Yacimientos Minerales y Procesos Geológicos
Que son los minerales ?
Mineral : sustancia de origen natural con estructura interna ordenada y composición química dentro de rango definido.
Los minerales pueden ser de uso práctico para la humanidad, ya sea por sus propiedades como mineral, o bien para la extracción de elemento(s) particular(es) como por ejemplo los metales (mineral de mena).
Los recursos minerales se dividen en tres grandes familias, los metálicos, los no-metálicos y los energéticos.
Metálicos: minerales de mena de los cuales se obtienen metales de interés.
No-metálicos: minerales empleados directamente en procesos industriales, tecnológicos, construcción, etc.
Recursos energéticos: petroleo, gas natural, carbón, uranio, etc.
De donde vienen?
Los minerales de interés para su explotación son de ocurrencia natural, asociados a procesos y ambientes geológicos específicos según tipo.
Un depósito mineral o yacimiento es una zona o cuerpo de concentración de recursos minerales.
Una Mina es un yacimiento en el cual es posible realizar la extracción de un mineral o elemento con un beneficio económico.
Para elementos de interés los minerales que lo contienen se denominan mena, minerales de los cuales es posible extraer un metal con un beneficio económico.
Ley es un valor cuantitativo de un elemento en una roca con mineral de mena (ej. 1.2% Cu => 12 Kg de Cu por ton de roca).
Procesos Geológicos
METEORIZACION
SEDIMENTACION MECANICA
SEDIMENTACION QUIMICA
ROCAS INTRUSIVAS PROFUNDAS
FLUIDOS EXPELIDOS POR MAGMAS PROFUNDOS
VOLCANISMO SUBMARINO
METAMORFISMO
Qué es el negocio Minero ?
El rol del negocio minero en la economía es el de encontrar, delinear y desarrollar depósitos minerales económicos, para luego explotar, procesar y vender los productos que de ellos se obtienen.
El negocio minero, por definición, debe ser económicamente rentable.
Salvo que sea de interés social o estratégico.
Ubicación y distribución de yacimientos minerales de Cu - Au chilenos:
Franjas metalogénicas
Los depósitos minerales son el producto de procesos geológicos concentradores ya sea endógenos o exógenos a los cuales se asocia fraccionamiento geoquímico.
Entre estos procesos destacan los magmáticos, magmáticos hidrotermales, hidrotermales, volcanogénicos exhalativos, sedimentario exhalativos, metamórficos y sedimentarios.
Para la generación de un deposito mineral se requiere de un origen de los elementos y de una serie de procesos que conduzcan a la concentración de ellos.
Estos procesos pueden ser bastante variados para distintos tipos de depositos, la comprensión de ellos de vital importancia para la determinación de criterios de exploración.
Procesos Generadores de Yacimientos
Procesos Metamórficos
- Zonas de Falla (cizalle) y Bombeo Tectónico
- Metasomatismo (migración de fluidos durante metamorfismo)
Procesos Sedimentarios
- Erosión selectiva, migración química, migración física
- Procesos concentradores mecánicos
Composición de Magmas
Los yacimientos de origen magmático ya sea directo o distal comprenden la mayoría de los depósitos minerales metálicos.
La composición de magmas juega también un rol importante sobre el tipo de mineralización asociada, donde la composición de magmas es función en gran medida del ambiente tectónico en el cual es generado.
Se entiende por magma a un sistema multicomponente de sustancias en estado líquido, sólido y gaseoso.
La fase líquida es la más predominante, constituida principalmente por soluciones aluminosilicicatadas, acompañadas de iones libres como Na, Ca, K, Mg entre otros.
La fase sólida se conforma de olivinos, piroxenos plagioclasas y otros, diseminados en el líquido.
La fase gaseosa está compuesta principalmente por agua y cantidades menores de CO2, HF, HCl, SO2, H2BO3, etc.
Magmas: Clasificación
De acuerdo a contenidos de alcalis (Na2O)+ K2O y de sílice (Si2O) se clasifican los magmas en tres grandes grupos:
Magmas Toleíticos representan principalmente lavas basálticas en centros de expansión oceánico o dorsales o en arcos insulares jovenes.
En estos ambientes ocurre fraccionamiento entre basaltos, andesitas – basálticas y en menor proporción riolitas. Estos magmas son generalmente bajos en K, con un contenido promedio de sílice del orden de 53%.
Yacimientos asociados a este tipo de magmatismo son los de cromita – platinoides (PGM), Bushveld, Sudáfrica, yacimientos de pirrotina – pentlandita – calcopirita, Sudbury, Ontario, yacimientos de magnetita – ilmenita – (vanaditina), Lago Stanford, EEUU, entre otros.
Magmas Calcoalcalinos ocurren en zonas de subducción, en arcos insulares maduros y en los márgenes continentales, con rocas de composición desde gabro a granito (basalto a riolita).
En el caso de arcos insulares dominan las rocas volcánicas, principalmente de composición andesítica (SiO2 del orden de 59%). Estos magmas son derivados de la fusión parcial de la cuña del manto y en menor medida corteza oceánica, con poca interacción ascedente.
En el caso de arcos continentales las rocas tienden a una composición más silicea, andesitas, dacitas y riolitas y sus equivalentes intrusivos. Son derivados de fusión parcial de la cuña del manto y en menor medida corteza oceánica, con mayor o menor interacción y asimilación de corteza continental inferior.
Yacimientos asociados a este tipo de magmatismo son pórfidos cupríferos, skarns, estratoligados, epitermales, entre otros.
Magmas Alcalinos se dan en zonas de rifting intracontinental, en las zonas de fallas transformacionales y en los trasarcos magmáticos de los margenes continentales.
Se fraccionan en shoshonitas (zonas orogénicas) y sienitas (zonas cratónicas).
Son rocas bajas en (Si2O) respecto a (Na2O+ K2O) alto. A este tipo de magma se asocian rocas peralcalinas en zonas cratónicas, kimberlitas y lamprófiros (a los cuales se pueden asociar diamantes) y carbonatitas.
Yacimientos asociados a este tipo de magmatismo son apatito – magnetita, Sokli, Finlandia, apatito – titanita, Lozovero, Rusia, magnetita – apatito – actinolita, Kiruna, Suecia, casiterita – wolframita, Jos, Nigeria y diamantes, Sudáfrica, entre otros.
Hidrotermalismo y Formación de yacimientos Fuente de Fluidos Hidrotermales
En la mayoría de depósitos de origen hidrotermal se sabe hoy en día que los fluidos hidrotermales participantes son en su mayoría de origen magmático, y que son los que contienen metales a ser depositados según las condiciones termodinámicas de éste.
La pregunta obvia entonces es en que momento y por qué se separa o fracciona una fase hidrotermal de una fase magmática y como y por qué es capaz de secuestrar metales desde el magma.
Primera Ebullición
A condiciones de alta presión y temperatura, un magma posee una alta solubilidad del agua, solubilidad que decrece con el descenso de temperatura y más fuertemente con el descenso de presión.
Magmas máficos poseen mayor solubilidad que magmas félsicos.
La pérdida de solubilidad de un magma y la consecuente partición de agua desde la fase magmática es denominada "primera ebullición", fenómeno gradual y de poca injerencia.
Segunda Ebullición (Ebullición Retrograda)
Otro proceso de partición de agua más efectivo que la pérdida de solubilidad, es la denominada “segunda ebullición", la cual ocurre durante la cristalización de un magma producto de exsolución de agua.
Se le denomina segunda ebullición porque ocurre durante enfriamiento adiabático.
