como la

distribución del níquel según las distintas fracciones granulométricas.

Fueron estudiados varios frentes de exploración del yacimiento (tajo minero, pozo criollo),

además de dos perfiles completos de alteración representativos de todos los sectores, los

cuales poseen diferentes grado de alteración intempérica. Las muestras se sometieron a

análisis químico y mineralógico mediante técnicas instrumentales de investigación.

El presente trabajo se concentró en el estudio de la movilidad geoquímica y de las fases

minerales portadoras de níquel en el material de la zona de saprolitas por constituir estas la

capa menífera.

II.2 Materiales y métodos de investigación utilizados Durante los trabajos de campo se realizó el reconocimiento - observación - descripción y

muestreo de los principales puntos seleccionados a investigar en los distintos sectores del

yacimiento San Felipe.

Estos trabajos tuvieron como objetivo principal obtener muestras a todo lo largo de varios

perfiles de meteorización representativos para lo cual se tomaron un total de 38 000



41

muestras.

II.2.1 Definición y muestreo de los sectores de estudio Los resultados de Chang et al. (2000, 2001, 2002) permitieron establecer los sectores

noroeste (NW), este (E) y sureste (SE) como los más perspectivos y un sector centro-oeste

(CW) como menos perspectivo (anexo 9). Además se encontraron los sectores NE-1, NE-2 y

SW con un grado intermedio de enriquecimiento en níquel.

Para el estudio geoquímico y mineralógico del material meteorizado del yacimiento San

Felipe fue necesario el muestreo, acopio y preparación de muestras representativas (anexo

10) de:

a) Perfiles de alteración intempérica de todo el yacimiento (38 000 muestras pertenecientes

a 1 700 pozos de perforación distribuidos en todo el área).

b) 2 muestras compósitos de saprolitas mineralizadas (tajo minero y pozo criollo).

c) 11 muestras de la zona saprolítica (pertenecientes a 2 pozos de perforación).

d) 20 muestras de todo el perfil de alteración (pertenecientes a 2 pozos de perforación).

e) Muestras tecnológicas sometida a sedimentación.

f) Minerales patrones.

En la parte fundamental del trabajo se procesaron las muestras pertenecientes a los incisos

a) y d), pues son las que responden más directamente a los objetivos de la investigación,

sirviendo las restantes para corroborar los resultados obtenidos y generalizar los criterios

inicialmente establecidos.

Las muestras fueron previamente preparadas para el procesamiento mediante distintas

técnicas instrumentales modernas de investigación.

Para la caracterización mineralógica y cristaloquímica se seleccionaron dos sondeos: uno

del sector E más enriquecido y otro del sector CW con los contenidos de níquel más bajos

del depósito.

II.2.2 Trabajos de laboratorio. Equipos, ensayos físicos, métodos analíticos y condiciones experimentales En esta investigación científica se exponen resultados de distintas técnicas analíticas que se

utilizaron para caracterizar el perfil de intemperismo de San Felipe: difracción de rayos X

(DRX), fluorescencia de rayos X (FRX), espectroscopía de masas con plasma

inductivamente acoplado (ICP-MS), análisis granulométrico, microscopía óptica, microscopía

electrónica de barrido con analizador de dispersión de energía (SEM-EDS), microscopía

electrónica de transmisión con analizador de energía (TEM-AEM) y microsonda electrónica

con espectrómetros de dispersión de longitud de ondas (EMP-WDS). La investigación

abarcó los siguientes aspectos:



42

a) Características físicas.

b) Composición química de roca total y de minerales independientes.

c) Composición mineralógica.

d) Presencia y distribución del níquel.

e) Movilidad geoquímica.

Debido a la necesidad de obtener las fracciones propicias para el estudio de las fases

portadoras de níquel se realizó un cuidadoso trabajo de preparación de muestras, el cual

consistió en:

1.- Separación granulométrica.

1.1 Por tamización.

1.2 Por levigación, para partículas menores de 0,074 mm.

2.- Separación magnética, empleando imán de mano, marca Sochnev-5.

La tamización se realizó para obtener por vía húmeda, las nueve clases granulométricas

siguientes: > 10,00 mm; 4,75 – 10,00 mm; 2,00 – 4,75 mm; 1,00 – 2,00 mm; 0,50 – 1,00

mm; 0,25 – 0,50 mm; 0,10 – 0,25 mm; 0,074 – 0,10 mm; < 0,074 mm.

Las granulometrías de las muestras se obtuvieron con un contador de partículas Coulter

Electronics LS230, un dispositivo que permitió caracterizar el tamaño de las partículas a

través de la técnica denominada dispersión de haz láser de bajo ángulo (LALLS). Dicha

técnica permitió obtener la distribución de tamaño de partícula existente en una suspensión

diluida entre 0,04 μm y 3 mm basándose en el hecho de que la dispersión de un haz de luz

coherente sufre una refracción en su trayectoria inversamente proporcional al tamaño de las

partículas con las que interactúa. Los análisis se realizaron en el Departamento de

Estratigrafía de la Facultad de Geología (Universidad de Barcelona).

En la obtención de la fracción enriquecida de cada mineral fue necesario tener en cuenta:

1. El tipo de mineral a obtener.

2. La posición en el corte geológico que representa la muestra.

En base a lo anterior, se establecieron los esquemas de preparación de muestras para la

obtención de las fracciones granulométricas en que concentran las fases minerales de

interés, como:

1. Esmectitas

2. Serpentinas

3. Goethita

4. Espinelas (magnetita y maghemita).

5. Cloritas.

6. Asbolanas.



43

Para la determinación de los pesos volumétricos de las muestras se empleó:

Pvseco = Phúmedo (1- W/100),

Donde:

Pvseco: peso volumétrico seco de la muestra (g/cm3).

Phúmedo: peso volumétrico húmedo de la muestra (g/cm3).

W: humedad de la muestra (%).

El error permisible para cada determinación fue de 0,02 g/cm3

La composición química se evaluó empleando técnicas de fluorescencia de rayos-X y ICP,

procesándose muestras representativas de cada una de las zonas del perfil de

meteorización y fracciones granulométricas.

Para el análisis de siete elementos de las 38 000 muestras provenientes de 1 700 pozos

ordinarios de perforación se empleó ICP ubicado en el laboratorio acreditado “Elio Trincado”

de la Empresa Geominera Oriente.

Los análisis químicos de elementos mayoritarios en roca total se realizaron mediante la

técnica FRX con un espectrómetro de marca Panalytical (Philips) PRO PW-2440 con un

tubo Rh de rayos X operado a 60 keV, 125 mA y 3 000 W. Todos los elementos minoritarios

y traza se determinaron mediante espectroscopía ICP-MS, utilizando un equipo Perking

Elmer Elan 6 000. Ambos análisis se realizaron en el Centro de Investigación Científica de la

Universidad de Granada.

Para el análisis de elementos del grupo del platino (EGP) y oro (Au) se utilizaron los

métodos de fusión de peróxido, espectrometría de masa con plasma inductivamente

acoplado (ICP-MS) y AAS de los laboratorios Chemex en Canadá.

Las muestras de rocas fueron trituradas en un mortero de carburo de tungsteno. Todas las

muestras fueron atacadas con ácido por duplicado junto a nueve blancos. Primero se

midieron los blancos para detectar los límites de calibración. Los blancos fueron

promediados para cada elemento y los valores obtenidos se restaron de las lecturas de cada

muestra.

Los límites de detección fueron 1 ppb para el Rh y 2 ppb para el Os, Ir, Ru, Pt y Pd, mientras

que para el Au fue de 3 ppb.

Los datos de análisis químico fueron tratados estadísticamente para establecer la

correlación entre los principales elementos.

La composición mineralógica se valoró para todas las zonas de los perfiles de alteración del

yacimiento San Felipe, muestras y fracciones granulométricas de las principales fases

minerales portadoras de níquel.



44

Las características texturales se estudiaron a partir de las imágenes de microscopía óptica.

Se usó un microscopio óptico de polarización Nikon Eclipse LV100 POL del Departamento

de Cristalografía, Mineralogía y Depósitos Minerales de la Facultad de Geología

(Universidad de Barcelona).

Para la obtención de fracciones enriquecidas en una sola fase mineral se utilizó el método

gravitatorio de separación de fases minerales mediante caída vertical de partículas (a

tiempos distintos) en un fluido viscoso (Marín, 2011).

La técnica DRX (Brown, 1972) se usó con el objetivo de identificar las fases minerales,

refinamiento de estructura mineral y determinación de los parámetros de la celda cristalina.

Los datos de DRX se obtuvieron con un difractómetro Panalytical X'Pert PRO MPD con

radiación incidente monocromática Cu-Kα (λ=1,5418 Å) a 45 kV y 40 mA. Los espectros de

DRX se han obtenido para ángulos de barrido (2θ) de 4° a 80° sobre muestras en polvo,

previamente secadas a 50 °C en estufa durante 24 horas y trituradas en un mortero de

ágata. La longitud de paso ha sido de 0,017° (2θ) y el tiempo de adquisición, de 50,2

segundos. También se realizó DRX de muestras en forma de agregados orientados tratados

con etilenglicol y calentados a 550 °C (ángulos de barrido 2θ de 3° a 25°). Los análisis

fueron realizados en los Servicios Científico-Técnicos de la Universidad de Barcelona. La

interpretación de los espectros se hizo con el programa X'Pert HighScore Plus que incorpora

la base de datos Power Diffraction File #2 del International Center for Diffraction Mineral

Data (2000).

Las muestras más ricas en Fe (las pertenecientes a la parte alta del perfil), fueron medidas

también utilizando un monocromador secundario de grafito, para evitar la fluorescencia.

Los análisis térmicos se realizaron para complementar la caracterización mineralógica. La

muestra se colocó en una desecadora con sílica gel activada durante 72 h con el objetivo de

eliminar la humedad superficial. Transcurrido este tiempo se llevó a cabo el análisis. Este se

realizó en un Derivatógrafo MOM Q – 1500 D, con registro simultáneo de las curvas ATD

(análisis térmico diferencial), TG (análisis termogravimétrico), T (temperatura), y DTG

(diferencial termogravimétrico); bajo las siguientes condiciones experimentales:

atmósfera: aire; velocidad de calentamiento: 10 °C/min.; sustancia inerte: alúmina calcinada;

crisoles de cerámica pequeños; sensibilidad: ATD (500 µV), TG (200 mg) y DTG (1 mV);

temperatura inicial: 27 °C; temperatura final: 1 000 °C; peso inicial de la muestra: 235 mg.

La técnica de espectroscopía de infrarrojos (IR) aportó informaciones cristaloquímicas

complementarias a las obtenidas mediante DRX (Ostrooumov, 2006). El espectro IR se

obtuvo en un espectrómetro con transformada de Fourier de la firma Bruker, modelo

VECTOR 22, con los siguientes parámetros instrumentales de operación: rango espectral 4



45

000-400 cm-1, método de preparación de la muestra: tableta de KBr con una relación

(muestra / aglutinante) de 2 / 400 mg, modo de registro: standard, ajuste de cero: 2,

resolución: 4.

A partir de las muestras se confeccionaron secciones pulidas para el análisis cuantitativo y

cualitativo con el microscopio electrónico de barrido con analizador de energías (SEM-EDS.

Henning et al., 1986). Mediante este método se realizaron análisis químicos cualitativos de

los elementos Ni, Co, Fe, Cr, Al, Mg, Si presentes en las muestras monominerales

investigadas. Las imágenes SEM se tomaron en un microscopio electrónico de barrido

ESEM Quanta 200 FEI, XTE 325/D8395 que incorpora un detector de energía dispersiva

(EDS) con el que se obtuvieron espectros de energía. EI equipo está situado en los

Servicios Científico-Técnicos de la Universidad de Barcelona. Las condiciones de trabajo

fueron de 20 Kv para la obtención de imágenes de electrones retrodispersados (BSE-siglas

en inglés) y análisis cualitativo. La microscopía electrónica de barrido fue necesaria para el

análisis cualitativo de fases de grano muy fino. Mediante esta técnica fueron identificados los

diferentes elementos presentes en las diferentes fases minerales, los cuales serían

cuantificados posteriormente por microsonda electrónica.

Los análisis cuantitativos se realizaron mediante microsonda electrónica con la cual también

se obtuvieron imágenes de intensidad de rayos X (mapas de distribución de elementos),

para el estudio de las texturas internas de las fases minerales portadoras de níquel y la

determinación de los análisis cualitativos de los elementos geoquímicamente afines (Ni, Co,

Fe, Cr, Al, Mg, Si) a las especies mineralógicas investigadas. La microsonda electrónica fue

una de las técnicas analíticas principales de esta investigación. El equipo utilizado fue una

CAMECA SX-50, equipadas con cuatro espectrómetros de dispersión de longitud de onda

(WDS-wavelenght dispersive spectrometer). Esta técnica analítica situada en los “Serveis

Científico-Tècnics” de la Universidad de Barcelona, permitió la realización de análisis

químicos cualitativos mediante imágenes de rayos X (IRx), y de los análisis cuantitativos

(EMP) a nivel de granos. Las condiciones de trabajo fueron las siguientes: tensión de

aceleración de 25 keV y una corriente de sonda de 20 nA. Se midió sobre las líneas

espectrales de Kα del Fe, Mn y Ni con cristal de LiF; las Kα del Mg, Si, Al, Na con un TAP y

las Kα del Ca, Cr, Ti y K con PET. Los patrones utilizados fueron ortoclasa (Si, Al, K), Fe2O3

(Fe), periclasa (Mg), wollastonita (Ca), rodonita (Mn), NiO (Ni), Co2O3 (Co), rutilo (Ti), albita

(Na), Cr2O3 (Cr).

Los análisis por microscopía electrónica analítica (AEM) se llevaron a cabo mediante

microscopía electrónica de transmisión (TEM). Con esta técnica se estudió la morfología de

los agregados de esmectitas y se determinó la fórmula estructural de ésta. Los datos se



46

adquirieron con un microscopio electrónico JEOL 2000 FX equipado con un espectrómetro

OXFORD ISIS que trabaja a 136 kV (resolución 5,39 kV), sobre una suspensión acuosa muy

diluida de la muestra. Los análisis se realizaron en el Centro de Microscopía Electrónica Luis

Bru de la Universidad Complutense de Madrid.

II.2.3 Procedimientos para el cálculo de los coeficientes de meteorización y movilidad geoquímica y de las fórmulas estequiométricas Los coeficientes de meteorización son ecuaciones que, sobre la base del análisis químico de

las rocas, permiten conocer el grado de descomposición o la medida de la cantidad de

meteorización que ha tenido lugar.

Las fórmulas matemáticas (Ginsburg, 1946) para calcular los valores de los coeficientes de

meteorización utilizados en este trabajo fueron:

SiO2 / (Mg+Ca+K) - lixiviación;

SiO2 / Fe2O3 - siferritización;

Fe2O3 / MgO - desintegración;

SiO2 / Al2O3 - sialitización;

Al2O3 / Al2O3 inicial - alitización;

Fe2O3 / Fe2O3 inicial - ferritización;

NiO / NiO inicial y CoO / CoO inicial - mineralización.

El coeficiente de movilidad geoquímica relativa es una ecuación que sobre la base de los

análisis químicos permite cuantificar la cantidad del componente que se lixivia ó concentra,

teniendo en cuenta los pesos volumétricos y asentamientos de los productos del

intemperismo, en porcientos de la cantidad absoluta de este componente en la zona inicial.

Estos métodos de cálculo son bien conocidos y han sido utilizados con diferentes

modificaciones por varios investigadores. En esta tesis los coeficientes de estabilidad y la

acumulación y extracción absolutas de los componentes se obtuvieron por la fórmula

propuesta por Rudnik (1966):

KP = ΔP 100% - coeficiente de movilidad geoquímica,

N

N = P d

100%

P – contenido de los óxidos en % en peso,

N – concentración de los óxidos en g/cm3,

d – peso volumétrico de las rocas en g/cm3

ΔP = ( Co PK – Po ) do – acumulación y extracción absolutas de los

Ck 100 componentes en g/cm3,



47

Po – contenido en la zona en % en peso,

PK – contenido en la zona siguiente en % en peso,

Co – contenido del componente inerte (Cr2O3) en la zona en % en peso,

CK – contenido del componente inerte (Cr2O3) en la zona siguiente en % en peso,

do – peso volumétrico de las rocas en la zona inicial en g/cm3

El cálculo de las fórmulas cristalo-químicas de la celda unidad se realiza a partir de los

resultados analíticos de microscopía electrónica de transmisión o microsonda electrónica en

muestras monominerales utilizando los valores, en por ciento en peso (%), de todos los

óxidos constituyentes del mineral. A continuación se calculan los valores de los pesos

moleculares de cada óxido en función del peso atómico de los elementos que los forman

(son cifras constantes para cada uno de ellos). Posteriormente se calculan los valores de

las proporciones moleculares, las que se obtienen de la división de los valores en porciento

en peso entre los valores de los pesos moleculares. Seguidamente se calculan los valores

de los cationes atómicos, los que brindan los valores de las proporciones de los diferentes

átomos. Se multiplica el valor de las proporciones moleculares por el número de cationes de

que se trate. Por ejemplo, una molécula de NiO contribuye con un Ni y una molécula de

Al2O3 contribuye con dos Al. A continuación se calcula el número de oxígenos con que

contribuye cada proporción molecular. Se multiplica el valor de las proporciones moleculares

por el número de oxígenos que se trate. En el caso de MgO se multiplica por 1, en el caso

de SiO2 se multiplica por 2 y en el caso de Fe2O3 se multiplica por 3. Posteriormente se

calcula la suma de los números de oxígenos aportados por las proporciones atómicas.

A partir de los datos de la estructura cristalina se conoce la cantidad de oxígenos que posee

la fórmula general teórica de cada mineral en específico. Por último se multiplica cada uno

de los números de cationes atómicos por la relación cantidad de oxígenos de la fórmula

teórica entre la suma de los números de oxígenos. Así se obtienen los valores que

representan el número de átomos por elemento químico en la red del mineral dado.

II.3 Resultados Los datos obtenidos durante los diferentes análisis realizados fueron procesados y

tabulados por el autor empleando diversas tecnologías de la información científica.

II.3.1 Características físicas del material intemperizado Las propiedades físicas del material de alteración constituyen uno de los aspectos más

significativos que caracterizan esta materia prima, su estudio y determinación es de suma

importancia ya que:

a) Caracterizan el material meteorizado.



48

b) Influyen en el comportamiento del material saprolítico durante el proceso de

sedimentación en la metalurgia y la extracción del níquel.

c) Permiten definir determinados parámetros (peso volumétrico, humedad, granulometría)

que propician la ejecución de una minería más racional y óptima.

