introducción metalogenia

Metalogenia• Rama de la geología que estudia el origen

de los yacimientos minerales, sus relaciones con las rocas que los contienen, las estructuras que los controlan y las leyes que gobiernan la distribución de los depósitos minerales en la corteza terrestre.

• Considera todas las variables en el espacio y en el tiempo

Geología de Depósitos Minerales y Metalogenia global

• Introducción a la clasificación, distribución y características de los yacimientos metalíferos. La comprensión de la génesis de depósitos de mineral se desarrolla a través de un enfoque de Sistemas de la Tierra.

• La configuración tectónica de los depósitos de mineral se consideran en el contexto del paradigma de la tectónica de placas, y los eventos metalogénicos globales a lo largo de la historia de la Tierra

Modelos de Yacimientos• 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 depósito mineral se requiere de un origen de los elementos y de una serie de procesos que conduzcan a la concentración de ellos.

Clasificación de Procesos Mineralizadores

• Endógenos• Procesos internos de la tierra

• Exógenos• Procesos superficiales

Procesos Endógenos

• Magmáticos• Cristalización: Rocas ornamentales, REE

carbonatitas• Segregación: Cromitas, sulfuros Ni-Cu• Fraccionamiento: Pegmatitas; REE, Th, Ta, Li, Be

• Metamórficos• Regional: vetas de cuarzo-oro en rocas verdes• Contacto: skarn, talco, wollastonita

• Hidrotermales

Procesos Exógenos

Autóctonos: precipitación química deciertos elementos o compuestos enambientes sedimentarios adecuados, con osin la intervención de organismosbiológicos. Ej. Fe y Mn sedimentarios,calizas, dolomías, yeso, fosfatos.

• Alóctonos (clásticos): arenas y gravas de uso en construcción, pero sobre todo concentración de minerales pesados resistentes física y químicamente en placeres: Au, Sn, Ti, diamantes.

Procesos Exógenos

• Meteorización• Residuales: descomposición de rocas y lixiviación química

dejando resíduos de óxidos e hidróxidos metálicos. Ej. lateritas Ni, Co, Al

• Supérgenos: oxidación de mineralización sulfurada, lixiviación y enriquecimiento secundario.

• Exóticos: lixiviación por fluidos supergenos y transporte lateral y redepositación de metales en rocas o sedimentos.

• Superficiales• Exhalativos: descargas gaseosas o líquidas de volcanes

submarinos o subaéreos. Ej. sulfuros masivos volcanogénicos, azufreras (solfataras).

Procesos relacionados con magmatismo

• Magmáticos y Magmáticos HidrotermalesUn magma es una masa silicatada fundida que al cristalizar origina rocas intrusivas o volcánicas.

Composición de Magmas

• La composición de magmas juega un rol importante sobre el tipo de mineralización asociada

• La composición de magmas en gran medida es función del ambiente tectónico en el cual es generado.

• Magma es un sistema multicomponente de sustancias en estado líquido, sólido y gaseoso.

Magma es un sistema multicomponente

• La fase líquida es la de mayor predominancia,constituida principalmente por solucionesaluminosilicicatadas, acompañadas de ioneslibres como Na, Ca, K, Mg entre otros.

• La fase sólida se conforma de olivinos,piroxenos plagioclasas y otros (restitas),diseminados en el líquido.

• La fase gaseosa está compuestaprincipalmente por agua y cantidades menoresde CO2, HF, HCl, SO2, H2BO3, etc.

Magmas: Clasificación según contenido alcalino y sílice

Alcalinos

Calcoalcalinos

Toleíticos

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 sonlos 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 composicióndesde 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 ascendente.

• En el caso de arcos continentales las rocas tienden a unacomposición más silícea, andesitas, dacitas y riolitas y susequivalentes intrusivos. Son derivados de fusión parcial de la cuñadel manto y en menor medida corteza oceánica, con mayor omenor interacción y asimilación de corteza continental inferior.

• Yacimientos asociados a este tipo de magmatismo son pórfidoscupríferos, skarns, estratoligados, epitermales, entre otros.

Magmas Alcalinos● Se dan en zonas de rifting intracontinental, en las

zonas de fallas transformacionales y en los trasarcosmagmáticos de los margenes continentales.

• Se fraccionan en shoshonitas (zonas orogénicas) ysienitas (zonas cratónicas).

• Son rocas bajas en SiO2 respecto a Na2O + K2O alto. Aeste tipo de magma se asocian rocas peralcalinas enzonas cratónicas, kimberlitas y lamprófidos (a los cualesse pueden asociar diamantes) y carbonatitas.

• Yacimientos asociados a este tipo de magmatismo sonapatito – magnetita, Sokli, Finlandia, apatito – titanita,Lozovero, Rusia, magnetita – apatito – actinolita,Kiruna, Suecia, casiterita – wolframita, Jos, Nigeria ydiamantes, Sudáfrica, entre otros.