Este proceso será más rápido y violento a mayor velocidad de cristalización.
La fase hidrotermal particionada comprenderá una fase vapor y una fase de hidro-salmuera salina, con altos contenidos de Na y Cl.
Bajo condiciones normales de cristalización, metales como el Cu, Zn, Pb, Au, Ag, etc. son incorporados a la fase cristalina como trazas en minerales formadores de roca.
Segunda Ebullición y Generación de Fluidos Hidrotermales
Separación masiva y violenta de una fase hidrotermal será capaz de secuestrar metales antes de que entren a formar parte de minerales formadores de roca.
Esto implica que mientras menos cristalizado este un magma antes de que comience cristalización masiva y rápida, mejor probabilidad de extraer altos contenidos de metal existen.
La convergencia de parámetros geológicos, tectónicos y termodinámicos durante el emplazamiento de magmas será de gran relevancia en la optimización de procesos hidrotermales capaces de secuestrar metales desde un magma.
Alteración Hidrotermal
Se entiende como proceso de alteración hidrotermal al intercambio químico ocurrido durante una interacción fluido hidrotermal-roca.
Alteración hidrotermal provoca cambios químicos y mineralógicos en la roca afectada.
En estricto rigor, una alteración hidrotermal puede ser considerado como un proceso de metasomatismo, dandose transformación química y mineralógica de la roca original en un sistema termodinámico abierto.
Las características mineralógicas, químicas y morfológicas de alteración entregan información acerca de las condicio-nes termodinámicas del fluido hidrotermal que las generó.
En la naturaleza se reconocen variados tipos de alteración hidrotermal, caracterizados por asociaciones de minerales específicos.
Los distintos tipos de alteración e intensidad son dependientes de factores tales como composición del fluido hidrotermal, composición de la roca huésped, temperatura, pH, Eh, razón agua/roca y tiempo de interacción, entre otros.
Tipos de Alteración Hidrotermal Alteración Potásica
Caracterizada principalmente por feldespato potásico y/o biotita, con minerales accesorios como cuarzo, magnetita, sericita, clorita.
La alteración potásica de alta temperatura (400° a 800°C) se caracteriza por una alteración selectiva y penetrativa.
Biotita en vetillas ocurre principalmente en el rango 350°-400°C.
Feldespato potásico en vetillas en el rango 300°-350°C.
Biotita y felsdespato están comúnmente asociados con cuarzo, magnetita y/o pirita, formados a condiciones de pH neutro a alcalino.
Tipos de Alteración Hidrotermal Alteración Propilítica
Caracterizada principalmente por la asociación clorita-epidota con o sin albita, calcita, pirita, con minerales accesorios como cuarzo-magnetita-illita.
La alteración propilítica ocurre por lo general como halo gradacional y distal de una alteración potásica, gradando desde actinolita-biotita en el contacto de la zona potásica a actinolita-epidota en la zona propilítica.
En zonas más distales se observan asociaciones de epidota-clorita-albita-carbonatos gradando a zonas progresivamente más ricas en clorita y zeolitas hidratadas formadas a bajas condiciones de temperatura.
Se forma a condiciones de pH neutro a alcalino a rangos de temperatura bajo (200°-250°C).
Tipos de Alteración Hidrotermal Alteración Cuarzo-Sericita (Fílica)
Caracterizada principalmente por cuarzo y sericita con minerales accesorios como clorita, illita y pirita.
Ocurre en un rango de pH 5 a 6 a temperaturas sobre los 250°C.
A temperaturas más bajas se da illita (200°-250°C) o illita-smectita (100°-200°C).
A temperaturas sobre los 450°C, corindón aparece en asociación con sericita y andalusita.
En ambientes ricos en Na, paragonita puede aparecer como la mica dominante.
Tipos de Alteración Hidrotermal Alteración Argílica Moderada
Caracterizada principalmente por arcillas (caolín) y mayor o menor cuarzo.
Ocurre en rangos de pH entre 4 y 5 y puede co-existir con la alunita en un rango transicional de pH entre 3 y 4.
La caolinita se forma a temperaturas bajo 300°C, típicamente en el rango <150°-200°C.
Sobre los 300°C la fase estable es pirofilita.
Tipos de Alteración Hidrotermal Alteración Argílica Avanzada
Caracterizada principalmente por cuarzo residual (cuarzo oqueroso o “vuggy sílica”) con o sin presencia de alunita, jarosita, caolín, pirofilita y pirita.
Ocurre dentro de un amplio rango de temperatura pero a condiciones de pH entre 1 y 3.5.
A alta temperatura (sobre 350°C) puede ocurrir con andalusita además de cuarzo.
Bajo pH 2 domina el cuarzo, mientras que alunita ocurre a pH sobre 2.
Tipos de Alteración Hidrotermal Alteración Calco-silicicatada
Caracterizado por silicatos de Ca y Mg dependiendo de la roca huésped, caliza o dolomita.
Caliza : granates andradita y grosularita, wollastonita, epidota, diopsido, idocrasa, clorita, actinolita.
Dolomita : fosterita, serpentinita, talco, tremolita, clorita.
La alteración calco-silicatada ocurre bajo condiciones de pH neutro a alcalino a distintos rangos de temperatura.
La asociación zeolita-clorita-carbonatos es formada a bajas temperaturas y epidota, seguido por actinolita, ocurren a temperaturas progresivamente mayores
Alteración de una Andesita por Infiltración de un Fluido
Una forma de visualizar la interdependencia entre asociaciones de alteración y la composición de fluido hidrotermal en una zona de flujo es obtenida en un experimento donde un volumen de roca de porosidad inicial conocida es sucesivamente llenado con fluido, equilibrado y luego vaciado.
En este caso se emplea una andesita, con porosidad arbitraria inicial de 25%.
El volumen de cada entrada adicional de fluido es ajustada para llenar el espacio progresivo de porosidad.
En el experimento, durante las etapas iniciales, se observa un efecto de neutralización fuerte sobre un fluido de pH inicial 0.8. El pH final después de equilibrio es 5.7
En la medida que las asociaciones de alteración y las reacciones rompen buffers sucesivos, la capacidad de neutralización de la roca baja y la porosidad aumenta, significando razones agua/roca progresivamente mayores
En la etapa final, la roca pierde toda capacidad de neutralización y su porosidad final llega a un 43% con un pH de salida idéntico al de entrada (0.8).
La composición inicial del fluido es cambiada como resultado de la interacción agua roca, y la capacidad de transporte de metales está directamente ligada a condiciones de pH y redox durante la evolución de la alteración.
Este experimento ejemplariza el efecto fundamental de la interacción agua-roca sobre la composición de un fluido hidrotermal en el trayecto desde su fuente hasta su lugar de precipitación.
La concentración de metales en fluidos generadores de mena están controlados por (1) la concentración de metales y complejos ligantes en el fluido original y (2) la solubilidad de minerales de alteración que limitan el transporte de metales.
Esta solubilidad determina (3) la cantidad de metales que pueden ser lixiviados de la roca en el camino del fluido antes de que la solubilidad de metales sea limitada por la precipitación de fases de alteración conteniendo los metales, y (4) la concentración de metales que pueden ser transportados en equilibrio con los minerales que limitan transporte.
Los principales controles sobre los efectos (3) y (4) son estado Redox y pH de la solución.
Modelos de Depósitos
Un modelo consiste en el intento de describir y explicar el comportamiento de un proceso (natural) en terminos de parámetros medibles en su estado final.
En el caso de geología lo que se observa y estudia es el resultado final.
