TTE296
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ANÁLISIS DE INESTABILIDADES CON CONTROL ESTRUCTURAL PARA FASES 11 Y 12, DIVISIÓN GABRIELA MISTRAL, CODELCO, CHILE.
Trabajo de Título para Optar al Título de Geóloga
Claudia Soledad Alejandra Agurto Poblete
Calama, 2023
ANÁLISIS DE INESTABILIDADES CON CONTROL ESTRUCTUAL PARA FASES 11 Y 12, DIVISIÓN GABRIELA MISTRAL, CODELCO, CHILE.
Comisión Examinadora
Este Examen de Título ha sido realizado en la División Gabriela Mistral, CODELCO, Chile.
PROFESIONAL GUÍA
_____________________________________________
Carolina Alejandra Vargas Encina
Geóloga Universidad Católica del Norte.
Geóloga Geotécnica, División Gabriela Mistral CODELCO,
Chile.
PROFESOR CO-GUÍA
__________________________________________________
Dr. Haroldo Luis Lledó Vásquez
Geólogo Universidad de Chile y PhD en ciencias geológicas,
Binghamton University, NY.
Departamento de Obras Civiles y Geología, Universidad Católica
de Temuco.
PROFESOR INFORMANTE ________________________________________________
Dra. Elisa Leonor Ramírez Sánchez
Geóloga y PhD en ciencias geológicas, Universidad de Chile.
Departamento de Obras Civiles y Geología, Universidad Católica
de Temuco.
MINISTRO DE FE
_________________________________________________
Dr. Claudio Andrés Tapia Orellana
Geólogo y Magister en ciencias con mención en Geología,
Universidad de Chile.
Departamento de Obras Civiles y Geología, Universidad Católica
de Temuco.
2
ANÁLISIS DE INESTABILIDADES CON CONTROL ESTRUCTUAL PARA FASES 11 Y 12, DIVISIÓN GABRIELA MISTRAL, CODELCO, CHILE.
DEDICATORIA
Para los grandes amores de mi vida:
Mi mamasita, mi meme, mi pequeña
Rose y mi tatita que es la estrella más
hermosa del cielo.
3
ANÁLISIS DE INESTABILIDADES CON CONTROL ESTRUCTUAL PARA FASES 11 Y 12, DIVISIÓN GABRIELA MISTRAL, CODELCO, CHILE.
AGRADECIMIENTOS
A la División Gabriela Mistral, Gerencia de Recursos Mineros y Desarrollo, por todos
los lindos momentos, el conocimiento, el apoyo y el tiempo entregado por cada uno de
ustedes. A la Superintendencia de Geotecnia, por permitirme realizar mi memoria de título
junto a ellos. A Felipe Caffarena y Víctor Cornejo por sus conocimientos entregados, por su
apoyo durante estos meses y sus consejos de vida. Al equipo de Costella por apoyarme con
la información necesaria para realizar este trabajo. Al equipo SGS por darme la oportunidad
de conocer su trabajo en el monitoreo. Especialmente, quiero agradecer a mi tutora Carolina
Vargas, quien confió desde el primer momento en mí, me apoyo en todo este proceso, me
entrego todos los conocimientos necesarios para afrontar y culminar esta etapa, por todo su
tiempo, dedicación y por los lindos momentos que pasamos juntas estos meses.
A mis compañeros con los que compartí gran parte de esta travesía Dani Pérez, Tere
Alcayaga y Cristian Ávila.
Al profesor Haroldo Lledó, por su compromiso y dedicación a esta memoria y por el
conocimiento entregado a lo largo de los años universitarios. A las lindas personas que conocí
en mi etapa universitaria, en especial a mis compañeras de horas de estudios Meily Saldías y
Cami Paredes.
A mi familia, que fueron mi apoyo fundamental y gracias a ellos logre terminar mi
carrera universitaria. A mi tatita y mi meme, que me han dado todo su amor incondicional
siempre. A mi Mami quién siempre me brinda el apoyo para nunca bajar los brazos y siempre
salir adelante. A mi pequeña Rose que me alegra los días. Son el pilar fundamental de mi
vida.
4
ANÁLISIS DE INESTABILIDADES CON CONTROL ESTRUCTUAL PARA FASES 11 Y 12, DIVISIÓN GABRIELA MISTRAL, CODELCO, CHILE.
ÍNDICE DE CONTENIDOS
RESUMEN
15
ABSTRACT
16
CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN
18
1.1 Antecedentes
18
1.2 Ubicación y accesos
18
1.3 Objetivos
20
1.3.1 Objetivo general
20
1.3.2 Objetivos específicos
20
1.4 Trabajos previos
20
CAPÍTULO II: MARCO GEOLÓGICO DISTRITAL
21
2.1 Generalidades
21
2.2 Unidades litológicas
22
2.2.1 Formación Cas (Carbonífero Superior – Pérmico Superior)
22
2.2.2 Estratos del Bordo (Carbonífero Superior - Pérmico Inferior)
22
2.2.3 Complejo Intrusivo Pampa Elvira (Pérmico)
23
2.2.4 Complejo Plutovolcánico Sierra Mariposas (Pérmico - Triásico)
23
2.2.5 Estratos de Quebrada Escondida (¿Paleozoico Superior?)
24
2.2.6 Grupo Purilactis (Cretácico Superior - Eoceno)
24
2.2.7 Complejo Intrusivo Gaby (Eoceno Medio)
25
2.2.8 Formación Tambores (Mioceno - Plioceno)
25
2.2.9 Depósitos Coluviales (Pleistoceno - Holoceno)
26
2.2.10 Depósitos Aluviales (Holoceno)
26
5
ANÁLISIS DE INESTABILIDADES CON CONTROL ESTRUCTUAL PARA FASES 11 Y 12, DIVISIÓN GABRIELA MISTRAL, CODELCO, CHILE.
