INSTITUTO COLOMBIANO DE GEOLOGÍA Y MINERÍA INGEOMINAS GAMMAESPECTROMETRÍA PORTÁTIL EN LOS CINTURONES ESMERALDÍFEROS COLOMBIANOS COSCUEZ – BORBUR – PAUNA (OCCIDENTE) CHIVOR-UBALÀ (ORIENTE) (BOYACÁ) Informe No. Por Luis Eduardo Vasquez Bogotá, Enero de 2006 República de Colombia MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA INSTITUTO COLOMBIANO DE GEOLOGÍA Y MINERIA INGEOMINAS REPÚBLICA DE COLOMBIA MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA INSTITUTO COLOMBIANO DE GEOLOGÍA Y MINERÍA INGEOMINAS GAMMAESPECTROMETRÍA PORTÁTIL EN LOS CINTURONES ESMERALDÍFEROS COLOMBIANOS COSCUEZ – BORBUR – PAUNA (OCCIDENTE) CHIVOR-UBALÀ (ORIENTE) (BOYACÁ) Por Luis Eduardo Vasquez Grupo de Geofísica Bogotá, Enero de 2006 CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................3 1.1 GENERALIDADES.................................................................................................3 1.2 LOCALIZACION DEL AREA DE ESTUDIO .......................................................3 1.3 OBJETIVOS ............................................................................................................3 1.4 METODOLOGIA.....................................................................................................3 1.5 INFORMACION GEOLOGICA DISPONIBLE ....................................................4 1.6 PROPIEDADES FISICAS MEDIDAS..................................................................5 1.7 HIPOTESIS DE TRABAJO ...................................................................................5 2. METODO GAMMAESPECTOMETRICO...............................................6 2.1 FUNDAMENTOS .......................................................................................................6 2.2 EQUIPOS Y MEDICIONES ..................................................................................7 2.3 GRUPO DE TRABAJO..........................................................................................8 3. ADQUISICION DE DATOS ......................................................................9 4. PROCESAMIENTO Y ANALISIS DE RESULTADOS.......................10 5. CONCLUSIONES ....................................................................................14 6. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS .....................................................15 2 1. INTRODUCCIÓN Escritura en párrafo aparte separado del título de primer nivel. 1.1 GENERALIDADES En desarrollo del Proyecto de Exploración de Esmeraldas que actualmente adelanta INGEOMINAS en las áreas de los cinturones esmeraldíferos colombianos, se inició la fase de exploración Geofísica. Para tal fin se realizaron comisiones de trabajo a los municipios de Otanche, Coscuez, Borbur y Pauna, en el departamento de Boyacá, así como en Chivor y Ubalà. 1.2 LOCALIZACION DEL AREA DE ESTUDIO El área comprende los municipios de Otanche, Borbur y Pauna, localizados en la parte occidental del departamento de Boyacá. Hace parte del cinturón esmeraldífero occidental. Al área se llega por la vía Bogotá – Chiquinquirá – Pauna. En cuanto a Chivor y Ubalà, hacen parte del cinturón esmeraldìfero oriental y el acceso principal es por la vía Bogotá – Guateque – Las Juntas – Chivor. 1.3 OBJETIVOS • Caracterizar las propiedades radiactivas de cinco secciones de columnas estratigráficas empleando el método de gammaespectrometría. • Determinar contrastes de valores que permitan determinar cambios litológicos y zonas de interés para mineralizaciones. 1.4 METODOLOGIA Para lograr lo anterior se llevó a cabo lo siguiente: • Se realizaron mediciones de radiactividad gamma natural cada 1.5 m , de acuerdo con los puntos de muestreo estratigráfico (bastones). 3 • Se archivaron, editaron y analizaron los datos de manera conjunta. • Se graficaron los resultados para obtener una idea visual de la caracterización de las propiedades de las Formaciones Geológicas presentes. 1.5 INFORMACION GEOLOGICA DISPONIBLE Como información de primera mano se tuvo acceso a cinco (5) columnas estratigráficas levantadas en las siguientes secciones: • Pauna – San Pablo de Borbur. • San Pablo de Borbur – Quebrada Buriburi. • Mina Jerusalén – La Paz. • Mina de San Pedro – Chivor • Cerro Malacara – Ubalà La primera sección muestra una columna de 900 m de espesor de intercalaciones de arcillolitas y limolitas de la Formación Paja. Tales rocas presentan un alto grado de fracturación y en algunos sitios están rellenas de distintos minerales. También existen niveles con contenido fosilífero de ambiente marino. En esta sección se marcaron 667 bastones para la medición de las propiedades radiactivas. La segunda sección muestra una columna con 75 m de calizas de la Formación Rosablanca y 381 m de intercalaciones de arcillolitas limosas, calcáreas y silíceas de la Formación Paja, ambas