Dentro de las características físicas del material de intemperismo, las que más repercuten

en el proceso minero metalúrgico son la granulometría y el peso volumétrico.

A. Granulometría.

La granulometría constituye un importante factor que permite caracterizar las lateritas, como

ya lo han definido Quintana (1984); Almaguer et al. (1995), pues incide tanto en su

comportamiento durante el proceso de sedimentación de la pulpa esmectítica, como en la

concentración de determinados elementos (Rodríguez, 1990) e incluso minerales. Por otra

parte, como ha señalado Rojas (1994 b) la granulometría del material de meteorización está

en función del grado de madurez que posee la corteza de intemperismo.

Para el yacimiento San Felipe se detectaron importantes rasgos granulométricos tanto para

el material laterítico como para el saprolítico.

Tabla II.1 Composición granulométrica de la corteza de intemperismo del yacimiento San

Felipe (según Chang, 2015 c) Zonas Fracciones granulométricas (en mm) y sus contenidos (%) TOTAL

> 10 >4.75; < 10.0

> 2.00; < 4.75

> 1.00; < 2.00

> 0.5; < 1.0

> 0.25; < 0.5

> 0.1; <0.25

>0.074; < 0.1

< 0.074

Coraza ferruginosa

6 39 17 6 4 6 7 6 9 100.0

Ocres no texturales c/ perdigones

8 32 29 5 6 5 6 3 6 100.0

Ocres no texturales s/ perdigones

15 24 7 8 7.0 5.6 6.4 1 35.9 99.9

Ocres texturales lateríticos

2 4 5 4.5 4.5 6 10.3 1 64.1 101.4

Ocres texturales nontroníticos

2 4 3 2 4 6 8.7 2 69.3 101.0

Serpentinitas nontronitizadas

4 7 3 1 3.6 6.4 11.9 1 62.4 100.3

Serpentinitas lixiviadas

1 30 19 2 7.5 6.2 12.5 2 20 100.2

Serpentinitas descompuestas

4 45 20 1 7.7 5.2 4.5 5 7.5 99.9



49

El material laterítico es predominantemente de grano medio (>2,00; < 10,0 mm), tanto en la

zona de ocres como en la coraza ferruginosa, representando esta fracción de un 50 a un 55

% en peso de toda la zona (tabla II.1). En el material saprolítico alterado las fracciones

predominantes son las finas menores de 0,074 mm representando el 65 % en peso de la

zona. La fracción medianamente fina, >0,1; <0,25 mm, constituye la segunda fracción en

importancia en este material. Entre las zonas del escombro y la capa útil las diferencias

principales se localizan en las clases granulométricas más finas (menores de 0,074 mm) y

en las medianas (>2,00; <10,0 mm). Al igual que el material laterítico, la zona serpentinítica

es predominantemente de grano medio, representando esta fracción más del 50 % en peso.

Relacionada con estas características granulométricas está el hecho de que los materiales

pertenecientes a distintos frentes se comportan de manera diferente durante el proceso de

sedimentación (Beyris, 2007). El material procedente de los frentes con alta proporción de

partículas finas tiene una mala sedimentación.

B. Peso volumétrico y humedad.

El peso volumétrico es otro factor muy importante que se debe tener en cuenta para llevar a

cabo el proceso metalúrgico del material saprolítico que se procesará en la futura planta

niquelífera, dado que influye en su comportamiento durante el proceso de sedimentación.

Los resultados de la determinación del peso volumétrico y humedad de las muestras de

lateritas y saprolitas se exponen en la tabla II.2.

Tabla II.2 Resultados del peso volumétrico (en g/cm3), humedad (en %) y potencia (en m)

promedios del yacimiento San Felipe.

Zona PV húmedo PV seco Humedad Potencia Coraza ferruginosa

2.0 1.46 22 0.8

Ocres no texturales con perdigones

1.9 1.38 23 3.8

Ocres no texturales sin perdigones

1.8 1.27 24 1.9


1.7 1.14 25 0.9


1.6 1.04 39 8.8

Serpentinitas nontronitizadas

1.7 1.13 38 4.2


1.9 1.32 31 1.6

Serpentinitas descompuestas

2.2 1.69 18

Los valores del peso volumétrico de los materiales que componen las distintas zonas

muestran una tendencia bien definida a aumentar hacia la parte superior del perfil,



50

existiendo una diferencia bien marcada entre los que presentan los materiales componentes

de las zonas saprolíticas con respecto a las lateritas y serpentinitas. En las zonas

saprolíticas, donde predominan los silicatos arcillosos es lógico que el peso volumétrico

húmedo de estos materiales no supere los 1,9 g/cm3, en tanto en las lateritas, donde son

abundantes los minerales de Fe, el peso volumétrico del material es más elevado (alrededor

de 2,0 g/cm3). El peso volumétrico del material saprolítico de balance es una magnitud

variable y dependerá del grado de elaboración intempérica que posea el perfil de alteración

al cual pertenece.

II.3.2 Composición química El yacimiento San Felipe se diferencia notablemente de los depósitos de lateritas

ferroniquelíferas del resto del país. Por otra parte tiene características similares a otros

depósitos del mundo, localizados en regiones de clima tropicales y subtropicales, como en

Australia y Brasil (Golightly, 1981).

Las características químicas de las zonas de la corteza de intemperismo del yacimiento San

Felipe (anexos 11 y 12) muestran un cuadro geoquímico en correspondencia con la génesis

de estos depósitos exógenos, evidenciando una zonalidad química vertical muy bien

definida.

En las zonas inferiores de rocas poco alteradas existe una buena cantidad de sílice y

magnesio, representado por los minerales serpentiníticos, olivinos y cloritas; los cuales

tienden a disminuir hacia las zonas superiores, donde en condiciones oxidante y de un pH

más ácido se concentran los minerales de hierro, aluminio y cromo.

Las zonas lateríticas son fundamentalmente ferrosas, con casi un 50 % de Fe2O3, 10 a 13

% de Al2O3, alrededor de un 1,5 % de Cr2O3 y con un contenido de NiO de 0,39 a 0,60 %,

donde la tendencia del aluminio, al igual que la del cromo, es de concentrarse en los zonas

superiores, en la zona de coraza ferruginosa.

Sin duda alguna los minerales de Mg y Si desempeñan un importante papel en las

saprolitas, e influyen de cierta forma en la distribución y grado de retención del níquel en

estos materiales. En esta zona los contenidos de SiO2 sobrepasan el 40 % en peso,

mientras que el MgO tiene alrededor de 8 % en peso como promedio.

A partir de los datos de FRX e ICP-MS de las muestras se representaron perfiles verticales

de los elementos que las constituyen para caracterizar el comportamiento de estos en el

perfil de alteración de San Felipe.

Además, el estudio estadístico de dichos datos (matriz de correlaciones y regresiones)

permitió establecer series de elementos que tienen un comportamiento similar, esto es, que

se acumulan en las mismas zonas.



51

Elementos mayoritarios

Los elementos mayoritarios que constituyen las muestras fueron representados en forma de

óxidos. Éstos son: MgO, Fe2O3, SiO2 y Al2O3.

Los contenidos de MgO en el perfil de alteración aumentan con la profundidad (figura II.1).

Los contenidos varían del 29,86 % en peso en la base del perfil al 0,21 % en peso en la

parte alta, poniendo de manifiesto que aquí se ha lixiviado casi completamente.

EI Si02 (anexo 13 a) presenta valores cercanos al 40 % en buena parte del perfil, poniendo

de manifiesto que la sílice ha sido sólo parcialmente lixiviada. En la zona laterítica, donde los

valores altos de Fe203 son los máximos (anexo 13 b), la concentración de Si02 es menor.

EI AI203 (anexo 13 b) presenta valores bajos (inferiores al 5 % en peso) en prácticamente

todo el perfil. Hacia la parte alta del perfil las concentraciones aumentan ligeramente, y en la

zona laterítica presenta valores que alcanzan el 13 % en peso.

EI contenido de Fe203 (anexo 13 b) disminuye con la profundidad. Los valores oscilan entre

el 11,94 % (saprolita inferior) y el 63,25 % en peso (zona laterítica).

Figura II.1 Variación del contenido de MgO a lo largo del perfil y valores característicos de

cada subzona.

Elementos minoritarios

Aquí se incluyen los elementos que tienen concentraciones iguales o superiores a 1 000

ppm (0,1 % en peso) en alguna de las muestras. Estos son: Ni, Mn, Ca, Ti, P, Cr y Co.

EI Cr203 (anexo 14 a) presenta valores bajos (inferiores al 1 % en peso) en prácticamente

todo el perfil con una ligera tendencia a aumentar en superficie (en la zona laterítica la

concentración es del 2,82 % en peso). A nueve metros de profundidad se observa un

máximo de 7,2 %.

Las concentraciones de MnO (anexo 14 b) oscilan entre 0,11 % y 0,95 % en peso (saprolita

superior). La zona que concentra más MnO es la saprolita superior (concentraciones

superiores al 0,7 % en peso), seguido de la saprolita media y la zona laterítica, ambas con



52

concentraciones que rondan el 0,4 % en peso. En las otras zonas las concentraciones son

inferiores a 0,2 % en peso.

Las concentraciones de NiO (figura II.2 a) se mantienen, en buena parte del perfil,

constantes, con valores que se sitúan alrededor del 1 % en peso. La zona que más

concentra el níquel es la saprolita y, especialmente la saprolita media, donde el contenido

promedio en NiO es del 2,65 % en peso.

Las concentraciones de NiO en el perfil de San Felipe (Tauler et al., 2011; Chang et al, 2015

d) son superiores a las del perfil laterítico tipo arcilla de Murrin Murrin (Australia), donde las

concentraciones máximas se sitúan alrededor del 1,65 % NiO. En el perfil de Murrin Murrin

las concentraciones de NiO más elevadas se sitúan en la saprolita-ferruginosa, que se

extiende hasta una profundidad de 20 m. (Freyssinet et al., 2005).

Las concentraciones de CoO (figura II.2 b) son más o menos constantes y bajas (inferiores a

0,05 % en peso) en todo el perfil, exceptuando la saprolita superior donde se observa un

máximo que alcanza el 0,13 % en peso.

Figura II.2 (a) Variación del contenido de NiO a lo largo del perfil. (b) Variación del contenido

de CoO a lo largo del perfil.

Se estudió la correlación lineal entre CoO y NiO y entre CoO y MnO. EI coeficiente de

correlación lineal del CoO y NiO es r=0,23 y el coeficiente de determinación R2= 0,05, de

modo que no están correlacionados linealmente. EI diagrama de dispersión (figura II.3 a)

tampoco sugiere una correlación logarítmica. Sin embargo, sí existe una correlación lineal

directa entre el Mn y el Co (r=0,896 y R2= 0,788) (figura II.3 b).

Como se ha visto, el CoO y el MnO se concentran en la saprolita superior y el NiO en la

saprolita media. En perfiles tipo silicato hidratado de la República Dominicana (Tauler et al.,

2009) se ha observado que el NiO se acumula mayoritariamente en silicatos hidratados y el

cobalto, en cambio, en fases minerales tipo óxidos ó hidróxidos como las asbolanas, hecho



53

que apunta que en el perfil de San Felipe el cobalto también estará en fases tipo óxidos de

hierro.

Figura II.3 (a) Diagrama de dispersión del CoO y NiO (No se observa ninguna correlación).

(b) Diagrama de dispersión del CoO y MnO.

EI TiO2 y el P2O5 (anexo 15 a) tienen un comportamiento similar en el perfil: las

concentraciones son relativamente bajas, aumentando considerablemente hacia la parte

superior del perfil.

Las concentraciones de CaO (anexo 15 b) son muy variables y aleatorias en el perfil (oscilan

entre 0,03 % y 0,33 % en peso), y no se detecta una tendencia clara a concentrarse en

alguna zona.

Asociación de elementos tierras raras REE

A partir de la matriz de correlaciones que se generó con las concentraciones de los

elementos obtenidas mediante ICP-MS y FRX de todas las muestras, se establecieron

series de elementos que presentan un comportamiento similar en el perfil.

Los elementos del anexo 16, lutecio (Lu), iterbio (Yb), tulio (Tm), erbio (Er), holmio (Ho),

disprosio (Dy) y terbio (Tb), tienen un comportamiento similar en el perfil: se acumulan entre

12 y 15 m de profundidad y en la parte alta del perfil. Los coeficientes de correlación lineal

(r) entre los distintos elementos son todos superiores a 0,9 (ver matriz en tabla II.3).



54

Tabla II.3 Matriz de coeficientes de correlación lineal.

Los valores condríticos normalizados (figura II.4) muestran que la saprolita y la limonita de

San Felipe están similarmente enriquecidas en REE (más de 68 ppm y 50 ppm

respectivamente) mientras que la coraza muestra un marcado enriquecimiento en Ce (75-98

ppm) (Chang et al., 2015 d).

Según Aiglsperger et al. (2016) el Ce (III) podría ser oxidado en estos suelos hasta el

altamente inmóvil Ce (IV).

El solape de los patrones normalizados de condrita de REE de varias muestras de saprolita,

laterita y coraza indica un enriquecimiento bastante moderado durante el proceso de

laterización.



55

Figura II.4. Distribución de los REE, normalizados a los valores condríticos en las lateritas

investigadas de San Felipe.

El escandio, frecuentemente considerado un REE por sus propiedades físicas y químicas

similares, presenta un contenido máximo de 61 ppm. Se aprecia de forma general una fuerte

correlación entre el Sc y el Fe2O3. Esta correlación también ha sido encontrada en perfiles

lateríticos tipo óxido y silicatos hidratados (Proenza, 2015; Aiglsperger et al, 2016).

De manera general se observa un enriquecimiento desde la saprolita hacia la laterita y

coraza (anexo 17). La fuerte correlación entre el Sc y el Fe2O3 para la mayoría de la muestras indica un cierto

grado de movilidad del Sc durante la laterización con la subsiguiente incorporación de este

elemento en los oxihidróxidos de Fe secundarios.

Asociación de otros elementos trazas

Finalmente también se identificó un conjunto de elementos y óxidos, que se localizan en la

parte superior del perfil (anexo 18). Estos son: Hf, Zr, Rb, Cs, Be, Ga, Nb, Ta, Mo, Sn, TI,

Pb, U, Th y Ce.

Los coeficientes de correlación lineal son todos superiores a r=0,91 (ver matriz en tabla II.4).

Metales nobles (EGP + Au)

Elementos del grupo del platino EGP

Sólo muestras de saprolita fueron analizadas para elementos del grupo del platino (anexo

19). La distribución de estos elementos expone claramente que las distintas muestras

analizadas exhiben valores 100 veces por debajo de los valores condríticos. Los patrones de

EGP normalizados a los valores condríticos tienen una morfología relativamente plana, con

ligeras anomalías positivas en Ru y Pd.



56

Los valores totales más elevados de EGP (78 ppb) se obtuvieron en muestras de saprolita

(6 ppb Os, 9 ppb Ir, 19 ppb Ru, 5 ppb Rh, 19 ppb Pt, 20 ppb Pd). Ver anexo 20.

De acuerdo a estudios experimentales (Proenza et al., 2009), los procesos supergénicos

pueden influenciar la redistribución de algunos EGP, especialmente Pt y Pd. Estos procesos

(cambios del nivel freático, pH, Eh, actividad biógena) pudieran causar enriquecimiento local

de algunos niveles altos de las saprolitas niquelíferas (Aiglsperger et al., 2015).

Au

Solamente 5 muestras de la zona saprolítica fueron analizadas para oro. Los contenidos son

muy bajos entre 8 y 12 ppb.

II.3.3 Composición mineralógica En las características mineralógicas del yacimiento San Felipe, se distingue una zonalidad

mineralógica bien definida según las distintas zonas del perfil de meteorización.

Las zonas lateríticas están compuestas básicamente por óxidos e hidróxidos de Fe:

goethita, espinela (magnetita), maghemita y hematita, las cuales representan un 50 % en

estas zonas.

Tabla II.4 Composición mineralógica del yacimiento San Felipe.

Además están presentes en el material laterítico, fases minerales de hidróxidos de Al,

gibbsita (con contenido variable de 3 a 7 %), y en cantidades subordinadas minerales de Mn

(asbolanas), abundante sílice libre (en forma amorfa) y minerales silicatados serpentina,

esmectitas y cloritas.

Para las zonas saprolíticas, el panorama mineralógico es básicamente de silicatos de Mg y

Fe. Aquí predominan los minerales del grupo de las esmectitas que están entre 50 y 60 %,

serpentina (lizardita y antigorita), cloritas y piroxenos (enstatita), abundante sílice libre en

forma de ópalos y calcedonia (Herrington et al., 1999). En estos perfiles de poco grado de

intemperismo existe un mayor predominio de filosilicatos, propio de los procesos de

Fases minerales

Contenido por zonas (% en peso) Laterítica Saprolítica Serpentinítica

Goethita 37 7 3 Cromita 8 2 1

Maghemita 5 2 0.5 Hematita 3 1 -

Minerales de Mn 7 5 - Gibbsita 5 1 -

Sílice libre 17 10 6 Esmectitas 13 58 12 Enstatita - 1 3 Cloritas 2 4 3

Serpentina 2 10 72



57

alteración que sufren las rocas ultramáficas, entre ellos se tienen cloritas (tipo pennina-

clinocloro), según los reflejos difractométricos: 14,16 Å (0.3); 4,73 Å (1.2); 2,84 Å (0.7); 2,44

Å (1.2); lizardita según: 7,34 Å (10); 4,62 Å (1); 3,63 Å (5.5); 2,68 Å 0.8); 2,51 Å (2.2); 1,53 Å

(2.2); esmectitas según 15,5 Å (1); 13,2 Å (1); 6,42 Å (1); entre los principales.

En la tabla II.4 se aprecia un resumen de las principales fases minerales por zonas en el

perfil de alteración en el yacimiento San Felipe. En esta tabla se nota claramente que las

esmectitas constituyen la fase mineral predominante en el material menífero saprolítico. Las

asbolanas constituyen las principales fases representantes de los minerales de Mn en estos

perfiles lateríticos. Ellas se encuentran en muy poca cantidad y tienden a concentrarse en

las zonas de ocres no texturales sin perdigones y ocres texturales lateríticos. En estos

perfiles también se ha detectado la presencia de ernieniquelita (aunque en poca cantidad),

como una de las fases minerales de Mn presentes en el material laterítico (Rodríguez, 2001;

Cabrera, 2007). En el material laterítico se destaca la abundancia de sílice amorfa en

grandes cantidades (de 19 a 21 %). Los minerales del grupo de la serpentina (antigorita,

lizardita y crisotilo) constituyen las principales fases minerales de las zonas serpentiníticas,

además de las cloritas (clinocloro, schuchardita) y esmectitas.

