alteraciones porfido cu

CURSO PRACTICO :

ALTERACIONES HIDROTERMALES EN YACIMIENTOS TIPO PORFIDOS Y

SKARN CUPRIFEROS

Dr. Rolando Carrascal M.

UNI – 26 y 27 Noviembre 2012

Escuela Profesional de Ingeniería Geológica

Facultad de Ingeniería Geológica, Minera y Metalúrgica

Universidad Nacional de Ingeniería

Gabinete yacimientos minerales

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Dr. Rolando Carrascal M.

Lima 26 Noviembre 2012

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ALTERACIONES HIDROTERMALES EN YACIMIENTOS TIPO PORFIDOS

CUPRIFEROS

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Magmas calcoalcalinos

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Pórfidos cupríferos relacionado a andesita y dacita

Richards (2003)

Zona de MASH

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Richards (2003)

Ascenso de magma de la zona de MASH

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Nivel de emplazamiento de pórfidos Cu

Depósitos de pórfidos cupríferos formados a partir de fluidosmagmáticos hidrotermales exsolvidos en la zona de la cúpula.

Relación espacial plutón, stock y litocapS

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Emplazamiento intrusivos

Modelo pórfido Cu telescopizado

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Sillitoe (2010)

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Tipos de fluidos

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Fluidos magmáticos

Low sulfidation

environment

Richards & Tosdal (2001)),

Fluido magmáticoprimario

Fluido magmáticoprimario

Vapor mVapor magmáticosecundaria

meteorico

meteorico

(metals)

Hedenquist

Fluido magmático primario

Satsuma White Pinatubo?Iwojima Island bulk salinity

Fluídos magmáticos primarios

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Exsolución fluido magmático

“Alteración hidrotermal“

La transformación de una asociación mineral original, en una nueva que es mas estable bajo las nuevas condiciones de temperatura, presión y sobre todo en equilibrio con el fluido hidrotermal que atraviesa la roca.

Las texturas y estructuras originales pueden ser ligera o completamente modificadas por la alteración hidrotermal.

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Definición alteración hidrotermal

Transporte fluidos

El transporte de materiales que intervienen durante laalteración hidrotermal puede darse por infiltración(movimiento de masa debido al flujo de un fluido a través dela roca), o por difusión (transporte por difusión de tipoquímico a través de los fluidos estancados en los poros).

Normalmente habrá una combinación de ambos procesos.

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Migración fluidos: infiltración y difusión

Alteración pervasiva y no pervasiva (selectiva)

De acuerdo a la intensidad de la alteración, se distingue: alteración"pervasiva" y "no pervasiva".“Pervasiva" se caracteriza por el reemplazamiento de todos o casitodos los minerales originales de la roca sin preferencias espaciales.“No pervasiva (o selectiva)" afecta solamente ciertas partes de laroca, como los bordes de las fracturas o de los filones.

En la alteración "pervasiva", no siempre todos los minerales sonreemplazados. Ejm. en la alteración potásica de una granodiorita, labiotita reemplaza a hornblenda (para formar "shreddy biotite" perono la biotita original ("book biotite") o el cuarzo puesto que están enequilibro con el fluido.

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Tipos alteración hidrotermal

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Tipos alteración hidrotermal

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Zonación alteración -mineralización

(1970)

Zonación alteración-mineralización y fluidos

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Modelo de alteración hidrotermal

Zonación alteración-mineralización telescopizado

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Modelo genético de sistema pórfidos Cu telescopizados

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Fuente de fluidos y distribución alteraciónS

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Distribución de alteración hidrotermal

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Distribución de alteración hidrotermal

Fluidos acuosos magmáticosCúpula en stock de granitoide

Ingreso, mezcla, convección y o ascenso de vapor de magmas félsico o magmático

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Formación alteración potasica

PROPILICAPROPILITICA

(Chl,Ep,Cal,Py)

(Bi,Mt,Fel K,Si)

POTASICASiSi

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Fe Fe

Si

Si Si

K K

K

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AGUA MAGMATICA

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PROPILICAPROPILITICA

(Chl,Ep,Cal,Py)

POTASICA

AGUA METEORICAAGUA

METEORICA

SiSi

K K

Fe Fe

Si

Si Si

K K

K

Fe

AGUA MAGMATICA

FILICA

(Si,Ser,Py)

