Boletín de Geología

Mineralogy of hydrothermal alterations in the Holcim dome and their metallogenic potential, Iza, Boyacá, Colombia

Resumen El domo Holcim, ubicado a 1,6 km al oeste del municipio de Iza, Boyacá, constituye una estructura volcánica de morfología bien preservada. Las rocas del domo exhiben una textura porfirítica, caracterizada por fenocristales de cuarzo, feldespatos alcalinos, plagioclasa, anfíbol y biotita, en una masa fundamental vitrea con microlítos de cuarzo y feldespatos. En el sector sureste del domo, próximo al Cerro Alto de Vita, se reconoció un depósito volcanoclástico masivo y no estratificado, compuesto por fragmentos líticos subangulares (lodolitas, areniscas cuarzosas, chert y riolitas), embebidos en una matriz vítrea, con una proporción de 15 % cristales, 60 % vidrio y 25 % líticos. Análisis geoquímicos realizados mediante ICP-MS clasificaron estas rocas como riolitas y dacitas de afinidad calcoalcalina, características de márgenes continentales. La mineralogía producto de procesos hidrotermales fue analizada, mediante petrografía y difracción de rayos X (DRX), en polvo desorientado. Se caracterizaron facies arcillosas (alunita > caolín > illita/mica) y facies cristalinas (cuarzo > cristobalita > tridimita > ópalo), que evidencian alteraciones hidrotermales de tipo argílica intermedia, avanzada y silicificación. Estas alteraciones están distribuidas de manera variable en las riolitas del domo Holcim y en el depósito volcanoclástico, con temperaturas estimadas para los procesos hidrotermales entre 100 °C y 300 °C. Este rango de temperatura no solo favorece la formación y estabilización de fases mineralógicas secundarias, sino que también constituye un ambiente óptimo para la concentración de metales. Análisis geoquímicos multielementales mediante ICP-MS e INAA revelaron concentraciones significativas de Au, Cu y Ni; el análisis geoestadístico y los patrones de relaciones geoquímica indican que el enriquecimiento de estos metales está directamente relacionado con la circulación de fluidos hidrotermales, lo cual resalta el potencial metalogénico del área de estudio y subraya la importancia de las alteraciones hidrotermales como guías para la prospección de recursos minerales.

Abstract The Holcim dome, located 1.6 km west of the municipality of Iza, Boyacá, is a volcanic structure with a well-preserved morphology. The dome rocks exhibit a porphyritic texture, characterized by quartz phenocrystals, alkaline feldspars, plagioclase, amphibole, and biotite in a glassy fundamental mass with quartz and feldspar microliths. In the southeastern sector of the dome, close to Cerro Alto de Vita, a massive, non-stratified volcaniclastic deposit was identified, composed of subangular lithic fragments (mudstones, quartz sandstones, chert, and rhyolites) embedded in a glassy matrix, with a proportion of 15 % crystals, 60 % glass and 25 % lithics. Geochemical analysis carried out by ICP-MS classified these rocks as rhyolites and dacites of calc-alkaline affinity, characteristic of continental margins. The mineralogy resulting from hydrothermal processes was analyzed by petrography and disoriented powder X-ray diffraction (XRD). Argillaceous facies (alunite > kaolin > illite/mica) and crystalline facies (quartz > cristobalite > tridymite > opal) were characterized, which show hydrothermal alterations of intermediate and advanced argillic type and silicification. These alterations are variably distributed in the rhyolites of the Holcim dome and in the volcanoclastic deposit, with estimated temperatures for hydrothermal processes between 100 °C and 300 °C. This temperature range not only favors the formation and stabilization of secondary mineralogical phases but also constitutes an optimal environment for the concentration of metals. Multi-element geochemical analysis using ICP-MS and INAA revealed significant concentrations of Au, Cu and Ni. Geostatistical analysis and geochemical relationship parteras indicate that the enrichment of these metals is directly related to the circulation of hydrothermal fluids, highlighting the metallogenic potential of the study area and underscoring the importance of hydrothermal alterations as guides for mineral resource prospecting.