CAPÍTULO III: GEOLOGIA DEL YACIMIENTO GABY
28
3.1 Geología
28
3.1.1 Secuencia Volcánico – Sedimentaria (SV)
28
3.1.2 Diorita Fina (DF)
30
3.1.3 Filones Microdioríticos (FM)
31
3.1.4 Complejo Intrusivo Gaby
32
Pórfido Tonalítico Crowded (PT)
32
Pórfido Gaby (PG)
34
Brecha Ígnea (BI)
35
Brecha Hidrotermal (BH)
35
3.1.5 Pórfido Diorítico (PD)
37
3.1.6 Gravas (GR)
38
3.2 Alteración hidrotermal
40
3.2.1 Alteración Potásica (K)
40
3.2.2 Alteración Sericítica (Ser)
40
3.2.3 Alteración Argílica (Arg)
41
3.2.4 Alteración Clorítica (Clo)
41
3.2.5 Alteración Potásica – Sericítica (K – Ser)
41
3.2.6 Alteración Argílica – Sericítica (Arg – Ser)
41
3.2.7 Alteración Clorita – Sericita (Clo – Ser)
42
3.3 Geología estructural
43
3.3.1 Sistemas estructurales
43
Sistema NE
43
Sistema NW
44
Sistema NS
44
6
ANÁLISIS DE INESTABILIDADES CON CONTROL ESTRUCTUAL PARA FASES 11 Y 12, DIVISIÓN GABRIELA MISTRAL, CODELCO, CHILE.
Sistema EW
44
3.3.2 Estructuras
45
Estructuras Mayores
45
Estructuras Intermedias
47
Estructuras Menores
48
3.3.3 Dominios estructurales
49
3.4 Geotecnia
50
3.4.1 Unidad geotécnica básica (UGTB)
50
Granodiorita Potásica (UGTB 1)
50
Granodiorita Sericítica (UGTB 2)
50
Pórfidos Tonalítico y Gaby Potásica (UGTB 3)
51
Secuencia Volcánica-sedimentaria Potásica (UGTB 4)
51
Secuencia Volcánica-sedimentaria Sericítica (UGTB 5)
51
Brechas Ígneas e Hidrotermales Potásicas (UGTB 6)
51
Brechas Ígneas e Hidrotermales Sericítica (UGTB 7)
52
Unidad de Gravas (UGTB 8)
52
Unidad Granodiorita Potásica (UGTB 9)
52
Unidad Filones Argílicos (UGTB 10)
52
CAPÍTULO IV: MARCO TEÓRICO
54
4.1 Matriz rocosa, discontinuidades y macizo rocoso.
54
4.2 Métodos de clasificación del macizo rocoso
55
4.2.1 RQD (Rock Quality Designation)
55
4.2.2 RMR (Rock Mass Rating)
56
4.2.3 GSI (Geological Strength Index)
57
4.3 Parámetros de las estructuras
59
7
ANÁLISIS DE INESTABILIDADES CON CONTROL ESTRUCTUAL PARA FASES 11 Y 12, DIVISIÓN GABRIELA MISTRAL, CODELCO, CHILE.
4.3.1 Ángulo de fricción ( ∅ )
59
4.3.2 Cohesión ( )
59
4.4 Características del talud
59
4.4.1 Talud
59
4.4.2 Geometría del talud
60
4.5 Estabilidad de taludes
62
4.5.1 Mecanismo de falla con control estructural
62
Fallamiento plano
62
Fallamiento en cuñas
63
Falla por volcamientos (Toppling)
64
4.5.2 Mecanismos de falla sin control estructural
64
Falla circular
64
Caída de rocas
65
4.5.3 Mecanismos de falla mixtos
65
4.6 Cálculo de estabilidad de taludes
66
4.6.1 Métodos de equilibrio límite
67
Métodos exactos
67
Método determinístico
67
Método probabilístico
67
Métodos no exactos
68
4.7 Análisis de estabilidad de taludes
68
4.7.1 Criterio de aceptabilidad
68
4.7.2 Factor de seguridad
68
4.7.3 Probabilidad de falla
69
4.8 Televiewer
69
8
ANÁLISIS DE INESTABILIDADES CON CONTROL ESTRUCTUAL PARA FASES 11 Y 12, DIVISIÓN GABRIELA MISTRAL, CODELCO, CHILE.
4.8.1 Televiewer óptico de pozo
69
4.8.2 Televiewer acústico de pozo
69
4.8.3 Método de reconocimiento de estructuras
70
4.9 Propiedades geotécnicas del rajo
71
4.9.1 Propiedades geotécnicas de la roca intacta
71
4.9.2 Propiedades de las estructuras
72
4.9.3 Bases de diseño geotécnica
73
CAPÍTULO V: METODOLOGÍA
75
5.1 Recopilación de información
75
5.2 Captura de información
75
5.3 Metodologías propuestas
76
5.3.1 Análisis determinístico
76
Recopilación de base de datos
76
Levantamiento de base de datos
78
Fase 11
78
Fase 12
79
Análisis cinemático de estructuras
79
Visualización de estructuras
81
Análisis de estructuras con inestabilidades
81
Fallamiento Plano
81
Fallamiento en cuñas
82
Representación de inestabilidades
82
5.3.2 Análisis probabilístico
83
Base de datos
83
Dominio estructural 1
84
9
ANÁLISIS DE INESTABILIDADES CON CONTROL ESTRUCTUAL PARA FASES 11 Y 12, DIVISIÓN GABRIELA MISTRAL, CODELCO, CHILE.
Dominio estructural 2
85
Dominio estructural 3
86
Dominio estructural 4
87
Revisión de datos
88
Visualización de familias
88
Sectorización de taludes
88
Fase 11
89
Fase 12
90
Probabilidad de fallamiento
91
Fallamiento en cuña
91
Representación de resultados
91
CAPÍTULO VI: RESULTADOS
92
6.1 Fase 11
92
6.1.1 Análisis determinístico
92
Fallamiento plano
92
Fallamiento en cuñas
94
6.1.2 Verificación de inestabilidades
96
Ficha de inestabilidad N°18
96
Ficha de inestabilidad N°19
98
6.1.2 Análisis probabilístico
100
Fallamiento Plano
100
Fallamiento en cuña
104
6.2 Fase 12
107
6.2.1 Análisis determinístico
107
Fallamiento plano
107
10
ANÁLISIS DE INESTABILIDADES CON CONTROL ESTRUCTUAL PARA FASES 11 Y 12, DIVISIÓN GABRIELA MISTRAL, CODELCO, CHILE.