Por lo tanto un modelo puede ser visto como una función f (xn), donde xi…xn representan parámetros como temperatura, presión, litología, fuente de agua, permeabilidad, Eh, pH, fO2, fS2, ambiente tectónico, etc.
Siendo la cantidad de parámetros involucrados extremadamente grande y de compleja medición, muchas veces producto de interpretaciones subjetivas, el desarrollo de un modelo geológico de deposito es sujeto a una enorme gama de incertidumbres, sin mencionar la variablidad de los sistemas naturales que hacen de cada caso estudiado un caso particular.
Definiciones
Metalogénesis
Provincia Metalogénica
Período Metalogénico
Sistemas del tipo Pórfido Cuprífero Generalidades
Los depositos del tipo pórfido cuprífero comprenden yacimientos de gran volumen de mineralización primaria de sulfuros de cobre-fierro y fierro, en general hospedados y directamente asociados a cuerpos intrusivos porfíricos, pero en ningún caso estrictamente restringidos a roca intrusiva.
Estos yacimientos están asociados a arcos magmáticos de margenes continentales y a magmatismo calcoalcalino de composición intermedia.
La roca huesped es típicamente granodiorita, cuarzo-monzonita y pórfido andesítico, asociado a sistemas intrusivos multifaséticos y comunmente relacionado con etapas tardías de la evolución magmática.
Generalidades
La mineralización ocurre en forma diseminada, en vetillas y enjambres de vetillas (stockwork), en columnas de brecha y también como rellenos.
Los cuerpos de pórfido cuprífero tienden a ser grandes (cientos a miles de metros de diametro), de forma concentrica a elongada, con contornos regulares a irregulares en planta.
En secciones verticales estos yacimientos tienen forma tubular o de embudo (muela), con ejes casi verticales.
Normalmente se observa mayor diseminación horizontal que vertical, hasta 6 Km2.
Mineralización y Alteración
La mineralogía primaria de los pórfidos cupríferos consiste principalmente en pirita y calcopirita (aprox. 90% de los sulfuros), con menor bornita, enargita, tetrahederita y trazas de molidebnita y esfalerita.
La mineralogía supérgena consiste principalmente en calcosina y covelina (enriquecimiento) y en minerales oxidados de cobre como malaquita, crisocola, atacamita, copper Wad y copper Pitch entre otros (zona oxidada).
La alteración hidrotermal es normalmente zonada, pero de acuerdo a los discutido previamente en estos apuntes, los tipos de alteración son también dependientes del tipo de roca huesped. Siendo esto el caso, la zonación ideal muchas veces no ocurre.
En el caso del modelo ideal, existe un núcleo de alteración potásica, sobrepuesto un halo de alteración fílica con bordes laterales de alteración argílica y un halo externo de alteración propilítica.
Alteración Supérgena y Enriquecimiento Secundario
En el caso de sistemas de pórfido cuprífero expuestos a procesos de alteración supérgena en ambientes áridos ocurren procesos de enriquecimiento secundario, superpuestos a la mineralización y alteración primaria (T).
El perfil de alteración/ mineralización descendente desde superficie corresponde a una zona lixiviada, con abundantes óxidos e hidróxidos de fierro, arcillas y cuarzo, con valores de Cu normalmente por debajo del 0.1-0.2%. Esta zona alcanza profundidades de 20 a 25 m, en algunos casos hasta 400 m.
Le sigue en profundidad una zona oxidada con óxidos e hidróxidos de fierro y mineralización oxidada de cobre (crisocola, malaquita, atacamita, antlerita, brochantita, etc.), con leyes que pueden superar el 1%. Esta zona ocurre normalmente entre los 25 a 50 m, bastante variable en todo caso.
La zona más profunda corresponde a la de enriquecimiento secundario, con mineralización principalmente de calcosina y covelina, con leyes entre 1 y 2% Cu. Esta zona ocurre normalmente bajo los 50 metros, alcanzando espesores en algunos casos de hasta 200 m.
Procesos de Formación
Los sistemas del tipo pórfido cuprífero son sin ninguna duda de origen netamente magmático – hidrotermal, asociados al emplazamiento multifase de rocas intrusivas de composición intermedia.
En muchos casos puede existir un control estructural tanto del emplazamiento de rocas igneas como de la circulación de fluidos hidrotermales y mineralización.
Teniendo en cuenta esta relación directa entre magmatismo y la generación de yacimientos del tipo pórfido cuprífero, es conveniente entender los procesos genéticos desde el momento en que se particiona la fase hidrotermal desde un magma en cristalización en adelante.
Separación de la fase Hidrotermal
El proceso de segunda ebullición ocurre invariablemente en algún momento de la evolución de un sistema multifase intrusivo, pudiendo ser de mayor o menor intensidad, volumen y velocidad.
En el caso de magmas silicatados la incorporación de metales a los minerales formadores de roca ocurre a nivel de retículo cristalino o como cristalización de sulfuros en forma de microinclusiones en los minerales formadores de roca.
Bajo condiciones normales, una roca andesítica calcoalcalina tendrá valores de contenido de cobre entre 20 y 100 ppm.
La cristalización de sulfuros por otra parte es dependiente del contenido de SiO2 del magma, directamente proporcional a mayores concentraciones de SiO2.
De esta forma un magma félsico no tiene mayores posibilidades de generar mineralización metálica.
El secuestro de metales desde un magma por parte de la separación de una fase hidrotermal debe ocurrir antes de la cristalización de sulfuros, indicando la necesidad de magmas más máficos como fuente de metales.
La separación de la fase hidrotermal durante segunda ebullición será la encargada de secuestrar metales desde el magma previo a su incorporación a los minerales formadores de roca.
La fase hidrotermal consiste fundamentalmente en una hidrosalmuera y una fase vapor, particionandose metales a la hidrosalmuera principalmente en forma de complejos clorurados y a la fase vapor.
A la fecha no existen datos que indiquen la profundidad dentro del sistema magmático interconectado de la zona donde ocurre la segunda ebullición y separación masiva de la fase hidrotermal, pero diversos modelos coinciden en profundidades del orden de 5 a 6 Km.
Ascenso y acumulación de fluidos hidrotermales
Separada la fase hidrotermal está ascendería por medio del mismo sistema magmático hasta profundidades del orden de 2 a 2.5 Km.
Tanto el ascenso como la acumulación/ dispersión de fluidos hidrotermales estará controlado por condiciones de permeabillidad tanto primaria como secundaria.
Cabe destacar que en etapas tempranas de intrusión subvolcánica el contraste de temperatura entre intrusión y roca huesped es grande, comportandose la roca huesped inicialmente en forma frágil.
En la medida que la roca huesped es afectada por sucesivas intrusiones la temperatura asciende, provocando una anomalía isotérmica y desplazandose de esta forma las isotermas hacia superficie.
El límite de la isoterma 400° C marca en buena medida la zona de transición entre roca frágil y roca ductil.
De esta forma, la transición frágil/ductil queda cercana a superficie. Esta transición constituye también una barrera inpermeable, capaz de contener y acumular fluidos hidrotermales, ubicandose normalmente en la zona apical del sistema intrusivo relacionado.
Comportamiento reológico de roca huesped y acumulación de fluidos hidrotermales
Acumulación de presión y brechización
Sellamiento y repetición de eventos
Celdas convectivas de fluidos meteóricos
Rápido enfriamiento del sistema
Enfriamiento de zona de transición
Cambios en comportamiento de roca
Fracturamiento, vetillas y vetas
Aumento de razón agua roca
Sistema se retroalimenta
Evolución de sistema pórfido en función de procesos integrados (comportamiento reológico, fracturamiento, permeabilidad, alteración, permeabilidad, etc.)
