Aplicaciones Geologicas Mineras

Topografía y Cartografía mineras – UNIDAD DIDÁCTICA V: Aplicaciones

14. APLICACIONES GEOLÓGICO‐MINERAS

14.1.‐ INTRODUCCIÓN

En este capítulo se describen las técnicas topográficas aplicables para la determinación de la dirección, el buzamiento y la potencia, parámetros que definen un estrato o una formación estratiforme. El conocimiento de la geometría del cuerpo mineralizado es fundamental para su correcta ubicación en el espacio y para su cubicación, tanto en los trabajos de investigación minera como en los de diseño y realización de labores a cielo abierto o por interior.

Se define un estrato como un nivel simple de litología homogénea y gradacional, depositado de forma paralela a la inclinación original de la formación. Está separado de los estratos adyacentes por superficies de erosión o por cambios abruptos en el carácter y presenta una configuración tabular.

Denominamos formación estratiforme a una estructura geológica que sin ser un estrato, puesto que no comparte su misma génesis, sí que presenta una configuración tabular similar a la de éste.

Las superficies que los limitan se denominan techo y muro. En el caso de un estrato definiremos como techo a la superficie que separa la formación objeto de estudio de materiales más modernos. De igual forma, definiremos como muro a la superficie que separa el estrato de materiales más antiguos.

En el caso de formaciones estratiformes, la superficie de la formación cortada en primer lugar por un hipotético sondeo vertical será el techo. La formación inferior será el muro.

A partir de este momento, hablaremos indistintamente de estrato o de formación estratiforme, ya que los parámetros que vamos a determinar son puramente geométricos y no dependen de la génesis de la formación.

14.1.1.‐ Conceptos básicos

En extensiones cortas podemos asimilar tanto el techo como el muro de un estrato a un plano. La dirección de dicha formación será la recta intersección del plano de techo o de muro con un plano horizontal (figura 14.1). Representaremos este parámetro mediante el acimut correspondiente a dicha recta. Será igualmente válido el acimut dado en cualquiera de los dos sentidos de la recta.

Se define como buzamiento (buzamiento real) de un estrato el ángulo formado por la línea de máxima pendiente contenida en el plano del estrato y su

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proyección sobre un plano horizontal (figura 14.1). Deberá darse también la orientación de la línea de máxima pendiente en su sentido descendente, materializada por el acimut de su proyección horizontal.

Puesto que la línea de máxima pendiente es perpendicular a la dirección del estrato, la diferencia entre ambos acimutes será de ± TT/2.

Fig. 14.1. Dirección, buzamiento y potencia

Definiremos como buzamiento aparente el ángulo formado por una línea

contenida en el plano del estrato, y distinta de la de máxima pendiente, y su proyección sobre un plano horizontal. Un buzamiento aparente será siempre menor que el buzamiento real.

La potencia (potencia real) de un estrato será la distancia que separa los planos de techo y de muro, medida perpendicularmente a éstos. Cualquier otra medición de esta distancia, distinta de la perpendicular entre techo y muro, se denominará potencia aparente y será siempre mayor que la potencia real.

Denominamos longitud de un estrato a la distancia, medida según la recta dirección, entre los límites del mismo.

14.2.-

DIRECCIÓN Y BUZAMIENTO

Estos dos parámetros suelen medirse al mismo tiempo y con operaciones consecutivas, debido a la relación geométrica que existe entre ellos. Antes de pasar a su determinación vamos a ver cómo se deducen los buzamientos reales a partir de los aparentes y viceversa. Este proceso es importante, tanto para el cálculo directo como por formar parte de procesos generales de cálculo de buzamientos a partir de las coordenadas conocidas de varios puntos del estrato.

Sea /3 el ángulo de buzamiento real, a el aparente e Î el ángulo horizontal

que forman las direcciones de ambos buzamientos. En el caso de la figura será:

/ = Ñ - Ñ

BUZAMIENTO APARENTE BUZAMIENTO REAL

Con el fin de facilitar el proceso de cálculo, vamos

a considerar que los puntos D y C de la figura 14.2 tienen la

misma altitud. D’ y C’ son sus proyecciones sobre un plano

horizontal. Para obtener la expresión que relaciona los tres

valores angulares anteriores hacemos:

Fig. 14.2. Buzamientos real y aparente (1)

DD' tg β =

OD'

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ce

tga = r: OC

' OD'

eos I —

OC

y como DD’ = CC

DD' OC tga tga

tg 13 = TT = = -

OD OCcosI cosí

Podemos proceder de forma semejante con Fig. 1 4 .3 . Buzamie nto s

re al y a parente (2) una disposición diferente de los puntos, como la de la

figura 14.3, para llegar a la misma expresión que relaciona los buzamientos real y

aparente y el ángulo comprendido entre las direcciones de ambos buzamientos.