Dentro de los minerales serpentiníticos el más abundante en los perfiles de intemperismo es

la lizardita, que suele presentarse con una coloración verde a verde grisáceo, asociado a

fibras de crisotilo asbesto y antigorita, difíciles de diferenciar unos de otros por rayos- x

(Alliston et al., 1999).

Zona laterítica

Las muestras de esta zona de ocres no texturales y coraza, muy poco compactas y de

marcado color rojizo, están constituidas mayoritariamente por óxidos y oxi-hidróxidos de

hierro (hematita y goethita) y, en menor cantidad, cuarzo (anexo 21).

Zona de transición

En las muestras de los ocres texturales lateríticos, poco compactos y de color marrón, la

cantidad de hematita disminuye considerablemente respecto a las de la zona suprayacente,

hasta tal punto que en el espectro de DRX (anexo 22) sólo se observan indicios de esta. La

goethita, sin embargo, sigue siendo una de las fases mayoritarias. Las muestras contienen

además, un mineral del grupo de las esmectitas y cuarzo. Hacia la parte inferior del perfil

empieza a aparecer maghemita. En general, se trata de muestras con abundante porosidad

y fracturas. EI cuarzo está en las muestras en agregados criptocristalinos, de tamaño

superior a 200 μm, deformados y con los bordes redondeados. La esmectita se presenta

formando agregados criptocristalinos irregulares, porosos y con inclusiones de óxidos o



58

hidróxidos de Fe (anexo 23). Los cristales de maghemita presentan tamaños superiores a

300 μm y están muy fracturados.

Zona saprolítica

Las muestras de la saprolita, que presentan tonalidades verdosas, están constituidas por

maghemita, lizardita y esmectita. Teniendo en cuenta las proporciones de dichos minerales

en las muestras se han establecido tres subzonas: ocres texturales nontroníticos,

serpentinitas nontronitizadas y serpentinitas lixiviadas.

Los ocres texturales nontroníticos tienen una potencia estimada de tres metros. Las

muestras de esta subzona están caracterizadas por contener mucha esmectita y muy poca

Iizardita (anexo 24). En las muestras, con abundante porosidad, se observa una matriz

formada por óxidos e hidróxidos en los que se aprecian algunos nódulos de minerales

opacos y se distinguen cristales de Iizardita (de aproximadamente 200 μm de largo), los

cuales están siendo reemplazados por esmectita, sobre todo en los bordes (anexo 25).

Las serpentinitas nontronitizadas son una subzona ligeramente más potente que los ocres

texturales nontroníticos (potencia estimada de 4 m). La lizardita aparece en cantidades más

elevadas que en la capa suprayacente y la cantidad de esmectita ha disminuido (anexo 26).

En las muestras, la lizardita se presenta en cristales superiores a 400 μm, reemplazando a

cristales de piroxenos (enstatita) y olivino, y con indicios de alteración parcial a esmectita,

que forma agregados escamosos (anexo 27). Las imágenes de SEM han permitido

caracterizar además, algunos minerales minoritarios como las espinelas (ricas en AI, Cr y

Mg), que presentan cristales idiomórficos de dimensiones superiores a 1 mm, muy

fracturados. Las fracturas están rellenas de óxidos de Fe y esmectitas (anexo 28).

Las serpentinitas lixiviadas tienen una potencia superior a 3 m. Las muestras de esta

subzona están caracterizadas por contener lizardita y muy poca esmectita (anexo 29).

En las muestras, los cristales de piroxenos están completamente reemplazados por lizardita.

Se observa además una película de un mineral criptocristalino de color rojizo

(probablemente goethita) en los planos de exfoliación de los piroxenos (anexo 30).

Igualmente, los granos de olivino están completamente reemplazados por minerales del

grupo de la serpentina (lizardita). La alteración se inicia en los bordes y en las fracturas de

los cristales, en las que precipitan óxidos e hidróxidos de Fe. En los núcleos de olivino

aparecen también agregados criptocristalinos de esmectita (anexo 31). En algunas muestras

también se observan fracturas de hasta 0,2 mm de abertura, completamente rellenas de

lizardita.

En general, en la saprolita se observa una disminución de la cantidad de esmectita con la

profundidad y un incremento de lizardita (Gallardo et al., 2010). Algunas muestras de esta



59

zona presentan una composición ligeramente diferente, con acumulaciones de fragmentos

de aproximadamente 1 mm x 0,2 mm de sílice secundaria que ha precipitado en forma de

agregados botroidales. La morfología de los agregados de cuarzo (anexo 32) puede sugerir

que se trata de fragmentos que provienen de una vena silicificada que ha colapsado por el

confinamiento. En algunas muestras de la saprolita se ha identificado un mineral del grupo

de la clorita (anexo 33). En estas muestras, los granos de clorita, de aproximadamente 100

μm de largo, están rodeados de agregados criptocristalinos de esmectita, que a su vez

contiene inclusiones de óxidos e hidróxidos de Fe.

II.3.4 Comportamiento térmico e Infrarrojo Los resultados de la evaluación termo analítica (Ivanova, 1974) de las muestras de San

Felipe presentaron las siguientes particularidades.

En los termogramas ATD, DTG y TG de muestras tecnológicas de un pozo criollo y del tajo

minero, que corresponden a la muestra de cabeza y la fracción menor de 0,074 mm (figura

II.5) se observan dos efectos endotérmicos, uno muy intenso a temperatura pico (Tp) de 140

ºC que se atribuye a los procesos de pérdida de agua: entre capas, enlazada a iones

intercambiables y del agua estructural (Tp 450 ºC) de las arcillas esmectíticas dioctaédricas,

aunque en este caso particular se trata del mineral nontronita por la posición del endoefecto

del agua estructural en la curva ATD (Alonso et al., 2001). En las muestras se detectan

además los pequeños endoefectos de pérdida de agua estructural de las arcillas

esmectíticas (montmorillonita rica en iones Fe3+), Tp de 520 ºC; clorita Tp 580 ºC y

serpentina Tp 620 ºC. Por último, se aprecia el exoefecto de la transformación estructural y

formación de una nueva fase del mineral a la temperatura de 920 ºC característico de

ambas esmectitas y un pequeño efecto endotérmico producto de la salida del agua

hidroxílica del oxihidróxido goethita a la temperatura pico de 300 ºC. Es importante señalar

que donde se observan con mayor intensidad los efectos térmicos de la nontronita indica

mayores contenidos para esta fase y que se acentúan en la fracción menor de 0,074 mm.

Los resultados del análisis cuantitativo mediante la variante TG demuestran los contenidos

elevados de nontronita y bajos de otras impurezas minerales (montmorillonita, clorita,

goethita y serpentina) los que se incrementan en la fracción menor de 0,074 mm por tratarse

de arcillas.



60

Figura II.5. Termogramas de las fracciones – 0,074 mm de muestras saprolíticas.

El espectro IR de las muestras arcillosas se registró en el intervalo 600 – 400 cm-1 (figura

II.6). Los mismos se caracterizan por presentar bandas de absorción de alta frecuencia a los

509 cm-1 relacionadas con nontronita y a 454 cm-1 asignadas a goethita. La presencia de

estas bandas confirma nuevamente el carácter dioctaédrico de la esmectita (nontronita).

Número de ondas (cm-1)

Figura II.6 Espectro IR de muestras saprolíticas del yacimiento San Felipe.

II.3.5 Química mineral Se efectuó un estudio mediante DRX de agregados orientados, microscopía electrónica de

transmisión (TEM-AEM) y microsonda electrónica (EMPA) para caracterizar el mineral del

grupo de las esmectitas que aparece en las muestras.

En el método de agregados orientados se requiere una preparación especial de la muestra -

en forma de cristales orientados- que provoca que sólo difracten las reflexiones 001. Cada

grupo de filosilicatos responde de una manera característica a los distintos tratamientos

(saturación de la muestra en etilenglicol y secado a 550 °C), hecho que nos permite

caracterizarlos.

Los análisis TEM AEM realizados en muestras monominerales de esmectitas se brindan en

la tabla II.5.



61

Tabla II.5 Resultados de análisis TEM AEM de muestras de esmectitas en saprolitas de San

Felipe (en %).

Muestra MgO Al2O3 SiO2 K2O CaO Cr2O3 MnO Fe2O3 NiO TOTAL Sm 05 3 7.39 4.00 61.96 0.12 1.41 0.01 0.01 22.83 2.29 100,02 Sm 05 4 7.34 6.55 61.53 0.33 1.99 0.44 0.17 19.66 1.98 99,99 Sm 05 5 10.08 3.27 62.86 0.19 0.77 0.22 0.06 19.72 2.83 100 Sm 05 6 10.23 1.88 56.56 0.13 0.62 0.29 0.15 28.21 1.93 100 Sm 05 7 5.03 4.98 61.94 0.17 0.75 1.33 0.01 22.55 3.24 100 Sm 05 8 5.07 5.25 61.96 0.18 0.49 1.17 0.13 22.46 3.29 100 Sm 05 9 5.54 5.46 63.08 0.17 0.52 1.03 0.11 21.17 2.91 99,99 Sm 05 11 5.10 4.35 62.52 0.13 0.45 0.57 0.01 24.08 2.8 100,01 Sm 05 12 6.2 4.66 62.66 0.18 0.98 1.04 0.01 21.23 3.04 100 Sm 05 13 8.97 3.02 62.67 0.17 0.92 0.27 0.85 20.34 2.78 99,99 Sm 05 14 6.78 3.21 62.35 0.2 1.01 0.28 0.01 24.85 1.32 100,01 Mediante TEM se obtuvieron imágenes de la morfología y textura de los agregados de

nontronita en la muestra estudiada, que parecen ser ligeramente laminares. Los cristales

tienen tamaños de aproximadamente 500 nm (anexo 34).

II.3.6 Coeficientes de intemperismo y movilidad geoquímica En la tabla II.6 se brindan los valores de los coeficientes de intemperismo.

Tabla II.6 Índices de intemperismo en la corteza de meteorización de San Felipe. Zona Lixivia

ción Siferriti zación

Desinte gración

Sialiti zación

Aliti zación

Ferriti zación

Minerali zación Ni

Minerali zación Co

Coraza ferruginosa

75.2 0.4 259 1.6 9.2 5.8 1.1 1.5


39.2 0.5 105.6 2.0 8.4 5.9 1.4 2.0


31.8 0.7 53.7 3.3 7.4 5.4 1.7 2.5


25.3 1.0 28.9 4.9 5.9 4.5 2.8 4.5


10.2 1.7 6.5 10.6 3.3 3.3 4.0 4.0

Serpentinitas nontronitizadas

3.2 2.4 1.3 14.5 2.2 2.4 4.4 2.0


1.6 3.7 0.4 22.5 1.3 1.4 2.1 1.5

Serpentinitas descompuestas

1.3 4.8 0.2 30.7 1.0 1.0 1.0 1.0

La medición de la acumulación y extracción de los componentes en el perfil de

meteorización del yacimiento niquelífero San Felipe da la medida de la velocidad en la cual

estos son eliminados por las aguas de drenaje (tabla II.7).



62

Tabla II.7 Grado de extracción y acumulación absolutas de los componentes en la corteza

de meteorización de San Felipe. Zona Contenido en % (P) /Concentración en g/cm3 (N)/ Acumulación-extracción en g/cm3 (ΔP)

SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO NiO Cr2O3 TiO2 CoO Coraza ferruginosa (d=1.46 g/cm3)

20.3 12.9 51.8 - 0.39 0.2 0.39 1.9 0.08 0.03 0.30 0.19 0.76 - 0.006 0.003 0.006 0.03 0.001 0.0004 -0.08

-0.003 -0.09 - -0.002 -0.004

-0.002

0 0.00002 -0.0002

Ocres no texturales con perdigones (d=1.38 g/cm3)

23.9 11.7 52.5 - 0.46 0.5 0.5 1.7 0.07 0.04 0.33 0.16 0.72 - 0.006 0.007 0.007 0.02 0.001 0.0006 -0.17

-0.001 -0.03 - -0.004 -0.006

-0.002

0 0.00002 -0.0002

Ocres no texturales sin perdigones (d=1.27 g/cm3)

34.7 10.4 48.3 - 0.74 0.9 0.6 1.5 0.06 0.05 0.44 0.13 0.61 - 0.009 0.01 0.008 0.02 0.0008 0.0006 -0.15

0.0002 -0.02 - -0.004 -0.008

-0.006

0 -0.00002

-0.0006

Ocres texturales lateríticos (d=1.14 g/cm3)

40.8 8.3 40.4 0.17 0.92 1.4 1.0 1.2 0.05 0.09 0.46 0.09 0.46 0.002 0.01 0.02 0.01 0.01 0.0006 0.001 -0.16

0.02 0.05 -0.002

-0.0007

-0.03 -0.006

0 0.00002 -0.00006

Ocres texturales nontroníticos (d=1.04 g/cm3)

49.0 4.6 29.1 0.38 0.83 4.5 1.45 1.0 0.04 0.08 0.51 0.05 0.30 0.004 0.009 0.05 0.02 0.01 0.0004 0.0008 -0.09

0.004 0.04 -0.003

0.002 -0.12 -0.004

0 0.00002 0.0003

Serpentinitas nontronitizadas (d=1.13 g/cm3)

48.0 3.3 19.6 0.61 0.5 15.0 1.58 0.8 0.03 0.04 0.54 0.04 0.22 0.007 0.006 0.17 0.02 0.009 0.0003 0.0005 -0.17

0.0005 0.0006 -0.006

-0.0007

-0.20 0.003 0 -0.00002

-0.00006

Serpentinitas lixiviadas (d=1.32 g/cm3)

45.0 2.0 12.1 0.92 0.37 27.4 0.75 0.5 0.02 0.03 0.59 0.03 0.16 0.01 0.005 0.36 0.01 0.007 0.0003 0.0004 -0.12

0.003 0.01 -0.01 0.001 -0.18 0.004 0 0.0001 0.00007

Serpentinitas descompuestas (d=1.69 g/cm3)

43.0 1.4 8.9 1.36 0.21 32.8 0.36 0.4 0.01 0.02 0.73 0.02 0.15 0.02 0.004 0.55 0.006 0.007 0.0002 0.003

II.4 Conclusiones Los métodos utilizados en esta investigación, constituyeron el fundamento de la metodología

de caracterización geoquímica y mineralógica del yacimiento de níquel San Felipe.

La estrategia empleada fue asequible para el estudio de estos perfiles dado que el

procedimiento contempló cuatro etapas principales: recopilación y procesamiento de la

información existente, selección, documentación y muestreo de perfiles de meteorización,

trabajos de laboratorio y representación e interpretación de los datos obtenidos.

La metodología utilizada para la interpretación de los resultados se diferencia de muchas en

que no simplemente se hace referencia a la composición química y mineralógica sino se

procesan estos datos con diferentes programas para dar una representación gráfica de las

variaciones en los perfiles y establecer las relaciones existentes entre ellas.

Disponer de estos resultados creó las bases para el análisis y discusión de los mismos que

se exponen en el Capítulo 3.

Caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe 63

Alfonso Chang Rodríguez Capítulo III Tesis Doctoral

CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS III.1 Introducción Este capítulo contiene el análisis de los aportes científicos que obtuvo el investigador y la

discusión de los resultados finales que reportó el trabajo. Mostrar la validez del

procedimiento elaborado para la caracterización geoquímica y mineralógica, es el objetivo

central. Este estudio abarcó la identificación y caracterización de las principales fases

minerales portadoras de níquel, esclarecimiento del mecanismo de migración geoquímica

del níquel, caracterización cristaloquímica de la principal especie mineralógica portadora de

níquel, y el balance de meteorización reflejado por los coeficientes de movilidad geoquímica.

Además se presentaron las clasificaciones geoquímica y mineralógica del yacimiento San

Felipe. Se establecieron las perspectivas de San Felipe como yacimiento policomponente.

En fin se presentó la validación práctica del experimento comprobatorio, haciendo una

valoración cualitativa.

III.2 Caracterización geoquímica de los perfiles de alteración asociados a la corteza de meteorización Para los perfiles de meteorización desarrollados sobre rocas ultrabásicas serpentinizadas,

como ocurre en la región de Camagüey (Edelshtein, 1982), es característica la existencia de

determinadas regularidades en sus aspectos químicos como su zonalidad geoquímica

vertical.

III.2.1 El carácter zonal de la corteza de meteorización San Felipe La marcada distribución por zonas de los minerales y elementos químicos (ver figura III.1) es

una característica muy distintiva de las cortezas de meteorización de cualquier tipo de perfil

(Burmin, 1985). Para el caso específico del yacimiento San Felipe se propuso la siguiente

descripción generalizada de cada zona geoquímica (de techo a piso):

1- Zona de coraza de hierro y sílice. Como característica muy peculiar para el

yacimiento San Felipe, de forma aislada, con potencia variable (promedio de 1 m), se

presenta la coraza. La misma cubre amplias partes de la superficie de la altiplanicie. Los

bloques compuestos por corazas miden hasta 1,5 m de diámetro, su forma es angular

irregular hasta subredondeada. Frecuentemente se encuentra dentro de ellas la serpentinita

en fragmentos relícticos, lateritizada por fuera, muy cavernosa y en el interior bien



preservada. Estas estructuras colomorfas en el conjunto con la abundante sílice, otorgan a

la superficie de la altiplanicie su carácter resistente porque no solamente aparecen en forma

de bloques, sino en cortezas de amplia extensión. El material es de elevada dureza, rico en

poros y grietas y muy permeable. La mayoría de los poros y vetillas se encuentran

rellenados por SiO2 (estructura vesicular). Se observa la cementación de las globulaciones

entre sí, conformando bloques con tabiques de unión entre los seudoestratos supra e

infrayacentes, lo que testimonia la génesis infiltrativa de estas formaciones. La aparición de

las concreciones ferrosas y la separación de cada una de las cuatro zonas superiores de la

corteza se explican por el principio genético de la recristalización de los geles y el

asentamiento del material con la pérdida de las particularidades de las rocas madres.

2- Zona de ocres no texturales con perdigones. Constituyen los primeros metros del

corte (4 m de potencia como promedio). El color del material de esta zona es marrón - rojizo

oscuro. Los fragmentos y bloques de silicitas muy contaminados por el hierro, se encuentran

en grandes cantidades. Los tamaños varían entre 5 cm y 50 cm, presentando formas

semiredondas hasta angulares. Los demás componentes formadores principales son los

perdigones, concreciones de hierro, en tamaños de 5-10 mm hasta 5 cm. Su forma es muy

redondeada, su color es negro. Es una zona sujeta al movimiento ascendente de las aguas

mineralizadas que originan óxidos muy estables de hierro y aluminio, formando las

concreciones en bloques cementados; hacia la parte inferior las concreciones van siendo

más pequeñas, predominando el material terroso de composición similar, el contacto con las

zonas subyacentes es gradual aumentando progresivamente hacia abajo el material ocroso

(ocres).