Evolución de Alteración Hidrotermal
Etapas sucesivas de alteración a temperaturas progresivamente menores (alteración prograda y retrograda).
Mineralización metálica (desde 400° a 300° C).
Evolución reológica asociada a enfriamiento.
Evolución de fracturamiento.
Evolución de permeabilidad.
Evolución de razón agua roca.
Integración de todos estos parámetros en función de evolución dinámica acoplada.
Variaciones al Modelo
Las variaciones y complicaciones a este modelo por cierto son muchas. El hecho de que estos sistemas están asociados a procesos magmáticos multifacéticos, implica que pueden repetirse varios eventos, uno sobre otro durante toda la vida magmática del sistema intrusivo, por cierto de mucho mayor duración que el caso de un pórfido cuprífero (ej. 10 Ma versus 0.2 a 0.5 Ma, respectivamente).
Por otra parte, desarrollo de mega brechas hidrotermales, por ejemplo diatremas en ambiente volcánico, cambian las condiciones de permeabilidad en la zona de transición, sirviendo como canales de permeabilidad a los fluidos hidrotermales y permitiendo un ascenso a niveles más epizonales para desarrollo de alteración y mineralización.
Estos son solo algunos ejemplos de casos particulares, pudiendo existir toda una gama de otros casos.
Pórfidos Cupríferos: Gigantes vs. Normales
Teóricamente, cualquier magma calco-alcalina del tipo I es un productor potencial de pórfidos cupríferos. Sin embargo, la optimización de los procesos conducentes a la partición masiva de los metales, desde la fase magmática a la hidrotermal, previo a ser incorporados en los minerales formadores de roca, sólo ocurrirá bajo ciertas condiciones y con la convergencia de parámetros específicos.
La “segunda ebullición”, o exsolución volátil, permite la partición de una fase hidrotermal (salmuera o vapor) capaz de secuestrar metales desde la fase magmática. Los siguientes procesos y factores, gatilladores de la segunda ebullición son, entre otros, aquellos que pueden optmizar los procesos de segunda ebullición antes de que los metales sean retenidos en los minerales formadores de roca:
Presión y Temperatura
Velocidad de Cristalización
Porcentaje de Cristalización al momento de ocurrir Segunda Ebullición
Profundidad y velocidad de emplazamiento de magmas
Composición magmática
Mezcla de Magmas
Emplazamiento forzado de magmas en ambiente compresional (Saint Blanquat et al., 1997)
Un magma forzado hacia superficie en un campo compresional permitirá el ascenso de magmas más máficos, poco cristalizados a niveles más superficiales, muchas veces intruyendo sus propias camaras interconectadas más felsicas superiores.
Este tipo de emplazamiento permitiría segunda ebullición en magmas máficos poco cristalizados cercanos a superficie.
Gigantismo: Comentarios Finales
Todo factor que contribuya a la optimización de segunda ebullición masiva desde un magma máfico contribuyen a la posibilidad de generar un sistema del tipo pórfido cuprífero, a mayor convergencia de parámetros favorables, más grande el deposito.
Por otra parte, el factor tiempo también juega un rol fundamental, mientras más larga la evolución del sistema magmático, más largo puede ser una serie de eventos de mineralización, los cuales de estar superpuestos uno sobre otro, contribuyen a la generación no solo de un gigante, sino que además de un gigante de alta concentración de cobre.
Estos temas están actualmente en investigación en varios centros de investigación del mundo, incluyendo el Departamento de Geología, Universidad de Chile.
Depositos Tipo Skarn Generalidades
En definición los depositos minerales del tipo Skarn son yacimientos de reemplazo metasomático caracterizados por la presencia de minerales calcosilicatados faneríticos de grano grueso, de Ca, Fe, Mg y Mn. Reemplazan selectivamente a rocas carbonatadas y pueden asociarse con mineralización metálica de W, Cu, Zn, Pb, Sn, Fe-Ca y menor Au-Ag.
Características generales: alteración del tipo reemplazo selectivo por minerales calcosilicatados (ej. piroxenos – diopsido, espinel, hedenbergita, johansenita, fosterita, wollastonita; granates – andradita, grossularita, almandino-espesartina; anfiboles – hornblenda, tremolita-actinolita; scheelita, smectita (arcilla), clorita, epidota, talco, siderita, calcita, opalina).
Generalidades
La mineralogía de alteración aparece tipicamente zonada, existiendo casi siempre una superposición de alteración prograda por minerales de alteración retrograda.
La roca huesped es típicamente calcárea, caliza, dolomita o rocas sedimentarias clásticas calcáreas (ej. limolita calcárea).
El tipo de deposito Skarn comprende quizas la mayor familia de tipos de depositos, pudiendo subclasificarse estos de diversas formas.
La subclasificación más usada es por mena, reconociendose entre otros, skarn de Sn, skarn de W, skarn de Cu y skarns de Zn-Pb.
Skarn de Sn
Estos yacimientos ocurren asociados a granitos típicamente alcalinos (tipo “S”) en ambientes intrusivos intracontinentales (ej. Bolivia).
Se les asocia mineralización de Sn conjuntamente con trazas de F, Rb, Li, Be, W y Mo.
Estos yacimientos poseen bajos contenidos de sulfuros y altos contenidos de óxidos en la mena.
Estos yacimientos son de pequeño volumen y baja ley, máximo 30 Mt métricas a 0.1 – 0.4% Sn.
Son de nula importancia económica.
Skarn de W
Estos yacimientos ocurren en ambientes de margen continental, relacionados a magmas de subducción calcoalcalinos del tipo “I” de composición granodiorítica y cuarzo-monzonítica, emplazados en secuencias de rocas calcáreas – lutíticas.
Los minerales calcosilicatados típicos son granates, piroxenos, scheelita y wollastonita.
Estos minerales son los de mayor temperatura dentro de los minerales de skarn.
La alteración tipo skarn ocurre en el contacto inmediato entre el intrusivo y la roca huesped calcárea, tanto a nivel de exoskarn como endoskarn.
En general estos yacimientos están asociados a intrusivos relativamente profundos, de buena cristalización y textura fanerítica granular.
Pueden gradar a skarn de Cu, o presentarse en contacto inmediato, con muy pequeño desarrollo en skarns de Cu.
Skarn de Cu
También están asociados a ambientes de margen continental, relacionados a magmas calcoalcalinos del tipo “I”, especificamente stocks y pórfidos granodioríticos/ dacíticos y cuarzo monzoníticos.
Skarns de Cu cálcicos se hallan proximos o en contacto con el cuerpo intrusivo.
Tienen un alto contenido de granates y una alta razón granate/piroxeno. También se observa un alto contenido de magnetita – hematita, indicando un ambiente oxidante.
Los sulfuros típicos son pirita, calcopirita y menor bornita y esfalerita, indicando un moderado grado de sulfuración.
Skarn de Cu
Estos yacimientos pueden estar asociados a pórfido cupríferos o bien a pórfidos esteriles.
En el caso de skarns relacionados a pórfidos de cobre, estos pueden alcanzar grandes volumenes (50 a 500 Mt para el caso de pórfidos cupríferos epizonales emplazados en rocas carbonatadas). Estos depositos se formana temperaturas entre 500° y 300° C. Scheelita aparece a veces en contacto entre roca huesped e intrusivo (Ca(WO4,MO4); mineral de alta temperatura).
En el caso de skarn de Cu asociado a pórfidos esteriles, estos tienden a ser de pequeño volumen, 1 a 50 Mt.