Fallamiento en cuña
109
6.2.2 Verificación de estructuras
111
6.2.3 Análisis probabilístico
111
Fallamiento plano
111
Fallamiento en cuña
114
CAPÍTULO VII: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
118
CAPÍTULO VIII: REFERENCIAS
121
CAPÍTULO IX: ANEXOS
125
ANEXO 1: Base de datos “Sondajes Televiewer”
125
ANEXO 2: Fallamiento plano F11 - Ubicación de estructuras
127
ANEXO 3: Fallamiento en cuña F11 - Ubicación de estructuras
129
ANEXO 4: Fallamiento plano F12 - Ubicación de estructuras
130
ANEXO 5: Fallamiento en cuña F12 - Ubicación de estructuras
132
11
ANÁLISIS DE INESTABILIDADES CON CONTROL ESTRUCTUAL PARA FASES 11 Y 12, DIVISIÓN GABRIELA MISTRAL, CODELCO, CHILE.
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1: Mapa de ubicación y accesos a la División Gabriela Mistral. Figura 2: Mapa geológico distrital y su respectiva simbología (Fam et al., 1999). 27 Figura 3: Andesita con textura afanítica de la Unidad Volcano-Sedimentaria cortada. Fotografía de Reygadas (2018). 29 Figura 4: Diorita con textura fanerítica equigranular de grano fino, compuesta de plagioclasas y abundantes máficos . Fotografía de Reygadas (2018). 30 Figura 5: Microdiorita con textura fanerítica de grano muy fino, correspondiente a la unidad de Filones Microdioríticos. Fotografía de Reygadas (2018). 31 Figura 6: Pórfido tonalítico de grano grueso. Fotografía de Reygadas (2018). 33 Figura 7: Pórfido tonalítico de grano grueso. Fotografía de Reygadas (2018). 33 Figura 8: Pórfido tonalítico de grano grueso. Fotografía de Reygadas (2018). 34 Figura 9: Brecha ígnea con matriz de granodiorita y clastos la Secuencia Volcano- sedimentaria. Fotografía de Reygadas (2018). 35 Figura 10: Brecha hidrotermal con matriz sericítica y clastos de la Secuencia Volcano- Sedimentaria. Fotografía de Reygadas (2018). 36 Figura 11: Monzodiorita cuarcífera de biotita de grano grueso. Fotografía de Reygadas (2018). 37 Figura 12: Muestra de grava polimíctica. Fotografía de Reygadas (2018). 38 Figura 13: Modelo litológico de la División Gabriela Mistral, actualizado al año 2021. 39 Figura 14: Modelo de alteración hidrotermal de la División Gabriela Mistral, actualizado al año 2022. 42 Figura 15: Modelo de estructuras mayores de la División Gabriela Mistral, actualizado al año 2022. 46 Figura 16: Modelo de estructuras intermedias de la División Gabriela Mistral, actualizado al año 2022. 47 Figura 17: Modelo de estructuras menores de la División Gabriela Mistral, actualizado al año 2022. 48 Figura 18: Modelo de dominios estructurales de la División Gabriela Mistral, actualizado al año 2022. 49 Figura 19: Modelo UGTB de la División Gabriela Mistral, actualizado al año 2022. 53 Figura 20: Representación de matriz rocosa, discontinuidades y macizo rocoso correspondiente a F11, B2550. 54 Figura 21: Geometría de un talud minero en la División Gabriela Mistral. 60 Figura 22: Representación 3D y proyección estereográfica del fallamiento plano (Morales,2009). 63 Figura 23: Representación 3D y proyección estereográfica del fallamiento en cuñas 63 Figura 24: Representación 3D y proyección estereográfica del fallamiento por volcamientos (Morales, 2009). 64 Figura 25: Representación 3D y proyección estereográfica de la falla circular (Morales, 2009). 65 Figura 26: Esquema de métodos para el cálculo de estabilidad de taludes. Modificado de 19
12
ANÁLISIS DE INESTABILIDADES CON CONTROL ESTRUCTUAL PARA FASES 11 Y 12, DIVISIÓN GABRIELA MISTRAL, CODELCO, CHILE.
Morales, (2009). 66 Figura 27: Zonas de diseño geotécnicas correspondientes al 2023 de la División Gabriela Mistral. 74 Figura 28: Distribución de sondajes en Fases 11 y 12 en la División Gabriela Mistral. 77 Figura 29: Sectorización de la Fase 11. 78 Figura 30: Sectorización de la Fase 12. 79 Figura 31: Red estereográfica que representa el sector con los polos más propensos a generar fallamiento plano. 80 Figura 32: Red estereográfica que representa el sector con los polos más propensos a generar fallamiento cuñas. 81 Figura 33: Representación estereográfica del dominio estructural 1. 84 Figura 34: Representación estereográfica del dominio estructural 2. 85 Figura 35: Representación estereográfica del dominio estructural 3. 86 Figura 36: Representación estereográfica del dominio estructural 4. 87 Figura 37: Visualización de las familias estructurales del dominio estructural 3. 88 Figura 38: Sectorización de taludes F11 para análisis probabilístico. 89 Figura 39: Sectorización de taludes F12 para análisis probabilístico. 90 Figura 40: Plano de inestabilidades para F11. 95 Figura 41: Ubicación inestabilidad ficha inspección geotécnica N°18. 96 Figura 42: Fotografía de la inestabilidad, correspondiente a fallamiento plano. 97 Figura 43: Visualización de estructura N° 33 identificada en el análisis determinístico. 98 Figura 44: Ubicación inestabilidad ficha inspección geotécnica N°19. 98 Figura 45: Fotografía de la inestabilidad, correspondiente a fallamiento en cuñas. 99 Figura 46: Visualización de estructura N° 29 identificada en el análisis determinístico. 100 Figura 47: Plano con pérdida de berma para fallamiento plano en F11. 103 Figura 48: Plano con la pérdida de berma para fallamiento tipo cuñas en F11. 106 Figura 49: Plano de inestabilidades para F12. 110 Figura 50: Plano con la pérdida de berma para fallamiento plano en F12. 113 Figura 51: Plano con la pérdida de berma para fallamiento en cuñas en F12. 117
13
ANÁLISIS DE INESTABILIDADES CON CONTROL ESTRUCTUAL PARA FASES 11 Y 12, DIVISIÓN GABRIELA MISTRAL, CODELCO, CHILE.