3- Zona de ocres no texturales sin perdigones. Ocres muy arenosos, hasta limosos, de

coloración pardo amarillenta. La potencia promedio para esta zona es de 2 m.

4- Zona de ocres texturales lateríticos. Es una zona de transición entre la laterita y la

saprolita. No aparece en toda la meseta y cuando lo hace es poco potente, alrededor de 1 m

como promedio. Preserva la textura reticular de las rocas madres, aunque menos

reconocible en comparación a las saprolitas subyacentes. Presenta una coloración pardo-

rojiza hasta rojo parduzca amarillenta a menudo muy manchada por coloración violeta-

oscura.

El material tiene aspecto arcilloso limoso y poco arenoso. Generalmente en la base se han

establecido esqueletos silicáticos relícticos de las rocas madres descompuestas. Esta zona

constituye el límite inferior del escombro, colindante con la mena.



5- Zona de ocres texturales nontroníticos. Esta zona se caracteriza por ser muy

húmeda, blanda, granulosa al tacto y plástica. La parte superior está representada por un

material semiocroso viscoso, con una fractura recta al partirse. En ocasiones se observan

escamas de bastitas. Presenta gran potencia hasta de 30 m (9 m como promedio).

6- Zona de serpentinitas nontronitizadas. Presenta una tonalidad de verde oscuro. El

material es plástico, arcilloso, deleznable. Contiene abundantes fragmentos de serpentinitas

lixiviadas y en ocasiones de roca fresca (causa fundamental del incremento en los

contenidos de MgO). La potencia promedio aproximada para esta zona es de 4,0 m. Se

encuentran crustificaciones de cuarzo y minerales silicáticos niquelíferos de granos finos y

también con constitución de geles.

7- Zona de serpentinitas lixiviadas. Microscópicamente son de color gris claro hasta gris

verdoso. Formadas en su mayoría por fragmentos deleznables, con tamaños entre 2-6 cm.

A veces se observan fragmentos de serpentinitas agrietadas, más firmes. Presenta textura

serpentinítica reticular con los minerales de serpentina poco afectados. La fragmentosidad

consiste en partes de las rocas madres fuertemente lixiviadas, argilitizadas y levemente

limonitizadas que pueden estar impregnadas por vetas, vetillas y nidos de minerales

infiltrativos de neoformación supergénicos. La potencia promedio de la zona es de 1,6 m.

8- Zona de roca madre. Esta zona la componen en lo fundamental rocas peridotíticas

(harzburgíticas), muy tectonizadas, alteradas y descompuestas, con diferentes grados de

serpentinización, las cuales presentan abundantes grietas y vetillas orientadas en todas

direcciones y rellenas fundamentalmente por material silicio (2 % promedio) de constitución

escamosa y color gris verdoso. La coloración del material de esta zona coincide con el color

general de las rocas madres primarias, experimentando una decoloración hasta matices

más claros en las partes lixiviadas en torno a las grietas; se pueden observar fenómenos de

metasomatosis cromática por contaminación con oxi-hidróxidos de hierro de las soluciones

infiltrativas, serpentinización y argilitización.

9- Zonas de sílice libre. Haciendo un análisis detallado de la distribución de la sílice libre

en el perfil de la corteza, se delimitan tres zonas preferenciales (Formell, 2003):

• Zona superior (Sin MgO). Sílice libre en los ocres no texturales lateríticos en forma

de fragmentos (generalmente redondeados) y bloques de dimensiones muy variables desde

1-2 mm hasta varios metros. Esta sílice se encuentra tanto en bloques y fragmentos

independientes como asociada a los bloques de canga donde participa en variadas

proporciones. Mineralógicamente son fundamentalmente calcedonias marshalitizadas,

ópalos y calcedonias de muy diversos colores, generalmente amarillos parduscos y rojizos



con dendritas de manganeso en ocasiones. Subordinadamente participa también la

marshalita que aparece en bandas como pseudo estratificaciones en los ocres. El promedio

de sílice libre para esta zona es de aproximadamente 15 % y el de la sílice química de 31 %,

existiendo una relación inversa.

• Zona media (Bajo y Medio MgO). Sílice libre en las arcillas en forma de fragmentos

(generalmente angulosos) de tamaño pequeño (1 mm–8 cm con un promedio de 1 cm

aproximadamente), muy raramente fragmentos que exceden los 10 cm de diámetro.

Representada esencialmente por marshalita, ópalos y calcedonias marshalitizadas de

tonalidades verdosas, en ocasiones amarillentas cuando están oxidadas. El promedio de

sílice libre para el Bajo MgO es de 10,5 %, para el Medio MgO 6,8 % y el de SiO2 química

para toda la zona es de 48 %. La relación es armónica.

• Zona inferior (Alto MgO). Sílice libre en las rocas frescas del basamento. Aquí los

contenidos de sílice libre son los más bajos (aproximadamente 2,1 %), presentándose como

finas vetillas rellenando las grietas prototectónicas de las ultramafitas (boxwork). Son

esencialmente ópalos de colores blancuzcos, verdosos, también se observa calcedonia

sustituyendo pseudomórficamente los minerales de la serpentina. Estas calcedonias afloran

en algunos lugares en la parte más al noroeste de la meseta donde la erosión expone

frecuentemente el basamento de la corteza. La relación es al igual que en la zona superior,

inversamente proporcional, con la diferencia que aquí los valores de sílice química son

mayores y la sílice libre disminuye considerablemente.

Arealmente se observan también algunas regularidades en su distribución y forma. La mayor

concentración de sílice libre ocurre hacia los bordes de la meseta, pero además, se ha

observado una importante concentración en su centro geográfico.

Según Formell (2003) el análisis de todas las regularidades observadas permite distinguir en

San Felipe tres fases de silicificación claramente distribuidas espacio-temporalmente:

1. Una primera fase de silicificación relacionada con una antigua corteza de

meteorización de tipo bolsón, en la cual el régimen maduro de lenta transferencia de

aguas posibilitó la precipitación de la sílice en solución hacia las partes inferiores del

perfil rellenando las zonas de fallas y grietas prototectónicas de las peridotitas.

2. La formación de un nuevo relieve positivo a partir del lavado y erosión de la antigua

corteza creó nuevas condiciones de transferencia de las aguas las cuales, a pesar

de continuar siendo lenta debido a la existencia de barreras silíceas, tenía salida

hacia los bordes de la meseta donde la sílice contenida en solución nuevamente

precipitaba creando una nueva barrera perimetral que contribuyó a dificultar aún más



la transferencia de las aguas y a crear las condiciones para la formación de una

nueva corteza de tipo bolsón.

3. Durante el desarrollo de la actual corteza, favorecido por la formación de la barrera

silícea perimetral, nuevamente la circulación de las aguas subterráneas (de lenta

transferencia) crearon condiciones para la precipitación de sílice en las partes

centrales del yacimiento. Esta sílice, a deferencia de la sílice antigua de la primera

fase, se acumula preferentemente en la masa de las lateritas.

Se presentan algunas excepciones en la tendencia normal de variación en los contenidos de

níquel y MgO en algunas partes de la meseta especialmente hacia el centro debido a la

presencia de sílice que disminuye los contenidos de MgO, níquel y otros componentes.

Evidencias de campo indican que aquellos sitios con abundante sílice libre en el centro de la

meseta están ubicados en zonas saturadas de agua durante casi todo el año lo que

ocasiona estancamientos permanentes, ambiente óptimo para su acumulación.



Prof. (m)

Zona geoquímica

Código MgO Fe SiO2 Al2O3 Cr2O3 Ni Co

0-1m

L A T E R I T A S

± Ferricreta (Coraza Fe/Si) 1m potencia

1

0.2 36.2 20.3 12.9 1.9 0.31 0.02

5 m

Ocres no texturales con perdigones ± Coraza (4m potencia)

2 0.5 36.7 23.9 11.7 1.7 0.39 0.03

7 m

Ocres no texturales sin perdigones (2m potencia)

3 0.9 33.8 34.7 10.4 1.5 0.47 0.04

8 m

S A P R O L I T A S

Ocres texturales lateríticos (1m potencia)

4

1.4 28.4 40.8 8.3 1.2 0.76 0.07

17 m

Ocres texturales nontroníticos (~9m potencia)

5 4.5 20.6 49.0 4.6 1.0 1.14 0.06

21 m

Serpentinitas nontronitizadas (~4m potencia)

6

15.0 14.1 48.0 3.3 0.8 1.24 0.03

22m

Serpentinitas lixiviadas (1m potencia)

7

27.4 9.1 45.0 2.0 0.5 0.59 0.02

>22m

B A S E

Peridotita (harzburgita) serpentinizada

8

32.8 7.2 43.0 1.4 0.4 0.28 0.01

Variable 0-23m

Sílice libre (Marshalita, calcedonia marshalitizada, calcedonia, ópalo, cuarzo)

9

Figura III.1 Zonalidad geoquímica del yacimiento San Felipe. III.2.2 Comportamiento y migración de los elementos químicos durante el desarrollo de la corteza de meteorización

Los yacimientos de corteza de meteorización se forman en un ambiente físico-químico que

propicia, a partir de determinadas condiciones geológicas, la formación del material

laterítico-saprolítico donde tiene lugar la concentración residual de algunos metales como el

Fe, Al, y Cr entre otros, y la lixiviación del Mg y la sílice principalmente (Golightly, 2010;

Wilson, 2004).



El níquel pasa a la serpentina del olivino y el piroxeno. Se libera en los estadíos tempranos

de la descomposición de la serpentina, pasando a la solución acuosa. Aquí el níquel está en

forma de bicarbonato, en menor medida en forma de sulfato y con menor frecuencia como

sol Ni(OH)2. En tal estado es evacuado de la parte superior de la corteza a la profundidad

volviendo a precipitarse en forma de minerales niquelíferos secundarios. Así el níquel se

separa del hierro, dada la difícil oxidabilidad de este y su deposición para valores bajos de

pH. También se separa del manganeso y cobalto que se oxidan después del hierro, pero

antes que el níquel.

La corteza de intemperismo de San Felipe conforma un sistema termodinámico con la

movilización y redistribución de los componentes químicos caracterizado por la acción de los

procesos oxidantes en lo fundamental, sobre una base ultrabásica. Hacia las partes

superiores del corte predomina una composición ferruginosa alumínica, mientras que hacia

la base la composición de las rocas es silicática magnesial. Al mismo tiempo ocurre la

alteración de las particularidades texturo-estructurales producto de la transformación

repetida del material. Se consideran como extremos de los procesos de transformación a las

rocas madres del sustrato y a la zona de coraza ferruginosa, la cual constituye el resultado

final que responde a las condiciones de superficie. Las demás zonas por su esencia en el

sistema, son intermedias y se encuentran en equilibrio con el medio circundante.

Como resultado del proceso de migración de algunos elementos como el Mg y la sílice y la

concentración residual de los menos móviles: Fe, Al, Cr, Mn y Co en el estadío final del perfil

de alteración, queda expresado uno de los rasgos principales de las cortezas de

meteorización: su zonalidad geoquímica vertical, acorde con sus características

mineralógicas. Esta zonalidad vertical permite prever la tendencia de variación de

determinados elementos a través del perfil de intemperismo.

La migración geoquímica manifiesta dos estadíos básicos: a) acumulación general inicial de

elementos metálicos (Al, Ti, Fe, Cr, Ni, Co, V, Cu, Zn, Zr, Mn, Nb, Ga, Au, Pt, Pd) con

lixiviación y acarreo de los álcalis (Na, K, Ca, Mg) y silicio; b) redistribución parcial vertical de

elementos metálicos (Fe3+, Cr3+, Mn, Co, Ni, Au, Pt, Pd) según las barreras geoquímicas

(sorbsionales, cambios de pH).

En el ambiente de meteorización de la corteza de San Felipe existen cuatro parámetros que

controlan la movilidad de las especies químicas: estabilidad mineral (contraste entre las

condiciones de formación de la roca madre y las que prevalecen en ambiente superficial);

potencial iónico (expresa el grado de hidratación de cada especie química); disponibilidad de

protones en el sistema (pH) y disponibilidad de electrones en el sistema (Eh).



Para el caso específico de la corteza de meteorización de San Felipe desarrollada a partir

de rocas ultrabásicas serpentinizadas, se puede comprobar que Fe(OH)3 y Al(OH)3

precipitan hacia la parte superior del perfil, donde el pH es más bajo. A mayor profundidad y

en condiciones de pH más elevado precipitan Mn(OH)3 y Co(OH)3 y en zonas aún más

profundas de la corteza precipitan Ni(OH)2, Fe(OH)2 y Co(OH)2, cuando el pH alcanza

valores comprendidos entre 5,3 y 6,8. Por último, en las zonas más profundas, en

condiciones neutras o ligeramente alcalinas (pH ≥ 7) se separa el grueso del níquel en forma

de silicatos arcillosos.

Como se demostró, la solubilidad del hierro, la sílice y la alúmina depende del pH de la

solución. El Fe3+, cuyos compuestos sólo se disuelven en soluciones muy ácidas (pH < 3)

prácticamente no puede migrar durante la formación de las corteza de meteorización; algo

semejante sucede con la alúmina, fácilmente soluble en condiciones muy ácidas y muy

alcalinas, pero prácticamente insoluble para valores del pH comprendidos entre 4 y 9,

propios de la corteza. Por su parte, la solubilidad de la sílice es mínima para condiciones de

pH comprendidas entre 2 y 4, aumentando significativamente en las condiciones neutras y

alcalinas. La variación de la solubilidad del Fe2O3, Al2O3 y SiO2 en función de la variación

del pH del medio permiten explicar las relaciones mutuas entre estos componentes en las

cortezas de meteorización y sus diferentes zonas. Como el silicio y el aluminio presentan en

las condiciones naturales imperantes en la corteza terrestre y en su superficie un solo

estado de oxidación (Al3+ y Si4+) las condiciones redox no ejercen influencia alguna en su

comportamiento, contrariamente a como sucede con el hierro, cuyo estado de oxidación

varía en dependencia de dichas condiciones (Fe2+ y Fe3+). Por esta razón, el

comportamiento del hierro estará regido tanto por las condiciones de acidez-alcalinidad

como redox.

El níquel es un metal divalente Ni+2 con un radio iónico de 0,68 Aº, similar en longitud

microscópica al magnesio divalente Mg+2 con radio iónico de 0,69 Aº, por tal razón la

existencia de ambos metales se sustituye mutuamente en las rocas del manto superior, lo

que los caracteriza en las condiciones en la parte inferior de la corteza (Muñoz et al., 2007).

La forma primaria de existencia del níquel en las ultrabasitas del macizo ofiolítico de

Camagüey es en forma de olivino – (Mg,Fe)2SiO4. Se afirma que a partir de este mineral

portador comienza la migración del níquel en la corteza de meteorización de San Felipe,

mediante el complejo proceso de lateritización.

La acción de los agentes de la meteorización sobre las litologías ultramáficas va

produciendo la destrucción de los minerales primarios, en particular los minerales ferro



magnesiales, olivino y piroxenos. Las transformaciones que se llevan a cabo en la corteza

se realizan a través de reacciones químicas: oxidación, hidratación, hidrólisis y diálisis. Se

desarrollan casi simultáneamente en el proceso de lateritización de las ultramafitas

serpentinizadas.

El primer proceso químico que trae consigo un enriquecimiento relativo de níquel es la

lixiviación de la serpentina.

(Mg, Ni)3 Si2O5 (OH)4 + H2O = 2H2SiO4 2- + 3(Mg,Ni)2+ + 2OH -

Ahora el Ni2+ y el Mg2+ con un mismo radio iónico, se encuentran disueltos, aunque debe

considerarse que el níquel todavía se queda en su mayor parte durante el proceso de la

lixiviación dentro de la misma serpentina, en la cual puede enriquecerse hasta 2,0 %. El

níquel se precipita en ambiente con pH=6,6-7,0, por lo cual se explica la habilidad de la

migración limitada del níquel a partir de esta zona en solución. Su transporte se realiza en

forma de bicarbonato Ni (HCO3)2 ↔ Ni2+ + 2HCO3- .Se parte de la cuestión que la mayoría

del níquel de las serpentinas lixiviadas se quedan enriquecidas de modo residual a la roca

respectiva, mientras pocas cantidades se encuentran en las nontronitas y migrando en

aguas subterráneas.

Mg3Si2O5(OH)4 + 3Ni2+aq Ni3Si2O5(OH)4 + 3Mg2+

aq

(serpentina – lizardita) (serpentina-Ni)

En la reacción anterior la liberación del Ni2+ en la solución acuosa proveniente de la

transformación del olivino y piroxenos rómbicos y liberado de la estructura de la goethita de

la zona laterítica sustituye al Mg2+ en la estructura de la serpentina lizardita formándose la

serpentina niquelífera. Obsérvese que el Mg2+ que está en solución acuosa es removido de

la corteza en forma de solución que migra a zonas inferiores o pasa a formar parte de la

magnesita la que, en ocasiones, rellena grietas en zonas profundas de las ultramafitas.

La formación de los silicatos de níquel en la zona de saprolitas, se fundamenta en la

sustitución del Mg2+ por Ni2+, permitiendo la formación de esmectitas niquelíferas, cloritas

niquelíferas y los minerales del grupo de la serpentina portadores del metal. La liberación del

níquel en forma catiónica desde la goethitas, origina un proceso de enriquecimiento, lo que

está fundamentado por los altos valores de los contenidos del metal en esta zona del perfil.

Continuando el proceso de la descomposición, se encuentra en la saprolita la mayor parte

de nontronita, la más importante portadora de níquel en la altiplanicie San Felipe. El níquel

debe estar incorporado a la red atómica de estos materiales, en cantidades más altas que

en la serpentina. Disminuciones de contenido de níquel que ocurren a veces en las



saprolitas, debían haber sido originados parcialmente por las intercalaciones de serpentinita

lixiviada.

Fe2SiO4 + 4O2 + 8H+ Fe2Si4O10(OH)2 + 6FeO(OH)- (oxidación – hidrólisis)

(fayalita) (nontronita) (goethita)

De la reacción anterior se demuestra la transformación más común que se desarrolla en el

proceso de lateritización, que es la formación de nontronita y la adsorción desde la solución

del Ni2+ que queda libre. Este proceso caracteriza la zona saprolítica en las menas del

yacimiento de San Felipe. La otra transformación del olivino muestra la formación de cuarzo

y goethita, proceso que también tuvo lugar en el yacimiento de San Felipe:

Fe2SiO4 + O2 + 2H+ SiO2 + 2FeO(OH) - (oxidación – hidrólisis)

(fayalita) (goethita)

El proceso de adsorción del Ni2+ por la goethita también tiene lugar en la transformación del

olivino al formar sílice libre (ópalo, calcedonia) y goethita.