FILICA-PROPIL.(Si,Chl,Ser,Py)

FILICA POTASICA(Si,Ser,Bi,Mt,Fel K)

(Si,Ser,Bi,Mt)

Formación alteración filica

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POTASICA

(Bi,Mt,Fel K,Si)

PROPILICAPROPILITICA FILICA

(Si,Ser,Py)

FILICA-PROPIL.(Si,Chl,Ser,Py)

FILICA POTASICA(Si,Ser,Bi,Mt,Fel K)

(Si,Ser,Bi,Mt)

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Cu Cu

Mo Mo

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S S

Cu Cu

Cu

Mo

AGUA MAGMATICA

Mineralización

Zonación alteración-mineralización

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Evolución alteración-mineralización

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Alteración hidrotermal en pórfidos Cu

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Estadios sulfidización

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Alteración y mineralización

Relaciones de corte de venillas

Sillitoe (2010)

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Cronología secuencial tipos de venillas

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Evolución de venillas en el pórfido Cu El SalvadorS

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Tipos de venillas y alteración

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Tipos de venillas y alteración

Venillas A y B cuarzo, biotita shreddy. El Salvador-Chile

Tipos de venillas

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Venillas A y B cuarzo. El Salvador-ChileS

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Tipos de venillas

Venillas D. El Salvador-Chile

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Tipos de venillas

Venillas D. Chuquicamata-ChileS

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Tipos de venillas

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Tipos de venillas - C° Corona - Perú

Venillas Tipo A (temprana): Qtz+ mag + py + cpy + bn

Venillas Tipo M (temprana):Qtz + Mag

Venillas Tipo D (Tardía): Qtz + cpy+ py con halo de alteración de sericita, clorita, arcillas

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Tipos de venillas - Morocha - Perú

Venilla Cuarzo

Tipo A

Venilla Tipo A (temprana):Qtz + py + cpy.

Venilla Tipo A (temprana):

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Tipos de venillas - Morocha - Perú

Venillas Tipo A (temprana):Qtz + mt + py + cpy.

Venilla Tipo A (temprana):Qtz

Venilla Tipo A (temprana):Qtz + py + cpy

- Las venillas pueden subdividirse en 3 grupos :

1. Tempranas venas de cuarzo y libre de sulfuros, contienen uno o más de actinolita, magnetita (tipo M), biotita temprana (tipo EB) y feldespato K y típicamente la alteración carente de suturas.

2. Venas con soporte de sulfuros, venas de cuarzo granular dominante con estrecha o sin bordes de alteración facilmentereconocible (tipos A y B).

3. Venas tardías de cuarzo cristalino con sulfuros y venas con bordes de alteración potásica destructiva (incluyendo tipo D).

- Las venas de los grupos 1 y 2 son principalmente emplazados durante la alteración potásica, el grupo 3 acompaña a clorita-sericita, sericita y profunda sobreimpresión de argílica avanzada.

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Relaciones de venillas en pórfidos Cu

Pórfido Cu y yacimientos asociados

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Sillitoe (2010)

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Caracteristicas tipos de brechas

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Caracteristicas alteración-mineralización

Zonación mineral pórfidos Cu

Bingham - Utah

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Mineral Park-Arizona

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Sepon-Laos

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Tipos de alteración pórfidos Cu

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Tipos de alteración pórfidos Cu

Ensamble: Feldespato potásico – biotita

Accesorios: cuarzo-magnetita-sericita-clorita-anhidrita

ALTERACION POTASICA

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Metasomatismo alcalino:

Produce: T = 600 – 800 °C.Resulta de la interacción de un fluido residual que ha evolucionado de una intrusión ígnea próxima al encajonante.Es muy salino con pH cercano al neutro.

La paragénesis formada comprende:

Feldespato alcalino, biotita, albita, muscovita.

Alteración potásica

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Ensamble: Feldespato potásico – biotita

Accesorios: cuarzo-magnetita-sericita-clorita.

-Alteración temprana : textura tipo hornfels con biotita de alteración de similar composición a biotita primaria, por reemplazo metasomático de hornblenda primaria.

