geologia prueba 4
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GEOLOGIA ESTRUCTURAL
LA BRUJULA ESTRUCTURAS
BASICAS DEFORMACION Y
TECTONICA GEOLOGIA
ECONOMICA
INTRODUCCION
• 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-metalicos: minerales empleados directamente en procesos industriales, tecnológicos, construcción, etc.
– Recursos energéticos: petróleo, gas natural, carbón, uranio, etc.
YACIMIENTOS
• ¿Qué son los minerales? – 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).
YACIMIENTOS
• ¿Qué factores influyen en nacimiento de un yacimiento? – METEORIZACION
– SEDIMENTACION MECANICA
– SEDIMENTACION QUIMICA
– ROCAS INTRUSIVAS PROFUNDAS
– FLUIDOS EXPELIDOS POR MAGMAS PROFUNDOS
– VOLCANISMO SUBMARINO
– METAMORFISMO
YACIMIENTOS
• ¿La minería en Chile?
TIPOS DE YACIMIENTOS
• ¿La minería en Chile? – Ubicación y distribución de yacimientos minerales de Cu - Au chilenos:
Franjas metalogénicas
TIPOS DE YACIMIENTOS
• ¿La minería en Chile? – Los depositos 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 depósitos, la comprensión de ellos de vital importancia para la determinación de criterios de exploración.
TIPOS DE YACIMIENTOS
TIPOS 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
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
Sedimentarios Autóctonos: precipitación química de ciertos elementos o
compuestos en ambientes sedimentarios adecuados, con o sin la intervención de organismos biológicos. Ej. Fe y Mn sedimentarios, calizas, dolomitas, 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 Hidrotermales
Pero... qué es un magma?
Un magma es una masa silicatada fundida que al cristalizar origina
rocas intrusivas o volcánicas.
Rocas como granitos, basaltos, dunitas, sienitas de nefelina, etc.
Se usan directamente como rocas ornamentales.
Algunas rocas ígneas inusuales pueden contener elementos de
interés económico: Ej. Tierras raras en carbonatitas, diamantes en
kimberlitas.
Composición de Magmas?
• La composición de magmas juega 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 de mayor predominancia, 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 (SiO2)
se clasifican
los magmas
en tres
grandes
grupos.
Alcalinos
Calcoalcalinos
Toleíticos
Magmas: Clasificación • 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 SiO2 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.
Fraccionamiento
La cristalización fraccionada de magmas puede resultar en magmas residuales enriquecidos en ciertos elementos, que se pueden concentrar particularmente en fases neumatolíticas: Ej. Pegmatitas de uranio de Bancroft, Canadá y Rösling, Namibia.
Segregación magmática
Acumulados: precipitación de minerales de mena de alta densidad que cristalizan temprano durante la diferenciación magmática. Ej. Capas de cromitas del Gran Dique de Zimbabwe y el Complejo Bushveld de Sudáfrica (complejos de rocas ultramáficas).
Inmiscibilidad de líquidos: sulfuros u óxidos que se acumulan debajo de los silicatos o son inyectados en las rocas de caja. Ej. Depósitos de Ni-Cu de Sudbury, Canadá y Pechenga R.F. y Yilgarn Block de Australia occidental. Depósitos de Ti de Allard Lake, Quebec, Canadá.
Acumulados de cristales
o de líquidos inmiscibles
en magmas que conducen
a la formación de depósitos
minerales
Normalmente asociados a magmas
ultramáficos en los que pueden
precipítar cristales de óxidos de
Cr, Ti o segregarse líquidos de
sulfuros de Ni-Cu. Las rocas
que contienen la cromita tienen
textura ígnea. Cromita-anortosita bandeada:
Dwars-River, Steelport, South Africa.
Procesos relacionados con Metamorfismo
Regional: Facies de anfibolitas y eclogita movilizan fluidos que circulan sobre todo por zonas de cizalle (fallas mayores) y pueden transportar y precipitar su contenido metálico en zonas con facies de esquistos verdes. Ej. Vetas “mesotermales” de cuarzo-oro, oro en zonas de cizalle, depósitos diseminados de Ni en rocas ultramáficas.