Olivino (proceso de intemperismo – lateritización): liberación de cationes:

Ni2+, Co2+, Mn2+, Mg2+; lixiviación del silicio y la formación de fases amorfas, ópalo y

calcedonia.

Por primera vez se estableció un modelo de la migración geoquímica del níquel en el

yacimiento saprolítico de San Felipe, caracterizado por la formación de perfiles arcillosos

silicatados.

III.2.3 Balance de masas a partir de los índices de intemperismo y los coeficientes de movilidad geoquímica El análisis de los índices de intemperismo (ver tabla II.7) y del grado de acumulación-

extracción absolutos de los componentes (tabla II.8) permitió una evaluación de la movilidad,

distribución y concentración (zonalidad geoquímica) de los elementos químicos en los

perfiles ferrosialíticos de San Felipe.

El coeficiente de lixiviación aumenta según avanza el intemperismo. Los valores tan

elevados están relacionados con la redeposición de sílice. La siferritización se reduce lo que

atestigua un mayor arrastre de la sílice hacia los productos finales de la meteorización. El

coeficiente de desintegración aumenta a medida que las rocas se intemperizan mostrando

una extracción del MgO hacia el tope. La sialitización es más alta en la base del perfil

indicando acumulación del Al2O3 en las zonas superiores. Los coeficientes de alitización y

ferritización son mayores en el techo del perfil constatando una concentración de alúmina y

hierro. El coeficiente de mineralización de níquel está enriquecido hacia las zonas de

serpentinitas nontronitizadas y ocres texturales nontroníticos, relacionado con la presencia



de abundantes minerales arcillosos que adsorben el níquel en su constitución. La

mineralización de cobalto se concentra en la zona de ocres texturales lateríticos y en menor

medida en los ocres nontroníticos, relacionado con la presencia de asbolanas en estas

zonas.

En la tabla III.1 se exponen las características de la movilidad geoquímica de los elementos

durante la meteorización de las ultrabasitas de San Felipe. Se observa como ocurre la

reducción de los componentes más móviles y el aumento de los acumulativos hacia arriba

en el perfil. Este hecho está relacionado con la extracción de los elementos químicos y los

procesos de auto envejecimiento del sistema coloidal por medio de la cristalización de los

geles.

Tabla III.1 Coeficientes de movilidad geoquímica y series de acumulabilidad en el yacimiento

San Felipe. Zona Movilidad geoquímica (KP) / Series de acumulabilidad

SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO NiO Cr2O3 TiO2 CoO Coraza ferruginosa

-24.2 -1.9 -12.5 - -33.3 -57.1 -28.6 0 +2.0 -33.3 Mg << Mn = Co < Ni < Si < FeIII < Al < Cr ~ Ti


-38.6 -0.77 -4.9 - -44.4 -60.0 -25.0 0 +25.0 -33.3 Mg < Mn < Si < Co < Ni << FeIII < Al ~ Cr < Ti


-32.6 +0.25 -9.4 - -40.0 -40.0 -60.0 0 -3.3 -60.0 Ni = Co < Mg = Mn < Si << FeIII < Ti < Cr ~ Al


-31.4 +40.0 +16.7 -50.0

-7.8 -60.0 -30.0 0 +5.0 -7.5

Mg < FeII < Si ~ Ni < < Mn ~ Co < Cr < Ti < FeIII << Al Ocres texturales nontroníticos

-16.7 +10.0 +18.2 -42.9

+33.3 -70.6 -20.0 0 +6.7 +60.0

Mg << FeII << Ni < Si < Cr < Ti < Al < FeIII < Mn << Co Serpentinitas nontronitizadas

-28.8 +1.67 +0.38 -60.0

-14.0 -55.6 +30.0 0 -6.67 -15.0

FeII < Mg < Si < Co ~ Mn < Ti < Cr < FeIII ~ Al << Ni Serpentinitas lixiviadas

-16.44

+15.0 +6.67 -50.0

+25.0 -32.7 +66.7 0 +50.0 +23.3

FeII < Mg < Si < Cr < FeIII < Al < Co < Mn << Ti << Ni Elementos: Acumulativos > 0; Inertes = 0; Poco móviles (0 a -30); Móviles (-30 a -60); Muy

móviles (-60 a -100). Los resultados del cálculo del balance de masas (Brimhall et al., 1987) mostraron que el

Fe2+, Mg tienen un fuerte agotamiento en la zona saprolítica (-72 %, -86 % respectivamente),

seguido del aumento en un +593 % Al, +327 % Fe3+, +438 % Mn, y +450 % Co. El

enriquecimiento absoluto del Ni +439 % ocurre en las serpentinitas nontronitizadas. En la

coraza el ritmo de agotamiento es -53 % de Si, y -99 % de Mg. El factor de enriquecimiento

del Mn decrece con respecto a la zona saprolítica +238 % y el Co +150 %.



III.2.4 Clasificación geoquímica de la corteza de intemperismo y barreras asociadas Los cationes presentes en las soluciones de la corteza de meteorización no son suficientes

para neutralizar los productos ácidos. Esto da lugar a que las aguas adquieran carácter

ácido y que la descomposición de los minerales transcurra en un medio ácido, lo que

determina la extracción de la mayoría de los cationes. En las cortezas ácidas se forman

caolinita, halloysita y otros minerales arcillosos.

En las zonas inferiores de la corteza, como resultado del aumento del pH y el surgimiento de

barreras alcalinas, se concentran algunos elementos que migran en las soluciones ácidas

desde los suelos y las zonas superiores. Los medios neutrales y hasta los alcalinos están

condicionados tanto por los cationes acarreados desde las zonas más superficiales como

por aquellos producidos durante la descomposición de los minerales primarios de las zonas

inferiores.

El magnesio, por ejemplo, se extrae de las capas superiores de la corteza, de las zonas de

óxido-hidróxidos (ocres) y nontronitas, al tiempo que en las capas inferiores, donde

predomina el medio básico (en las serpentinitas lixiviadas y en la zona de fragmentación)

este elemento se sedimenta en forma de magnesita. Como consecuencia del magnesio

extraído de la parte superior, en las zonas inferiores surgen barreras alcalinas en las que se

concentran toda una serie de elementos, entre ellos Ni, Co, Cu, Zn y Pb.

En las cavidades tiene lugar la sorción de los metales por parte de las arcillas, es decir, se

combinan las barreras alcalinas y de sorción. En semejantes condiciones se formó el

yacimiento hipergénico de níquel San Felipe.

Atendiendo a las condiciones de acidez-alcalinidad y oxidante-reductora de las aguas se

clasificó la corteza de intemperismo desarrollada sobre el macizo ofiolítico de Camagüey

dentro de la clase geoquímica Ácidas (H+) y Oxigenadas.

Algunos de los rasgos que permitieron esta clasificación fueron la ausencia de sales

fácilmente solubles y CaCO3, empobrecimiento de cationes de muchos elementos con

elevada capacidad de migración y concentración de los mismos en las barreras alcalinas y

de sorción que surgen en las zonas inferiores.

En base a sus contenidos de óxido de hierro (III), sílice y alúmina, los materiales en los

perfiles de meteorización son ferrosialíticos.

Las barreras geoquímicas que inciden directamente son pH, Eh y adsorción.



III.3 Caracterización mineralógica de los perfiles de alteración asociados a la corteza de meteorización III.3.1 Paragénesis minerales y evolución mineralógica La amplia diversidad de minerales asociados a la corteza del yacimiento San Felipe así

como la distribución espacial de los mismos y sus vínculos genéticos, conllevó a identificar y

establecer tres paragénesis principales (I, II y III), donde se agrupan los minerales en

correspondencia con las condiciones fisicoquímicas de formación.

Paragénesis - I – Olivino, piroxenos, espinelas, serpentina, magnesita, calcita, cuarzo. En

esta paragénesis se incluyen los minerales que se formaron en el proceso inicial de

diferenciación magmática del complejo ultrabásico y en el inicio de la meteorización de la

corteza.

Paragénesis - Ia - está representada mineralógicamente por:

Olivino (fayalita), piroxeno rómbico (enstatita), magnetita, cromita.

Paragénesis - Ib -:

Serpentina (antigorita y lizardita), ortopiroxenos bastitizados, magnesita, calcita, cuarzo.

Paragénesis - II - En esta paragénesis se recogen los minerales asociados a las saprolitas,

de génesis posterior a los que constituyen la paragénesis - I -. En una primera etapa se

formó clorita y posteriormente se formaron esmectitas.

Paragénesis - IIa – representa la zona de serpentinitas nontronitizadas:

Serpentina, clorita, talco, nontronita, bastita, calcedonia, maghemita.

Paragénesis - IIb - representa la zona de ocres texturales nontroníticos:

Serpentina, clorita, nontronita, goethita, maghemita, calcedonia, ópalo.

Paragénesis - III - se recogen los minerales asociados a las lateritas.

Paragénesis - IIIa – representa la zona de ocres texturales lateríticos:

Asbolanas, ernieniquelita, pirolusita, goethita, ópalos, marshalita.

Paragénesis - IIIb -: representa la zona de ocres no texturales:

Asbolanas, goethita, ópalos, caolinita, micas, marshalita.

Paragénesis - IIIc -: representa la zona de coraza ferruginosa:

Hematita, gibbsita, sílice libre.

Estas paragénesis se expresan mediante la aparición secuencial de la asociación de

minerales desde la roca madre, hasta las zonas superiores del perfil de alteración (Bucher et

al., 2015). Siempre se puede establecer una filiación entre los minerales primarios e

hipergénicos en el perfil de meteorización (Muñoz et al., 2015). En las lateritas predominan

los óxidos de Fe, fundamentalmente la goethita, hematita y maghemita con cromoespinelas.



En las saprolitas predominan los silicatos de Fe y Mg: esmectitas, serpentinas, cloritas. Las

rocas madres están constituidas por olivinos, piroxenos, espinelas.

Las paragénesis observadas en el perfil de alteración de San Felipe se explican en términos

de la solubilidad de equilibrio de los minerales. El mineral más soluble es el olivino, seguido

de los piroxenos, serpentina, clorita, talco, nontronita, caolinita, gibbsita, goethita. La

posición del cuarzo es variable.

Es característico en la zona laterítica la presencia de la paragénesis magnetita - maghemita,

hecho que indica la transformación de los minerales de Fe en el ambiente intempérico. La

maghemita es una fase metaestable en transición a las fases de la hematita. La hematita

(Fe2O3) es propia de un ambiente netamente oxidante, se localiza principalmente en la zona

superior del perfil laterítico, detectándose por el aspecto oolítico y la coloración pardo -

rojiza.

Vale señalar que el Fe puede presentarse en varias formas mineralógicas, desde goethita y

hematita, espinelas (magnetita y cromoespinelas) hasta compuestos silicatados, cada una

de ellas con sus características cristaloquímicas específicas (Zhu et al., 2012), lo que influye

en la diferenciada forma de retención y afinidad que tienen cada una de estas fases

minerales respecto al níquel. Algo parecido se observa con el magnesio y la sílice, los

cuales se pueden presentar según varias formas minerales.

III.3.2 Clasificación mineralógica del perfil de intemperismo La corteza de meteorización de San Felipe se desarrolla en condiciones climáticas menos

severas que las condiciones climáticas imperantes en otras latitudes. La lixiviación de la

sílice no ocurre con tanta intensidad y se combina con pequeñas cantidades de aluminio y

hierro formando esmectitas, en vez de minerales oxidados de hierro. Las esmectitas juegan

un papel similar al que desarrolla la goethita en los perfiles de menas oxidadas, es decir fija

los cationes Ni2+ en la estructura de las arcillas y en sustitución del Fe2+. Las arcillas

esmectíticas poseen contenidos desde 1,0 a 1,5 % en las menas saprolíticas. Se verificó

que la sílice sobrante de la formación de las esmectitas pasa a formar nódulos de ópalos o

de calcedonia dentro de las zonas arcillosas, muy abundantes en San Felipe. Los perfiles

arcillosos se desarrollan en áreas muy amplias con relieve bajo que limitan los

desplazamientos de las aguas subterráneas. Estas zonas arcillosas ricas en níquel están

cubiertas por capas de óxidos ricos en hierro y pobres en níquel. Otro ejemplo

representativo de este tipo de perfil es Murrin Murrin en Australia (Wells et al., 2011).

Por todo lo anteriormente expuesto se afirma que el yacimiento de San Felipe desde el

punto de vista mineralógico pertenece al perfil tipo arcilloso.



III.3.3 Principales fase minerales portadoras de níquel del yacimiento San Felipe El conocimiento de la forma en que se presenta el níquel en las condiciones naturales

determina la posibilidad de realizar trabajos geológicos más efectivos, pues las condiciones

que propician su acumulación o dispersión deben ser conocidas para lograr un minado más

racional. Además, en este tipo de yacimiento residual, el níquel está contenido en los

productos intermedios y finales del proceso de intemperismo donde no existe una forma

mineralógica propia de este metal, por lo que resulta una tarea muy difícil la de establecer

las fases minerales que portan este valioso elemento.

De acuerdo con los resultados obtenidos constituyen fases minerales de interés con relación

al níquel, las fases silicatadas de hierro y de magnesio presentes en el material saprolítico.

Al valorar químicamente las diferentes fracciones granulométricas en las cuales se

concentran las principales fases minerales de interés se evidencia que la nontronita

constituye la principal fase portadora de níquel en las zonas saprolíticas del yacimiento de

San Felipe, con un contenido promedio de 2,58 % de Ni.

Las serpentinas, fundamentalmente la lizardita, constituyen la segunda fase portadora de

níquel de importancia, con contenido promedio de 1,95 % de Ni. Los contenidos de níquel

observados en la nontronita y en las serpentinas ponen de manifiesto el importante papel

que desempeñan los minerales arcillosos silicatados en la extracción del níquel del material

saprolítico.

Tabla III.2 Composición química de las fases minerales portadores de Ni en el yacimiento

San Felipe (según Chang, 2015c). Mineral MgO Al2O3 SiO2 CaO TiO Cr2O3 MnO Fe2O3 CoO NiO Nontronita 7.07 4.24 61.83 0.90 0.01 0.60 0.14 22.46 0.13 2.58 Serpentina 39.8 1.14 43.02 0.11 0.07 0.44 0.12 12.36 0.06 1.95 Goethita 0.10 2.83 2.75 -- 0.13 0.78 0.70 90.31 0.19 1.40 Asbolanas 0.72 17.20 0.49 -- 0.02 0.05 44.45 8.91 7.84 17.21 Maghemita 0.26 3.28 1.98 -- 0.16 0.89 1.39 90.52 0.43 1.29 Las formas mineralógicas de silicatos de hierro y magnesio son las más importantes en las

zonas saprolíticas. Por su abundancia constituyen las fases minerales principales, donde se

concentran cantidades apreciables de níquel, de modo que desempeñan un papel

importante en la repartición de este elemento a través del perfil.

Según los resultados de la tabla III.2, es evidente el carácter marcadamente niquelífero que

posee la nontronita, con un rango mucho más estrecho que las serpentinitas y un contenido

promedio más alto, superior al de todos los minerales silicatados presentes en las saprolitas.

Las características físicas de las saprolitas deben tenerse en cuenta al valorar la influencia

de otros elementos, como la sílice, en el proceso de extracción de níquel. La forma



mezclada en que se presentan la sílice junto con la nontronita y serpentina hacen un tanto

compleja la recuperación de este metal en el proceso industrial. Numerosos autores prestan

mucho interés a los minerales principales (Cordeiro, 1987), pero no tienen en cuenta la

presencia de fases minerales no portadoras (Rojas, 1994 b), como ópalos y calcedonia, lo

que incide negativamente en la eficiencia del proceso de recuperación. Este aspecto debe

considerarse a la hora de diseñar el proceso de beneficio con el fin de separar los minerales

portadores de los no portadores. La separación de la sílice libre es factible ya que la misma

posee una fracción granulométrica de enriquecimiento definida (+ 4,75 mm).

La nontronita constituye la principal fase mineral (58 % en peso) en las zonas saprolíticas de

la corteza de intemperismo del yacimiento San Felipe, con un contenido promedio de níquel

de 2,58 %; tiende a concentrarse en la zona de arcillas, donde alcanza un contenido hasta

de 4 % en peso, con una granulometría muy fina (menor de 74 micrones). Aporta alrededor

del 76 % de todo el níquel. Ver tabla III.3.

Tabla III.3 Extracción del Ni asociado a las menas saprolíticas arcillosas del yacimiento San

Felipe (Chang, 2016).

Especie mineralógica Aporte de Ni (%) Ni libre 2

Nontronita 76

Serpentina 6

Goethita 10

Cloritas 3

Asbolanas 2

Maghemita 1

Las serpentinas aportan alrededor de 6 % de níquel, constituyendo las fases minerales

silicatadas de segunda importancia en este yacimiento. Tienden a concentrarse en la

subzona de serpentinitas nontronitizadas, representan del 10 al 15 % en peso, con una

granulometría medianamente gruesa.

La goethita, maghemita, asbolanas, cloritas aportan el 15 % de níquel restante y

representan alrededor del 20 % en peso de todas las fases minerales presentes en la capa

útil.

La hematita, sílice libre, espinelas, micas son fases minerales no portadoras de níquel, con

contenidos inferiores al 0.7 % de NiO, pero están íntimamente ligadas a las fases portadoras

en el material saprolítico. De ellas son los ópalos y calcedonias los que más negativamente

influyen durante el proceso metalúrgico, pues su contenido puede ser alto (10 % en peso



como promedio), siendo su fracción de concentración bastante representativa en estas

zonas. Todo esto avala el carácter no portador de estos minerales de sílice.

III.3.4 Cristaloquímica de la principal especie mineralógica portadora de níquel EI espectro de DRX confirmó que se trata de una esmectita con dos capas de agua ya que

el pico que corresponde al plano reticular 001 (14,7 Å en agregados orientados), se traslada

a 17,3 Å en el tratamiento de la muestra saturada con etilenglicol y a 9,9 Å en la muestra

secada a 550 °C, por la ganancia y pérdida, respectivamente, de moléculas de agua en la

estructura (figura III.2 a).

De acuerdo con el valor del espaciado reticular 060 y 330, determinado a partir de los

espectros DRX de muestras en forma de polvo (figura III.2 b), las esmectitas de San Felipe

se consideran como dioctaédricas. EI valor de 1,51 Å coincide con el valor propuesto por

Gaudin et al. (2004, 2005) en las esmectitas del perfil laterítico de Murrin Murrin (Australia).

Se establece que valores superiores a 1,52 Å de espaciado reticular son propios de

esmectitas trioctaédricas.