- Biotita tardia en venillas es más rica en Mg. Este cambio sugiere una gradación de alteración metasomática inicial dominada por transferencia de calor (metasomatismo de contacto) a alteración hidrotermal convectiva asociada con exsolución y circulación de fluidos hidrotermales.


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- La alteración potásica de alta °T (400-800°C) se caracteriza por una alteración selectiva y penetrativa.

- Biotitas en venillas ocurre principalmente en el rango de 350-400°C y feldespato potásico en vetillas en el rango de 300-350°C.

- Biotita y feldespato están comunmente asociados con cuarzo, magnetita y/o pirita, formados a condiciones de pH neutro a alcalino.


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- Los análisis químicos de la biotita hidrotermal en depósitos de pórfidos de cobre son limitados en numero. En la mayoría de casos, Mg:Fe ratios son obtenidos o estimados mediante la óptica y DRX, sin hacer alguna distinción entre el ión férrico y el ión ferroso.

- Por lo tanto, la aparente diferencia entre las composiciones de la biotita en rocas ígneas y en ambientes hidrotermales sugiere que estos dos ambientes son geoquímicamente distintos.


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Esquema de la evolución ideal de la secuencia de alteraciones mostrando los tipos de alteración

En función de T y actividades de K+ y H+ Burham & Omoto (1980)


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Alteración sódica versus potásica

Adaptado Dille & Einaudi (1963)

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-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, aparece corindon en asociación con sericita y andalusita.

- En ambientes ricos en Na, puede aparecer paragonita como la mica dominante.

- La mica rica en vanadio (Roescolita) y la rica en cromo (Fuchsita) ocurren localmente en rocas máficas.

(Townley, 2004)

Alteración fílica

ALTERACION FILICA

Ensamble: Cuarzo – sericita

Accesorios: clorita-illita-pirita

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- La alteración sericítica o filica es esencialmente ocasionada por la desestabilización de los feldespatos en presencia de H+, OH-, K y S para formar cuarzo, mica blanca, pirita y algunos granos de calcopirita (los sulfuros pueden contener hasta un 20 % por volumen).”

- Está presente en mayores cantidades en todos los depósitos hidrotermales, procedentes de arcos volcánicos, sulfuros masivos y filones de cuarzo-oro en sistemas epitermales recientes.”

(Pirajno, 1992)

Alteración fílica

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Alteración fílica

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3[KAlSi3O8]+ 2H+ = [KAl3Si3O10(OH)2]+ 2K+ + 6SiO2

0.75[Na2CaAl4Si8O24]+ 2H+ + K+ =[KAl3Si3O10(OH)2] + 1.5Na+ +

Estabilidad de minerales de alteración típicos de depósitos pórfidos cupríferos en función de la razón molar (K+/H+) y la T°.

(Hedenquist y Richards, 1998; modificada de Hemley y Jones, 1964; Sverjensky et al., 1991)

Feld. K Sericita

Andesina Sericita

0.75Ca2 + 3SiO2

Alteración fílica

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Esquema de cuarzo-sericita-pirita (QSP) de un avanzado metasomatismo del H+ y el rompimiento de las rocas formadoras de silicatos. Las flechas hacia abajo indican los elementos adicionados y las flechas hacia arriba los elementos que salen. Se asume que el aluminio es inmóvil.

(Pirajno, 1992; modificado de MacKenzie, 1983).

PROCESO DE FORMACIÓN

Alteración fílica

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ALTERACION ARGILICA

Argilica avanzada : Alunita – pirofilita – caolinita

Argilica intermedia : Illita – smectita - montmorillonita

Alteración argilica

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- Fenómeno por el cual el K+, Na+, Ca2+, Mg2+ y otroscationes son transferidos del mineral a la solución yel H+ ingresa a la fase sólida.

Ejm:

La estabilidad de los feldespatos potásicos y de la muscovita a T = 300°C , está controlada por:

1.5 KAlSi3O8 + H+ --> 0.5KAl3Si3O10(OH)2 + 3 SiO2 + K+

Feldespato potasico muscovita cuarzo

KAl3Si3O10 (OH)2 + H+ + 3/2H2O � Al2Si2O5 (OH)4 + K+

Muscovita caolinita


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Esta caracterizada por la formación de minerales de arcillas debido a un intenso metasomatismo de H+ (lixiviación ácida) a 100 – 300 °C.Puede presentar transiciones a la alteración sericitica.

