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Mejora de la eficiencia y de la
competitividad de la economía
argentina
INTI - Unión Europea
SEGEMAR - INTEMIN
Taller
Implicaciones ambientales de la
extracción de rocas y minerales no
metalíferos
4-Técnicas analíticas geoquímicas
y mineralógicas
Dr. J.L. Fernández Turiel
Buenos Aires, 22-24 de agosto de 2005
Índice
Técnicas mineralógicas
 Técnicas químicas

Ensayos mineralógicos
difracción de rayos X
 microscopía óptica

 luz
transmitida
 luz reflejada
microscopía electrónica de barrido
 microsonda electrónica

Análisis químicos

Roca total / Fases minerales / Agua / Mat, particulado
 elementos
mayoritarios
 elementos trazas potencialmente tóxicos. Esta información
pueder ser necesario obtenerla sólo de ciertas fases
minerales.

Técnicas habitualmente utilizadas
 fluorescencia
de rayos X (FRX)
 espectrometría de absorción atómica (AAS)
 espectrometría de emisión óptica con fuente de plasma
acoplada por inducción (ICP-OES)
 espectrometría de masas con fuente de plasma acoplado
por inducción (ICP-MS).
aplicación de la ICP-MS a
muestras geológicas
6
desarrollo y aplicaciones


aportación fundamental a la geoquímica
aplicaciones más significativas
 exploración minera
 minería
 hidroquímica
ICP  ICP-OES  ICP-MS
1884

Conversión del gas en un conductor sin estar en contacto
con la fuente de energía (HITTORF)

1884-1941
1941
Estudio de descargas sin electrodos (THOMPSON y TESLA)

Descarga en aire (baja P) -RF 100 kW (BABAT)
1962-63

ICP de argón en "recipientes abiertos" (antorchas)
y estabilización de vórtice (REED)
1964
Plasmas en alta P como fuentes
de emisión (GREENFIELD et al.)


ICP (FASSEL et al.)
1965
ICP-MS
GRAY y colaboradores (Surrey)
HOUK y colegas (Ames Laboratory)
DOUGLAS y colaboradores (Toronto)
1980

ICP-MS comerciales
1983

1993
España

2002
3º generación

elementos de interés
H
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
As
Se
Br
Kr
Rb
Sr
Y
Zr
Nb
Mo
Tc
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
In
Sn
Sb
Te
I
Xe
Cs
Ba
La
Hf
Ta
W
Re
Os
Ir
Pt
Au
Hg
Tl
Pb
Bi
Po
At
Rn
Fr
Ra
Ac
Ce
Pr
Nd
Pm
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
Th
Pa
U
Np
Pu
Am
Cm
Bk
Cf
Es
Fm
Md
No
Lw
tipología de muestras


muestras sólidas (minerales y rocas)

análisis global de minerales y rocas

análisis puntual de minerales
muestras líquidas

aguas superficiales y subterráneas

aguas de mar

inclusiones fluidas en minerales
procedimientos
ambiente del laboratorio
preparación
primaria
digestión
separación
preconcentración
material y reactivos
preparación
final
entrada
directa
ICP-MS
digestión ácida en bombas abiertas
minerales y rocas
secado y
molienda

HNO3
HClO4
HF
digestión

ICP- MS
fusión alcalina
minerales y rocas
secado y
molienda

LiBO2
Na2O2
fusión

ICP- MS
ablación con láser
minerales y rocas
petrogénesis
ICP-MS
contextos geotectónicos
contextos geotectónicos
contextos geotectónicos
hidroquímica