Contacto: reemplazo (metasomatismo) de rocas de caja adyacentes a una intrusión. Ej. Distrito San Antonio, NE de La Serena, depósitos de magnetita de Iron Springs, USA, depósitos de talco de Luzenac, Francia.
Minerales industriales como producto de metamorfismo regional o de contacto. Ej. Depósitos de andalusita de Transvaal, Sudáfrica, depósitos de granate de N.Y., USA; asbestos, Canadá.
Vetas “mesotermales” de cuarzo-oro
en zonas de cizalle
Mineralización ligada a
Metamorfismo de contacto
Depósitos asociados a contacto
intrusivo tipo skarn: reemplazos
irregulares (metasomatismo)
Calizas Minerales calco-silicatados
(calcita) (granate, piroxeno, epidota)
Mineralización ligada a
Metamorfismo regional
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
Aguas de derivación magmática primaria: involucra la
liberación de los volátiles de un magma a niveles
epizonales y generacion de un sistema hidrotermal.
Aguas de derivación magmática y aguas meteóricas
Aguas de distintos origenes en sistemas hidrotermales
Meteóricas
Metamórficas
Actividad hidrotermal no magmática
Depósitos de Pb-Zn-fluorita-baritina que se formarían a partir de soluciones hidrotermales generadas por aguas connatas o mezclados con meteóricas y calentadas por el gradiente geotérmico en cuencas sedimentarias, sin participación de magmatismo.
Aguas marinas en procesos hidrotermales de fondos oceánicos en
zonas de rift de dorsales meso oceánicas.
Esquema de un sistema de descarga en un volcán submarino. Estos sistemas son generados por cuerpos de magma con temperaturas variables dependiendo de su composición. Las líneas cortadas representan corteza permeable en la que el agua marina penetra para originar la circulación hidrotermal con fluidos ascendentes que descargan a ~100 -350 C dependiendo de la profundidad. La
burbujas amarillas y las flechas en zigzag representan fluidos magmáticos exsueltos. Algunos compuestos químicos pueden precipitar en la interfase del fondo marino como mineralización hidrotermal. Los componentes restantes (la mayor parte) ascienden para formar el “humo negro” („black smoker‟) sobre la zona de descarga, el que es oscuro debido a que está formado por la precipitación de sulfuros metálicos.
Procesos Hidrotermales
La mayor parte de los yacimientos metálicos Chilenos son de origen hidrotermal.
Ej. Pórfidos cupríferos Chuquicamata, El Teniente, La Escondida, etc.; vetas de Au, Ag, Cu de El Indio; Estratoligados de Cu.
En la naturaleza una gran cantidad de depositos minerales metálicos están de una u otra forma ligados genéticamente a procesos hidrotermales.
Procesos Hidrotermales
Para originar depósitos minerales los fenómenos hidrotermales deben incluir:
Fuente Transporte Depositación Concentración fluidos, solución precipitación metal (es) metales, acuosa química de interés S, etc.
Fluido primario
metales
Trampa
para la mena
Camino recorrido por las
rocas de caja
lixiviación, transporte precipitación
de metales
Representación de un
Sistema geoquímico hidrotermal
complejo.
Que involucra múltiples
componentes y varias fases (líquido,
gas) por ebullición
Tomado de Reed (1998)
Fluidos hidrotermales de distintas fuentes (solos o combinados) pueden
formar soluciones hidrotermales, las que pueden dar origen a una variedad
de tipos de depósitos minerales dependiendo de las condiciones fisico-
químicas en las que se ha desarrollado el proceso
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 monzonitico 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 (1011l).
Metalogénesis
Metalogénesis Definiciones Básicas
Metalogénesis: Término derivado del griego “metaleion” que significa “mina”,
el cual se refiere al estudio de la génesis de depósitos minerales (metálicos o
no-metálicos), con énfasis en sus relaciones espaciales y temporales
(espacio-tiempo) con los rasgos geológicos regionales (tectónicos,
petrográficos, etc). Es decir, el estudio de la relación de los depósitos
minerales con su entorno geológico regional.