Figura III.2 (a) Espectro DRX con el valor de espaciado reticular de las reflexiones 001 de la

muestra 84-05 en agregados orientados, y tratamientos de etilenglicol y a 550 °C y (b) valor

del espaciado reticular de las reflexiones 060 y 330 mediante el programa X´pert

(background extraído).

El cálculo de las fórmulas cristalo-químicas de la celda unidad (tabla III.4) permite valorar

desde el punto de vista geoquímico la participación individual (en cada muestra) de los

contenidos específicos del número de átomos de níquel y de otros metales que forman parte

de la composición química de la molécula de la nontronita, así como, es posible estimar el

papel de portador primario del níquel a las cortezas de intemperismo, mediante los procesos

de meteorización de las litologías ultramáficas.

Los análisis TEM-AEM y EMPA han permitido obtener la fórmula estequiométrica de la

esmectita, confirmando que se trata de una esmectita férrica-magnésica con níquel

(nontronita).



Tabla III.4 Número de cationes en la celda cristalográfica unidad de las nontronitas del

yacimiento San Felipe. Calculado en base a 11 átomos de los análisis TEM-AEM.

Muestra Mg Al Si K Ca Cr Mn Fe Ni Sm05 3 0.71 0.30 3.98 0.01 0.1 0.001 0.001 1.10 0.12

Sm05 4 0.70 0.49 3.93 0.03 0.14 0.02 0.01 0.94 0.10

Sm05 5 0.96 0.25 4.01 0.02 0.05 0.01 0.003 0.95 0.4

Sm05 6 1.00 0.15 3.74 0.01 0.04 0.02 0.01 1.4 0.10

Sm05 7 0.48 0.38 3.99 0.01 0.05 0.07 0.001 1.09 0.17

Sm05 8 0.49 0.40 4.00 0.01 0.03 0.06 0.007 1.09 0.17

Sm05 9 0.53 0.41 4.03 0.01 0.04 0.05 0.006 1.02 0.15

Sm05 11 0.49 0.33 4.02 0.01 0.03 0.03 0.001 1.17 0.14

Sm05 12 0.59 0.35 4.02 0.01 0.07 0.05 0.001 1.02 0.16

Sm05 13 0.86 0.23 4.02 0.01 0.06 0.01 0.04 0.98 0.14

Sm05 14 0.65 0.24 4.00 0.02 0.07 0.01 0.001 1.20 0.07

La fórmula teórica de la nontronita es Na0.3 Fe23+ (Si,Al)4 O10 (OH)2•n(H2O)

La fórmula estructural de la celda unidad obtenida, con los valores promedio es:

(Si3,97Al0,03)∑=4.00 (Al0,3Fe1,07Mg0,69Ni0,11Cr0,03Mn0,01)∑=1.94 O10 (OH)2 (Ca0,09K0,01)∑=0.10

Los átomos de Fe oscilan entre 0,95 y 1,29 en las fórmulas estructurales, el Mg oscila entre

0,49 y 1,01 y el Ni entre 0,01 y 0,17 átomos por fórmula unidad.

Las fórmulas cristaloquímicas de la celda unidad de la nontronita expuestas en forma

catiónica reflejan la composición química particular de cada muestra del mineral y permiten

analizar sus relaciones, contenidos específicos y sus tendencias genéticas.

Del análisis de la tabla III.4, donde se exponen los números de cationes de las muestras de

nontronitas investigadas, así como de las fórmulas cristaloquímicas expuestas, se destacan

los valores de los números de cationes de Fe3+ y Mg2+, con valores muy próximos entre

ellos, en cambio, los cationes Cr3+ y Mn2+ manifiestan valores muy por debajo de la unidad.

Estas relaciones tienen un extraordinario significado geoquímico, al indicarnos que la

mineralización nontronítica férrica es rica en magnesio y se corresponde con las

características genéticas de menas niquelíferas asociadas a cortezas de intemperismo.

Los valores de Ni2+ en las nontronitas se mantienen casi constantes, lo que indica un mismo

nivel de segregación de las esmectitas en relación con el corte teórico de la asociación

ofiolítica.



El cálculo y elaboración de las fórmulas estequiométricas para las nontronitas se realizaron

por primera vez en las investigaciones de la mineralización niquelífera en la región de

Camagüey y del país. Permitió incrementar la precisión y confiabilidad de los resultados

analíticos de los elementos químicos que integran las menas arcillosas silicatadas. Estos

resultados son útiles para medir el grado de eficiencia industrial en la futura planta de

beneficio de San Felipe.

El análisis de la composición química de la celda elemental de las nontronitas en las menas

del yacimiento San Felipe, permitió corroborar el comportamiento geoquímico de los

elementos químicos que integran las mismas.

La composición química de las esmectitas de San Felipe se representó en un diagrama

triangular Al / (Mg+Ni) / (Fe+Cr) junto con las de Murrin Murrin (Gaudin et al., 2004, 2005).

Se observa que las esmectitas de San Felipe contienen cantidades más elevadas de níquel

y magnesio (figura III.3).

Figura III.3. Diagrama ternario Al/(Mg+Ni)/(Fe+Cr) con los datos de TEM-AEM de las

esmectitas de San Felipe y de Murrin Murrin.

III.4 Caracterización geoquímica y mineralógica integral del yacimiento San Felipe III.4.1 Condiciones de formación de la corteza de meteorización del yacimiento San Felipe En el presente epígrafe se recogen las consideraciones del autor, partiendo de lo

establecido en otras investigaciones de que en el análisis de las condiciones de formación

de las cortezas de meteorización y de sus yacimientos minerales asociados se manejan dos

hipótesis fundamentales: la hipótesis de los estadios u etapas y la hipótesis de síntesis.

En cuanto a la hipótesis estadial según un esquema de incremento de la complejidad de las

moléculas de los minerales secundarios debido a la elevada capacidad de adsorción de sus

geles constituyentes y a los elementos adicionados por las soluciones acuosas, se plantea

que los alumosilicatos se transforman en minerales de composición nontronítica.



De acuerdo con la hipótesis sintética, la corteza de intemperismo de San Felipe surge como

resultado de la síntesis de los minerales constituyentes de sus diferentes zonas a partir de

soles de hidróxidos del Al, Fe, Si y otros elementos libres, los cuales fueron originados

como resultado de la descomposición de los silicatos de la roca madre y del eluvio en el

transcurso de la meteorización. Según esta hipótesis, como resultado de la descomposición

de los silicatos y otros minerales en la corteza surgen hidrosoles de hidróxidos cargados

positivamente (Al2O3 • nH2O o Fe2O3 • nH2O) y otros cargados negativamente (SiO2 •

nH2O o MnO2 • nH2O), así como otros de composición más compleja. En determinadas

condiciones naturales una parte de dichos hidróxidos libres se atraen recíprocamente en

virtud de sus cargas opuestas, coagulándose y precipitándose en forma de geles, mientras

que otra parte, en particular los de Si, Fe, Mn y otros metales, pueden permanecer en

solución y evacuarse de la corteza. Al producirse la coagulación de todos los soles,

incluyendo los de Si y Al, se precipita un gel de composición alumosilicatada cuya ulterior

transformación da lugar a la formación de una corteza con un perfil arcilloso. Como

resultado de la precipitación de los geles de Al, Fe y Mn, con la consiguiente evacuación de

la sílice en solución, se crean las condiciones necesarias para la formación de una corteza

de meteorización con un perfil del tipo saprolítico.

En la actualidad la mayoría de los investigadores considera que las soluciones coloidales

contribuyen significativamente a la migración fuera de los límites de la corteza de

meteorización de los compuestos en forma de soles de numerosos elementos. Por otro lado,

los coloides presentan una capacidad de intercambio iónico muy elevada, lo que favorece la

acumulación de determinados elementos químicos en los complejos coloidales adsorbentes.

Esto último, vinculado además a la alta capacidad de adsorción selectiva de determinados

coloides hacia los cationes de algunos metales particulares, trae como resultado la

acumulación, hasta alcanzar concentraciones de importancia económica, de dichos metales

en las asociaciones de minerales propios de las cortezas de intemperismo.

Los mecanismos de formación del yacimiento San Felipe son:

a) Concentración de los elementos de interés económico en los productos residuales

estables en las condiciones superficiales a expensa de la lixiviación de los componentes no

valiosos.

b) Lixiviación de los elementos de interés económico de las zonas superficiales de la

corteza de meteorización y su traslado en solución por las aguas superficiales y ulterior

redeposición en las zonas más profundos. La redeposición ocurre cuando las aguas que se



infiltran cargadas de metales se tropiezan con determinadas barreras geoquímicas,

preferentemente alcalinas y reductoras, para determinados metales que migran disueltos.

Según Golightly (2010) se distinguen tres series típicas del desarrollo del perfil de alteración

intempérica. En San Felipe se manifiestan todas con ligeras diferencias (González et al.,

2005). La primera serie se trata de una zona elevada con un nivel freático profundo donde la

lixiviación supera la erosión y conlleva al desarrollo de una potente zona de saprolita. En los

casos cuando la lixiviación alcanza las aguas subterráneas surge entonces la zona

nontronítica. Se incrementa la sílice libre relacionada con zonas de fracturación tectónica.

Los agentes erosivos actúan sobre todo en los bloques que se levantan y provocan la

denudación parcial de los ocres no texturales. Este material se transporta y es acumulado

en localidades de relieve más bajo, quizá sobre bloques tectónicos hundidos. A partir de

esta situación pudieron ocurrir elevaciones locales con la consecuente pérdida de las zonas.

La sílice libre se acumuló en las pendientes y bordes de la meseta. La serie dos tuvo un

desarrollo igual a la primera pero la erosión es sostenida, baja el nivel freático y ocurre la

transportación de las zonas lateríticas y saprolíticas. Ha ocurrido hasta entonces un

enriquecimiento en níquel de las partes inferiores de las saprolitas. La tercera serie tiene

lugar en el interior de la meseta San Felipe con niveles freáticos muy cerca de la superficie,

donde el desarrollo de la saprolita está frenado por el traslado lateral de Ni, Co y Fe,

surgiendo abundante sílice libre debido a valores bajos del pH. Si el nivel freático desciende

es posible que continúe la lixiviación dando lugar a una zona de enriquecimiento en níquel.

Este tipo de perfil se observa también en los bordes de la meseta, quizás por el avance de la

erosión del talud de la misma hasta las zonas que inicialmente estaban en su interior.

Se llegó a la conclusión de que la esmectita (nontronita) en su proceso de migración (como

compuesto coloidal) por la corteza de intemperismo suele captar cationes de níquel e

introducirlo en su envoltura atómica y de ahí su ocurrencia en la misma.

Teniendo en cuenta la evolución de la corteza de intemperismo en San Felipe, representada

por dos generaciones: una más antigua formada por relictos de sílice libre en forma de

ópalos y otra más joven que constituye las menas actuales, desarrolladas sobre los relictos

de la primera; se plantea que la hipótesis coloidal es la más probable para la formación de la

nontronita en el yacimiento San Felipe.

III.4.2 Valoración compleja de las menas niquelíferas del yacimiento San Felipe y opciones para los procesos metalúrgicos de extracción de los metales Los componentes útiles presentes en los yacimientos saprolíticos no se encuentran en fases

minerales discretas o individuales, por lo que no resulta posible la previa obtención de



concentrados de fases de minerales útiles por vías mecánicas, requiriéndose de complejos

procesos hidro y pirometalúrgicos para la recuperación de los componentes de interés

económico.

La clasificación de las menas permitió relacionar los aspectos geológicos y tecnológicos

para una evaluación de la corteza de intemperismo de San Felipe.

En la tabla III.5 se presenta la composición química del yacimiento según los tipos de

menas. A partir de estos contenidos se exponen en la tabla III.6 las características del

comportamiento geólogo-tecnológico esperado de las menas en el proceso metalúrgico, en

base a una serie de coeficientes aditivos y multiplicativos.

Tabla III.5 Contenido de los elementos químicos en el escombro y dentro de la capa útil del

yacimiento San Felipe. Zona NiO CoO Fe2O

3 FeO SiO2 MgO Al2O3 Cr2O

3 CaO PPI Suma Pot.

Escombro 0.52 0.06 42.9 0.01 34.0 0.8 10.2 1.5 0.1 10.1 100.2 7.1 Capa útil total

1.64 0.08 27.3 0.49 46.3 8.2 4.1 0.86 1.2 10.9 101.1 10.9

Sin MgO 1.16 0.15 48.2 0.17 29.8 1.21 7.0 1.70 0.1 10.4 99.9 0.2 Bajo MgO 1.61 0.08 29.7 0.38 47.7 4.80 4.3 0.95 0.2 10.5 100.3 7.1 Medio MgO

1.87 0.04 20.6 0.61 47.5 14.3 3.2 0.78 0.2 11.2 100.3 3.2

Alto MgO 1.45 0.02 13.6 0.92 43.5 26.9 1.8 0.47 0.3 11.3 99.4 0.4

Como índices para determinar el esquema tecnológico de procesamiento industrial se

utilizaron el coeficiente multiplicativo de la zonalidad (Kz), el cual refleja el grado de

transformación físico-química del material de la corteza y el coeficiente Kb, que toma en

consideración las propiedades de oxidación-reducción del medio en que se formaron las

menas. Ambos índices, así como la definición del tipo de proceso industrial correspondiente,

fueron tomados de la metodología de Vershinin (1983).

Kz = Fe2O3 * Al2O3 Coeficiente de zonalidad de la corteza de intemperismo SiO2 * MgO Kb = (Fe2O3 + FeO) Índice de condiciones Redox

Fe2O3

Para el estudio de la composición de las menas frente a su procesamiento metalúrgico y del

comportamiento de los componentes útiles (níquel y cobalto) en ellas se emplearon una

serie de índices.

N.M = Fe * Ni Número de mineral

SiO2 * MgO



A parte del número de mineral, para iguales fines se emplearon otros índices aditivos o

multiplicativos, que involucran a los componentes útiles: hierro y níquel, así como a los

nocivos: silicio y magnesio. Ver tabla III.5.

Como índice complementario, para caracterizar al unísono las propiedades tecnológicas y la

riqueza (nivel de extracción esperado para los componentes útiles) de las menas, Lavaut

(1987) introdujo el índice de zonalidad en forma modificada: según Kz * Ni * Co, ya que

aparte del níquel, es necesario tomar en consideración el contenido de cobalto. Para el

yacimiento de San Felipe se proyecta la extracción complementaria de Co (hasta un 90 %).

Tabla III.6 Evaluación compleja de la calidad de los tipos de menas del yacimiento San

Felipe.

Tipo de menas

Índices Geólogo-Tecnológicos Kz Kb N.M Ni+Fe Ni*Fe SiO2+MgO SiO2*MgO Kz*Ni*Co

Sin MgO 9.4 1.00 1.6 49.4 55.9 31.0 36.1 1.6 Bajo MgO 0.6 1.01 0.2 31.3 47.8 52.5 228.9 0.08 Medio MgO 0.1 1.03 0.06 22.5 38.5 61.8 679.2 0.007 Alto MgO 0.02 1.07 0.02 15.1 19.7 70.4 1170.2 0.0006 Sobre la base de todos los parámetros geólogo-tecnológicos se plantea que las menas de

San Felipe pueden ser procesadas mediante un esquema hidrometalúrgico de lixiviación

ácida, en estado natural y de acuerdo a la zonalidad geoquímica y mineralógica de la

corteza. Las menas alertan por la relación en ellas de componentes útiles y nocivos, lo que

se reflejará en los resultados del extractable durante el procesamiento tecnológico.

Opciones y diseño de procesamiento.

Los estudios realizados hasta la fecha (Alfonso, 2003; Herrera, 2009) cubrieron todo el

espectro de opciones de procesamiento desde pirometalurgia hasta lixiviaciones ácida y

amoniacal. El objetivo principal fue probar el comportamiento de las menas ricas en arcillas

de San Felipe mediante los diferentes procesos disponibles e identificar las rutas críticas.

La opción de procesamiento para la obtención de ferroníquel fue descartada basada en los

resultados negativos alcanzados. Esta opción no es factible técnicamente debido a la

elevada relación sílice/magnesio ocasionando erosión en los hornos y problemas para

separar al níquel del fundido silíceo. En adición los altos requerimientos energéticos

necesitan altos grados de níquel para que el proceso sea económico. Otro aspecto es la no

recuperación de cobalto, por lo que no se logra un crédito por este subproducto.

Las pruebas metalúrgicas usando el procesamiento Caron resultaron ser lo suficientemente

desalentadoras como para descartar esta opción. Las recuperaciones de níquel (máximo 65

%) y cobalto (alrededor de 35 %) fueron no económicas. Estos resultados negativos se

atribuyen a los bajos contenidos de hierro (20 %), los que representan menos de la mitad de



los contenidos de hierro en las menas oxidadas de Moa. En la menas de San Felipe las

arcillas ricas en magnesio recristalizan en silicatos refractarios, donde el níquel es

inaccesible a la lixiviación amoniacal. El autor no cree que el proceso Caron sea económico

con los precios bajos de níquel y especialmente por los altos costos energéticos y de

reactivos.

Las pruebas mediante lixiviación ácida a altas presiones fueron más alentadoras en

términos de recuperación de los metales (Ni- 98 % y Co- 95 %). Dos problemas potenciales

detectados son los altos consumos de ácido por los elevados contenidos de magnesio y

difíciles características reológicas de las menas ricas en arcillas.

Existen varios procesos hidrometalúrgicos que están siendo pilotados y evaluados en la

actualidad, los que incluyen la lixiviación ácida a presión mejorada (EPAL), lixiviación

atmosférica (AL), lixiviación clorídica y lixiviación en pilas.

La composición mineralógica de las menas arcillosas hace compleja su preparación. El

esquema convencional de preparación de pulpa sólo permite obtener pulpas con 30 – 35 %

de sólidos mediante la sedimentación (Cawse y Bulong), por lo que se ha pasado a la

preparación directa de pulpas con alto porciento de sólidos (30 – 40 %), por ejemplo Murrin

Murrin). Las menas nontroníticas de San Felipe, mediante el uso del esquema convencional

de preparación de pulpa, reportó 30 % de sólidos y menos. La aplicación de nuevas

tecnologías y/o aditivos permitió alcanzar pulpas hasta con 35 % sólidos.

El empleo de agua salina en el proceso (plantas de Cawse y Bulong) es un hecho y aunque

las condiciones de corrosión y abrasión requirieron materiales especiales, se reivindica una

cinética más rápida, extracciones altas de Ni y Co y una mejora sustancial en la

sedimentación.