monitoreo ambiental
calidad del agua potable
política hídrica – gestión de cuencas
muestreo y preparación de muestra
Filtración (si es necesario)
50 mL (trazas) a 2000 mL (isótopos) botellas de HDPE
acidificación (si es necesaria)
Preconcentración (ej., Pb con 1-HOQ)
calidad de aguas
destinadas al consumo humano
directiva 98/83 CE
H
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
As
Se
Br
Kr
Rb
Sr
Y
Zr
Nb
Mo
Tc
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
In
Sn
Sb
Te
I
Xe
Cs
Ba
La
Hf
Ta
W
Re
Os
Ir
Pt
Au
Hg
Tl
Pb
Bi
Po
At
Rn
Fr
Ra
Ac
Ce
Pr
Nd
Pm
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
Th
Pa
U
Np
Pu
Am
Cm
Bk
Cf
Es
Fm
Md
No
Lw
parte A – conc. máx
parte B – conc. indicativa
aguas minerales
gestión de cuencas hidrográficas
pozo
pozo
pozo
río
nivel freático
acuífero
movimiento del agua
sistema de soporte a la decisión – DSS
criterios
generales
legislación y economía
DSS
específicos
hidrogeología, ecología, ...
hidroquímica
GIS
teledetección
gestión
ambiental
CHIR – carácter hidroquímico regional
agua
huella
hidroquímica
11B
Na
medio
huella
hidroquímica
NO3
Rb
Fe
206Pb/204Pb
CHIR
modificaciones
metodología EXPLO
Red de Control de Calidad
Parámetros hidroquímicos
CE, pH, Cl, Na, K, SO4, HCO3, elementos trazas, relaciones isotópicas
CHIR
Carácter HIdroquímico Regional
Presentación EXPLO
Tabla del estado CHIR
Mapa del estado CHIR
1995 - 1
CE
Cl
Na
K
SO4
HCO3
Ca
Mg
NO3
PO4
Fe
Mn
DQO
COT
pH
Estat CHIR
Salinització
Nitrat - Fosfat
Fe - Mn
CE
Cl
Na
K
SO4
HCO3
Ca
Mg
NO3
PO4
Fe
Mn
DQO
COT
pH
Estat CHIR
Salinització
Nitrat - Fosfat
Fe - Mn
SO4
HCO3
Ca
Mg
NO3
PO4
Fe
Mn
DQO
COT
pH
Estat CHIR
Salinització
Nitrat - Fosfat
Fe - Mn
Fe
Mn
DQO
COT
pH
Estat CHIR
Salinització
Nitrat - Fosfat
Fe - Mn
8298/2
8283/1
8243/2
8298/2
8283/1
8243/2
8233/1
8129/1
8117/7
8112/3
8112/13
8111/1
8100/47
8100/18
8100/14
8100/13
8017/4
8017/3
8298/2
8283/1
8243/2
8233/1
8129/1
8117/7
8112/3
8112/13
8111/1
8100/47
8100/18
8100/14
8100/13
8017/4
8017/3
1997
8233/1
8129/1
NO3
PO4
8298/2
SO4
HCO3
Ca
Mg
8117/7
8112/3
8112/13
8111/1
CE
Cl
Na
K
8283/1
8243/2
8233/1
CE
Cl
Na
K
8100/47
8100/18
8100/14
8100/13
8017/4
1996-2
8129/1
8117/7
8112/3
8112/13
8111/1
8017/3
1996 - 1
8100/47
8100/18
8100/14
8100/13
8017/4
8017/3
presentación EXPLO
parámetros convencionales
H
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
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Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
As
Se
Br
Kr
Rb
Sr
Y
Zr
Nb
Mo
Tc
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
In
Sn
Sb
Te
I
Xe
Cs
Ba
La
Hf
Ta
W
Re
Os
Ir
Pt
Au
Hg
Tl
Pb
Bi
Po
At
Rn
Fr
Ra
Ac
Ce
Pr
Nd
Pm
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
Th
Pa
U
Np
Pu
Am
Cm
Bk
Cf
Es
Fm
Md
No
Lw
acuíferos
parámetros no convencionales
H
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
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Mo
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Nd
Pm
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Gd
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Tm
Yb
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Cm
Bk
Cf
Es
Fm
Md
No
Lw
acuíferos
parámetros no convencionales
H
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
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Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
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Br
Kr
Rb
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Y
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Nb
Mo
Tc
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
In
Sn
Sb
Te
I
Xe
Cs
Ba
La
Hf
Ta
W
Re
Os
Ir
Pt
Au
Hg
Tl
Pb
Bi
Po
At
Rn
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Ce
Pr
Nd
Pm
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
Th
Pa
U
Np
Pu
Am
Cm
Bk
Cf
Es
Fm
Md
No
Lw
DISCRIMINANT ANALYSIS
Valle del Río Llobregat
Group
Group
Group
Group
Group
1
2
3
4
5
relaciones isotópicas
tabla de isótopos
75As
10B, 11B
variaciones de las relaciones isotópicas
 desintegración radioactiva
 fraccionamiento isotópico
determinación de
las relaciones isotópicas
técnica
analizador
ejemplos
SIRMS
magnético
H, C, N, O, S
TIMS
magnético
U, Th, Pb
ICP-MS
magnético
cuadrupolar
B, Pb
variaciones de 11B
60
11B(OH)
3
+ 10B(OH)4- ⇌ 10B(OH)3 + 11B(OH)4-
20
0
-20
 B / B
  B / B
10

