caracterización geológica y geoquímica del bloque 8 del yacimiento

IX CONGRESO CUBANO DE GEOLOGÍA (GEOLOGIA´2011)
Depósitos Metálicos Mineralogía y Petrología
GEO4-P9
CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICA Y GEOQUÍMICA DEL BLOQUE 8 DEL
YACIMIENTO DE BAUXITA LOS PIJIGUAOS, ESTADO BOLÍVAR
Angela Escalante Malavé
Instituto Universitario del Estado Bolívar, Calle Igualdad, entre Progreso y Rosario, Nª 28, Edif. Iuteb, Casco
Histórico de Ciudad Bolívar – Edo. Bolívar – Venezuela – Teléfono (0285) 6320007, Email:
[email protected].
RESUMEN
Este estudio tiene por finalidad la caracterización geológica y geoquímica del bloque 8, ubicado en el yacimiento
bauxítico de los Pijiguaos municipio Cedeño Estado Bolívar, para dichas caracterizaciones se tomaron los
siguientes criterios: % de alúmina presentes por cada sondeo mayores a 48% y que representaran el promedio
optimo por sondeo, potencia útil, hierro, sílice libre, sílice residual y sílice total. En la elaboración de los mapas
de relieve se usaron el software Excel y Surfer, que nos proporcionaron la información del comportamiento de
cada variable cuando los valores de la alúmina se encuentran iguales o mayores de un 48%.Para la
interpretación de los datos se conto con la aplicación de formulas estadísticas como: selección de promedios,
media, moda, mediana, desviación típica entre otras, que sirvieron para la aplicación de diferentes herramientas
tal tales como, cálculo de las valores de Variabilidad en la evaluación de yacimientos minerales, arrogando los
siguientes resultados: la potencia como un valor regular con promedio de 33,38%, la distribución de alúmina con
una variabilidad de 2.58% que la clasifica como muy regular, distribución de la sílice total 35,67% es decir grado
de variabilidad regular, siendo la distribución del hierro la única con un grado de variabilidad de 157,53%
clasificándose como muy irregular. A partir de todos los datos obtenidos se pudo clasificar la Bauxita
correspondiente al Bloque 8 como Arcillosa por estar en el rango de (–0,75 y –0.50) de acuerdo al parámetro
ALFA.
ABSTRACT
This study aims to geological and geochemical characterization of Block 8, located in the bauxite deposit the
Cedeño Municipality Pijiguaos Bolivar state, to such characterizations were taken the following criteria:% of
alumina present at each well higher than 48% and representing optimal for well average, useful, iron, free silica,
silica and silica residual total. In the preparation of relief maps were used Excel and Surfer software, information
provided to us by the behavior of each variable when the alumina values are equal or greater than 48%. For the
interpretation of the data is counted by applying statistical formulas as selection of averages, mean, mode,
median, standard deviation, among others, who served for the application of different tools such as calculating
the values of variability in the evaluation of mineral deposits, spewing the following results: the power as a
regular with an average value of 33.38%, the distribution of alumina with a variability of 2.58% which classifies it
as a very regular distribution of 35.67% silica total amount of variability that is regular, iron distribution being the
only one with a degree of variability of 157.53% classified as very irregular. Since all data can be ranked Bauxite
for the Block 8 as clay to be in the range of (-0.75 and -0.50) according to the parameter ALPHA. 1
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Memorias en CD-Rom, La Habana, 4 al 8 de abril de 2011. ISBN 978-959-7117-30-8
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INTRODUCCION
La presente investigación “Caracterización geológica y geoquímica del bloque 8 del Yacimiento de
Bauxitas Los Pijiguaos, estado Bolívar”, responde a un interés de la Empresa extractora de Bauxita
de Los Pijiguaos, toda vez que el esclarecimiento del comportamiento de los principales parámetros
industriales (potencia, alúmina, hierro, sílice residual y sílice libre) constituyen una de las cuestiones a
esclarecer para mejorar la eficiencia del proceso de explotación de dicha materia prima. El mayor
potencial bauxitico del escudo precámbrico de Guayana se encuentra ubicado en el Municipio
Cedeño, con extensas mesetas que destacan su amplio relieve y potencial económico.