Petrographic, Mineralogical, and Geochemical Characterization of Trace Elements in Sphalerites from the Municipality of Chiquinquirá, Colombia

Resumen El aumento en la demanda sobre metales considerados críticos por numerosos países, tales como el galio (Ga), germanio (Ge) e indio (In), para el desarrollo de nuevas tecnologías, ha generado el resurgimiento del interés sobre los yacimientos de zinc (Zn) y plomo (Pb) que corresponden a la mayor fuente de estos metales encontrados en depósitos Mississippi Valley Type (MVT), cuyo principal mineral alojante es la esfalerita. Las unidades cretácicas de la Cordillera Oriental de Colombia se presentan como el escenario propicio para la formación de estos depósitos, ya que cuentan con las características geológicas que favorecen su formación y coinciden cronológicamente con los eventos principales que dieron lugar a la mayoría de los depósitos MVT conocidos alrededor del mundo. La ocurrencia mineral de esfalerita ubicada sobre la vereda Caldas, en el municipio de Chiquinquirá, Boyacá, se sometió a una caracterización petrográfica y mineralógica con el fin de determinar la relación de dichos elementos críticos con este tipo de mineralizaciones. Se encontraron concentraciones destacables de Ga, Ge e In, alojadas en medio de estos sulfuros, los cuales se emplazan en medio de estas unidades cretácicas compuestas principalmente por rocas sedimentarias clásticas y localmente calcáreas. El origen de estos fluidos mineralizantes se da principalmente por la migración de aguas connatas ricas en metales lixiviados de rocas meteorizadas que son posteriormente sometidas a ambientes reductores que generan la precipitación de sulfuros como esfalerita y calcopirita. Los resultados obtenidos permiten atestiguar la potencialidad de este escenario geológico para albergar este tipo de elementos económicos de interés, lo cual se podría convertir en un indicador geológico que expanda la exploración de estos metales a una escala más regional.

Abstract The increased demand for metals considered critical by numerous countries, such as gallium (Ga), germanium (Ge), and indium (In) for the development of new technologies, has generated a resurgence of interest in zinc (Zn) and lead (Pb) deposits. Such deposits are the largest source of these metals and are typically found in MVT environments, where the main host mineral is sphalerite. The Cretaceous units of the Eastern Cordillera of Colombia present an ideal setting for the formation of these deposits, as they have the geological characteristics that favor their formation and coincide chronologically with the main events that led to the formation of most known Mississippi Valley Type (MVT) deposits around the world. The occurrence of sphalerite located in Vereda Caldas in the municipality of Chiquinquirá, Boyacá was characterized petrographically and mineralogically to determine the relationship of these critical elements with this type of mineralization. Significant concentrations of Ga, Ge, and In were found hosted within these sulfides, which are emplaced within Cretaceous units mainly composed of clastic and locally calcareous sedimentary rocks. The origin of the mineralizing fluids is primarily related to the migration of connate waters rich in metals leached from weathered rocks, which are subsequently subjected to reducing environments that generate the precipitation of sulfides such as sphalerite and chalcopyrite. The results obtained confirm the potential of this geological environment for hosting elements of economic interest, which could become a geological indicator that favors the expansion of exploration of these metals on a regional scale.

Microthermometry of carbonate rocks from the Hondita and Loma Gorda formations, Cueva del Tigre sector, municipality of Yaguará- Huila, Colombia

Resumen Las limitadas reservas petrolíferas de Colombia hacen imperativo potencializar cuencas productivas como la del Valle Superior del Magdalena. En la industria del petróleo, la temperatura de los fluidos es un parámetro clave para entender la madurez del sistema. Este estudio se enfoca en las rocas madre carbonatadas de las formaciones Hondita (Albiano medio-Turoniano inferior-medio) y Loma Gorda (Turoniano superior-Coniaciano) en el sector de Yaguará, Huila, caracterizando su historia térmica mediante microtermometría de inclusiones fluidas. Se encontraron diferencias claras entre ambas unidades: la Formación Hondita presenta un rango de temperaturas de homogenización (105,5 146,3 °C) y salinidades (promedio 23,1 %) que abarca una ventana de generación desde petróleo pesado a liviano. En contraste, la Formación Loma Gorda registra temperaturas consistentemente más altas (130,5-150,1 °C) y salinidades ligeramente menores (promedio 21,3 %), por lo que se sitúa en una ventana de madurez térmica superior que va desde petróleo mediano hasta la generación de gas húmedo y condensado. Estos datos reflejan que ambas unidades registran una fase diagenética tardía, caracterizada por la circulación de salmueras calientes durante el soterramiento profundo, pero con una inversión térmica debido al sistema de pliegues y cabalgamientos de la cuenca.

Abstract Given Colombia's limited oil reserves, it is imperative to enhance the productivity of basins such as the Upper Magdalena Valley. In the petroleum industry, fluid temperature is a key parameter for understanding the system's maturity. This study focuses on the carbonate source rocks of the Hondita (middle Albian - lower-middle Turonian) and Loma Gorda (upper Turonian-Coniacian) formations in the Yaguará sector, Huila, characterizing their thermal history through fluid inclusion microthermometry. Clear differences were found between both units: the Hondita Formation shows a range of homogenization temperatures (105,5-146,3 °C) and salinities (avg. 23,1 %), spanning a heavy to light oil generation window. In contrast, the Loma Gorda Formation records consistently higher temperatures (130,5-150,1 °C) and slightly lower salinities (avg. 21,3 %), placing it in a higher thermal maturity window ranging from medium oil to wet gas and condensate generation. These data reflect that both units record a late diagenetic phase, characterized by the circulation of hot brines during deep burial, but with a thermal inversion resulting from the basin's fold-and-thrust system.