 1  1000
NIST 951

Detergentes
Evaporitas
continentales
Granitos y
basaltos
Pelitas
10
Carbonatos
marinos
muestra
11
Evaporitas
marinas
-40
11
Agua marina

 11B  
Mar Muerto
d11 B (o /oo )
40
variaciones isotópicas de Pb
16.0
15.8
Vène
15.6
206
Pb
Río Tinto
207
Pb/
Caledónides Noruegos
15.4
Broken Hill
15.2
15.0
15.0
16.0
17.0
18.0
19.0
206
Pb/204Pb
20.0
21.0
22.0
optimización de parámetros instrumentales
ICP-Q-MS y HR-ICP-MS
errores sistemáticos
 interferencias isobáricas
 corrección de dead time
 corrección de mass bias
errores aleatorios
 repetibilidad
 reproducibilidad
1o/oo 11B  0.10 % RSD 11B/10B
 ± 0.2 206/204Pb  1.00 % RSD 206/204Pb
±
-40
Detergente 2
Detergente 1
Madrid
Llobregat-profundo
VALORES DE REFERENCIA
Llobregat-superficial
Mar Mediterráneo
Detergentes
Evaporitas
continentales
Granitos y basaltos
Pelitas
Carbonatos marinos
Evaporitas marinas
Agua marina
Mar Muerto
d11 B (o /oo )
60
VALORES EXPERIMENTALES
40
20
0
-20
50.0
Mar Mediterráneo
40.0
Golf
30.0
Río
Acuífero Terciario de Madrid
11
o
 B ( /oo)
Puda
Cast
Bord
20.0
Salmuera
Estr
TC-s
TC-i
10.0
Mart
G-i
B-s
0.0
G-s
SJ
Cuenca baja y delta
del Llobregat
B-m
B-i
-10.0
-20.0
1
10
100
B (mg/l)
1000
10000
15.70
Agua Llobregat
Agua Acuífero Terciario Madrid
Galena Llobregat
Galena Río Tinto
Galena Proterozoico-Precámbrico
Material Particulado
15.65
15.55
207
Pb/
204
/Pb
15.60
15.50
15.45
15.40
15.35
15.5
16.0
16.5
17.0
17.5
206
Pb/
204
Pb
18.0
18.5
19.0
15.69
15.67
207
Pb/204/Pb
15.65
Agua Llobregat
Agua Acuífero Terciario Madrid
Galena Llobregat
Galena Río Tinto
Galena Proterozoico-Precámbrico
Material Particulado
B-m
G-i
TC-s
5-SJ
1-Puda
B-s
G-s
B-i
7-Cast
2-Bros
15.63
TC-i
6-Golf
15.61
9-Bord
8-Mar
4-Est
3-Mart
15.59
15.57
15.55
17.5
17.7
17.9
18.3
18.1
206
204
Pb/
Pb
18.5
18.7
18.9
perspectivas
conclusiones




un antes y un después
ampliación de horizontes
impacto en la calidad y cantidad de la
información
mejora en la productividad
 tiempo
 costes
Mejora de la eficiencia y de la
competitividad de la economía
argentina
INTI - Unión Europea
Taller