Este trabajo cuenta con una data representativa de 966 sondeos exploratorios que abarcan el
58,44%, de los sondeos realizados en el bloque 8 del Yacimiento de Bauxitas de los Pijiguaos.
Problema científico
Necesidad de caracterizar geológica y geoquímicamente principales parámetros industriales
(potencia, alúmina, hierro, sílice residual y sílice libre) del bloque 8 del yacimiento Los Pijiguaos, que
permitan mejorar la eficiencia del proceso de explotación de las bauxitas.
Objeto de la investigación
Los principales parámetros industriales del bloque 8 del yacimiento los Pijiguaos.
Hipótesis
Si se caracterizan geológica y geoquímicamente los principales parámetros industriales del bloque 8
del yacimiento Los Pijiguaos, entonces es posible mejorar la eficiencia del proceso de explotación de
este depósito.
Objetivo general
El objetivo principal de la investigación es caracterizar geológica y geoquímicamente los principales
parámetros industriales (potencia, alúmina, hierro, sílice residual y sílice libre) del bloque 8 del
yacimiento Los Pijiguaos con vista a mejorar la eficiencia del proceso de explotación.
Objetivos específicos
1. Elaborar el mapa de relieve a partir de las cotas de los sondeos de exploración.
2. Confeccionar el mapa de potencia de mineral del bloque 8 del yacimiento Los Pijiguaos con la
finalidad de esclarecer su comportamiento espacial en el bloque 8.
3. Construir los mapas geoquímicos de los parámetros alúmina, hierro, sílice total y sílice libre.
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METODOLOGIA
Se describen las diferentes etapas de la investigación, partiendo de la fase Documental, Campo y
Descriptiva, en este orden se lograron establecer las distintas interpretaciones geoquímicas de esta
investigación cabe destacar que la metodología empleada es de tipo Descriptiva interpretativa. El
procedimiento metodológico permite reflejar cada uno de los pasos para lograr los objetivos
planteados, indicar la modalidad de tabulación, el uso de las herramientas y técnicas empleadas.
Dicho procedimiento se estableció esquemáticamente con el objetivo de realizarlo de manera
resumida, explicativa y en rasgos generales, que permita un entendimiento sencillo de este trabajo.
Trabajo de gabinete
Los trabajos de gabinete están integrados por una secuencia de tareas realizadas a lo largo de toda
la investigación partiendo desde la selección del área de estudio y la bibliografía empleada, uso de
varios programas de interpretación de datos como Surfer, Excel y otros, que permitieron la
visualización de los contenidos útiles y nocivos de la Bauxita correspondiente al bloque 8.
Selección del tema y ubicación del área
El tema seleccionado responde a una necesidad de conocer el comportamiento geológico y
geoquímico de los compuestos principales de la Bauxita, conociendo de ante mano que el yacimiento
de los Pijiguaos es muy irregular. El área fue seleccionada por presentar una variabilidad es sus
valores mineralógicos de cada compuesto a interpretar.
Trabajo de campo.
Las primeras visitas consistieron en el reconocimiento de la zona de estudio y verificación de datos
utilizando un sistema de posicionamiento global (GPS), el cual ayudó a corroborar el registro de
coordenadas de los diferentes sondeos, obtenidos previamente de la base de datos generados de
cada mapa de componentes. Ver figura 2.
Figura 2. - Perfil de corte del Bloque
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Población y muestra
El Bloque 8 posee un total de 1653 sondeos exploratorios que conforman su población (Fig. 3.) con
una información mineralógica de Al2O3, Fe2O3, SiO2 (T), SiO2 (Q), SiO2(R), y datos topográficos de
nivel por encima de los 600 msnm e inferiores a los 700 msnm, con tenores desde 1 hasta 18 metros
de espesor, nos da información georeferencial, es decir coordenadas norte y este de cada sondeo.
De este bloque se tomó una muestra representativa de 966 sondeos que representa un 58,44% de la
población total existente en el bloque 8.
Figura 3.- Representación de la Población y muestra
•
Uso de datos topográficos y mineralógicos
Los datos topográficos (coordenadas norte, este, profundidad y cota) se usaron para georeferenciar
los mapas de contenidos y generar información de interés en la interpretación del comportamiento
geoquímico de los elementos útiles principales en la bauxita de los Pijiguaos, a su vez los valores
químicos obtenidos por cada sondeo está estrechamente ligado a la topografía existente.