Esta definido por : montmorillonita – illita - cloritaminerales del grupo caolin y pequeñas cantidades de sericita.

- Caracterizada por arcillas (caolinita) y cuarzo.pH = 4 y 5 y puede coexistir con la alunita en transición a pH = 3 y 4.- La caolinita se forma bajo 300°C, tipicamente en el rango de 150-200 °C. Sobre los 300 °C la fase pirofilita es estable.

Alteración Argílica

Alteración moderada


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Curvas de equilibrio determinadas experimentalmente en soluciones cloruradas

Sistema K2O – Al2O3 – SiO2 – H2O Meyer & Hemley (1967)


SC

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Sistema Na2O – Al2O3 – SiO2 – H2O Meyer & Hemley (1967)

T°, Cuarzo presente y 1000 bar.


SC

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Sistema K2O – Na2O - Al2O3 – SiO2 – H2O

Meyer & Hemley (1967)

400 °C, Cuarzo presente y 1000 bar.


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1.5 NaAlSi3O8 + H+ --> 0.5NaAl3Si3O10(OH)2 + K+ + 3 SiO2 + Na+

Albita paragonita cuarzo

NaAl3Si3O10(OH)2 + H+ + 3 SiO2 --> 1.5 Al2Si4O10(OH)2 + Na+

paragonita cuarzo pirofilita

1.7 NaAlSi3O8 + H+ --> 0.5Na0.33 Al2.33Si3.67O10(OH)2 + 1.67 SiO2 + Na+

Albita montmorillonita sodica cuarzo

3Na0.33 Al2.33Si3.67O10(OH)2 + H+ + 3.5 H2O --> 3.5 Al2Si2O5(OH)4 + 4SiO2 + Na+

montmorillonita sodica caolinita cuarzo

- Las reacciones se desplazan hacia la derecha a pH ácidos.

Sistema Na2O – Al2O3 – SiO2 – H2O


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El ataque ácido es más intenso, los feldespatos y minerales máficos pueden ser completamente destruidos.

El Al liberado se fija en los minerales del grupo caolinita, de la alunita (KAl3(SO4)2(OH)6 ) y de diópsido.Adicionalmente pueden formarse: baritina, azufre, topacio, turmalina.

- Son tipicos de sistemas hidrotermales de “Alta sulfidización”.

En ciertos casos todos los minerales a excepción de la silicepueden ser lixiviados, formandose una silice porosa (“Vuggysilca”) o “Silice residual” y no implica silicificación , dado que el cuarzo es residual.

Las aguas ácidas se deben a la formación de ácidos como H2SO4

Por disproporcionamiento de gases magmaticas-volcánicos como SO2 . Bajo estas condiciones se forman la alunita y caolinita.

Alteración Argílica Avanzada


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KAl3Si3O10 (OH)2 + 4H+ + 2SiO4-2 --> KAl3(SO4) 2(OH)6 + 3 SiO2

Mica potásica alunita cuarzo

3Al2Si2O5(OH) 4 + 2K+ + 6H+ + 4SiO4-2 --> 2 KAl3(SO4)2(OH)6 + 3H2O

caolinita alunita

2KAl3Si3O10 (OH)2 + 2H+ + 3H2O--> 3Al2Si2O5(OH) 4 + 2K+

Mica potásica caolinita



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A. Contienen principalmente feldespatos alcalinos.B. Contienen principalmente plagioclasas cálcicas.

Hemley & Jones (1964)

Alteración argilica avanzada

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Estabilidad de minerales de alteración

En función de actividades de K2SO4 y H2SO4

Hemley et. al. (1969)


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1876

Caracterizada por cuarzo residual (“vuggy silica”) con o sin presencia de alunita, jarosita, caolinita, pirofilita y pirita.

Ocurre dentro de un amplio rango de °T pero a pH = 1 y 3.5.