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1: Estimación del RQD (Deere, 1967 en Hoek 2006).
55
Tabla 2: Clasificación según GSI. 57 Tabla 3: Cartilla para evaluar el Índice de Resistencia Geológica (GSI) en macizos rocosos (Hoek, 2006). 58 Tabla 4: Descripción de los distintos rank para la clasificación de estructuras. 70 Tabla 5: Propiedades geotécnicas de la roca intacta de la División Gabriela Mistral, correspondiente al año 2022. 71 Tabla 6: Tabla de características de las estructuras del Modelo estructural 2022 – DGM. 72 Tabla 7: Propiedades de estructuras de la División Gabriela Mistral, correspondiente al año 2022. 72 Tabla 8: Bases de diseño geotécnica para diseño de las fases en División Gabriela Mistral, actualizadas al año 2023. 73 Tabla 9: Tabla con cantidad de sondajes televiewer y estructuras para cada fase respectivamente. 76 Tabla 10: Parámetros de entrada para el análisis de fallamiento plano, con el software RocPlane 4.0. 82 Tabla 11: Parámetros de entrada para el análisis de fallamiento plano, con el software RocPlane 4.0. 91 Tabla 12: Resultados del análisis determinístico de fallamiento plano en F11. 94 Tabla 13: Resultados del análisis determinístico de fallamiento en cuña en F11. 94 Tabla 14: Resultados del análisis probabilístico de fallamiento plano en F12. 100 Tabla 15: Resultados del análisis probabilístico del fallamiento en cuñas en F11. 104 Tabla 16: Resultados del análisis determinístico de fallamiento plano en F12. 108 Tabla 17: Resultados del análisis determinístico de fallamiento en cuñas en F12. 109 Tabla 18: Resultados del análisis probabilístico de fallamiento plano en F12. 111 Tabla 19: Resultados del análisis probabilístico del fallamiento en cuñas en F12. 114
14
ANÁLISIS DE INESTABILIDADES CON CONTROL ESTRUCTUAL PARA FASES 11 Y 12, DIVISIÓN GABRIELA MISTRAL, CODELCO, CHILE.
RESUMEN
Esta memoria de título se realizó en las dependencias de la División Gabriela Mistral
pertenece a la compañía minera estatal CODELCO y corresponde a un yacimiento del tipo
Pórfido Cuprífero de baja ley, ubicado a 120 kilómetros al sureste de Calama. Los objetivos
de este estudio consisten en la identificación, proyección y análisis de las inestabilidades de
las fases que se encuentran actualmente en explotación en la división que corresponden a
Fase 11 y Fase 12, para obtener un análisis predictivo y anticipar una posible inestabilidad
en los taludes y tomar acciones preventivas frente a ellas. Las metodologías empleadas para
lograr los productos corresponden a análisis determinísticos y probabilísticos. El primero
consiste en un análisis que entrega la ubicación espacial de la posible inestabilidad. Por su
lado, el análisis probabilístico, consiste en la probabilidad de falla de cada sector en la fase,
este análisis además respalda la información entregada por el análisis determinístico. Estos
análisis fueron factibles gracias a la base de datos de los sondajes televiewer y los diversos
softwares con los que contaba la Superintendencia de Geotecnia.
El análisis determinístico para Fase 11 indica un total de 33 estructuras inestables y 4
consideradas como medianamente estables en fallamiento plano, para el fallamiento en cuña
se entrega como resultado 1 estructura considerada como inestable y 1 considerada como
medianamente estable. En cambio, para la Fase 12 en fallamiento plano se identifican un
total de 34 estructuras inestables y 4 medianamente estables, para fallamiento en cuña, se
consideran 2 estructuras medianamente estable. Estas posibles inestabilidades se cuantifican
en un plano de proyección de inestabilidades. El análisis probabilístico respalda la
información entregada por el análisis determinístico para ambas fases estudiadas. Además,
se indica la probabilidad de falla para cada sector, esta información se cuantifica en un plano
de pérdida de berma.
Finalmente, se recomienda continuar con el análisis determinístico y probabilístico
para las fases futuras de la división, para identificar las inestabilidades. Debido a que el gran
beneficio que entrega este trabajo corresponde a disminuir el riesgo del plan minero, debido
a que se puede anticipar a la acción que se debe tomar frente a las inestabilidades, ya sea un
15
ANÁLISIS DE INESTABILIDADES CON CONTROL ESTRUCTUAL PARA FASES 11 Y 12, DIVISIÓN GABRIELA MISTRAL, CODELCO, CHILE.
cambio de diseño para la fase, un tratamiento diferente en la tronadura y los métodos
operacionales. De esta manera, evitar la pérdida de diseño del rajo.
ABSTRACT
This title report was carried out in the offices of the Gabriela Mistral Division, which
belongs to the state mining company CODELCO and corresponds to a low-grade Porphyry
Copper deposit, located 120 kilometers southeast of Calama. The objectives of this study
consist of the identification, projection and analysis of the instabilities of the phases that are
currently in exploitation in the division that correspond to Phase 11 and Phase 12, to obtain
a predictive analysis and anticipate a possible instability in the slopes. and take preventive
actions against them. The methodologies used to achieve the products correspond to
deterministic and probabilistic analyses. The first consists of an analysis that provides the
spatial location of the possible instability. For its part, the probabilistic analysis consists of
the probability of failure of each sector in the phase; this analysis also supports the
information provided by the deterministic analysis. These analyzes were feasible thanks to
the database of televiewer drillings and the various software available to the Superintendency
of Geotechnics.
The deterministic analysis for Phase 11 indicates a total of 33 unstable structures and
4 considered moderately stable in plane faulting, for wedge faulting the result is 1 structure
considered unstable and 1 considered moderately stable. On the other hand, for Phase 12 in
plane faulting, a total of 34 unstable structures and 4 moderately stable structures are
identified, for wedge faulting, 2 moderately stable structures are considered. These possible
instabilities are quantified in an instabilities projection plane. The probabilistic analysis
supports the information provided by the deterministic analysis for both phases studied. In
addition, the probability of failure is indicated for each sector; this information is quantified
in a berm loss plane.