Procesos relacionados con Hidrotermalismo

• Involucran la participación de fluidos calientes (soluciones acuosas) de distintos orígenes.

• Aguas magmáticas primarias• Aguas metamórficas• Aguas connatas o de formación• Agua marina• Aguas meteóricas

Procesos Hidrotermales

• La mayor parte de los yacimientos metálicos son de origen hidrotermal.

• Ej. Pórfidos cupríferos Toquepala, Cuajone, Cerro Verde, etc.; vetas de Au, Ag, Orcopampa, Arcata; Estratoligados de Pb-Ag-Zn-Cu como Huanzalá, Iscaycruz.

• En la naturaleza una gran cantidad de depósitos minerales metálicos están de una u otra forma ligados genéticamente a procesos hidrotermales.

Procesos Hidrotermales• Los procesos hidrotermales usualmente tienen conexión con

magmas: éstos son la fuente de calor, fluidos, compuestos y metales.

• ¿Cuánta agua pueden contener los magmas?• La concentración de H2O en magmas félsicos varía de 2,5 a 6,5% en

peso, con una media de 3% y su solubilidad en la masa silicatada fundida depende principalmente de la presión, también de la T° y composición del magma.

• Un magma monzonítico cuarcífero con 3% H2O comenzará a exsolver (liberar) agua a profundidades de ~3,5 km (0.085 Gpa). El mismo magma con 4% H2O hará lo mismo a 4,5 km de profundidad.

• 1 km3 de magma félsico con 3% H2O puede exsolver 100 Mt de agua.

AMBIENTES GLOBALES DE GENERACIÓN DE DEPÓSITOS MINERALES

• Los marcos geotectónicos en los que se desarrolla actividad ígnea son determinantes de la naturaleza de los intrusivos y rocas volcánicas, pero también de los tipos de depósitos minerales asociados.

• Esto determina la concentración de ciertos tipos de depósitos minerales y/o metales en ciertas partes de la corteza terrestre.

• Por Ej. Los Andes Centrales contienen enormes yacimientos de Cu-Mo, pero no existen yacimientos de Cromita, diamantes y sólo ocurrencias menores de Ni, Cr, Co.

AMBIENTES TECTONO MAGMATICOS DE FORMACIÓN DE DEPÓSITOS MINERALES

Ambientes Tectónicos donde ocurren depósitos minerales.

Fuente y tipos de agua en distintos ambientes tectónicos.

Mapa Metalogenético

del Perú

Origen de los oceános

Distribución actual de las provincias metalogénicas de diferentes edades- cinturones de los principales depósitos de pirita (violeta)- Cu - Mo y depósitos de metales raros (contorno de color rojo oscuro)- depósitos de baja temperatura y teletermales (letras azules)- zonas de mineralización de las tierras raras y metales raros (estrellas azules)- petróleo y depósitos de gas (rayado horizontal) - campos de concreciones de ferromanganeso en los océanos (rayado vertical)

Sistemas de Pórfidos de Cu en todo el Mundo

ALTERACIÓN HIDROTERMAL

• La alteración hidrotermal es un término general que incluye la respuesta mineralógica, textural y química de las rocas a un cambio ambiental, en térmicos químicos y termales, en la presencia de agua caliente, vapor o gas

• La alteración hidrotermal involucra la circulación de volúmenes relativamente grandes de fluidos calientes atravesando las rocas permeables debido a la presencia de fisuras o poros interconectados

Factores que controlan a la alteración hidrotermal de las rocas

● Temperatura y la diferencia de temperatura (∆tº) entre la roca y el fluido que la invade

● Composición del fluido; sobre todo el pH del fluido hidrotermal: mientras más bajo el pH (fluido más ácido) mayor será el efecto sobre los minerales originales

● Permeabilidad de la roca

● Duración de la interacción agua/roca y variaciones de la razón agua/roca

● Composición de la roca

● Presión: este es un efecto indirecto, pero controla procesos secundarios como la profundidad de ebullición de fluidos, fracturamiento hidráulico (generación de brechas hidrotermales) y erupción o explosiones hidrotermales.

Clasificación de Alteración Hidrotermal

• El método más simple es mediante la utilización del mineral más abundante y más obvio en la roca alterada. De ahí derivan denominaciones como:

• Silicificación: Presencia dominante de sílice o cuarzo• Sericitización: sericita• Argilización: minerales de arcilla• Cloritización: clorita• Epidotización: epidota• Actinolitización: actinolita

Clasificación de la alteración Hidrotermal según Meyer y Hemley (1967)

• Propilítica: Presencia de epidota y/o clorita, comúnmente se presentan también albita, calcita y pirita

• Argílica Intermedia: Importantes cantidades de caolinita, montmorillonita, smectita o arcillas

• Sericítica o cuarzo-sericítica: Ambos feldespatos (plagioclasas y feldespato potásico) transformados a sericita y cuarzo, con cantidades menores de caolinita

• Argílica avanzada: gran parte de los minerales de las rocas transformados a dickita, caolinita, pirofilita, diásporo, alunita y cuarzo.