Skarn de Cu y relación con Pórfido Cu
En el caso de skarn de Cu asociado a un sistema del tipo pórfido cuprífero, existe relación entre los eventos de alteración metasomática de skarn y la evolución de alteración del pórfido.
La alteración prograda del skarn se relaciona con la alteración potásica y está zonada con respecto al núcleo potásico.
Los granates son más andradíticos a más grosularíticos desde el contacto hacia afuera. Los piróxenos desde diopsido a hedenbergita a wollastonita, desde el contacto hacia afuera.
La razón granate/ piroxeno disminuye desde el contacto hacia afuera.
En las etapas más avanzadas de la evolución del sistema de pórfido cuprífero, ocurre el colapso del sistema hidrotermal, dandose alteración fílica en el pórfido, y alteración retrograda en el skarn.
Esta alteración retrograda se superpone a la prograda, siendo muy destructiva.
Se caracteriza por tremolita-actinolita, smectita, siderita, calcita, talco, epidota, clorita, con óxidos y/o sulfuros de fierro.
Skarn de Zn - Pb
Corresponden a cuerpos mineralizados de reemplazo metasomático de posición y relación con respecto a un intrusivo variable, pero siempre distales. Estos yacimientos ocurren en margenes continentales de subducción relacionados almenos como fuente de fluidos hidrotermales a intrusivos granodioríticos y cuarzo monzonitas calcoalcalinas del tipo “I”.
A diferencia de los skarns de cobre, la mineralogía skarn prograda está dominada por piroxenos (razón granate/ piroxeno bajo) de composión Ca-Fe y Mn (piroxenos hedenbergita – johansenita; granates andradita – almandino-spesartina).
Skarn de Zn - Pb
Las leyes típicas de Zn varian entre 6 y 12%, menor Pb (razón Zn/Pb 1/1 a 2/1) y menor Cu. En algunos casos se ha reportado contenidos de 1 a 9 oz. de Ag y 1 a 2 gr/T de Au.
Estos yacimientos ocurren distales a los contactos intrusivos, generalmente a lo largo de contactos litológicos y/o estructurales.
No se observa una aureola de metamorfismo centrada en el skarn, pero si una zonación de granates a piroxenos desde un alimentador hacia afuera.
Los sulfuros están asociados con los piroxenos.
La alteración retrograda está caracterizada por ilvaita (Mn), anfibolas (actinolita-tremolita) y clorita.
Estos yacimientos están hospedados en rocas carbonatadas ya sea relacionados a granodioritas (desde batolitos profundos hasta stocks y diques epizonales) o en otros casos sin ninguna relación a intrusivos visibles. De acuerdo a su posición y relación con intrusivos existe una subclasificación de skarns de Zn-Pb.
Cercanos a batolitos, de ambiente profundo. Estos tienden a ser pequeños, bajo en Mn y ricos en hedenbergita, con mineralización de sulfuros en el skarn, con bajo desarrollo de reemplazo en la roca calcárea huesped.
Cercanos a stocks epizonales con amplio desarrollo de skarn (350° y 500°C). Estos son ricos en Mn, domina johansenita. Los sulfuros están relacionados con los piroxenos.
Distales a fuente ignea. Estos son ricos en Mn, domina la johansenita. Normalmente existe un cuerpo alimentador y una zonación de minerales de skarn desde ella, desde granates a piroxenos hasta caliza fresca. Los fluidos hidrotermales están fuertemente controlados por canales de permeabilidad.
Vetas de carbonatos con minerales de Mn calcosilicatados (no son skarn en estricto rigor). Corresponden a vetas de cuarzo-carbonatos (calcita, siderica, rodocrosita, etc.) con trazas de minerales calcosilicatados. Ocurren a temperaturas bajo los 300° C y son distales a su fuente. Bajo contenido de sulfuros y de escasa relevancia económica. Representan el límite más distal a mineralización del tipo skarn.
Depositos del Tipo Epitermal de Metales Precioso
Yacimientos de metales precioso formados cercanos a la superficie a profundidades por lo general no mayor a los 500 a 1000 m.
Asociados a actividad volcánica, por lo general, ocurren a temperaturas que fluctúan entre los 200 y 300°C con un promedio de unos 240 a 250°C.
A estos yacimientos se asocia una mineralización principal de Au y Ag con presencia mayor o menor de sulfuros de metales base, en general, Cu, Pb y Zn.
La mineralización se da principalmente en vetas y vetillas o bien asociadas a intensas zonas de brechización. También puede presentarse en forma diseminada.
En general, los minerales de mena presentan una zonación vertical para cada vena, de base a techo se suceden uno a otro, sulfuros de metales base, Ag y finalmente el Au.
Esta zonación no siempre se da, pueden darse zonas de depositación mixta y/o alguno puede estar completamente ausente.
La alteración asociada es variable y depende fuertemente del carácter de las soluciones hidrotermales participantes.
En general se da una extensa zona de alteración propilítica la cual caracteriza a todo el sistema, donde cada sistema de venas presenta una marcada zonación de alteración en su entorno.
Los yacimientos epitermales son los arquetipos de los sistemas geotermales actuales.
Yacimientos epitermales están asociados en general a volcanismo Terciario y muy pocos depósitos más antiguos han sido hallados (Jr, K). Esto se explica ya sea por erosión de sistemas más antiguos o bien por metamorfismo de estos, donde todo rasgo epitermal ha sido borrado.
La roca de caja suele tratarse de pilas volcánicas Terciarias inferior a superior de carácter calcoalcalinas :
aglomerados de andesitas, diques, brechas y flujos piroclásticos
tobas piroclásticas, diques, pequeños filones manto y domos extrusivos
lutitas y dacitas en flujos y brechas
sedimentos lacustres volcanogénicos, areniscas y lutitas
Sedimentos, a veces débilmente metamorfizados subyacen a las pilas volcánicas y a veces contienen venas con minerales de mena, comúnmente sulfuros de metales base.
En general los yacimientos epitermales están asociados a etapas terminales de volcanismo, en general a estructuras tales como calderas, domos silíceos, fallamiento complejo y plegamiento y domos solevantados.
Modelo Genético
Celdas convectivas
Ebullición
Sulfuración baja vs. Sulfuración Alta
Características de Epitermales
Sistemas Adularia - Sericita
Depositos Estratoligados de Cobre Generalidades
Los yacimientos estratoligados de Cu corresponden a cuerpos subhorizontales tipo manto o a cuerpos de brecha y veta con mineralización importante de sulfuros de cobre.
Estos yacimientos reciben el nombre de estrato ligados por estar comunmente asociados, limitados y hospedados en secuencias de rocas volcánicas, ya sea en lavas o en sedimentos volcánicos.
En algunos casos la roca huesped puede corresponder a calizas, areniscas marinas y lutitas lacustres, pero estas secuencias aparecen intercaladas dentro de secuencias volcánicas.
Depositos Estratoligados de Cobre Generalidades
La mineralización ocurre principalmente en lavas andesíticas porfiríticas y brechas, comúnmente en zonas amigdaloidales de lavas o rellenando fracturas, y también finamente diseminada en la masa fundamental.
En caso de roca huesped calcarea y areniscas, la mineralización de sulfuros está asociada con abundancia de material orgánico, donde los sulfuros se dan en forma finamente diseminada o en fracturas.
Estos yacimientos ocurren en cuencas tectónicas o sedimentarias de subsidencia a lo largo de cinturones volcánicos calcoalcalinos en corteza continental (arco volcánico continental).