A 3D geomodeling with scarce data in an open-source framework: a case study in the Llanos basin in Colombia

Abstract 3D geological models are representations of subsurface geology generated by integrating information from multiple data sources. These models play a crucial role in identifying areas with potential geological resources. The quality of geological models depends on data availability and interpolation algorithms. However, algorithms often struggle to represent subsurface properties accurately. Furthermore, 3D geomodeling is commonly performed using commercial software, thereby limiting research and development in this field. This paper proposes a framework that uses an open-source Python-based library and implements the potential-field interpolation method to address these issues. This framework enhances the geological sense and promotes interoperability. Furthermore, it enables the assessment of modeling uncertainty and ensures efficient performance, even in data scarcity scenarios. The framework was tested in a study area of the Llanos basin. We performed experiments to evaluate its accuracy, robustness, and interoperability. The results demonstrated that the potential-field interpolation method employed in the framework yields a representation with greater precision and geological realism than other algorithms. Regarding robustness, it was efficient up to 90 % data scarcity. Finally, we demonstrated the model's interoperability by integrating it with geophysical modeling software. The experiments showed that the proposed framework provides a more geologically meaningful approach to modeling, supports interoperability with diverse modeling algorithms, and facilitates uncertainty analysis. This open-source framework is validated by comparing results from the open-source Python-based libraries and commercial software. This demonstrates that equivalent results can be achieved using only open-source tools, reducing costs and fostering research development.

Resumen Los modelos geológicos 3D son una representación de la geología del subsuelo, generados a partir de la integración de información de múltiples fuentes de datos. Estos modelos juegan un papel crucial en la identificación de áreas con potenciales recursos geológicos. La calidad de los modelos depende de la disponibilidad de datos y los algoritmos de interpolación empleados. Sin embargo, los algoritmos a menudo tienen dificultades al representar con exactitud las propiedades del subsuelo. Además, el geomodelamiento 3D es comúnmente realizado en software comercial, lo cual limita el desarrollo de la investigación en este campo. Este artículo propone un flujo de trabajo que usa una librería de código abierto basada en Python e implementa el método de interpolación de campos potenciales, para resolver estos problemas. Este flujo de trabajo mejora el sentido geológico y promueve la interoperabilidad. Además, permite evaluar la incertidumbre del modelado y garantiza un rendimiento eficiente, incluso en escenarios de escasez de datos. El flujo de trabajo fue testeado en un área de estudio en la cuenca de los Llanos. Se realizaron experimentos para evaluar su exactitud, robustez e interoperabilidad. Los resultados demostraron que el método de interpolación de campos potenciales proporciona una representación con mayor exactitud y sentido geológico comparado con otros algoritmos de interpolación. Con respecto a la robustez, demostró una eficiencia hasta con un 90 % de escasez de datos. Finalmente, se demostró la interoperabilidad del modelo a través de su integración en software de modelamiento geofísico. Los experimentos mostraron que el flujo de trabajo propuesto proporciona un enfoque geológicamente significativo, permite su interoperabilidad con distintos algoritmos de modelamiento y facilita el análisis de incertidumbre. Este marco de trabajo es validado al comparar los resultados con los de software comerciales, lo cual demuestra que se pueden obtener resultados equivalentes usando únicamente herramientas de código abierto, por lo que se reducen costos y se fomenta el desarrollo de la investigación.

Integrated petrophysical and geostatistical characterization of the Carbonera Formation, Eastern Llanos Basin, Colombia

Abstract The Carbonera Formation, located in the Eastern Llanos Basin of Colombia, presents marked petrophysical heterogeneity, with permeability ranging from 0.05 to 20 Darcy and porosity between 13 % and 33 %. This variability, influenced by well location and the presence of an active bottom aquifer, poses significant challenges for static reservoir characterization. To accurately model shale volume, porosity, and permeability, an integrated methodology was applied using conventional and special well logs, core analyses (RCAL and XRD), analytical models, statistical correlations, and hydraulic flow unit (HFU) classification. This integration allows a systematic evaluation of traditional petrophysical models and addresses their limitations in highly heterogeneous reservoirs. Results indicate that the Stieber model provided the best match for shale volume estimation when compared with mineralogical data, while the density-based porosity model showed the highest consistency with RCAL measurements. Permeability correlations from Morris and Biggs and Timur were found inadequate, underestimating values in this heterogeneous environment, whereas HFU-based statistical correlations achieved a superior fit, reducing uncertainty and capturing pore system variability more effectively. Compared to conventional empirical approaches, the proposed workflow improves the physical consistency of permeability estimation and its spatial representation. Geostatistical simulations using spherical and exponential variograms reproduced the lateral and vertical continuity of porosity and permeability, reflecting the anisotropy of the depositional environment. This integrated workflow significantly improves the reliability of static reservoir models by enhancing the representation of heterogeneity and fluid-flow capacity. The results not only provide robust inputs for dynamic simulations but also constitute a valuable basis for optimizing enhanced oil recovery strategies and field development planning in the Carbonera Formation and other reservoirs with similar geological complexity.