- A alta °T (> 300 °C) puede ocurrir andalusita, cuarzo. Con pH = < 2 domina cuarzo mientras que alunita ocurre a pH >2 . - La alunita puede generarse en varios tipos de ambientes:

- Producto de alteración por condensación de gases ricos en H2S .- Como producto de alteración supérgena.- Como producto de cristalización magmática-hidrotermal o a lo largo de vetas y brechas hidrotermales de origen magmático.



- En la parte superior de los sistemas pórfidos Cu principalmente en niveles poco profundo son caracterizados por litocap con zonas de alteración pervasiva argílica avanzada, controlados estructuralmente.

- Algunos litocap son zonados verticalmente desde profundidad con cuarzo-pirofilita a dominante cuarzo-alunita y cuarzo residual (vuggy).

- La raíz de los litocap puede contener especies de alta T como andalusita y corindon (> 375 °C) con pirofilita y/o muscovita.

- Todas las zonas tiene pirita, Au, Ag, Cu presentan ensambles de alta sulfidización (comunmente pirita-enargita y pirita-covelita).

SC

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Litocap de argílica avanzada

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Ensambles de alteración hidrotermal

(Corbet,1991)

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(Rye,1991)

Magamatismo hidrotermal sulfato ácido

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(Hedenquist, 2000)


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Clorita, epidota, albita, calcita, actinolita, sericita, arcillas, pirita.

Comunmente forma la zona mas exterior de alteración de intermedia a niveles profundos en sistemas porfiríticos.

En algunos sistemas la alteración propilítica esta mineralógicamente zonada desde el interior rica en actinolita hacia afuera rica en epidota.

Alteración propilitica

ALTERACION PROPILITICA

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Ensamble: clorita-epidota-albita-calcita

La Alteración propilítica transforma las rocas a colorverde, debido a la nueva formación de minerales .


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Procesos Químicos

Propilítica (hidrólisis, hidratación, carbonatización)

Epidota, clorita, albita, carbonatos, montmorillonita.

Carbonatación (adición de CO3).

Calcita, dolomita, ankerita, siderita, sericita, albita.


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Los iones de óxidos, silicatos, carbonatos y sulfatos se remueveno agregan a los minerales hidrotermales.

Elementos mayores

Cambio Mineral hidrotermal en el que se incorpora

Fe2O3 y FeO Agregado y removido

CLORITAS, pirita, pirrotita, siderita, epidota, hematita.

MgO Removido CLORITA, BIOTITA

CaO Agregado y removido

CALCITA, wairakita, EPIDOTA, prehnita, anhidrita,montmorillonita, esfena, fluorita, zeolitas, wollastonita

Na2O Agregado y removido

ALBITA

K2O Agregado ADULARIA, illita, alunita, BIOTITA

CO2 Agregado CALCITA, siderita

H2O Agregado Todas las arcillas,EPIDOTA, prehnita, zeolitas, diasporo,pirofilita, anfíbolas


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Formación de minerales hidrotermales

Mineral Original Productos de reemplazo hidrotermal

Vidrio Volcánico ZEOLITAS (Ej. mordenita,laumontita), cristobalita, cuarzo,calcita, arcillas (Ej. montmorillonita)

Magnetita/ilmenita/titanomagnetita Pirita, leucoxeno, esfena, pirrotina, hematita

Piroxeno/anfíbol/olivino/calcita/biotitaCLORITA, illita, cuarzo, pirita, anhidrita

Plagioclasa cálcica, biotita CALCITA, ALBITA, adularia, wairakita, cuarzo, anhidrita

Plagioclasa cálcica CALCITA, ALBITA, adularia,wairakita, cuarzo, anhidrita,CLORITA, illita, caolín,montmorillonita,EPIDOTA

Ortoclasa/sanidina Adularia


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Isótopos D y O18

Tipos de inclusiones fluídas

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Nash & Theodore(1971)

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Tipos de inclusiones fluídas

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Inclusiones fluidas

Tipos de fluidos: Salinidad vs. T°

Bodnar

Aguas fósiles

Liquido

magmático

secundario

Fluidos metamórficosFluido

magmático

primarioSa

lin

ida

d (

wt

% N

aC

le

qu

iva

len

t

Temperatura (°C)

100 200 300 400 500 600 800 900

10

20

30

40

50

60

Vapor magmática secundaria

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1876

Análisis directo de inclusiones fluidas por LA-ICP-MS

Cuando minerales cristalizan a partir de una fase fluida o fundida, pequeñas porciones de estas fases pueden preservarse como inclusiones fluidas o fundidas: son probablemente nuestras mejores fuentes de información