Finally, it is recommended to continue with the deterministic and probabilistic
analysis for future phases of the division, to identify instabilities. Because the great benefit
that this work provides corresponds to reducing the risk of the mining plan, because it can
anticipate the action that must be taken in the face of instabilities, whether it is a design
16
ANÁLISIS DE INESTABILIDADES CON CONTROL ESTRUCTUAL PARA FASES 11 Y 12, DIVISIÓN GABRIELA MISTRAL, CODELCO, CHILE.
change for the phase, a different treatment in blasting and operational methods. In this way,
avoid loss of pit design.
17
ANÁLISIS DE INESTABILIDADES CON CONTROL ESTRUCTUAL PARA FASES 11 Y 12, DIVISIÓN GABRIELA MISTRAL, CODELCO, CHILE.
CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN
1.1 Antecedentes
La División Gabriela Mistral (DGM) pertenece a la compañía minera estatal
CODELCO y corresponde a un yacimiento del tipo pórfido cuprífero de nominado “Gaby”,
de baja ley, ubicado en la franja metalogénica (Eoceno-Oligoceno) del norte de Chile, en el
margen oeste de la cuenca del Salar de Atacama. Este yacimiento, presenta un importante
desarrollo de la zona de óxidos con mineralización de crisocola, atacamita, arcillas con Cu y
óxidos negros, junto a un desarrollo de sulfuros hipógenos de menor magnitud.
El yacimiento entró en producción en el año 2008 con una reserva de 620 millones
de toneladas con una ley media de 0,41 %, una ley de corte de 0,2 %, la explotación se efectúa
a rajo abierto y actualmente solo se procesan los minerales oxidados de Cu (Rivera, 2020).
El tratamiento del mineral se conforma por las etapas de chancado (primario, secundario y
terciario), curado en tambores acidificadores, lixiviación en pilas dinámicas, disposición de
ripios, extracción por solventes (SX) y electro-obtención (EW), obteniendo como producto
final cátodos de Cu certificados por la Bolsa de Metales de Londres (LME), quien reconoce
su alta calidad química y muy buen aspecto físico.
1.2 Ubicación y accesos
El yacimiento Gaby se encuentra ubicado en el sector Pampa Elvira, comuna de Sierra
Gorda, Región de Antofagasta, en las coordenadas 23°24'20'' Latitud sur – 68°49'30''
Longitud oeste (figura 1). A 120 kilómetros al sur este de la ciudad de Calama, con altitud
de 2660 metros sobre el nivel del mar y una superficie de 3614 hectáreas.
La vía de acceso desde la ciudad de Calama es a través de la ruta B-255, recorriendo
104 kilómetros hasta el yacimiento, el viaje tiene un tiempo estimado de 90 minutos
aproximadamente.
18
ANÁLISIS DE INESTABILIDADES CON CONTROL ESTRUCTUAL PARA FASES 11 Y 12, DIVISIÓN GABRIELA MISTRAL, CODELCO, CHILE.
Figura 1: Mapa de ubicación y accesos a la División Gabriela Mistral.
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ANÁLISIS DE INESTABILIDADES CON CONTROL ESTRUCTUAL PARA FASES 11 Y 12, DIVISIÓN GABRIELA MISTRAL, CODELCO, CHILE.
1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivo general
Identificar, proyectar estructuras y analizar las inestabilidades para las Fases 11 (F11)
y Fase 12 (F12), las que están actualmente en desarrollo en la división. Con el fin de generar
un análisis predictivo y anticipar una posible inestabilidad, para poder tomar acciones
preventivas.
1.3.2
Objetivos específicos
- Analizar e interpretar información de sondajes televiewer.
- Evaluar inestabilidades con control estructural de taludes a nivel de banco,
mediante softwares geotécnicos disponibles en la división.
- Realizar y evaluar análisis determinísticos y probabilísticos de los fallamientos
con control estructural.
- Elaborar planos de proyección de inestabilidades y pérdida de berma.
1.4 Trabajos previos
- Carrizo, D., Zuñiga, G. (2022) Realiza la actualización del modelo estructural
de la División Gabriela Mistral.
- Carmona, C. (2022) Realiza el modelo implícito de alteración y unidades
geotécnicas básicas de la División Gabriela Mistral.
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ANÁLISIS DE INESTABILIDADES CON CONTROL ESTRUCTUAL PARA FASES 11 Y 12, DIVISIÓN GABRIELA MISTRAL, CODELCO, CHILE.
CAPÍTULO II: MARCO GEOLÓGICO DISTRITAL
2.1 Generalidades
Las unidades litológicas expuestas en la zona donde se ubica el yacimiento Gaby
cubren desde el Carbonífero Tardío hasta el Cuaternario. Los resultados de los
levantamientos geológicos realizados a diferentes escalas y las correlaciones indican la
ausencia de rocas Jurásicas en este sector (Mapa distrital elaborado por Fam et al., 1999,
figura 2).
Gran parte del área y del yacimiento están cubiertos por extensos depósitos
subhorizontales de gravas del Mioceno - Plioceno, los que alcanzan espesores de hasta 330
metros (de acuerdo con sondajes realizados por Exploraciones de Codelco en el Proyecto
Vicky, ubicado a unos 15 kilómetros al SE de Gaby) depósitos aluviales y coluviales
recientes de poco espesor, rellenan los cauces de drenajes y cubren laderas de cordones de
cerros donde afloran las rocas del basamento Pre - Mioceno. En la parte más baja de la
superficie actual de la Pampa Elvira, hacia el sector SW, se desarrolla una pequeña cuenca
endorreica en la cual se han acumulado y precipitado materiales salinos que constituyen el
Salar de Elvira.
El basamento Pre - Mioceno está constituido principalmente por rocas volcánicas y
rocas ígneas intrusivas y, en menor proporción, por sedimentos de carácter continental. Los
afloramientos más extensos de este basamento se ubican principalmente hacia el borde Sur,
el borde Oeste y el sector NW del área del yacimiento Gaby, estando constituidos
principalmente por rocas intrusivas y volcánicas del Paleozoico Superior, con edades
variables entre Carbonífero Tardío y Pérmico - Triásico Inferior (Fam et al., 1999).
