Exploración del litio en pegmatitas de tipo LCT con el analizador XRF portátil
Los analizadores de fluorescencia de rayos X (XRF) portátiles son herramientas útiles y de gran ayuda en la exploración e investigación de yacimientos de minerales ricos en litio. La producción global de litio en la actualidad deriva de dos tipos de depósitos claves: 1) pegmatitas ricas en litio, y 2) salmueras o salares de litio. Su distribución global se divide aproximadamente en 50:50 por cada fuente. Esta publicación se centra en las pegmatitas ricas en litio y en cómo se aplican los analizadores XRF portátiles Vanta™ en estos yacimientos.
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Figura 1. Izquierda: Minera Greenbushes de primer nivel—extracción de Li-Ta-Sn en pegmatita de tipo LCT (Australia Occidental). Derecha: Analizador portátil Vanta™ de Olympus para la exploración minera geoquímica.
Exploración de pegmatitas de tipo LCT
Las pegmatitas ricas en litio son rocas plutónicas formadas por procesos tardimagmáticos y concentraciones de granitos peraluminosos. Se hace referencia a ellas como pegmatitas de tipo LCT (litio, cesio, tantalio) debido a su enriquecimiento por elementos incompatibles, como el litio, el cesio, el estaño, el rubidio y el tantalio. Debido a estas características, se diferencian también de las pegmatitas con elementos raros de tipo NYF (niobio, itrio, flúor). Las pegmatitas de tipo LCT generalmente son enriquecidas por componentes fundentes, como el agua, el flúor, el fósforo y el boro. Estos evidencian su composición mineralógica y geoquímica única.
Mineralógicamente, las pegmatitas de tipo LCT son dominadas por asociaciones de cuarzo, feldespato potásico, albita y moscovita. Habitualmente presentan estructuras divididas en zonas con fases más avanzadas y fraccionadas, como en el caso de la espodumena (Li), la lepidolita (Li), la pelatita/castorita (Li), la columbita y tantalita (Ta-Nb), la casiterita (Sn), la (del) apatita(o) [P], del berilio (Be), la turmalina (B) y los granates, que se generan en las zonas internas del núcleo y bordes.
Comparación entre los datos de laboratorio y del analizador XRF portátil extraídos a partir de pegmatitas de tipo LCT
Si bien es imposible efectuar análisis directos en el litio con la tecnología XRF portátil debido a las limitaciones físicas de los rayos X, la última generación de los analizadores puede ser empleada de forma eficaz para identificar una secuencia fundamental de roca completa y sus elementos de trazas asociados. Entre los cuales figuran el potasio (K), calcio (Ca), rubidio (Rb), estroncio (Sr), itrio (Y), niobio (Nb), estaño (Sn), cesio (Cs), tántalo (Ta), antimonio (Sb), wolframio/tungsteno (W), bismuto (Bi), arsénico (As), galio (Ga), talio (Tl) y los elementos de tierras raras (REE) lantano (La) y cerio (Ce). Muchos de estos elementos corresponden al primer grupo de metales alcalinos y al subgrupo de elementos incompatibles HFSE (High Field Strength Elements).
En los trabajos completados por Trueman y Cerny (1982) se describe una serie de correlaciones que son utilizadas para diferenciar las pegmatitas ricas en metales raros de aquellas pegmatitas de grano estéril mediante el uso de índices K/Rb; en donde, el rubidio (Rb) sustituye el potasio (K) en micas y el feldespato potásico durante la etapa tardía de cristalización. Ellos también notaron que el índice K/Rb de 160 indica un aumento de fraccionamiento y los índices de 15 se correlacionan con las pegmatitas altamente fraccionadas que presentan frecuentemente una mineralización de metales raros, en particular de tántalo (Ta), niobio (Nb), berilio (Be), cesio (Cs) y litio (Li). Esta conclusión se ilustra en la Figura 2, con los datos de una muestra proveniente de un yacimiento de pegmatita de tipo LCT, localizado en el Sudeste Asiático. Además, puede visualizarse la buena correspondencia de los datos analizados en laboratorio o por la tecnología XRF portátil con respecto a los elementos clave.
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Figura 2. Datos provenientes de laboratorio y de la tecnología XRF portátil a partir de una muestra de pegmatita de tipo LCT preparada en pulpa. Este gráfico muestra la excelente relación entre: (a) el Rb de laboratorio frente al Rb por XRF portátil; (b) el Sn de laboratorio frente al Sn por XRF portátil; (c) el Li de laboratorio frente al Rb; (d) el Li de laboratorio frente al Rb por XRF portátil; (e) el Li de laboratorio frente al K por XRF portátil; y, (f) el Li de laboratorio frente al K/Rb por XRF portátil. Datos ofrecidos por Argo Metals Group provenientes de un proyecto de pegmatita de tipo LCT en el Sudeste Asiático.
Asimismo, cabe señalar que debido a la naturaleza granular extremadamente gruesa de la pegmatita, es necesario que la preparación y la presentación de la muestra sea integral para obtener resultados óptimos y fiables. Teniendo presente esta premisa, la tecnología XRF portátil puede ser utilizada para lo siguiente:
- Identificar y evaluar la fertilidad de la roca madre granítica con respecto al alojamiento potencial de pegmatita de tipo LCT. Los granitos fértiles exhiben índices elevados de Rb, Cs, Sn y Ta, como también índices K/Rb más bajos que en los granitos típicos.
- Diferenciar pegmatitas ricas en metales raros de aquellas estériles, que en especial presentan una estructura compuesta de granito; y, diferenciar pegmatitas de tipo LCT de aquellas NYF.
- Ofrecer una aproximación del grado de litio, donde exista una correlación con los elementos de traza —en particular con el rubidio (Rb)—, que haya sido determinada mediante una medición de orientación detallada con suficientes datos de calidad de laboratorio (Figura 2).
- Efectuar análisis directos en muestras superficiales de afloramientos y recortes de perforación. El estaño (Sn), el antimonio (Sb) y el arsénico (As) pueden ser utilizados principalmente para monitorizar anomalías superficiales donde el litio (Li), el cesio (Cs), el fósforo (K) y el rubidio (Rb) han sido transportados o empobrecidos.
- Identificar la composición química de la roca completa (Mg, Al, Si, K, Ca y Fe) y los elementos de traza inmóviles [como el titanio (Ti) y el circonio (Zr)] para la litogeoquímica, la cual permite determinar la estratigrafía y alteración de los depósitos y la zonificación de la pegmatita.
