Interpretación cinemática 3D en sondajes orientados para la exploración minera

En geología estructural y exploración minera, la interpretación cinemática suele realizarse a partir de las geometrías y cinemáticas (extensionales/compresionales/de desgarre) de un conjunto estructural para un área en particular. En donde independientemente del marco de referencia con el que se observe, es posible ejecutar la interpretación tanto en una vista en planta como en sección. Al igual que con los datos estructurales que se podrían obtener en superficie, los que se encuentran debajo del relieve topográfico poseen rumbos y buzamientos que son obtenidos de sondajes y de un adecuado logueo estructural (no geomecánico). Es en este último caso en el que dichos datos pueden proyectarse sobre y a lo largo de secciones. Para el éxito de las proyecciones sobre una o más secciones es necesario recurrir a sondajes que estén preferentemente orientados, con el fin de que cada plano o lineamiento estructural que se haya logueado pueda ser restaurado a su orientación original.

En la mayor parte de campañas de perforación son los datos estructurales tipo planar los que tienen más relevancia a la hora de realizar reconstrucciones tectónicas y/o interpretaciones cinemáticas. Esto se logra con dos procedimientos de rutina: (1) la identificación netamente tectónico-estructural de uno o más planos de estratificación, zona de cizalla/falla, fractura tipo riedel, foliación, plano de recristalización, etc., y (2) la medición de los ángulos alfa y beta para cada plano previamente identificado mediante el uso de goniómetros y protractors cilíndricos que se adaptan a la forma del núcleo (o testigo) de perforación; así como del uso de herramientas digitales (P. Ej. Reflex IQ-Logger, Coremap, etc.) que en comparación a los métodos tradicionales extraen una información precisa en un tiempo mucho más reducido (Fig. 1). Los ángulos alfa y beta son parámetros obligatorios para la restauración de los elementos planares a su orientación original. Para cualquier tipo de plano, el ángulo alfa es el valor angular agudo (<90º) que se mide desde el eje de la perforación hasta el extremo más inferior que se encuentra en dicho plano y se puede medir independientemente de la línea de orientación del sondaje; mientras que el ángulo beta es el valor angular entre 0º y 360º que se cuenta en sentido horario y a lo largo de la circunferencia del núcleo de perforación.

Figura 1. Herramientas digitales más utilizadas para la obtención de datos estructurales en sondajes orientados.

Una vez se tengan todos los sondajes logueados, se construye una base de datos estructural cuya información tiene que ser lo más ordenada posible. Cada dato con respecto al punto donde comienza el sondaje tendrá una longitud por lo que todos los datos en subsuelo tendrán coordenadas X-Y-Z individuales que son calculadas después del logueo con el uso de cualquier programa modelador 3D (P. Ej. Leapfrog, Move 3D, Geomodeller, etc.). De esta forma, se procede a la restauración de cada dato planar con la ayuda de los ángulos alfa y beta medidos así como de los azimuts e inclinaciones de sondajes orientados. Tal como se mencionó anteriormente, si bien existen herramientas digitales que entregan las orientaciones ya restauradas, es mucho más importante que cada usuario entienda el por qué (Marjoribanks, 2010; Bright et al., 2014; Blenkinsop et al., 2015; Holcombe, 2017) detrás del proceso técnico. Esto se logra haciendo uso de la metodología de los ángulos alfa-beta para elementos planares ya sea con la ayuda de una falsilla estereográfica física o una digital en Stereonet ® es posible obtener el rumbo y buzamiento restaurados (reales) para cada plano logueado (Fig. 2), cuyos valores se transcribirán en las filas y campos de una base de datos de formato Excel.

Figura 2. Base de datos estructural en formato Excel para un único sondaje orientado. Nótese que la orientación de cada una de las fallas logueadas ya se encuentran debidamente restauradas (Dip/Dip direction).

Tanto las coordenadas X-Y-Z como los rumbos y buzamientos restaurados de cada plano correspondientes a la base de datos se incrustan dentro del software de modelamiento 3D al mismo tiempo que las ubicaciones (collars), trazas (surveys) y leyes (assays) de Au (en g/t) de cada sondaje, así como la topografía, la geología de superficie y las secciones pre interpretadas. La importación de toda esta información (Fig. 3) permitirá apreciar la relación existente entre los datos superficiales con respecto a los de subsuelo. Pero además ayudará a visualizar las posibles correlaciones entre datos estructurales desde un sondaje a otro mediante extrapolación de tendencias estructurales, detección de zonas de cizalla y posibles desplazamientos estratigráficos.

Figura 3. Datos geológicos de superficie y subsuelo importados al modelamiento 3D.