Actualmente es posible el análisis directo con Laser Ablation - ICP-MS

Ulrich, T., Günther, D, Heinrich, C.A. (1999)

Análisis de inclusiones fluídas

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1876

Clasificación de intrusivos

40 50 60 70

4

8

12

16

SiO2 (wt%)

Na

2O

+ K

2O

(w

t%)

High-K calc-alkalic

Cu-Au(-Mo)

Silica-undersaturated

alkalic

Cu-Au

Silica-saturated

alkalic

Lang et al., (1995)

Clasificación Pórfido Cu-Au-Mo

Arizona calc-alkalic

Cu-Mo

Cu-Au

SW Pacific

calc-alkalic

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Pórfido Cu-Au

Emplazamiento de intrusivos

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Pórfido Cu-Au

Relación de venillas en el tiempo

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Tipos de venillas en El Teniente - Chile

Pórfido Cu-Mo

Hugo Dummett - Mongolia

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Alteración Hugo Dummett - Mongolia

Ridgeway -Australia

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Alteración Ridgeway - Australia

El Teniente-Chile

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Alteración El Teniente - Chile

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Alteración Chuquicamata - Chile

- Ubicado Norte de Chile, la alteración potásica, afecta a todo el pórfido, con Feldespato Potásico y albita en reemplazo de la plagioclasa, presencia de biotita secundaria, manteniendo en muchos casos texturas originales.

- La banda de alteración de feldespato-K, abarca 200 m de ancho por 1500 m de largo. Los complejos porfiríticos constan de rocas granodioríticas y dioríticas.

Etapa de alteración temprana

Alteración Potásica :

- Presencia de biotita secundaria, la cual ocurre en venillas y remplazando lashornblendas, además se caracteriza por la presencia de venillas secundaria deFeldespato Potásico.

- Además destaca la presencia de anhidrita.

Chuquicamata - Chile

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Pórfido Cu-Au

Alteración Bajo La Lumbrera - Argentina

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Alteración Perol - Perú

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FILICA

ALTERACION

LEYENDA

ARGILICA INTERMEDIA

ARGILICA

ARGILICA AVANZADA

MARMOL

POTASICA

PROPILITICA

HORNFELS

ENDOSKARN


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Alteración Potásica:

Es el evento inicial en la formación del yacimiento; grada hacia laperiferia a facies propilíticas; se expone por debajo del nivel 3700,contorneando las facies fílica y argílica intermedias.

Las dimensiones originales son de 1.6 Km. largo por 0.70 Km deancho, eje mayor NW - SE.

Se reconocen dos subtipos:

- Feldespato potásico-cuarzo-biotita – magnetita,

desarrollado en el pórfido principal e intramineral

- Biotita-actinolita-cuarzo-magnetita, con poco feldespato potásico,desarrollado en la diorita.


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Alteración Chailhuagon - Perú

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Alteración Potásica:

- Stock de naturalezamicrogranodiorítica, principalcausante de la mineralizacióndel yacimiento, su ensamblecaracterístico : Cuarzo-Feldespato potásico-biotita,ocurriendo en formapervasiva.

- En este yacimiento laalteración posee formaelongada y sus dimensionesson: 1 km de largo (Eje N-S) x300 m de ancho y 250 m en lavertical, lateralmente y enprofundidad grada hacia lasfacies cloríticas y propilíticas.

Alteración Chailhuagon - Perú

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Alteración C° Corona - Perú

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El Galeno Cu-Au

Alteración El Galeno - Perú

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Rio Blanco Cu-Mo

Alteración Río Blanco - Perú

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Zafranal Cu-Au

Alteración Zafranal - Perú

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Pórfido Cu-Mo-Au

Alteración Antapacay - Perú

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Alteración mina Yerington

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Alteración Ann Mason

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Alteración Miami Inspiración

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Alteración Sierrita-Esperanza

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Pórfido Cu-Au

Alteración Ray - Argentina

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Pórfido Cu-Au

Alteración Kelvin-Riverside - Argentina

alteraciones porfido cu

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