En los procesos industriales hidrometalúrgicos la efectividad de extracción del níquel

depende, entre otros factores de la composición de las fases de la mena y de la forma en

que está presente el níquel en estas fases. A modo de ejemplo, estudios como µXAF en

fases monominerales del perfil saprolítico de San Felipe permitirían caracterizar la posición

que ocupa el níquel en la estructura de la especie mineralógica (si está adherido a la

superficie o entra en la estructura del mineral), lo cual es de gran importancia para diseñar

procesos de tratamiento industrial.

Los recursos estimados en el área del yacimiento alcanzan los 291 millones de toneladas

(1,3 %Ni – 0,05 %Co), de las que 144 millones son de mineral de alta ley (1,6 % Ni – 0,06 %

Co). Para el proceso de estas reservas se propone diseñar una planta metalúrgica, con

capacidad de procesar 3,7 millones de toneladas de saprolita al año, con un contenido de Ni



de 1,33-1,65 %, y producir de 30 000 a 50 000 toneladas de níquel anuales. La tecnología

que pudiera emplearse sería la lixiviación ácida (disolución del metal a presión con ácido

sulfúrico), de la cual se obtendrá un producto intermedio de hidróxido de níquel y cobalto,

con una eficiencia de extracción del 90 % en su última fase. En el proceso industrial, la

extracción en la refinería del níquel y cobalto, se realizaría por el método solvente (ASX) por

amonio, obteniéndose un producto final de níquel metálico (> 99 %) y sulfuro de cobalto.

III.4.3 Perspectivas de San Felipe como yacimiento policomponente y su interés desde el punto de vista práctico Sobre el macizo ofiolítico de Camagüey se originó una extensa y potente corteza de

meteorización como resultado de la acumulación de los productos residuales en el

yacimiento de carácter eluvial San Felipe. El mismo constituye un yacimiento de talla

mundial muy enriquecido en Fe, Ni, Co, Cr, Al, Mn y muchos otros metales. Actualmente se

prevé su explotación solamente para la recuperación del Ni y parte del Co.

El análisis que a continuación se realiza tiene como objetivo fundamental dar a conocer

algunos datos acerca de la distribución de metales preciosos y determinados elementos

raros en las saprolitas niquelíferas camagüeyanas, haciendo énfasis en los EGP. Durante el

proceso de formación de la corteza de meteorización niquelífera a partir de las rocas

ultrabásicas, algunos elementos químicos resultan fuertemente lixiviados y extraídos,

manifestando una significativa migración acuosa, al tiempo que otros menos móviles se

concentran notablemente.

Dentro de los primeros se destacan: Si, Mg, Ca, Fe2+ y K, mientras que dentro de los

segundos lo hacen: Fe3+, Al, Cr, Ti, Mn, Ni, Co, Cu, Zn. Hay que destacar que en los

productos residuales ocurre una significativa concentración de prácticamente todos los

elementos minoritarios presentes en las rocas madres (microelementos)

independientemente de la capacidad de migración acuosa de los mismos en las condiciones

hipergénicas (Lavaut, 2015).

Desde nuestro punto de vista, la significativa concentración relativa de los elementos

minoritarios en los productos residuales, en comparación con sus concentraciones en la

roca madre, se debe a la alta capacidad de adsorción de los silicatos secundarios y de

determinados productos de la hidrólisis de los elementos mayoritarios poco móviles, en

particular los hidróxidos de hierro y manganeso, que convierten a las saprolitas en una

eficiente barrera de sorción, que hace que una cantidad apreciable de los elementos

químicos minoritarios que migran en forma iónica en el medio acuoso se vean

imposibilitados de abandonar el espacio ocupado por la corteza.



Elementos tan dispersos en las ultrabasitas, como son los casos del germanio y el escandio

se encuentran concentrados de manera notable en el yacimiento San Felipe. El escandio es

un subproducto potencialmente recuperable (más del 85 %) en algunos minerales

(oxihidróxidos de Mn-Fe) cuando se procesan por la tecnología HPAL (Herrera, 2005).

Investigaciones preliminares demostraron que existen tecnologías y se pueden aplicar para

recuperar ese metal. A medida que crecen los proyectos HPAL y se consolida la tecnología

básica, seguramente va a aumentar el interés por recuperar subproductos tales como el Sc

para mejorar los índices económicos especialmente en el procesamiento de minerales

saprolíticos de baja ley.

Todo un conjunto de metales, dentro de los que se destacan los EGP, Au, Ag y otros, que

son caracterizados como prácticamente inmóviles o de muy escasa capacidad de migración

acuosa en las condiciones hipergénicas oxidantes, se concentran de manera notable en la

corteza. Esto se comprueba por los datos obtenidos acerca de la distribución de los EGP en

San Felipe. Si se tiene en cuenta que en las rocas ultrabásicas las concentraciones de los

EGP se encuentran en el orden de unos pocos ppb, a pesar de que ellas son las rocas de la

corteza terrestre en que estos elementos suelen alcanzar sus máximas concentraciones,

podrá observarse que en las menas saprolíticas algunos de estos elementos, entre los que

se destacan Pd, Pt y Ru, experimentaron una considerable concentración relativa, con un

factor de enriquecimiento superior a 10.

Las concentraciones obtenidas para estos elementos pueden ser consideradas como

notablemente anómalas, en comparación con el fondo geoquímico estimado para la corteza

terrestre en general y para las ultrabasitas en particular. El contenido total de EGP en San

Felipe es de 78 ppb como promedio. El conjunto de EGP es dominado por el Pd. El aporte

de los platinoides raros (Ru, Ir, Rh) es relativamente bajo y la relación (Ru+Ir) / (Pt+Pd) es

también baja. Estos datos pueden ser tomados como tentativos para comenzar, pues no

toman en cuenta los sectores ricos en EGP relacionados con trampas estructurales

(bolsones) con unidades ricas en Mn y otras barreras geoquímicas.

Estas rocas contienen otros metales de transición importantes y con demanda para la

industria, como el vanadio (V), cromo (Cr), manganeso (Mn), cobre (Cu), cinc (Zn), titanio

(Ti), galio (Ga), estroncio (Sr) y ytrio (Y).

Del grupo de los ETR en las rocas ultramáficas camagüeyanas existen prácticamente todos

los lantánidos, entre los cuales están varios metales de alta demanda y aplicación

tecnológica actual, como son el cerio (Ce), europio (Eu), gadolinio (Ga), lantano (La), terbio



(Tb), lutecio (Lu), neodimio (Nd), disprosio (Dy), praseodimio (Pr) y holmio (Ho) (Aiglsperger,

et al., 2013; Chang, 2015 d).

Aunque se ha estudiado muy poco la distribución de Au y Ag, también se espera un

enriquecimiento notable en la corteza. Teniendo en cuenta que el Au, dentro de las rocas de

la corteza terrestre, alcanza sus máximas concentraciones en las ultrabasitas y la escasa

movilidad geoquímica de este elemento, pudiera esperarse que el Au presentara

concentraciones semejantes o superiores a las del Pd, por lo que entonces la sumatoria de

Pt, Pd, Ru y Au superaría con creces la cifra de 80 ppb. Desde nuestro punto de vista vale la

pena continuar investigando la distribución de los metales nobles y otros elementos raros y

dispersos, teniendo muy en cuenta el carácter zonal de dicha distribución en el perfil,

conocer mejor las formas en que ellos existen y las vías más apropiadas para su

recuperación económica en un futuro no muy lejano.

Esto es totalmente posible porque en las últimas dos décadas regiones del mundo con

industrias minero-metalúrgicas basadas en saprolitas niquelíferas han obtenido sustanciales

éxitos en la extracción, además de níquel y cobalto, también de otros metales (escandio,

cromo, hierro) como sub-productos del proceso fabril, y aún no cesan en ulteriores

investigaciones geológicas, químicas y metalúrgicas para lograr la extracción también de

otros metales existentes en las cortezas, como el oro y los platinoides. (Metallica Minerals

Ltd., 2015; Sumitomo Metal Mining Co., Ltd., 2015).

Aunque los contenidos de platinoides son apreciablemente inferiores a los presentes en

menas sulfurosas (Norilsk, por ejemplo), los metalúrgicos han propuesto una tecnología

factible de extracción de los mismos de menas supergénicas durante la producción de

níquel.

En los momentos actuales, en que la humanidad está enfrascada en una mejor protección

del medio y sus recursos, se impone la imperiosa necesidad de una utilización más integral

y racional de las materias primas minerales que generan grandes volúmenes de desechos

que contienen cantidades considerables de componentes valiosos, que por barreras

tecnológicas o energéticas son abandonados, sin despertar el más mínimo interés como

recursos de la humanidad.

La corteza de meteorización de San Felipe constituyen un yacimiento metalífero poli-

componente valioso, aún con muy bajo grado de estudio químico y metalúrgico, cuyo valor

potencial actual ha crecido en más de 135 veces por la demanda de metales estratégicos y

sus altas tasas de cotizaciones en el mercado.



La química y la hidrometalurgia ácida mundial en la última década logró en Australasia

extraer Fe, Ni, Co, Sc, Cr, y continúa las investigaciones para recuperar otros metales más,

lo cual es una demostración de que es posible la expansión en la recuperación de metales

de las saprolitas (fuentes futuras no convencionales de REE y EGP).

III.5 Conclusiones La aplicación de la estrategia para la caracterización geoquímica y mineralógica de la

corteza de meteorización posibilitó constatar su factibilidad y conveniente utilización como

instrumento metodológico efectivo para valorar el comportamiento y papel de los elementos

químicos que integran la celda elemental de la nontronita y las implicaciones en la minería y

metalurgia de las características físicas, químicas y mineralógicas del material, así como la

valoración compleja de las menas y perspectivas de San Felipe como yacimiento

policomponente.


91

Alfonso Chang Rodríguez Conclusiones generales y Recomendaciones Tesis Doctoral

CONCLUSIONES GENERALES El cumplimiento de las tareas científicas y la aplicación parcial en la práctica de los

resultados geoquímicos y mineralógicos obtenidos en la investigación permitieron la

confirmación de la hipótesis científica de partida y arribar a las conclusiones

siguientes:

1. Se logró la caracterización geoquímica y mineralógica de la corteza de

meteorización del yacimiento de San Felipe a partir de la determinación de las fases

minerales portadoras de níquel y de sus estructuras cristaloquímicas con el empleo de

métodos científicos y técnicas analíticas de avanzada, para optimizar la eficiencia en la

extracción del níquel a escala industrial.

2. Las características físicas (granulometría, peso volumétrico, humedad, potencia) y la

composición química, caracterizan al material intemperizado y explican su

comportamiento durante la etapa de preparación de muestras y otros procesos que

ocurren en la metalurgia del níquel.

3. La identificación mineralógica y el establecimiento de tres paragénesis minerales

asociadas a las mineralización niquelífera del yacimiento San Felipe constituye un

aporte al conocimiento científico de la mineralogía de las arcillas esmectitas y a la

metalogenia exógena en la región centro-oriental, vinculadas a los principales eventos

geólogo - estructurales, siendo el primer yacimiento de saprolitas niquelíferas del país

en identificarse y establecerse las mismas.

4. La identificación y caracterización de los minerales portadores de níquel permite

orientar con mayor precisión el procesamiento tecnológico, logrando que se obtengan

mejores rendimientos en la recuperación del metal. La nontronita es la principal fase

mineral portadora en las zonas saprolíticas de la corteza de meteorización del

yacimiento San Felipe, porta hasta un 4,0 % en peso de níquel, con un contenido

promedio de 2,58 %. Predomina en la zona de ocres texturales nontroníticos y

serpentinitas nontronitizadas, concentrándose en la fracción fina (- 0,074 mm),

representando alrededor del 58 % en peso del material saprolítico. Las otras especies

mineralógicas portadoras de mineralización son las serpentinas, goethita, asbolanas,


92


maghemita y cloritas. A partir de las fracciones monominerales de los portadores se

determinó la participación de cada una en el contenido total de níquel, con un aporte

del 76 % del metal de la nontronita.

5. La presencia del dióxido de silíceo (SiO2), en todas sus formas de existencia en las

menas arcillosas del yacimiento San Felipe, constituye una particularidad mineralógica

de la mineralización niquelífera en la región Camagüey y se distingue por sus

contenidos, del resto de los yacimientos saprolíticos cubanos y extranjeros. La sílice

libre, que es muy abundante, es fase mineral no portadora de níquel, junto con

hematita, micas, espinelas.

6. Se estableció el mecanismo de migración geoquímica y evacuación del níquel,

cuantificando la ganancia o pérdida de los componentes a través del perfil de

alteración. La proporción de níquel en los minerales del protolito ultrabásico es baja,

inferior al 0,3 %, por lo que forzosamente se ha concentrado en los filosilicatos ricos por

un proceso de enriquecimiento supergénico, desvinculado de procesos hidrotermales.

Por consiguiente el proceso metalúrgico debe contemplar la realización de un modelo

reactivo para la extracción del níquel de estos silicatos.

7. El cálculo de los números de cationes en cada muestra de esmectitas, obteniéndose

las fórmulas cristaloquímicas de la celda unidad del mineral, ha facilitado una

valoración directa de la composición química así como la distribución de los elementos

químicos en su estructura, el cálculo y elaboración de las fórmulas estequiométricas

para la nontronita se realizan por primera vez en las investigaciones de la

mineralización niquelífera en la región Camagüey y del país.

8. Las investigaciones geoquímicas y mineralógicas desarrolladas han verificado el

carácter arcilloso silicatado de la mineralización niquelífera en saprolitas del yacimiento

San Felipe. La principal barrera geoquímica para la concentración de elementos

formadores de menas (níquel, cobalto) la constituyen los silicatos capiformes de la

zona saprolítica, debido a su alto poder sorbcional y de intercambio catiónico.


93


RECOMENDACIONES La implementación de la caracterización geoquímica y mineralógica de cortezas de

meteorización de yacimientos de níquel hipergénico exige la consideración y puesta en

práctica de las recomendaciones siguientes:

1. Realizar la caracterización cristaloquímica a las demás fases portadoras del perfil

saprolítico, como serpentinas, goethita, maghemita, cloritas y asbolanas, las cuales no

liberan con la misma facilidad el níquel durante el procesamiento metalúrgico e

introducir en la práctica los resultados de la investigación durante el proceso de

planificación minera y toma de decisiones tecnológicas en el yacimiento San Felipe y

en otros yacimientos a explotar con el objetivo de proyectar la extracción del mineral y

su procesamiento industrial con menos riesgos asociados a la mineralogía de las

menas, ya que el bajo grado de conocimiento de la composición sustancial afecta el

proceso metalúrgico.

2. Validar y generalizar la caracterización geoquímica y mineralógica en otros

yacimientos saprolíticos, con fases minerales diferentes (Yamanigüey) y también en

otros tipos genéticos de yacimientos lateríticos (Cajálbana, Pinares Oeste).

3. Evaluar económicamente la mineralización acompañante en las menas del

yacimiento San Felipe, cuando se decida la explotación de sus reservas, ya que las

mismas pudieran presentar contenidos económicos de ETR, Au y EGP.


Alfonso Chang Rodríguez Referencias Bibliográficas Tesis Doctoral

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Alfonso Chang Rodríguez Anexos Tesis Doctoral

RELACIÓN DE ANEXOS Anexo 1. Perfil laterítico esquemático desarrollado sobre rocas ultramáficas (Elías, 2004).

Anexo 2. Clasificación de la zonalidad vertical y perfil litológico (Lavaut, 1998).

Anexo 3. Esquema de la estructura de los tres tipos de perfiles lateríticos de níquel.

Modificado de Elías, 2002.

Anexo 4. A) Localización de las ofiolitas del cinturón ofiolítico cubano septentrional. B)

Estructura de las ofiolitas de Camagüey, Cuba (modificado de Iturralde-Vinent, 2001).

Anexo 5. Ubicación geográfica de la región de estudios y del yacimiento San Felipe.

Anexo 6. Esquema geológico regional.

Anexo 7. Esquema geológico del yacimiento San Felipe.

Anexo 8. Columna litológica del yacimiento San Felipe.

Anexo 9. Mapa geoquímico de distribución del níquel en la capa útil del yacimiento San

Felipe.

Anexo 10. Esquema de ubicación de los puntos de muestreo.

Anexo 11. Composición química del perfil de alteración del yacimiento San Felipe.

Resultados de los análisis por FRX.


Resultados de los análisis por ICP-MS (en ppm).

Anexo 13. (a) Variación del contenido de Si02 a lo largo del perfil de alteración. (b)

Variación de los contenidos de AI203 y Fe203 a lo largo del perfil de alteración.

Anexo 14. (a) Variación del contenido de Cr203 a lo largo del perfil. (b) Variación del

contenido de MnO a lo largo del perfil.

Anexo 15. (a) Variación del contenido de TiO2 y P2O5 a lo largo del perfil. (b) Variación

del contenido de CaO a lo largo del perfil.

Anexo 16. Variación del contenido de elementos del grupo REE a lo largo del perfil.

Anexo 17. Distribución de Sc dentro de los perfiles de alteración investigados. sp. =

saprolita; li. = limonita; fc. = coraza de hierro.

Anexo 18. (a) Variación de la concentración de Rb, Nb y Th y (b) Ta, Hf, Sn y Tl a lo largo

del perfil de alteración.

Anexo 19. Distribución de los PGE, normalizados a los condritos en la corteza

investigada de San Felipe. La normalización se realizó tomando los valores de Naldrett y

Duke (1980).



Anexo 20. Distribución de los PGE total dentro del perfil investigado.

Anexo 21. Espectro de DRX de una muestra de la zona laterítica. lz: lizardita, gt: goethita,

hem: hematita, qtz: cuarzo.

Anexo 22. Espectro de DRX de una muestra de la subzona de ocres texturales lateríticos.

sm: esmectita, gt: goethita, qtz: cuarzo.

Anexo 23. Imagen de electrones retrodispersados (BSE): de agregados criptocristalinos

de esmectita, cuarzo y óxidos de hierro (izquierda) y de un cristal de óxido ó hidróxido de

hierro (derecha).

Anexo 24. Espectro de DRX de una muestra de la subzona de ocres texturales

nontoníticos. sm: esmectita, lz: lizardita, mgh: maghemita.

Anexo 25. Imagen de microscopía óptica sin analizador (np) y nícoles cruzados (nc) de

agregados de lizardita parcialmente reemplazados por esmectita.

Anexo 26. Espectro de DRX de una muestra de la subzona de serpentinitas

nontronitizadas. sm: esmectita, lz: lizardita, mgh: maghemita.

Anexo 27. Imagen BSE: de un cristal de piroxeno pseudomorfizado por lizardita y

alterado parcialmente a esmectita (izquierda) y de un cristal de olivino completamente

alterado a lizardita en los bordes y a esmectita en el núcleo (derecha).

Anexo 28. (a) Imagen BSE de cristal de espinela fracturado y (b) detalle de las fracturas,

rellenas por esmectita y óxidos de hierro.