Otros afloramientos del basamento, con menor extensión areal, se presentan como
cerros islas de poca altura que sobresalen de la extensa planicie central de la Pampa Elvira y
también como lomajes suaves en ambos costados de Quebrada Escondida.
Escasos afloramientos de intrusivos Terciarios (Eoceno), se limitan a una franja de
dioritas finas y microdioritas expuestas en el borde Oeste del yacimiento. Dentro de los
límites del cuerpo mineralizado, completamente cubierto por gravas, existe un complejo de
pórfidos de composición granodiorítica a tonalítica (Pórfidos Gaby y Crowded) que, de
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acuerdo con dataciones radiométricas por el método U/Pb en circones (M. Martin, 1999, E.
Tidy, 1999) a partir de muestras de sondajes, arrojan edades de 41,7 ± 0,4 Ma y 41,8 ± 0,3
Ma, correspondiente al Eoceno.
2.2 Unidades litológicas
A continuación, se describen las diferentes unidades litológicas reconocidas por
Méndez (2009) y Fam et al. (1999), dentro del distrito.
2.2.1 Formación Cas (Carbonífero Superior – Pérmico Superior)
Comprende afloramientos masivos de tobas cristalolíticas y tobas de cristales de
grano medio, ambas de composición riolítica. Están bien expuestas al NW del cerro 14 de
Febrero (al norte de Gaby) y en el curso superior de la Quebrada Escondida, en su costado
oriental.
Estudios geológicos regionales (Mpodozis et al., 1993) asignan estas rocas a la
Formación Cas, de edad Carbonífero Superior - Pérmico Superior, cuya localidad típica se
ubica en las cercanías de Socaire, en el borde Este del Salar de Atacama.
En el sector NW de Gaby, próximo al cerro 14 de Febrero, dataciones en granitos
indican edades de 277 ± 9 Ma (Fam et al., 1999), rocas similares a las encontradas al W del
cerro 14 de Febrero, en relación de contacto intrusivo con riolitas de la Formación Cas.
Esto permitiría asignar un rango de edad mínimo equivalente al Carbonífero Superior
- Pérmico a esta Formación (Fam et al., 1999).
2.2.2 Estratos del Bordo (Carbonífero Superior - Pérmico Inferior)
Sus afloramientos están expuestos al NW de Gaby, en las inmediaciones y al NE del
cerro 14 de febrero, a lo largo de franjas discontinuas de dirección NE. La Formación está
constituida por andesitas porfídicas finas, tobas andesíticas - dacíticas y, en menor
proporción, intercalaciones de riolitas, riodacitas y tobas riolíticas de cristales. Debido a su
carácter volcánico, esta unidad se presenta en general muy masiva, sin desarrollo de
estratificación visible.
Al NW de Gaby, la unidad está intruida por granitos y granodioritas del Complejo
Intrusivo Pampa Elvira, según dataciones radiométricas interpretadas por Fam et al. (1999),
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se ha obtuvo edades de 277 ± 6 Ma y 258 ± 8 Ma para monzogranitos, y 277 ± 9 Ma en
granitos, lo que permite asignar a la Formación Estratos el Bordo una edad mínima
equivalente al período Carbonífero Superior- Pérmico Inferior, siendo de este modo
contemporánea con la Formación Cas, pero sin relaciones de contacto observables en terreno.
2.2.3 Complejo Intrusivo Pampa Elvira (Pérmico)
Al NW y NE del distrito Gaby, se encuentran importantes afloramientos de rocas
intrusivas agrupadas bajo este nombre por Mpodozis et al. (1993). Está representado por
granodioritas, granitos rosados, cuarzo monzonitas, monzogranitos, dioritas, entre otros.
Dataciones radiométricas realizadas por Mpodozis et al. (1993) por método K/Ar en
biotita, entregaron edades entre 277 ± 6 Ma y 258 ± 8 Ma en monzogranitos, granodioritas y
granitos. Lo anterior, permite situar los eventos intrusivos de este complejo en el Pérmico
(Fam et al., 1999).
En agosto de 1999, Codelco realizó dataciones radiométricas por método U/Pb en
circones de intrusivos granodioríticos afectados por alteración hidrotermal. Los resultados
obtenidos indican edades para el evento intrusivo de 278 ± 1,8 Ma y 280 ± 1,2 Ma.
2.2.4 Complejo Plutovolcánico Sierra Mariposas (Pérmico - Triásico)
Complejo de rocas intrusivas que aflora al Sur de Gaby, constituido por dioritas,
granodioritas, granitos y monzogranitos, rocas que, en su conjunto, son equivalentes al
complejo homónimo definido por Davidson et al. (1985) en el sector de Sierra Mariposas, al
Sur del yacimiento Gaby (Fam et al., 1999).
Dataciones radiométricas realizadas por Mpodozis et al. (1993), para rocas de esta
unidad en los sectores de Sierra Mariposas y Salar de los Morros, han dado edades en roca
total de 234 ± 7 Ma, 285 ± 9 Ma, 261 ± 7 Ma, equivalente al Pérmico - Triásico.
Fam et al. (1999), concluye que las edades más probables para el Complejo
Plutovolcánico de Sierra Mariposas, deberían situarse en el rango de 280 a 240 Ma (Pérmico
Superior - Triásico Inferior).
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2.2.5 Estratos de Quebrada Escondida (¿Paleozoico Superior?)
Corresponde a una secuencia muy bien estratificada, de origen volcánico dominante
con algunas intercalaciones sedimentarias, que presenta sus afloramientos más extensos
hacia el NNE de Gaby, en ambos costados del curso medio y superior de la Quebrada
Escondida, a lo largo de una franja de orientación NNE de aproximadamente 0,5 a 1
kilómetros de ancho y 5 kilómetros de largo.
La secuencia está constituida por tobas riolíticas, niveles silíceos con textura fluidal,
tobas finas con estratificación fina muy deleznables con delgadas intercalaciones de areniscas
y, finalmente, areniscas-areniscas tobáceas - tobas finas riolíticas fisibles apoyadas sobre
andesitas hacia la base.