•
Filtrado de la data de contenidos del Bloque 8 y cálculo de los porcentajes promedios
Para el filtrado de la data se tomo en consideración la Ley de Corte estipulada por el proceso Bayer
ejecutado por CVG Bauxilum – Planta y que comprende los siguientes parámetros:
Ley y tonelaje
Está dada por las especificaciones requeridas por la planta de procesos (Proceso Bayer). Ubicada en
Puerto Ordaz – Estado Bolívar (Ver Tabla I).
Tabla I.- Especificaciones de la bauxita requeridas por la planta de alúmina
MÍNIMO TÍPICO MÁXIMO
Al2O3 (T)%
ALUMINA TOTAL
SiO2 (R) %
SÍLICE REACTIVA
SiO2 (Cz) %
SÍLICE CUARZO
Fe2O3 %
HIERRO
TiO2 %
TITANIO
%
HUMEDAD
%
CARBÓN ORGÁNICO
TAMAÑO DE PARTÍCULA
48.50
1.25
1.40
1.20
12.90
1.25
1.50
9.00
13.80
1.30
13.00
0.22
≤10
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Uso de diferentes programas de computación para representar el comportamiento de los
minerales útiles y de la potencia en el bloque 8
En este paso de la investigación se utilizaron los programas Excel y Sulfer para el manejo e
interpretación de la data, a través de los valores obtenidos y organizados en Excel, utilizamos el
programa de interpretación y mapeo Surfer versión 8.0, para obtener los mapas base y de superficie
que nos permitieran analizar el comportamiento geoquímico y geológico de los minerales presentes
por cada sondeo. Obteniendo los siguientes mapas:
1.
Mapa de Curvas de nivel (coordenadas generadas por cada sondeo)
2.
Mapa de potencia
3.
Mapa de la alúmina (oxido de aluminio Al2O3)
4.
Mapa de hierro (Fe2O3)
5.
Mapa de Sílice libre (SiO2 (Q))
6.
Mapa de Sílice residual (SiO2 (r))
Clasificación de las bauxitas según el parámetro alfa.
La composición química de una bauxita es muy variable y nos define su calidad industrial. En
especial su relación Al2O3/SiO2 y su contenido en Fe2O3 permiten su clasificación detallada y
comercial. Especial interés tiene el parámetro ALFA, cuya fórmula es la siguiente:
ALFA = [0.85 · (%SiO2 – (%Al2O3)]/%Al2O3
Este parámetro define aproximadamente el exceso o déficit de alúmina de un material respecto a una
caolinita, afectado por un signo negativo, y permite clasificar los materiales bauxíticos en las
siguientes categorías:
•
•
•
•
•
•
Bauxitas: ALFA entre –1 y –0.75
Bauxitas arcillosas: ALFA entre –0,75 y –0.50
Arcillas bauxíticas: ALFA entre –0,50 y –0.25
Arcillas poco bauxíticas: ALFA entre –0,25 y 0.00
Materiales arcillosos: ALFA entre 0.00 y 0.25
Materiales detríticos: ALFA 0.25
Aplicación de parámetros de variabilidad
Los cuerpos minerales se van a caracterizar por su marcada variabilidad, tanto en su potencia
(espesor), como en los parámetros que determinan la calidad de la mena, es por ello que una de las
tareas más importantes en la prospección consiste en establecer correctamente la variabilidad del
objeto geológico.
El grado de variabilidad se determina por las diferencias entre los valores medidos (xi) y su valor
medio
Se expresa mediante el coeficiente de variación (Vx).
xi − x
Donde:
Vx =
σx
x
∑ (X
n
100
σx =
i =1
i
−x
)
2
n
5
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Sobre la base del grado de variabilidad los cuerpos minerales se clasifican en:
V x ≤ 20 %
Vx ≥ 150 %
Figura 3.- Grado de variabilidad
A partir de esta Metodología se interpreto los resultados de Variabilidad de cada Mineral Presente e
incluso la potencia
RESULTADOS
Caracterización geológica y geoquímica del bloque 8 del yacimiento de bauxita los
pijiguaos, estado bolívar
•
Caracterización geológica del bloque 8
El bloque 8 del yacimiento los Pijiguaos ha sido explorado mediante 825 sondeos de exploración (Fig.