A continuación vamos a estudiar los distintos casos que se pueden presentar en el cálculo de dirección y buzamiento, atendiendo tanto a los instrumentos que permiten medirlos directamente como al procedimiento de obtención a partir de coordenadas de puntos, tomados todos en el techo o en el muro del estrato.

14.2.1.- Con brújula de ReóloRO

Las brújulas empleadas para aplicaciones geológicas tienen las siguientes características:

• Pueden ser de limbo fijo o de limbo móvil.

• Están dotadas de un nivel de burbuja, normalmente esférico.

• Incorporan distintos sistemas para lanzar visuales.

• Incorporan un clinómetro para medir inclinaciones.

Son procedimientos que aportan precisiones inferiores a las de las técnicas topográficas, pero que en muchos casos son suficientes.

Para emplear una brújula de geólogo debemos determinar sobre el estrato la línea de máxima pendiente o una línea horizontal contenida en él. Ambas líneas son perpendiculares entre sí, por lo que determinada una se conoce también la otra. Una línea horizontal se puede determinar con un nivel de burbuja. La línea de máxima pendiente se puede materializar dejando caer una pequeña cantidad de agua y si ésta describe una línea sinuosa, se fijará como línea de máxima pendiente la línea del eje simétrico del camino marcado por el agua.

Una vez determinadas estas direcciones se coloca el único lateral recto de la brújula paralelo a la línea horizontal y se mide la dirección. A continuación se coloca este lateral paralelo a la línea de máxima pendiente y, con ayuda del clinómetro, se determina el buzamiento.

Debido a las irregularidades naturales que presenta la superficie del estrato, para obtener un valor medio de estos parámetros se suele colocar un elemento plano y rígido, por ejemplo una carpeta, y sobre él se coloca la brújula.

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También es conveniente realizar varias mediciones de dirección y buzamiento, que nos permitan calcular el valor más probable de cada parámetro.

14.2.2.‐ Mediante procedimientos topográficos

Pueden emplearse taquímetros o estaciones totales. Por su rapidez y comodidad son muy apropiados los equipos láser, capaces de realizar mediciones sin prisma en distancias cortas.

Para medir la dirección del estrato se estaciona el instrumento topográfico frente a él y se realizan las operaciones necesarias para orientarlo. Esto puede hacerse en campo, para obtener sobre el terreno el valor de la dirección, o posteriormente en gabinete.

A continuación se visan dos puntos P1 y P2 del estrato, que tengan la misma altitud, y se miden las distancias reducidas y las lecturas horizontales (figura 14.4). Los puntos deben estar lo bastante alejados entre sí como para que el valor de la dirección sea preciso.

Calculamos δ, ángulo horizontal que forman las visuales, por diferencia de lecturas horizontales:

5 -L¿

LPé

Aplicando el teorema del coseno calculamos la distancia reducida entre los dos puntos visados:

P1P2 = y (EP1 )2 + (EP2 )2 - 2 EP1 EP2 eos5

y aplicando el teorema del seno calculamos el ángulo γ:

EP1 senδ

P1P2

senγ =

'1'2 ^'1

senδ senγ

En el caso de la figura, sumando al acimut de la alineación E‐P2 el ángulo γ, obtenemos el acimut de la recta dirección.

Fig. 14.5. Buzamiento: procedimientos topográficos

Una vez conocido su acimut, se pueden lanzar visuales perpendiculares a la recta dirección para determinar el buzamiento. Se coliman dos puntos P3 y P4 situados sobre la línea intersección del plano vertical que pasa por E y es perpendicular a dicha recta y el plano del estrato (figura 14.5). Los puntos se coliman visando con un acimut:

π

θ =θ ±

visual dirección 2

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La línea intersección será la línea de máxima pendiente. Medimos las distancias reducidas EP3 y EP4, lo que nos permite calcular:

P3P'4 = EP3 - EP4

El desnivel entre ambos puntos será la diferencia de las tangentes topográficas, empleadas con su signo:

7Pp - tp3 - tp4

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