Estas rocas se extienden bajo el relleno de gravas Terciarias hasta el borde Oeste del
yacimiento Gaby, en donde han sido interceptadas por los sondajes perforados en el sector,
junto con una importante sección de andesitas - metaandesitas.
A los estratos de Quebrada Escondida se les ha asignado en trabajos previos edades
fluctuantes entre el Paleozoico Superior (Mpodozis et al., 1993), Jurásico Superior (Berg y
Gómez, 1995) y Cretácico Superior-Oligoceno (Adriazola, 1999). Fam et al. (1999), los
asignó tentativamente dentro del Cretácico Inferior debido a un posible contacto concordante
con areniscas rojas sobreyacentes del Grupo Purilactis y por efectos del metamorfismo termal
atribuido a la intrusión por dioritas finas y microdioritas, las que fueron asignadas al Eoceno.
2.2.6 Grupo Purilactis (Cretácico Superior - Eoceno)
Las rocas están representadas esencialmente por una secuencia sedimentaria de origen
continental de color rojo. Tiene una disposición generalmente homoclinal con rumbo
promedio N30ºE y manteos dominantes entre 45º y 65º al NW, aunque hacia el techo de la
secuencia se reconocen actitudes subverticales y localmente manteos de 80º y 85º al SE que,
de acuerdo con Wilke (1999), podrían ser atribuidos a un fenómeno de basculamiento local.
Los afloramientos más importantes de esta unidad se exponen en el sector NNE del
área, a lo largo de una franja continua de aproximadamente 1,5 a 2,0 kilómetros de ancho y
con una extensión mínima de 15 kilómetros en dirección norte 30º hacia el este al sur está
cubierta en gran parte por gravas terciarias. Esta formación es correlacionada por Fam et al.
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(1993), con la Formación Tonel según la definición establecida para el Grupo Purilactis por
Charrier y Reutter, los que distinguen 3 formaciones de techo a base:
Formación Yesífera superior, Formación Purilactis y Formación Tonel, las cuales son
parte de una secuencia sedimentaria continua que se habría depositado entre el Cretácico
superior y el Eoceno.
2.2.7 Complejo Intrusivo Gaby (Eoceno Medio)
Constituido por pórfidos tonalíticos a granodioríticos (Pórfidos “Crowded” y Gaby)
que intruyen a granodioritas del Paleozoico, y cuerpos de brecha asociados, localizados
principalmente en el área del yacimiento Gaby.
En dataciones radiométricas por método U/Pb efectuadas para Codelco por Mark
Martin (1999), en el MIT, en circones provenientes de muestras de testigos de sondajes que
interceptan estos pórfidos, se han obtenido edades de 41,9 ± 0,2 Ma, 41,7 ± 0,4 Ma y 41,8 ±
0,3 Ma, antecedentes que demuestran la presencia de un ciclo intrusivo y mineralizador del
Eoceno Medio, contemporáneo con el desarrollo de biotita hidrotermal, previamente datada
por el método K/Ar en 43,2 ± 1,1 y 42,2 ± 1,1 Ma Mpodozis et al., (1993).
La mineralización presente en el distrito Gaby se considera asociada genéticamente a
este complejo intrusivo.
En el distrito se han reconocido dos sistemas estructurales predominantes de
orientación NE - NNE y NW. Estructuras de menor importancia presentan orientación EW.
2.2.8 Formación Tambores (Mioceno - Plioceno)
Las gravas de esta unidad están variablemente cementadas por sulfatos y carbonatos,
contienen clastos angulares a subangulares inmersos en una matriz arenosa a limosa. Su
disposición en los niveles más superficiales es subhorizontal. En las zonas de mayor relleno
en el área, el espesor de los depósitos de grava puede alcanzar hasta 234 metros. El área se
encuentra cubierta por depósitos de grava de más de 70 metros, que rellenan las depresiones
del relieve desarrollando en el período Pre-Mioceno, generando de este modo amplias
planicies que se encuentran surcadas superficialmente por los sistemas de drenaje
desarrollados durante el Cuaternario. En el borde NE del yacimiento Gaby, se ha reconocido
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con algunos sondajes la presencia local de mineralización exótica de cobre en la sección basal
de gravas.
En los escarpes labrados en la parte alta del relleno de gravas por el curso medio
superior de la Quebrada Escondida y por algunas quebradas tributarias de ésta, se reconocen
niveles lenticulares de tobas cineríticas blanquecinas cuyas biotitas han sido datadas
mediante K/Ar por Mpodozis et al. (1993) en 9.65 Ma, lo cual indicaría un límite superior de
edad para esta formación en torno al Mioceno Superior - Plioceno (Fam et al. 1999).
2.2.9 Depósitos Coluviales (Pleistoceno - Holoceno)
Depósitos coluviales que cubren laderas de cordones de cerros donde afloran las rocas
del basamento Pre-Mioceno y rellenan los sistemas de drenajes actuales. Se asignan al
Pleistoceno Holoceno (Basso y Mpodozis, 2012), debido a que los procesos que los originan
aún están activos.
2.2.10 Depósitos Aluviales (Holoceno)
Corresponden a gravas, arenas, arcillas y limos principalmente de origen aluvial, que
conforman extensos piedemontes y llanuras. Se propone una edad de formación Holocena,
debido a que corresponden a drenajes activos.
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Figura 2: Mapa geológico distrital y su respectiva simbología (Fam et al., 1999).
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CAPÍTULO III: GEOLOGIA DEL YACIMIENTO GABY
3.1 Geología
Fam et al. (1999) y Méndez (2009), definen las unidades del yacimiento que presentan
ciertas similitudes entre sí, por lo cual fueron agrupadas de acuerdo con sus características
afines (asociación espacial y/o temporalidad) y se describen a continuación, en orden
decreciente de edad.
Las fotografías fueron extraídas del trabajo de título de Reygadas (2018).