4), los cuales han permitido conocer los principales parámetros industriales y evaluar el depósito.
180400
180200
180000
179800
179600
179400
116400
116600
116800
117000
0 50 100
Figura 4. Mapa de datos reales de sondeos de exploración del bloque 8 del yacimiento los Pijiguaos.
El bloque, desde el punto de vista mineralógico está constituido por gibsítica (con un potencial
considerable de alúmina), con presencia de cuarzo; en algunos casos altos contenidos de Hierro.
El perfil bauxítico esta dado por una zona superior de color rojo ocre (Fig.5), de textura generalmente
esponjosa, celular o pisolítica. Los contactos entre los diferentes horizontes es sinuoso y con cambios
bruscos de coloración.
En la parte superior predominan los óxidos de hierro, por lo que la corteza se caracteriza por su
coloración rojiza. Enormes bloques de material muy duro se interclana dentro del horizonte. El límite
con el horizonte que le continúa en profundidad es muy irregular y sinuosos
6
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Figura 5.- Vista de un afloramiento del yacimiento los Pijiguaos en forma de manto, con límites sinuosos entre
los diferentes horizontes que componen el perfil laterítico.
En la parte superior predomina el color rojizo debido fundamentalmente a la abundancia de óxidos e
hidróxidos de Fe. En el horizonte intermedio predominan los hidróxidos de aluminio de color
amarrillento moteado (Fig.6.).
Figura 6.- Vista del horizonte productivo del bloque 8 del yacimiento los Pijiguaos. Se observa el color
amarillento y moteado del material bauxítico.
El yacimiento de bauxitas los Pijiguaos, es de origen laterítico residual y se estima que se formó
durante el Terciario. Este se presenta en forma de manto (Fig. 7) sobre los topes de las mesetas, a
una altura que varía entre los 620 y 690 metros sobre el nivel del mar (m.s.n.m), separadas cada uno
por valles profundos con pendientes variables entre cero (0º) y diez (10º), en las áreas con
pendientes superiores a los quince (15º), los procesos erosivos destruyen o eliminan los elementos y
costra bauxiticas.
El yacimiento presenta forma irregular pero continua pudiendo considerarse una formación primaria
de bauxita autóctona mostrando texturas formadas exclusivamente durante la neomineralización
(Esponjosa). El perfil desde la superficie hasta la roca madre muestra claramente las distintas zonas
de bauxita hasta la zona arcillosa infrayacente reflejando mineralogías específicas. Los espesores de
la bauxita varían entre tres 3 y doce 12 m, siendo el promedio de siete 7 m los mayores espesores
generalmente se localizan hacia el noreste del yacimiento.
Figura 7.- Cortezas en forma de mantos del yacimiento de bauxitas Los Pijiguaos.
7
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Caracterización geomorfológica del bloque 8
El mapa de relieve del yacimiento Los Pijiguaos (Fig.8) revela una superficie plana de tipo meseta,
con dirección NE-SW, truncada en su parte central. Las cotas poseen elevación poco variable entre
635 y 689 metros sobre el nivel del mar. La media, moda y mediana prácticamente coinciden con una
curva gausiana, por tanto los datos se ajustan muy bien a una curva de distribución normal. En
dirección NW-SE se observan dos zonas bajas, muy escarpadas formando valles profundos con
pronunciada disección vertical. Estos elementos de la topografía del terreno invocan a pensar en
cambios sustanciales, tanto mineralógicos como texturales de las bauxitas Los Pijiguaos; así como la
influencia de la tectónica reciente en la conservación y modificación del relieve y por tanto de la
estructura del yacimiento.
Figura 8.- Mapa de Superficie obtenido a partir de las cotas de los sondeos de exploración del yacimiento Los
Pijiguaos.
En resumen, el relieve donde se desarrolla el yacimiento se caracteriza por presentar formas planas
de tipo meseta. Las zonas bajas se corresponden con sitios donde la información de cotas no se
ubicaron en la base de datos ya que no está disponible.