Mineralización y Alteración
La mineralización primaria de cobre consiste en bornita, calcosina y calcopirita, asociada con pirita, hematita y/o magnetita.
La alteración hidrotermal es en general de carácter débil, siendo en muchos casos, indistinguible de las asocianes de metamorfismo regional de la roca huesped.
En algunos casos se puede observar albitización, alteración sericítica o argilica débil y propilitización, pero la alteración hidrotermal no es un aspecto de gran notoriedad. Presencia de granates ha sido también reportada.
Estratoligados de Cu chilenos Distribución
Estos yacimientos aparecen ligados principalmente a tres franjas de arco volcánico, uno en el norte de Chile, de edad Jurasico, otro en la zona centro norte y centro de Chile, de edad Cretácico inferior, y una tercera franja de edad Cretácico superior-Paleoceno, de menor importancia, también en el centro norte y centro del país
Estratoligados de Cu chilenos Distribución Norte de Chile
Génesis
Ruiz et al. (1971), Camus (1980) y Espinoza (1981) sugieren un modelo volcano exhalativo para los depositos de cobre mantiformes, pero no presentan evidencias categóricas de singenetismo.
Sato (1984) presenta un modelo epigénetico que satisface en mucha mayor medida las características de estos depositos, y resume lo siguiente:
i) La mineralización ocurre preferentemente en zonas de mayor permeabilidad.
ii) La ubicación de la mineralización está en muchos casos controlados por fallas y/o intrusivos subvolcánicos.
iii) No se observa en general el desarrollo de alteración hidrotermal notorio, pero la roca huesped está claramente alterada por procesos de metamorfismo.
iv) La mena se caracteriza por sulfuros de razón azufre/cobre bajas.
v) Calcita es el mineral de ganga más común.
vi) Los rangos de temperatura para mineralización van desde 270 a 430°C, y para precipitación de calcita, 65 a 195°C.
Estas características sugieren una mineralización de origen hidrotermal, donde la ausencia de alteración de la roca huesped se explicaría por condiciones de bajo contraste de equilibrio entre fluido y roca, y/o entre fluido hidrotermal y aguas connatas.
La fuente de metales se cree es principalmente magmático pero de largo transporte.
Clasificación
Espinoza (1996) propone clasificar a los yacimientos estratoligados de cobre chilenos en tres clases principales, y con algunas subclases :
1) Depositos hospedados en rocas volcánicas
Tipo Buena Esperanza
Tipo Carolina de Michilla
Tipo Mantos Blancos
2) Depositos hospedados en rocas plutónicas
Tipo Montecristo
3) Depositos hospedados en rocas sedimentarias
1) Depositos hospedados en rocas volcánicas
Este tipo incluye depositos estratoligados con calcosina y bornita como mena dominante y se hospedan en lavas andesíticas y basálticas. La mineralización ocurre en los estratos volcánicos y en brechas hidrotermales y esta espacialmente asociada a diques, cuellos volcánicos y filones gabro-dioríticos. La alteración hidrotermal es muy discreta y débil en superficie.
Variados grados de oxidación son observables en la parte superior de muchos de estos depositos, producto deprocesos supérgenos, con atacamita y menor antlerita, brochantita, malaquita y crisocola.
Mineralización estratiforme de bornita-calcosina como relleno de vesículas en lavas, desarrollo de brechas hidrotermales mineralizados, relleno de fracturas y ocasionalmente como matriz de sedimentos.
Zonación de Mineralización
La zonación primaria de mineralización incluye de núcleo hacia afuera y hacia el techo las siguientes zonas:
calcopirita-pirita
bornita-calcopirita
bornita-digenita-covelina-calcosina-galena
especularita-calcita-calcosina-digenita-covelina.
Esta zonación es interpretada como el resultado de la evolución de las condiciones de mineralización de una etapa inicial rica en Fe, con hematita-pirita-calcopirita y una segunda etapa con calcopirita-bornita y finalmente calcosina, el sulfuro más abundante.
Minerales de Alteración
Minerales de alteración incluyen clorita, albita, epidota, cuarzo, calcita, hematita y sericitización selectiva de plagioclasas.
Alteración silicea y metasomatismo sódico coetáneo con lixiviación de Ca y Mn son observables en zonas mineralizadas de Buena Esperanza, Susana-Lince y Mantos Blancos.
Clasificación
a) Tipo Buena Esperanza: mantos con mineralización de calcosina asociados con intrusivo grabrico (T° entre 440° y 500°C. b) Susana: cuerpos mantiformes de extensión superior a 100 m desde brecha Susana.
Tipo Michilla: desarrollo de cuerpos vetiformes adicionalmente a los cuerpos mantifomes.
c) Tipo Monte Cristo: hospedados en rocas plutonicas asociados con diques diabásicos.
a) Tipo Buena Esperanza
b) Tipo Michilla
c) Tipo Mantos Blancos: características distintas como roca huesped y tamaño. La roca huesped corresponde a andesitas y cuarzo-dacitas intruidas por una serie de filones manto y diques dioríticos. Diques andesíticos cortan a todas las secuencias.
Este deposito se ubica más al este que el resto de depositos en esta franja hospedado en rocas de edad Juarásico (147-149 Ma).
Se observa una alteración clorita-albita y silicea importante.
No se conocen brechas hidrotermales, la mineralización ocurre en todo nivel permeable y más abundante en torno a fallas.
Depósitos hospedados en rocas Sedimentarias
Este tipo de deposito no difiere en gran medida de los anteriores, pero la mineralización ocurre hospedada a lo largo de una interfase de rocas sedimentarias.
En el caso del yacimiento Cerro Negro la mineralización ocurre entre la brecha Diablo y sedimentos lacustres en el techo, asociado lateralmente con diques y sills andesíticos.
La figura muestra una sección esquemática de este deposito ubicado en Chile central.
Se ha sugerido para este deposito, al igual que en el caso de la Mina El Soldado (Chile central) la participación de material orgánico como agente reductor y controlador de la precipitación de cobre.
Depositos del tipo Volcano Exhalativos (VMS) Generalidades
Los depositos del tipo VMS (Volcanic Massive Sulphides) o volcano – exhalativos corresponden a yacimientos de carácter estrato ligado, en este caso generalmente directa o indirectamente asociados con su roca huesped.
Son yacimientos de origen volcanogénico submarino o continental (de carácter metasomático y en algunos casos asociados con sedimentación).
Fluidos hidrotermales asociados ocurren a temperaturas entre 50° y 400°C.
En el caso de depositos submarinos, estos ocurren a profundidades del orden de 1000 a 6000 m, bajo condiciones de presión hidroestática.
Mineralización Exhalativa Submarina
En ambiente submarino esta mineralización tiene un carácter exhalativo – sedimentario donde el equivalente actual es representado por fumarolas submarinas (black smockers).
La acumulación de minerales ocurre por efectos gravitacionales al salir a fondo marino.
La descarga de material es rápida, seguida por sedimentación química en bancos basales alrededor de aperturas volcánicas.
Los depositos son masivos y su distribución estará controlada por los contrastes de densidad entre el agua de mar y los fluidos hidrotermales.
Si la densidad del fluido hidrotermal es mayor que el agua marina la depositación es cercana, limitada a pequeñas cuencas laterales, dependiendo entonces también de la topografía de fondo.
Mineralización Exhalativa Submarina
Si la densidad es similar existen dos posibilidades, que al mezclarse generen un fluido de mayor densidad, precipitando su carga al igual que en el caso anterior, o que al mezclarse la densidad siga igual o menor, en este caso la mineralización tendrá una distribución areal mayor, con poco control topográfico.