3.1.1 Secuencia Volcánico – Sedimentaria (SV)
Fam et al. (1999), agrupa en esta unidad, a un conjunto de rocas fragmentales con
desarrollo de estratificación a nivel regional, constituidas principalmente por rocas
volcánicas de composición andesítica, rocas sedimentarias y piroclásticas de grano muy fino
a fino. Estas rocas presentan metamorfismo de contacto y silicificación masiva en varios
sectores, la que se ha interpretado como un metasomatismo en la zona de contacto con la
Granodiorita del Complejo Intrusivo Pampa Elvira. Además, se han identificado granates
cálcicos en rocas de la secuencia (descrita más adelante) y cantidades moderadas a fuertes de
magnetita en testigos de sondajes. Por estos motivos, es que en algunas ocasiones se hace
referencia a la unidad como metasedimentos, metandesitas o metatobas (figura 3).
La Secuencia Volcánico-Sedimentaria se dispone ampliamente en el sector Oeste del
yacimiento, reconociéndose extensiones en planta de más de 3.000 m en el sentido Norte -
Sur y sobre 1.000 metros en sentido EW. Presenta rumbo general NS y manteos entre 50º a
55º hacia el Oeste. Se encuentra intruida por una granodiorita del Complejo Intrusivo Pampa
Elvira (por lo que sería de edad Pérmica o anterior), por los pórfidos Terciarios Gaby -
Crowded y cuerpos de brechas asociadas (Ígneas e Hidrotermales) Además, se estima que
también es intruida por los Filones Microdioríticos.
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El contacto entre la Secuencia Volcánica y la Granodiorita mencionada anteriormente
se encuentra afectado por fallas NS/~45º W, como se reconoció en una galería del túnel de
exploración del Pique Gaby, desarrollado en el sector Norte del yacimiento. Sin embargo, en
muchos sondajes que atraviesan el contacto entre estas dos litologías, no hay evidencias de
falla.
Figura 3: Andesita con textura afanítica de la Unidad Volcano-Sedimentaria cortada por vetilla tipo HS con
molibdenita. Fotografía de Reygadas (2018).
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3.1.2 Diorita Fina (DF)
Fam et al. (1999), define macroscópicamente en esta unidad a una roca ígnea
holocristalina de textura fanerítica de grano fino, constituida por cristales equigranulares de
plagioclasa, anfíbola y biotita, con cuarzo escaso o ausente (figura 4).
Esta unidad se ubica principalmente en el sector centro – Sur, asociada al contacto
entre el Pórfido Crowded y la Granodiorita, generalmente en forma de cuerpos tabulares de
escasa dimensión, inferiores a 500 m en planta según su eje mayor, reconocidos por sondajes.
En general, presenta un vetilleo fino de cuarzo y, localmente, vetillas de sulfuros del tipo
“D”, sustancialmente mayor que el Pórfido Crowded y la Granodiorita.
Las rocas pertenecientes a esta unidad intruyen a la Granodiorita y son intruidas por
el Pórfido Crowded y por los Filones Microdioríticos, siendo común el desarrollo de brechas
ígneas.
Figura 4: Diorita con textura fanerítica equigranular de grano fino, compuesta de plagioclasas y abundantes
máficos (anfíbol>biotita), el cuarzo es escaso o ausente. Fotografía de Reygadas (2018).
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3.1.3 Filones Microdioríticos (FM)
Fam et al. (1999), agrupa esta unidad a cuerpos tabulares, con texturas porfídicas,
afaníticas y equigranulares de granulometría muy fina y de color gris oscuro constituidos por
anfíbola y plagioclasa, cuya composición generalmente es diorítica (figura 5). Se observan
principalmente emplazados o cortando a la Granodiorita y Diorita Fina. También se estima
que cortan la Secuencia Volcánica, ya que en esta última suelen verse variaciones texturales
que asemejan estratificación, y en donde cambian abruptamente los contenidos de cobre y
las leyes, al igual como ocurre en la Granodiorita, en los lugares donde intruyen Filones
Microdioríticos.
Presentan rumbos principales NW y EW, con menor presencia NS y NE. Los manteos
varían entre 40º y 80º hacia el SW, S y NE.
De acuerdo con el reconocimiento por sondajes, sus espesores varían desde escasos
centímetros hasta unos 3 metros. Sin embargo, en un túnel de exploración ubicado en el sector
centro - Norte del yacimiento, se cortó un filón cuyo espesor alcanzó los 5 metros. Se ha
interpretado continuidad horizontal de estos cuerpos por sobre los 800 metros.
Figura 5: Microdiorita con textura fanerítica de grano muy fino, correspondiente a launidad de Filones
Microdioríticos. Fotografía de Reygadas (2018).
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3.1.4 Complejo Intrusivo Gaby
Incluye a las siguientes unidades: Pórfido Tonalítico Crowded, Pórfido Gaby y
Brechas. Estas fueron agrupadas por Fam et al. (1999).
Pórfido Tonalítico Crowded (PT)
Corresponde a una roca ígnea holocristalina de textura porfídica, constituida por
fenocristales de plagioclasa, cuarzo (en “ojos”), posible anfíbola y biotita tipo “books”. Los
fenocristales presentan granulometría media a gruesa y generalmente están en contacto entre
sí, pues están rodeados por una escasa masa fundamental de grano fino, conformada por
cuarzo – feldespato (figura 6 y 7). En los contactos con Granodiorita, la textura del pórfido
se hace más fina y oscura, muchas veces con masa fundamental microcristalina a afanítica.
También se encuentra al Pórfido Tonalítico Crowded (en adelante Pórfido Crowded) como
matriz de brechas ígneas de contacto, con abundante masa fundamental de color grisáceo.
El Pórfido Crowded está emplazado en el área central del yacimiento, intruyendo al
Complejo Pampa Elvira y a la Diorita Fina. Presenta en general dirección NE a NS y, en gran
parte, su emplazamiento fue controlado estructuralmente. Se encuentra limitado
principalmente por fallas NE, NW y minoritariamente por fallas NS.
Al nivel 2.587 metros, sus dimensiones reconocidas por sondajes alcanzan hasta los
1.200 metros de longitud y los 700 metros de ancho. Estas cifras van aumentando en
profundidad.
Dataciones radiométricas (método U/Pb en circones) les asignan a estas rocas una
edad aproximada de 41,8 ± 0,4 Ma (M. Martin, 1999), lo cual las sitúa en el Eoceno medio,
posteriores a la Granodiorita (de edad Pérmica) y a los Filones Microdioríticos.
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