de edad Cretácico inferior. Contienen fósiles y alguna presencia de minerales en venas o diseminados. Presenta 304 bastones o marcas para medición de geofísica. La tercera sección muestra una columna de 586 m de intercalaciones de arcillolitas y limolitas arcillosas, calcáreas y silíceas de la Formación Simití, de edad Cretácica. Tiene niveles fosilíferos y algunas mineralizaciones en forma de venas. Se encontraron 391 bastones para la medición de propiedades radiactivas. La cuarta sección en la mina de San Pedro, muestra una columna de 600 m de espesor de intercalaciones de arcillolitas, calizas y limolitas de las Formaciones Guavio y Lutitas de Macanal. Tales rocas presentan un alto grado de fracturación y en algunos sitios están rellenas de distintos minerales. En esta sección se marcaron 400 bastones para la medición de las propiedades radiactivas. La segunda sección en el cerro de Malacara, muestra una secuencia con 285 m de calizas e intercalaciones de arcillolitas limosas, calcáreas y silíceas de las Formaciones Guavio y Lutitas de Macanal, de edad Cretácico inferior. Contienen 4 fósiles y alguna presencia de minerales en venas o diseminados. Presenta 190 bastones o marcas para medición de geofísica. 1.6 PROPIEDADES FISICAS MEDIDAS Las propiedades físicas medidas a las rocas de las secciones fueron: • La radiactividad gamma natural, como conteo total. • La radiactividad gamma emitida por el Uranio, el Potasio y el Torio. 1.7 HIPOTESIS DE TRABAJO Los minerales que componen las rocas y las mineralizaciones pueden contener o no elementos radiactivos que los caracterizan. Distintos tipos de rocas poseen diferentes proporciones de ellos, lo cual permite obtener contrastes en los valores de medición. De esta manera, es posible hacer diferenciaciones y establecer si se trata de cambios litológicos, mineralógicos o aún estructurales. Teniendo una caracterización básica entonces es viable llevar a cabo una cartografía radiométrica posterior, la cual brinda un apoyo importante al conocimiento geológico de un territorio. 5 2. METODO GAMMAESPECTOMETRICO 2.1 FUNDAMENTOS Los elementos presentes la naturaleza están compuestos por átomos. Los átomos están compuestos a su vez por protones, neutrones y electrones. Los protones y neutrones conforman el núcleo del átomo y los electrones giran alrededor de dicho núcleo. Los protones y neutrones permanecen estáticos y tienen masa y tamaño mayores que los electrones, los cuales son más pequeños, livianos y móviles. Cuando los átomos de un elemento presentan el mismo número de protones en el núcleo pero diferente número de neutrones se denominan isótopos. Los núcleos de algunos de esos átomos son inestables y se desintegran hasta formar un núcleo más estable de otro isótopo. Este proceso se acompaña de una liberación de energía o de partículas y se conoce con los nombres de desintegración, decaimiento o radiación nuclear (IAEA, 2003). Estos fenómenos físicos se conocen como radiactividad o decaimiento radiactivo y su actividad se expresa como la disminución del número de átomos de un radioisótopo con el tiempo. Hay básicamente tres tipos de decaimiento: Alfa, Beta y Gamma. Estos últimos liberan energía de la más alta intensidad (40 keV a 2615 keV). Mientras que muchos elementos que ocurren en la naturaleza poseen isótopos radiactivos, sólo las series de decaimiento del potasio K, el Uranio U y el torio Th tienen radioisótopos que producen rayos gamma de suficiente energía e intensidad susceptibles de ser medidos en campo (IAEA, 2003). Esto se debe a que ocurren con relativa abundancia en las rocas. El rango promedio de abundancia en la corteza terrestre, según la literatura relacionada existente, es de 2 a 2.5% de K, 2 a 3 ppm de U y 8 a 12 ppm de Th. De otra parte, ni el Uranio 238 ni el Torio 232 emiten rayos gamma, por lo cual sus concentraciones se estiman a partir de las mediciones de las emisiones de rayos gamma de sus radioisótopos hijos y se expresan como equivalentes de Uranio (eU) o equivalentes de Torio (eTh). En geología y geofísica nuclear las concentraciones de radioelementos en las rocas se expresan en las siguientes unidades: Concentración de masa del K = %K Concentración de masa del U = ppm U Concentración de masa del Th = ppm Th La estimación de la concentración de K es a través de la detección de rayos gamma de 1461 keV del isótopo 40K (%K). La estimación de la concentración de U es a través de la emisión de rayos gamma de 1765 keV del isótopo 214Bi (ppm eU), un producto hijo de la serie de desintegración del 238U. La estimación de la concentración de Th es mediante la detección de los rayos gamma de 2615 keV del isótopo 208Tl (ppm eTh), un producto hijo de la serie de desintegración del 232Th. Se puede medir las energías de los fotones de los rayos gamma y determinar entonces