Si la densidad es menor entonces los fluidos ascienden, se mezclan y precipitan en un radio mayor, generando depositos concordantes a la estratigrafía y sin mayor control topográfico (ej. Hierro bandeado – BIF).
Depositos VMS del tipo Troodos
El caso representativo es el deposito Troodos (Chipre), yacimiento de cobre hospedado en una secuencia volcánica máfica del tipo ofiolítico, principalmente en lavas de almohadilla.
La mineralización de sulfuro masivo ocurre en la interfase de lavas de almohadilla inferior y la zona basal, o bien a lo largo de la secuencia de lavas de almohadilla inferior y superior.
La mineralización consiste principalmente de pirita y calcopirita con menor esfalerita, con desarrollo de cuerpos masivos y también de stockwork inferior, a lo largo de conductos alimentadores.
Estos yacimientos están asociados directamente a fallas normales sinvolcánicas en zonas de extensión o rifting de fondo oceánico, ya sea en dorsales oceánicas o en cuencas de tras arco con volcanismo submarino.
La alteración hidrotermal consiste principalmente en zeolita – epidota – clorita.
Depositos VMS tipo Troodos
Depositos VMS tipo Kuroko
Corresponden a cuerpos de sulfuros masivos (polimetálicos) estratiformes o lenticulares concordantes con la sedimentación, sobreyacente a un cuerpo de tipo stockwork con mineralización diseminada.
La mineralización metálica consiste en pirita, calcopirita, esfalerita, galena, tetrahederita, tenantita con mayor o menor oro y plata, asociados con cuarzo y baritina.
Existe una zonación vertical estratificada, en orden ascendente:
i) zona Keiko, mineral siliceo con pirita, calcopirita y cuarzo en stockwork;
ii) zona Seikhoko, mineral de anhidrita y yeso con pirita, calcopirita, esfalerita, galena y cuarzo con arcillas, mineralización estratiforme;
iii) zona Ryukoko, con mineralización de pirita y menor calcopirita y cuarzo, mineralización estratiforme;
iv) zona Oko, mena amarilla con mineralización de pirita y calcopirita, con menor esfalerita, cuarzo y baritina, mineralización estratiforme;
v) zona Kuroko, mena negra con mineralización de esfalerita, galena, calcopirita y baritina, mineralización estratiforme;
vi) zona de baritina,
vii) y finalmente una zona de silice más hematita.
Estos depositos ocurren por encima de un domo riolítico.
La alteración hidrotermal, en forma esquemática se caracteriza por un halo externo de montmorillonita, seguido por un halo interno de sericita, un delgado halo de yeso, otro halo de sericita en torno a un núcleo de alteración cuarzo-sericítico.
Ejemplos son Kuroko, Japón y Noranda, Canadá.
Ocurren en ambientes de arco isla asociados a volcanismo calcoalcalino o toleítico tardio.
Depositos VMS tipo Beshi
Corresponden a yacimientos de Zn-Cu hospedados en secuencias de rocas volcánicas máficas en complejos estructurales y secuencias de sedimentos marinos.
La mineralización consiste principalmente de pirita-esfalerita-calcopirita, de carácter estratiforme.
Ocurren en ambiente de arco isla asociados a magmatismo calcoalcalino temprano.
Ejemplos son Sambagawa, Japón y Folldal, Noruega.
Depositos de Hierro Bandeado
Corresponden a depositos de hematita – magnetita – chert (oro), de ocurrencia en margenes continentales pasivos.
Son depositos de gran extensión areal, con mineralización local de oro, fosforo y sulfuros de metales base.
Se reconocen distintas facies de mineralización: una facie de sulfuros normalmente cercano a un cuerpo alimentador volcánico, y una facie de óxidos, distal a un cuerpo alimentador volcánico.
La precipitación de minerales ocurre en forma períodica, dejando esto la caracterísitica textura bandeada.
Depositos del tipo Mississippi Valley Generalidades
Corresponden a depositos estratoligados hospedados en rocas carbonatadas.
Son importantes productores de Pb y Zn y en menor medida de fluorita y baritina.
En algunos casos, Cu puede ser importante (ej. Irlanda Central).
Los principales yacimientos de este tipo se hallan en Irlanda Central, los Alpes, Polonia e Inglaterra.
En Estados Unidos se dan en la cordillera Appalachian y a lo largo de los valles de Missouri y Mississippi.
También existen importantes depositos en el norte de Africa (Tunisia y Algeria) y en Canadá.
No existen depositos importantes de este tipo en el Pre-Cámbrico, y los más importantes del valle de Missouri y Mississippi aparecen del Cámbrico hasta el Cretásico (exceptuando el Silúrico).
En la mayoría de estos depositos la mineralización ocurre en gruesos paquetes de dolomitas de paleolatitudes tropicales y casi siempre asociados a un paleoambiente litoral de arrecife y de bancos de lodo carbonatado.
En la mayoría de estos depositos isotopos de azufre de sulfato indican una proveniencia de agua marina de la misma composición isotópica de las aguas marinas de esa época.
Estos ambientes son de litoral de cratón, pero estos depositos también ocurren en alaucógenos (rift abortados) y puntos triples.
En ambiente cratónico estos depositos ocurren en zonas de relieve positivo, limitado lateralmente por cuencas lutíticas, muy comunmente por sobre basamento granitoide muy fracturado.
Algunos modelos sugieren que fracturas y/o fallas sirven de canales de flujo para que mineralización llegue a agua de mar, donde eventualmente precipitará en forma química (sin-sedimentario).
Otros autores sugieren que la mineralización ocurre por metasomatismo de baja temperatura en roca ya litificada (caso Mississippi Valley).
La forma, tamaño y distribución de estos depositos varia enormemente, observandose una serie de situaciones posibles
En cuanto a leyes, valores promedio típicos van entre 3 y 10% Pb + Zn combinado, con clavos de hasta 50%.
Los tonelages varían desde pocas decenas de miles de toneladas hasta 20 Mt, pero en varios cuerpos cercanos (ej. Mina Navan, Irlanda Central, varios cuerpos, ninguno mayor a 20 Mt, pero suman 62 Mt con 12% Pb + Zn).
La mineralización en estos depositos consiste de galena, esfalerita, fluorita, baritina, pirita, marcasita y menor calcopirita.
La ganga consiste de calcita, dolomita, otros carbonatos y silice en variadas formas. Texturas coloformes son comunes. Niquel es común como elemento traza.
Depositos del tipo “Red Bed”
Estos depositos ocurren hospedados en sedimentos terrestres, frecuentemente fluviales, de ambiente generalmente árido.
Estos sedimentos suelen ser de color rojo, areniscas rojas, de donde recibe el nombre de depositos tipo “Estratos Rojos”.
Existen depositos ricos en cobre y otros ricos en uranio y vanadio (Plateau del Colorado, EEUU).
En el caso cobre, la mineralización ocurre en forma de sulfuros, calcosina, bornita y covelina.
Los de uranio-vanadio pueden estar acompañados de cantidades menores de metales base.
Estos ocurren principalmente en los EEUU y proveen el 90% de la producción doméstica de uranio.
También ocurren en Australia, asociados a paleocanales.
Las leyes van desde 0.1 a 1% U3O8 o mayor, en forma de bolsonadas irregulares, algunos mantiformes, de unos 100 m de ancho y pocos metros de espesor.
La mineralogía corresponde a petchblenda (U), coffinita (U) y roescolita (V).
Estos depositos ocurren a lo largo del fondo de paleocanales enterrados, son de origen epigenético, pero la relación entre sedimentación y mineralización es debatible.