• Potásica: Alteración de plagioclasas y minerales máficos a feldespato potásico y/o biotita

Sistema de Pórfido de Cu y depósitos asociados

SULFUROS MASIVOS VOLCANOGENICOS (VMS)

• Los depósitos de sulfuros masivos volcanogénicos (conocidos como depósitos VMS); corresponden a cuerpos estratiformes o lenticulares de sulfuros presentes en unidades volcánicas o en interfases volcánico-sedimentarias depositadas originalmente en fondos oceánicos

• A menudo, los depósitos consisten en un 90% en pirita masiva aunque la pirrotina está presente en algunos de ellos, pero contienen cantidades variables de Cu, Pb, Zn, Ba, Au y Ag; siendo típicamente depósitos polimetálicos.

• El orígen de estos depósitos es volcánico exhalativo ("black smokers“), es decir se han formado por emanaciones de fluidos hidrotermales asociadas a volcanismo submarino

Acumulación de los sulfuros en el fondo marino

Acumulación de los sulfuros en el fondo marino

Depósitos de Sulfuros Masivos (VMS)

Etapas de Formación de los Depósitos de Sulfuros Masivos

DEPÓSITOS EPITERMALES

• Los depósitos epitermales son aquellos en los que la mineralización ocurrió dentro de 1 a 2 Km de profundidad desde la superficie terrestre y se depositó a partir de fluidos hidrotermales calientes.

• Los fluidos se estiman en el rango desde <100ºC hasta unos 320ºC y durante la formación del depósito estos fluidos hidrotermales pueden alcanzar la superficie como fuentes termales

• Los depósitos epitermales se encuentran de preferencia en áreas de volcanismo activo alrededor de los márgenes activos de continentes o arcos de islas y los más importantes son los de metales preciosos (Au, Ag), aunque pueden contener cantidades variables de Cu, Pb,

• Zn, Bi, etc.

El Ambiente Epitermal

Distribución de volcanes activos y depósitos epitermales

Cámara magmática subvolcánica en la corteza superior, formada en el contacto

supra cortical del basamento

Modelo conceptual de los diferentes estilos de mineralización tipo pórfido y epitermales de Cu-Au-Mo-Ag en arcos

magmáticos (de Corbett, 2008)

METALOGÉNESIS Y EL CICLO DE WILSON

• Los esquemas siguientes explican el desarrollo evolutivo de la tectónica de placas, es decir, los diversos contextos geotectónicos, condicionados por el tipo de límite de placas y la naturaleza de las placas que interactúan, son estadios o etapas que se suceden de forma consecutiva.

• Si consideramos la metalogenia como un aspecto de la historia de la corteza terrestre, podemos estudiar la formación de los yacimientos metalíferos como un proceso evolutivo y cíclico. Para ello, se pueden correlacionar los procesos metalogenéticos con los diferentes estadios evolutivos del ciclo geotectónico que nos indica el modelo de Wilson

Zona cratónica estableFase 0

Hot-spot y formación de un domoFase 1

Basaltos de inundación (Cu-Ni)Granitoides “A” (Sn, Cu-Au-U)Anortositas (Fe-Ti)Complejos máficos estratificados (Cr-Cu-Ni-PGE)

Estadios iniciales de rifting continentalFase 2

Cu, U en rocas detríticasCarbonatitas (REE, Nb, F, U, Th, Cu, Ti)

Estadios avanzados de rifting continentalFase 3

Sedex (Pb-Zn)Pb-Zn en carbonatos

Apertura de una cuenca oceánicaFase 4

Sulfuros masivos (Cu-Zn-Pb, Au)Pizarras negras (PGE, U, Th)Nódulos de MnCromititas (Cr)?

SubducciónFase 5

Epitermales (Au, Ag)Pórfidos de CuPórfidos de MoSulfuros masivos Kuroko (Cu-Zn, Pb, Au)Skarns (Cu, Sn, Mo, Pb-Zn)Greissen y filones Sn-W (Mo, U)

Modelo de zona de subducción tipo margen continental, igual a la que actualmente existe en el margen occidental de

Sudamérica

Esquema de placas

ColisiónFase 6

Cromititas ofiolíticas (Cr)Mesotermales (Au)Greissen y filones (Sn-W)Placeres (Au), Cu y U en sedimentosMVT (Pb-Zn)

Neoformación de una zona cratónicaFase 7

Arcos Volcánicos Submarinos del Pacífico SW

Arcos entre Japón-Filipinas- Marianas Septentrionales

Arcos entre Marianas-Papua Nueva Guínea- Islas Salomón

Arcos entre Islas Salomón-Tonga-Nueva Zelandia