Los datos que aparecen en la base de datos fueron procesados estadísticamente para una mejor
comprensión de la información geoquímica (Tabla II)
Tabla II. Estadígrafos de los principales parámetros analizados en el bloque 8 del yacimiento Los Pijiguaos.
Sílice
Parámetro estadístico
Cota
Potencia Alúmina
total
Hierro
Media
672.27
6.86
50.92
7.96
3.65
Error típico
0.34
0.08
0.05
0.10
0.20
Mediana
674.00
7.00
50.90
7.80
0.00
Moda
677.20
7.00
50.30
6.70
0.00
Desviación estándar
9.71
2.29
1.37
2.84
5.75
Varianza de la muestra
94.22
5.23
1.88
8.05
33.01
Curtosis
0.40
-0.70
0.09
0.30
-0.69
Coeficiente de asimetría
-0.68
-0.20
0.24
0.41
1.04
Rango
54.06
11.00
9.06
19.20
19.60
Mínimo
635.34
1.00
47.79
0.00
0.00
Máximo
689.40
12.00
56.85
19.20
19.60
Suma
555968.56 5666.00 41960.00 6586.69 3010.40
Cuenta
827.00
826.00
824.00
827.00
824.00
Nivel de confianza (95.0%)
0.66
0.09
0.19
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ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DE LA POTENCIA ÚTIL DEL BLOQUE 8 DEL YACIMIENTO.
La potencia útil de este bloque está comprendida en un rango de 1 y 12 metros, con un valor medio
de 6,86 metros (ver tabla II). La distribución espacial de la potencia muestra que los valores más
ampliamente distribuidos se corresponden con aquellos por encima de 4 metros (Fig. 9); las mismas
coinciden con las cotas máximas del terreno; esto significa que son sectores del yacimiento menos
afectados por los procesos erosivos y la tectónica reciente conservándose los horizontes productivos.
La variabilidad de la potencia en el bloque 8 es de 33,38 %, por lo que se puede considerar como
regular.
Figura 9. Mapa de distribución de potencia superpuesto al relieve del bloque 8.
La optimización de esta potencia nos permite obtener el tenor enriquecido de esta porción del
yacimiento y de esta forma poder optar por un plan de contingencia laboral en condiciones
económicas limitadas, un ejemplo de esto sería disminuir de tres turnos diarios de explotación a uno
solo, y de esta forma poder cumplir con las exigencias del mercado. (Ver figura 9)
CARACTERIZACIÓN GEOQUÍMICA DEL BLOQUE 8 DEL YACIMIENTO LOS PIJIGUAOS
La caracterización de los análisis químicos se realizo a partir del porcentaje de óxidos presentes en
cada sondeo exploratorio estos son, Al2O3, Fe2O3, SiO2 (T), SiO2 (Q), SiO2 ®, a partir de allí filtramos
los contenidos de oxido de aluminio presentes en cada sondeo que se encontraran sobre el 48% de
pureza en alúmina apta para el proceso Bayer, los demás óxidos presentes están condicionados al
contenido de Al2O3 por encima del 48%.
DISTRIBUCIÓN DE LOS CONTENIDOS DE ALÚMINA
El mapa de distribución de la alúmina (Al2O3) en el bloque 8 (Fig.10) indica que los valores que más
se distribuyen oscilan entre 50-52 %. El valor medio es 50.92 % (ver tabla II) y la variabilidad es de
2.69%, lo que significa que es un depósito muy regular según el contenido de alúmina.
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180500
180400
180300
180200
180100
58
180000
56
179900
54
52
179800
50
179700
48
179600
179500
179400
179300
116300
116400
116500
116600
0
50
116700
116800
116900
117000
100
Figura 10. Mapa de distribución de alúmina del bloque 8 del yacimiento los Pijiguaos.
En las zonas más elevadas del terreno, con dirección NE-SE, se presentan sectores dentro del
bloque con valores entre 48 y 50% de alúmina considerados como los de menores perspectivas para
la explotación a corto plazo y deben ser tomados en consideración a la hora de elaborar el plan de
contingencia laboral en condiciones económicas limitadas.