La metalogénesis estudia la distribución de los depósitos minerales en el
espacio y el tiempo, tratando de definir los factores que han contribuido al
patrón de distribución de los metales dentro de la parte superior de la corteza.
Unidades metalogénicas
Provincia Metalogénica: es un área caracterizada por una agrupación de depósitos minerales o por uno o más tipos característicos de depósitos. Una provincia metalogénica puede contener más de un episodio de mineralización.
Epoca Metalogénica: Es una unidad de tiempo geológico favorable para la depositación de menas o caracterizada por una agrupación particular de depósitos minerales. En una misma área pueden estar representadas varias épocas metalogénicas.
Metalotecto
Término que se refiere a una determinada característica geológica que se cree que ha jugado un rol en la concentración de uno o más elementos (o sustancias minerales) y ha contribuido a la formación de depósitos minerales; puede ser estructural, estratigráfico, litológico, geomorfológico, etc. y puede combinar espacio y tiempo. Ej. Orógeno Andino, una caldera volcánica, rocas volcánicas jurásicas, una falla regional, etc.
Franja Metalogénica
(id. Faja, cinturón.): Término utilizado en Chile por varios autores debido a un factor de escala. Las franjas metalogénicas existentes en Chile se ajustan a la definición de Provincia Metalogénica, pero en trabajos previos se ha considerado a Los Andes como una Provincia Metalogénica dominada por yacimientos cupríferos. Esto ha llevado a definir en detalle ya sea sub-provincias o franjas metalogénicas.
AMBIENTES GLOBALES DE GENERACIÓN DE DEPÓSITOS MINERALES
Los marcos geotectónicos en las 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 chilenos contienen enormes yacimientos de Cu-Mo, pero no existen yacimientos de Sn y solo ocurrencias menores de Ni, Cr, Co.
Placa Nazca
Placa Sudamericana
Los Andes
Margen continental
activo (ligado a
subducción)
Pórfidos de Cu-Mo Super-gigantes (monstruosos)
16 yacimientos en explotación en Chile son la fuente
de la mayor parte de la producción chilena de Cu
y de todo el Mo
Unos pocos
yacimientos,
super-gigantes
hacen que Chile
sea el mayor
productor de cobre
del mundo
Clark, 1993
Metalogénesis de Chile
Paleozoico Superior a Triásico
El basamento en Chile está pobremente mineralizado, pero existe una faja de pórfidos Cu-Mo que se extiende hacia el sur en territorio Argentino.
Ninguno de estos depósitos está en explotación, a pesar que varios han sido sondeados.
Jurásico
Dominio de depósitos de Cu
Estratoligados Cu (Ag)
Vetas Cu (magnetita-actinolita)
Vetas Au y Ag
Cretácico Inferior
Dominio de depósitos de Cu
Estratoligados Cu (Ag)
Cu-Au óxidos Fe
Pórfidos Cu-Mo (Au)
Oxidos Fe-apatita
Vetas Cu-Au
Skarn Cu, Fe
Cretácico Superior
Vetas mesotermales a epitermales de Cu-Au
Pórfidos Cu-Au
Vetas Ag
Paleoceno-Eoceno Inferior
Pórfidos Cu-Mo
Vetas epitermales Au y Ag
Chimeneas de brecha con matriz de turmalina Cu (Au, W)
Eoceno Superior-Oligoceno Inferior
Pórfidos Cu-Mo
Epitermales Au
Es la faja de yacimientos más importante del norte de Chile y la mayor concentración de Cu conocida en el mUndo.
Mioceno-Plioceno
Epitermales Au-Ag (Cu)
Pórfidos Cu-Mo
Pórfidos Au
Migración de fajas metalogénicas ligadas a migración del arco magmático
Jr K inf K sup
Paleoceno – Eoceno inf
Eoceno – Olig inf
Mioceno - Plio