Resumen La Formación Carbonera, ubicada en la Cuenca de los Llanos Orientales de Colombia, presenta una marcada heterogeneidad petrofísica, con permeabilidades que varían entre 0.05 y 20 Darcy y porosidades entre 13 % y 33 %. Esta variabilidad, influenciada por la localización de los pozos y la presencia de un acuífero activo de fondo, plantea importantes retos para la caracterización estática del yacimiento. Para modelar con precisión el volumen de arcillas, la porosidad y la permeabilidad, se aplicó una metodología integrada que combinó registros convencionales y especiales, análisis de núcleos (RCAL y DRX), modelos analíticos, correlaciones estadísticas y la clasificación en unidades de flujo hidráulicas (HFU). Esta integración permite una evaluación sistemática de los modelos petrofísicos tradicionales y aborda sus limitaciones en yacimientos altamente heterogéneos. Los resultados muestran que el modelo de Stieber fue el más confiable para la estimación del volumen de arcillas al compararse con los datos mineralógicos, mientras que el modelo de porosidad basado en densidad presentó la mejor concordancia con las mediciones de laboratorio (RCAL). Las correlaciones de permeabilidad de Morris y Biggs y Timur resultaron inadecuadas, al subestimar los valores en este ambiente heterogéneo; en contraste, las correlaciones estadísticas basadas en HFU lograron un mejor ajuste, reduciendo la incertidumbre y capturando de manera más efectiva la variabilidad del sistema poroso. En comparación con los enfoques empíricos convencionales, el flujo de trabajo propuesto mejora la coherencia física de la estimación de la permeabilidad y su representación espacial. Las simulaciones geoestadísticas con variogramas esféricos y exponenciales reprodujeron la continuidad lateral y vertical de la porosidad y la permeabilidad, reflejando la anisotropía característica del ambiente sedimentario. Este flujo de trabajo integrado mejora significativamente la confiabilidad de los modelos estáticos, al representar de forma más realista la heterogeneidad y la capacidad de flujo del yacimiento. Los resultados constituyen no solo insumos robustos para las simulaciones dinámicas, sino también una base valiosa para optimizar las estrategias de recobro mejorado y la planificación del desarrollo del campo en la Formación Carbonera y en otros yacimientos con similar complejidad geológica.

The discrepancy principie as an optimization method for a Gauss-Newton inversión scheme

Abstract Geophysical inversion is a mathematical process used to infer subsurface features based on models that represent its physical properties according to measured data or physical parameters. One of the challenges in geophysical inversion is generating models that fit the data obtained. To address this, various methodologies, such as the Gauss-Newton scheme, have been developed. These methodologies require the optimal selection of the regularization parameter, yet they do not provide a predefined function or class for such selection. Consequently, this study proposes a novel optimization algorithm based on the discrepancy principle for estimating the regularization parameter using a set of synthetic and real electrical resistivity tomography data. According to the results, ideal tolerance values were obtained for each dataset, and the effectiveness and computational advantages of the proposed algorithm were demonstrated. Furthermore, the proposed algorithm displayed a better definition of the structures of interest than other algorithms reported in the scientific literature.

Resumen La inversión geofísica es un proceso matemático utilizado para inferir características del subsuelo a partir de modelos que representan sus propiedades físicas, según datos medidos o parámetros físicos. Uno de los retos de la inversión geofísica es generar modelos que se ajusten a los datos obtenidos. Para resolverlo, se han desarrollado diversas metodologías, como el esquema de Gauss-Newton. Estas metodologías requieren la selección óptima del parámetro de regularización, pero no proporcionan una función o clase predefinida para dicha selección. En consecuencia, este estudio propone un novedoso algoritmo de optimización, basado en el principio de discrepancia, para estimar el parámetro de regularización utilizando un conjunto de datos sintéticos y reales de tomografía de resistividad eléctrica. De acuerdo con los resultados, se obtuvieron valores ideales de tolerancia para cada conjunto de datos, y se demostró la eficacia y las ventajas computacionales del algoritmo propuesto. Además, el algoritmo mostró una mejor definición de las estructuras de interés que otros algoritmos reportados en la literatura científica.