Anexo 29. Espectro de DRX de una muestra de la subzona de serpentinitas lixiviadas.

sm: esmectita, lz: lizardita, mgh: maghemita.

Anexo 30. Imagen de microscopía óptica en np y nc de cristales de piroxeno totalmente

pseudomorfizados a lizardita. En los planos de exfoliación se observa una película de

óxidos de hierro (probablemente goethita).

Anexo 31. Imagen de microscopía óptica en np y nc. Se observa la textura mallada típica

de la alteración de olivino a lizardita. Los núcleos de olivino están alterados a esmectita.

En la parte inferior izquierda, fractura completamente rellena por lizardita.

Anexo 32. Imagen de microscopía óptica en np y nc de bloques de agregados botroidales

de cuarzo probablemente procedentes del colapso de una veta silicificada.

Anexo 33. Imagen BSE de cristales de clorita (chl) rodeados por agregados

criptocristalinos de esmectita.

Anexo 34. Imagen de TEM de agregados de esmectita. Se marca la posición de cuatro

análisis.



ANEXOS



Anexo 1. Perfil laterítico esquemático desarrollado sobre rocas ultramáficas (Elías, 2004).

Anexo 2. Clasificación de la zonalidad vertical y perfil litológico (Lavaut, 1998).



Anexo 3. Esquema de la estructura de los tres tipos de perfiles lateríticos de níquel. (Modificado de Elías, 2002).



Anexo 4. A) Localización de las ofiolitas del cinturón ofiolítico cubano septentrional. B) Estructura de las ofiolitas de Camagüey, Cuba (modificado de Iturralde-Vinent, 2001).



Anexo 5. Ubicación geográfica de la región de estudios y del yacimiento San Felipe.

Hoja JIQUI 4581-II

1:50000Hoja JARONU 4681-III

1:50000

Hoja FLORIDA 4580-I1:50000

Hoja ALJIBITO 4680-IV1:50000

AreaConcesion

x= 810000y= 210000

x= 821000y= 210000

x= 821000y= 202000

x= 818000y= 199000

x= 810000y= 199000

1 2

3

45



Anexo 6. Esquema geológico regional.



Anexo 6. Continuación: Leyenda al esquema geológico regional. bQ4: Depósitos biogénicos, limos orgánicos, materia semidescompuesta.

alQ4: Depósitos aluviales, arenas, arcillas y limos.

dcolN2-Q: Depósitos coluviales, bloques de mocarreros y serpentinitas.

gneN2-Q1: Fm. Guane; conglomerados y arenas, abigarrados.

elN2-Q: Depósitos eluvio-deluviales; ocres no texturales y texturales.

VzN1-2: Fm. Vázquez; arenas, arcillas, magnesitas.

SeP2-3: Fm. Senado; brecha conglomerado serpentinítica.

EmP1-2: Fm. Embarcadero; calciruditas y calcarenitas.

TgP1-2: Fm. Taguasco; brecha conglomerado polimíctica.

Complejo plagiogranítico; plagiogranito, tonalitas, granito.

CocKo-cp: Fm. Caobilla; tobas, xenotobas, lavas, xenolavas.

PiKco-cp: Fm. Piragua; tobas, tufitas, calizas y lavas.

ReK2m: Gr. Remedios; calizas de granos finos y dolomitas.

CEJth-Kal: Complejo Esmeralda; calizas arcillosas y esquistos calcáreos arcillosos.

MpJ?: Fm. Mate Prieto; silicitas y metasilicitas.

Gabros cumulativos.

Cuerpos de cromitas.

Peridotitas (Hazburgitas) serpentinizadas.

Embalses de agua.

Fallas definidas.

Fallas supuestas.

Fallas de sobrecorrimiento.



Anexo 7. Esquema geológico del yacimiento San Felipe.



Anexo 8. Columna litológica del yacimiento San Felipe.



Anexo 9. Mapa geoquímico de distribución del níquel en la capa útil del yacimiento San

Felipe.



Anexo 10. Esquema de ubicación de los puntos de muestreo.




Resultados de los análisis por FRX.

Muestra SiO2 (%)

Al2O3 (%)

Fe2O3 (%)

MnO (%)

MgO (%)

CaO (%)

Na2O (%)

K2O (%)

TiO2 (%)

P2O5 (%)

Zr (ppm)

PPI (%)

Suma (%)

8412 44,46 1,19 11,94 0,19 29,86 0,28 < LLD < LLD 0,01 0,01 3,8 11,02 98,95 8411 44,73 1,82 16,89 0,19 22,79 0,15 < LLD 0,01 0,02 0,01 5,9 9,96 96,56 8410 43,97 1,51 17,56 0,22 23,23 0,12 < LLD 0,01 0,07 0,01 5,5 9,99 96,68 8409 46,35 2,16 21,84 0,45 14,95 0,15 < LLD 0,01 0,03 0,01 5,6 8,81 94,75 8408 47,57 2,27 24,18 0,42 11,49 0,19 < LLD 0,02 0,06 0,01 5,8 7,91 94,12 8407 46,30 2,17 22,65 0,35 13,62 0,18 < LLD 0,01 0,05 0,01 5,7 8,36 93,70 8406 45,25 2,41 25,87 0,34 10,89 0,20 < LLD 0,02 0,04 0,01 5,4 8,00 93,03 8405 45,83 3,27 30,47 0,58 5,65 0,33 < LLD 0,02 0,06 0,01 6,1 6,90 93,12 8404 45,03 4,23 29,85 0,95 5,62 0,25 < LLD 0,02 0,05 0,01 6,2 7,24 93,25 8403 49,56 3,40 30,88 0,76 4,23 0,24 < LLD 0,02 0,03 0,01 5,9 6,45 95,58 8402 32,15 7,73 32,01 0,21 4,77 0,20 < LLD 0,01 0,08 0,02 7,2 5,15 82,33 8399 45,35 2,73 24,14 0,43 15,66 0,08 < LLD < LLD 0,03 0,01 6,0 8,58 97,00 8398 48,82 3,09 31,43 0,18 7,02 0,09 < LLD < LLD 0,02 0,01 6,8 6,37 97,03 8397 46,74 3,19 30,61 0,18 7,13 0,15 < LLD < LLD 0,06 0,01 5,2 7,51 95,58 8396 84,21 1,09 8,95 0,05 1,34 0,03 < LLD < LLD 0,06 0,01 5,5 2,34 98,08 8395 48,88 3,16 33,57 0,32 3,90 0,13 < LLD < LLD 0,03 0,01 8,8 7,10 97,11 8394 31,34 4,70 47,83 0,11 2,83 0,11 < LLD < LLD 0,04 0,02 7,9 8,79 95,77 8393 36,30 4,43 44,46 0,14 2,56 0,13 < LLD < LLD 0,06 0,01 6,4 8,66 96,75 8392 41,79 7,42 34,40 0,21 4,16 0,11 < LLD 0,03 0,20 0,05 38,5 9,54 97,91 8391 8,84 13,00 63,25 0,42 0,21 0,03 < LLD 0,04 0,48 0,20 98,2 11,29 97,75



Anexo 12. Composición química del perfil de alteración del yacimiento San Felipe. Resultados de los análisis por ICP-MS (en

ppm).

Muestra Li Rb Cs Be Sr Ba Sc V Cr Co Ni Cu Zn Ga Y Nb Ta Zr Hf

8391 15,0 4,1 0,70 1,70 8,34 64,4 50,9 351,2 19290 362,6 3471,6 107,8 203,2 18,8 8,19 6,69 0,48 63,3 1,75 8392 5,29 2,0 0,39 1,22 11,9 81,49 34,9 161,2 6245,9 338,7 7221,6 122,6 100,2 7,19 13,4 3,11 0,22 25,5 0,72 8393 0,46 0,4 0,05 0,23 11,9 89,1 43,7 157,0 6872,5 173,3 8709,5 79,62 140,1 3,54 8,06 0,18 0,03 1,54 0,05 8394 0,56 0,4 0,03 0,11 9,19 0 45,0 155,0 7197,4 111,0 7437,8 78,41 142,2 3,71 4,40 0,11 0,02 1,06 0,03 8395 0,87 0,4 0,03 0,12 16,9 129,8 26,8 89,61 4501,8 288,5 7813,6 79,65 132,8 2,93 3,50 0,08 0,02 2,12 0,04 8396 2,85 0,2 0,03 0 2,72 2,901 8,09 21,93 1260,6 88,73 2890,2 36,07 35,54 1,11 0,66 0,12 0,20 0,58 0,02 8397 0,96 0,2 0,02 0 5,84 0 30,0 41,1 6339,9 245,3 8850,5 34,49 126,2 2,96 0,55 0,07 0,02 0,44 0,01 8398 0,73 0,3 0 0 6,63 42,53 31,0 52,84 4615 274,0 8651 41,27 118,7 3,50 0,57 0,30 0,03 0,91 0,01 8399 1,13 0,1 0 0 5,98 23,33 25,7 38,37 4065,7 300,7 6513,6 34,05 70,04 2,67 0,67 0,12 0,02 0,69 0 8401 15,6 3,3 0,58 1,02 6,50 26,37 60,7 213,4 17070 395,6 3358 96,40 149,6 13,6 5,78 4,31 0,31 41,9 1,23 8402 20,8 1,1 0,02 0 20,6 36,44 25,7 246,8 48710 223,3 7182,9 70,88 938,8 5,72 0,98 0,32 0,04 2,31 0,04 8403 2,66 0,8 0 0 37,7 497,1 31,3 57,27 6336,1 1392 10020 65,92 137,6 3,12 0,89 0,09 0 0,84 0 8404 0,82 0,8 0 0,15 28,8 493,2 28,0 44,73 5772,3 1057 15340 80,23 147,7 3,39 2,37 0,13 0 0,75 0 8405 0,90 0,9 0 0,10 26,5 81,59 29,6 42,63 6583 793,1 19360 63,98 156,8 2,91 3,79 0,05 0 0,63 0 8406 2,13 0,5 0 0,15 21,4 32,51 22,8 35,59 3920,2 363,1 24020 31,37 173,5 1,74 10,8 0,01 0 0,23 0 8407 2,11 0,6 0 0 19,8 171,8 21,0 32,22 3255,4 290,3 21630 26,34 89,42 1,78 15,1 0,02 0 1,18 0,04 8408 1,80 0,6 0 0 19,8 112,4 22,0 31,32 3052,5 309,5 19090 21,76 82,32 1,89 11,1 0,01 0 0,1 0 8409 1,54 0,4 0 0 26,6 289,1 17,9 32,64 2425,2 257,2 18440 14,35 69,59 1,63 12,8 0,01 0 0,07 0 8410 1,44 0,3 0 0 12,2 27,28 15,2 33,11 2329,7 208,8 8554,5 18,22 52,36 1,11 3,46 0,02 0,01 0,10 0 8411 2,20 0,4 0 0 12,2 34,43 16,5 38,94 2802,2 215,9 8539,4 21,78 60,47 1,33 3,88 0,08 0,03 0,72 0 8412 1,72 0,2 0 0 7,89 10,05 11,4 39,86 1561,4 128,9 2587,8 39,91 27,20 0,77 0,24 0,00 0 0 0



Anexo 12. Continuación.

Muestra Mo Sn Tl Pb U Th La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu

8391 5,7 1,2 0,15 14,7 3,25 6,07 9,22 57,26 2,52 9,94 2,34 0,53 1,86 0,30 1,79 0,36 1,05 0,17 1,22 0,16 8392 2,1 0,4 0,07 4,5 0,69 2,24 8,32 25,21 2,81 11,2 2,72 0,62 2,44 0,41 2,46 0,52 1,47 0,23 1,53 0,24 8393 1,0 0 0,01 0,33 0,05 0,11 5,09 1,32 1,54 5,88 1,38 0,31 1,31 0,20 1,20 0,23 0,65 0,10 0,67 0,11 8394 1,0 0 0 0,84 0,06 0,06 2,49 0,56 0,73 2,80 0,62 0,13 0,62 0,09 0,54 0,12 0,33 0,05 0,37 0,06 8395 0,8 0 0,01 0,11 0,02 0,04 2,81 0,87 0,49 2,12 0,23 0,07 0,23 0,04 0,29 0,07 0,22 0,03 0,25 0,04 8396 9,5 0 0,01 0 0,02 0,01 0,31 0,45 0,06 0,19 0,01 0,01 0,02 0,01 0,03 0,01 0,04 0,01 0,06 0,01 8397 0,9 0 0,01 0,31 0,01 0,03 0,28 0,27 0,06 0,26 0,04 0,01 0,04 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 0,08 0,01 8398 0,7 0,17 0,01 0,10 0,02 0,35 0,34 0,33 0,08 0,28 0,05 0,01 0,06 0,01 0,05 0,01 0,02 0,01 0,04 0,01 8399 0,6 0,13 0,02 0,64 0,02 0,04 0,40 0,52 0,08 0,20 0,05 0,01 0,04 0,01 0,04 0,01 0,03 0,01 0,06 0,01 8401 3,9 1,03 0,15 11,1 2,57 4,37 7,47 30,4 1,92 7,37 1,55 0,35 1,27 0,23 1,31 0,26 0,69 0,11 0,78 0,10 8402 1,1 0,14 0,01 0,74 0,14 0,22 1,15 2,37 0,27 1,02 0,22 0,05 0,15 0,02 0,18 0,03 0,07 0,01 0,07 0,01 8403 0,2 0,23 0,02 0,07 0,02 0,06 1,22 4,93 0,26 1,03 0,16 0,07 0,17 0,02 0,15 0,02 0,05 0,01 0,06 0,01 8404 0,3 0,11 0,02 0,09 0,02 0,03 3,44 11,91 0,79 2,99 0,52 0,19 0,58 0,08 0,47 0,10 0,27 0,05 0,42 0,06 8405 0,1 0,16 0,01 0 0,02 0 1,64 9,06 0,55 2,07 0,60 0,17 0,62 0,12 0,91 0,20 0,64 0,13 1,08 0,16 8406 0,2 0,12 0 0 0,02 0 1,46 5,24 0,73 3,13 1,03 0,32 1,32 0,26 1,82 0,43 1,31 0,23 1,63 0,28 8407 0,2 0,16 0 0 0,03 0,01 2,05 0,9 0,99 4,29 1,30 0,42 1,61 0,28 1,94 0,48 1,45 0,24 1,51 0,26 8408 0,1 0,13 0 0 0,01 0 2,83 0,16 1,08 4,49 0,90 0,26 0,91 0,13 0,96 0,22 0,59 0,09 0,54 0,07 8409 0,4 0,05 0 0 0,02 0 3,04 0,16 1,2 5,55 0,90 0,28 0,82 0,12 0,79 0,19 0,48 0,05 0,34 0,04 8410 0,5 0,06 0 0 0,01 0 2,21 0,29 0,36 1,60 0,19 0,03 0,12 0,01 0,12 0,02 0,07 0,01 0,05 0,01 8411 0,4 0,09 0 0,24 0,04 0,05 1,79 0,75 0,40 1,62 0,22 0,05 0,20 0,03 0,21 0,05 0,15 0,02 0,13 0,02 8412 0,1 0 0 0 0 0 0,10 0,05 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,01 0,01



Anexo 13. (a) Variación del contenido de Si02 a lo largo del perfil de alteración. (b)

Variación de los contenidos de AI203 y Fe203 a lo largo del perfil de alteración.

Anexo 14. (a) Variación del contenido de Cr203 a lo largo del perfil. (b) Variación del

contenido de MnO a lo largo del perfil.



Anexo 15. (a) Variación del contenido de TiO2 y P2O5 a lo largo del perfil. (b) Variación

del contenido de CaO a lo largo del perfil.

Anexo 16. Variación del contenido de elementos del grupo REE a lo largo del perfil.



Anexo 17. Distribución de Sc dentro de los perfiles de alteración investigados. sp. =

saprolita; li. = limonita; fc. = coraza de hierro.

Anexo 18. (a) Variación de la concentración de Rb, Nb y Th y (b) Ta, Hf, Sn y Tl a lo

largo del perfil de alteración.



Anexo 19. Distribución de los PGE, normalizados a los condritos en la corteza

investigada de San Felipe. La normalización se realizó tomando los valores de Naldrett y

Duke (1980).

Anexo 20. Distribución de los PGE total dentro del perfil investigado.



Anexo 21. Espectro de DRX de una muestra de la zona laterítica. lz: lizardita, gt:

goethita, hem: hematita, qtz: cuarzo.


lateríticos. sm: esmectita, gt: goethita, qtz: cuarzo.

Anexo 23. Imagen de electrones retrodispersados (BSE): de agregados criptocristalinos

de esmectita, cuarzo y óxidos de hierro (izquierda) y de un cristal de óxido ó hidróxido de

hierro (derecha).




nontroníticos. sm: esmectita, lz: lizardita, mgh: maghemita.

Anexo 25. Imagen de microscopía óptica sin analizador (np) y nícoles cruzados (nc) de

agregados de lizardita parcialmente reemplazados por esmectita.



Anexo 26. Espectro de DRX de una muestra de la subzona de serpentinitas

nontronitizadas. sm: esmectita, lz: lizardita, mgh: maghemita.

Anexo 27. Imagen BSE: de un cristal de piroxeno pseudomorfizado por lizardita y

alterado parcialmente a esmectita (izquierda) y de un cristal de olivino completamente

alterado a lizardita en los bordes y a esmectita en el núcleo (derecha).



Anexo 28. (a) Imagen BSE de cristal de espinela fracturado y (b) detalle de las fracturas,

rellenas por esmectita y óxidos de hierro.

Anexo 29. Espectro de DRX de una muestra de la subzona de serpentinitas lixiviadas.

sm: esmectita, lz: lizardita, mgh: maghemita.



Anexo 30. Imagen de microscopía óptica en np y nc de cristales de piroxeno totalmente

pseudomorfizados a lizardita. En los planos de exfoliación se observa una película de

óxidos de hierro (probablemente goethita).

Anexo 31. Imagen de microscopía óptica en np y nc. Se observa la textura mallada típica

de la alteración de olivino a lizardita. Los núcleos de olivino están alterados a esmectita.

En la parte inferior izquierda, fractura completamente rellena por lizardita.



Anexo 32. Imagen de microscopía óptica en np y nc de bloques de agregados

botroidales de cuarzo probablemente procedentes del colapso de una veta silicificada.

Anexo 33. Imagen BSE de cristales de clorita (chl) rodeados por agregados

criptocristalinos de esmectita.



Anexo 34. Imagen de TEM de agregados de esmectita. Se marca la posición de cuatro

análisis.

caracterizaciÓn geoquÍmica y … tesis... · 2017-05-22 · i.2.3 clasificación mineralógica de...

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