Con la información previamente compilada, procesada y validada, se procede (en el siguiente orden) a la interpretación cinemática 3D, inferencia de la filiación económica de las estructuras con los valores de leyes minerales y a extraer algunas conclusiones y recomendaciones:

1. Interpretación cinemática 3D

Con todos los datos estructurales disponibles en 3D los marcos de referencia a utilizar para la interpretación cinemática corresponden a la cantidad de secciones individuales que podamos tener en el proyecto. Es necesario considerar el hecho de que cualquier sección siempre será arbitraria respecto a las orientaciones de los datos estructurales. De manera que la proyección de dichos datos sobre cada sección resultará en buzamientos aparentes. Es importante que en el diseño inicial de los sondajes exploratorios sus ubicaciones X-Y-Z en superficie tiendan a alinearse con el azimut de las secciones pre interpretadas de manera que los buzamientos aparentes se proyectarán de la mejor forma posible a lo largo de las secciones a interpretar. En este ejemplo, el proyecto consta de 21 sondajes, 3 secciones estructurales y 166 datos estructurales que fueron extraídos a partir de fallas y vetas. En cada sección las estructuras más notorias de un mismo tipo (falla o veta) son unidas desde un sondaje a otro por extrapolación directa (según su cercanía) o de acuerdo si entre dos a más de distintos tipos forman una tendencia a manera de una zona de cizalla compuesta lógicamente por fallas y vetas. Este proceso se repite las veces que sean necesarias para las distintas partes de una misma o varias secciones. El resultado (Fig. 4) se verá bajo la forma de varias tendencias de zonas de cizalla y/o fallas (líneas en verde) y vetas (líneas en rosado). Los atributos cinemáticos de las líneas interpretadas dependerán de los indicadores (P.Ej. riedels, foliaciones, planos de recristalización, etc.) y los posibles desplazamientos estratigráficos que se hayan podido identificar durante el logueo estructural, teniendo así que las zonas de cizalla y/o fallas son de cinemática extensional (dilatacional). La interpretación cinemática final está dada mediante la comparación de la arquitectura tectónica del proyecto en comparación con los modelos analógicos de cizalla más conocidos (Ramsay, 1967; Waldron, 2005). Asimismo, es necesario utilizar los datos provenientes de la geología de superficie: la presencia de una falla inversa de buzamiento ~80º en conjunto con las zonas de cizalla y/o fallas recientemente interpretadas corroboran un arreglo compresional el cual a su vez, está asociado con la intrusión dacítica (líneas en naranja) intensamente fracturada. A partir de las observaciones previas, el vector de compresión máxima tiende a ser perpendicular a la falla inversa y paralelo a las estructuras extensionales con inclinaciones de ángulo moderado a bajo (~30º). (Fig. 5).

Figura 4. Proyección de 21 sondajes, 3 secciones estructurales y 166 datos estructurales en fallas y vetas.

Figura 5. Interpretación cinemática 3D con filiación económica de Au (0.6-1.34g/t).

2. Filiación económica con leyes minerales

Aprovechando los datos de leyes minerales (en este ejemplo de Au) se realiza la proyección de ellos a lo largo de cada sondaje. Sin embargo, una mejor forma de ver la distribución espacial del Au es con la creación de superficies de diferentes isovalores, preferencialmente con los que tengan los isovalores más altos. Para esto, la tercera sección (Fig. 5) muestra un buen número de estructuras extensionales en el bloque piso de la falla inversa en asociación con la intrusión dacítica intensamente fracturada. Al crear la isosuperficie con valores de Au mayores 0.60g/t y menores a 1.34g/t se nota un correlación espacial bastante marcada entre la densidad de estructuras extensionales y la distribución de Au.

3. Conclusiones y recomendaciones

Del proceso de interpretación cinemática 3D a partir de datos estructurales logueados en sondajes orientados es posible determinar la existencia de un control litológico (roca caja más intrusiones dacíticas) y otro estructural dominado por zonas de cizalla extensionales ligeramente inclinadas. Si bien las estructuras dilatadas tuvieron un control principal que fue compresional, se comprueba que su deformación local permitió el emplazamiento de al menos un clavo mineralizado de Au con valores relativamente altos entre 0.60 y 1.34g/t. La interpretación cinemática asume que el vector de compresión máxima tiende a ser paralelo al azimut de la sección estudiada con una inclinación (plunge) de moderado a bajo. No obstante, el trend y plunge de dicho vector podría calcularse con mucho más precisión. Especialmente con la medición de datos estructurales en vetas sintectónicas y/o en zonas de cizalla extensionales (según Nelson, 2006) a lo largo de la superficie topográfica que yace justo encima de las estructuras extensionales interpretadas y la isosuperficie anómala de 0.60-1.34g/t de Au. Esto, con el fin que la superficie 3D del clavo mineralizado sea reconstruida en función de la orientación del vector de compresión máxima para así tener argumentos válidos para futuros rediseños de sondajes exploratorios.

Referencias:

-BLENKINSOP, T. G., DOYLE, M., NUGUS, M. (2015). A unified approach to measuring structures in orientated drill core. In: Richardson, N. ed. Industrial Structural Geology. Special Publications London: Geological Society of London.

-BRIGHT, S., CONNER, G., TURNER, A., VEARNCOMBE, J. (2014). Drill core, structure and digital technologies. Applied Earth Science (Trans. Inst. Min. Metall. B) Vol. 123 No1 p.47-68.

-HOLCOMBE, R. (2017). Oriented drillcore: measurement, conversion, and QA/QC procedures for structural and exploration geologists. Holcombe Coughlin Oliver Valenta Global. 38p.

-MARJORIBANKS, R. (2010). Geological Methods in Mineral Exploration and Mining, 2nd ed. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. p: 179-230.

-NELSON, E.P. (2006). Drill-hole design for dilational ore shoot targets in fault-fill veins: Economic Geology, v. 101, p. 1079-1085.

-RAMSAY, J.G. (1967). Folding and Fracturing of Rocks. New York, McGraw-Hill, 567p.

-WALDRON, J. W. F. (2005). Extensional fault arrays in strike-slip and transtension. Journal of Structural Geology 27, 23-34.