Aparentemente la mineralización ocurre durante diagénesis, con adición de menos del 1% de material, rellenando porosidad.
Génesis
De acuerdo a su ambiente de formación, estos depositos serían de origen sedimentario, ocurriendo durante procesos de diagénesis.
Los paleocanales huesped se habrían formado en ambientes ricos en vegetación, con abundante materia orgánica.
Esto genera un ambiente reductor sepultado tras enterramiento.
Vanadio, uranio y cobre son lixiviados a partir de rocas superficiales (granitos) durante meteorización, y transportados a profundidad en forma de complejos estables en ambiente oxidante. Estos fluidos, al interceptar ambientes reductores precipitan su carga.
Depositos de origen Sedimentario
En terminos amplios los sedimentos pueden ser separados en dos grandes grupos, depositos alóctonos y depositos autóctonos.
Alóctonos (fueron transportados al ambiente que los contiene)
Depositos terrígenos (limos, arenas, conglomerados, arcillas),
depositos piroclásticos.
Sedimentos --->
Autóctonos (se forman dentro del ambiente que los contiene)
Precipitados químicos (carbonatos, evaporitas, cherts, fierro,
fosfatos), depositos orgánicos (carbón. pertroleo, gas),
depositos residuales (lateritas, bauxitas).
Depositos Aloctonos: Placeres
Depositos alóctonos de interes económico son referidos como depositos de acumulación mecánica o depositos del tipo Placer.
Pertenecen al grupo terrígeno y son formados por procesos sedimentarios comunes que concentran minerales pesados.
Normalmente estos procesos ocurren por remosión y transporte fluvial, pero minerales pesados deben ser primero removidos de su fuente por meteorización y erosión.
Estos minerales deben ser resistentes a ataques físicos y químicos y tener una alta densidad ("resistatos").
Minerales que cumplen estas condiciones son casiterita, cromita, cobre nativo, granates, oro, ilmenita, magnetita, platino, rubies, rutilo, safiro, diamantes, entre otros.
Estos depositos son en general pequeños y efimeros, ya que tienden a depositarse en relieves positivos quedando expuestos a nueva erosión. Son en general de baja ley, pero por estar en su mayoría en depósitos no consolidados, son de explotación simple y de bajo costo, en general, por dragado y concentración gravitacional. Los depositos tipo placer pueden ser clasificados de acuerdo a génesis en los siguientes grupos:
a) depósitos residuales -> acumulados en situ durante meteorización,
b) depósitos eluviales -> concentrado en un medio sólido en movimiento,
c) depósitos aluviales y fluviales -> concentrado en un medio líquido en movimiento,
d) y depositos eólicos -> concentrado en un medio gaseoso (aire) en movimiento.
Depositos de Placer de tipo Fluvial
En los depósitos fluviales la precipitación de minerales pesados en un caudal depende de la razón hidraúlica de las partículas (densidad/tamaño).
Una partícula grande y liviana puede llegar a la misma distancia que una pequeña y pesada.
También dependerá de la velocidad del caudal, y cada ves que el caudal pierde velocidad (energía) en forma abrupta, ocurre depositación (ej. barreras físicas de fondo como diques, caidas de agua y piscinas, confluencia de un afluente de alta energía a uno de baja, parte interior de meandros).
La superficie de depositación se conoce como circa, la cual puede ser sobre roca base o sobre depositos previos.
Los paleoplaceres son aquellos formados en el pasado y luego sepultados o levantados fuera del alcance de agentes erosivos. Paleoplaceres pueden tener varios niveles de circa.
Barreras físicas y cambios de velocidad en caudales que pueden provocar la depositación y acumulación de minerales resistatos. a) Diques que sirven de barrera o rifle natural; b) caidas de agua; c) confluencia de un tributario de mayor energía a un flujo principal de menor energía; d) zona interior de meandros.
Otro tipo de depositación desde un medio líquido ocurre en placeres de playa, estos ocurren relacionados a oleaje y flujos de marea en playas actuales o terrazas antiguas. La fuente de minerales debe estar cercana.
Sección esquemática para ilustrar algunos sitios de depositación de placeres en playas (mostrados con puntos negros).
Depositos de Lateritas y Bauxitas
Estos corresponden a yacimientos de fierro (lateritas) y de aluminio (bauxitas) asociados exclusivamente a procesos sedimentarios de meteorización y son productos residuales.
Una meteorización intensa y prolongada en el tiempo lleva a la lixiviación de elementos mayores de minerales silicatos (Ca, Na, Si, Mg, Mn, etc.) y a una concentración de elementos poco moviles como Fe y Al en rocas ricas en estos elementos.
Estos yacimientos ocurren normalmente en zonas cratónicas, relacionados a la meteorización prolongada de rocas ultramáficas y máficas.
Para su formación se requiere de varias condiciones:
i) topografía plana y estable en el tiempo (superficie de peneplanización),
ii) erosión mecánica nula,
iii) clima tropical asociado con grandes y prolongadas caidas de agua y ambiente oxidante.
Estos depósitos ocurren en zonas tropicales actuales y también en paleozonas tropicales, pudiendo encontrarse paleodepósitos de estos tipos.
Perfil de suelo laterítico rico en Niquel.
En la zona superior de las lateritas se reconoce una zona de fierro (sombrero de fierro), seguido por una zona de hierro nodular y finalmente una zona de laterita poroza.
Por debajo del perfil laterítico (20 a 30 m) se observa peridotita alterada, parcialmente serpentinizada, para finalmente llegar a peridotita frezca.
Lateritas niquelíferas pueden constituir una mena importante de Ni y Fe.
Depositos autóctonos: Yacimientos de Fierro Bandeado (BIF)
Estos yacimientos ocurren en unidades estratigráficas con cientos de metros de espesor y cientos hasta miles de kilometros cuadrados de extensión areal.
Partes importantes de estos depositos poseen concentraciones y volumenes suficientemente grandes como para constituir minas de fierro.
La mayor parte de estos depositos ocurrieron entre los 2600 y 2800 Ma, actualmente ubicados en partes de Labrador (Canadá), Lago Superior (EEUU), Rusia y Australia.
Estos depositos están caracterizados por su fino bandeamiento, entre 0.3 a 3 cm. Estas bandas consisten en alternacias milimétricas de chert y minerales de hierro (ej. chert – hematita).En estos depositos se reconocen varias facies minerales:
Facies Oxidada: hematita o magnetita, con menor carbonatos. Chert varia de criptocristalina a mosaicos entrecrecidos con cuarzo.
Facies carbonatada: chert laminado con siderita.
Facies silicatada: silicatos de Fe asociados con magnetita, siderita y chert.
Facies sulfurada: arcillolitas carbonatadas y piríticas, finamente bandeadas con material orgánico y carbón.
Sección estratigráfica esquemática de una cuenca mostrando las relaciones entre facies oxidada, carbonatada y de sulfuros en depositos de hierro bandeado con respecto a la configuración de la cuenca y los distintos tipos de rocas asociadas.
Clasificación
Los BIF pre-Cámbricos pueden ser subdivididos en dos grandes subgrupos:
Tipo Algoma, típico de secciones de cinturones de rocas verdes, asociadas a sucesiones de greywackes y rocas volcánicas. Asociación volcánica. Predominan las facies oxidada, carbonatada y sulfurada.
Tipo Lago Superior, finamente bandeados, principalmente de las facies oxidada, carbonatada y silicatada, generalmente libre de material clástico. Formados netamente por precipitación química, formados en aguas someras de plataforma continental.