DISTRIBUCIÓN DE LA SÍLICE TOTAL EN EL BLOQUE 8
El mapa de distribución de sílice total (Fig.11) en el bloque 8 muestra que los valores más
ampliamente distribuidos en el rango de 6 a 8 %. El coeficiente de variación es de 35.67 %
considerado como un parámetro regular en todo el bloque. Este valor está influenciado por la sílice
libre (cuarzo) del granito del Parguaza, que al ser muy resistente a la meteorización queda atrapado
en los materiales residuales. Debemos mencionar que la sílice reactiva, proveniente de los silicatos
(feldespato microclina y plagioclasa) es muy baja debido a su lixiviación conjunatmente con el
potasio y el sodio.
180500
180400
180300
180200
180100
10
180000
8
179900
6
179800
4
179700
2
179600
179500
179400
179300
116300
116400
116500
116600
0
50
116700
116800
116900
117000
100
Figura 11. Mapa de distribución de la sílice total del bloque 8 del yacimiento los Pijiguaos.
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Los valores de sílice total se distribuyen en la misma dirección (NE-SW) del bloque con mínimos
valores en su parte central.
DISTRIBUCIÓN DEL HIERRO EN EL BLOQUE 8
El mapa de distribución del hierro (Fig. 12) muestra valores bajos hacia los flancos del bloque y
valores más elevados hacia su parte central. El contenido medio en el bloque es de 3.65 %. Este
parámetro geoquímico es muy irregulare con un valor de variabilidad de 157,53%, considerado
extremadamente irregular. Los mayores valores del hierro se ubican en la parte central del bloque y
coincide con la distribución de la alúmina ya que ambos poseen comportamientos geoquímicos muy
similares, su movilidad es muy similar durante los procesos de meteorización.
180400
13
180200
12
180000
10
179800
8
6
179600
4
179400
116400
116600
116800
117000
0 50 100
Figura 12. Mapa de distribución del hierro en el bloque 8 del yacimiento los Pijiguaos.
Se puede resumir que el hierro es un elemento que provoca serios problemas operacionales durante
el proceso de minado y extracción, ya que el hierro alto hay que mezclarlos con frentes con bajos
hierro por lo que los turnos deben moverse de los frentes lo que alarga los plazos de extracción del
mineral.
ANÁLISIS DEL PARÁMETRO ALFA
•
•
•
Se observa que este rango de clasificación que las Bauxitas del bloque 8 del yacimiento los Pijiguaos
posee valores promedios de -0.64 y comprendidos en un rango de -0.75 a -0.5 clasificándose en su
gran mayoría como una Bauxita Arcillosa de acuerdo a la tabla de Clasificación ALFA. (Ver figura 13)
Bauxitas: ALFA entre –1 y –0.75
Bauxitas arcillosas: ALFA entre –0,75 y –0.50
Figura. 13 Representación de las Bauxitas del Bloque 8 en relación al Parámetro Alfa
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CONCLUSIONES
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Una vez concluido este trabajo se han arribado a importantes conclusiones y recomendaciones que
expresamos a continuación y que están en correspondencia con los objetivos del trabajo.
Conclusiones:
El relieve del bloque 8 del yacimiento los Pijiguaos se caracteriza por presentar formas planas de tipo
meseta.
Los valores de potencia más ampliamente distribuidos se corresponden con rangos por encima de 4
metros. Estos valores coinciden con las cotas máximas del terreno. La variabilidad de la potencia es
de 33,38 %, por lo que se puede considerar como regular.
El mapa de distribución de la alúmina indica que los valores que más se distribuyen oscilan entre 5052 %. El valor medio es 50.92 % y su variabilidad es de 2.69%, lo que significa que es un depósito
muy regular según el contenido de alúmina.
El mapa de distribución de sílice total muestra que los valores más ampliamente distribuidos en el
rango de 6 a 8 %. El coeficiente de variación es de 35.67 % considerado como un parámetro
geoquímico regular en todo el bloque.
El mapa de distribución del hierro muestra valores bajos hacia los flancos del bloque y valores más
elevados hacia su parte central. El contenido medio en el bloque es de 3.65 %. Este parámetro
geoquímico es muy irregular con un valor de variabilidad de 157,53%, considerado extremadamente
irregular.
Según el parámetro ALFA el bloque 8 es considerado como un depósito tipo arcilla bauxítica.
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