MODELOS DEYACIMIENTOS

Introduccin

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Modelos de Yacimientosn Un modelo consiste en el intento de describir y explicar el

comportamiento de un proceso (natural) en trminos deparmetros medibles en su estado final.

n En el caso de geologa lo que se observa y estudia es elresultado final.

n Por lo tanto un modelo puede ser visto como una funcin f (xn),donde xixn representan parmetros como temperatura,presin, litologa, fuente de agua, permeabilidad, Eh, pH, fO2,fS2, ambiente tectnico, etc.

n Siendo la cantidad de parmetros involucradosextremadamente grande y de compleja medicin, muchasveces producto de interpretaciones subjetivas, el desarrollo deun modelo geolgico de deposito es sujeto a una enorme gamade incertidumbres, sin mencionar la variablidad de los sistemasnaturales que hacen de cada caso estudiado un caso particular.

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Modelos de Yacimientosn Los depositos minerales son el producto de procesos

geolgicos concentradores ya sea endgenos o exgenos alos cuales se asocia fraccionamiento geoqumico.

n Entre estos procesos destacan los magmticos, magmticoshidrotermales, hidrotermales, volcanognicos exhalativos,sedimentario exhalativos, metamrficos y sedimentarios.

n Para la generacin de un deposito mineral se requiere deun origen de los elementos y de una serie de procesos queconduzcan a la concentracin de ellos.

n Estos procesos pueden ser bastante variados para distintostipos de depositos, la comprensin de ellos de vitalimportancia para la determinacin de criterios deexploracin.

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Factor de concentracinAbundancia Ley mnima Factor deMedia en explotable concentracinLa corteza % promedio %

Al 8.0 30 3.75Fe 5.0 25 5.0Cu 0.005 0.40 80Ni 0.007 0.5 71Zn 0.007 4 575Mn 0.090 35 400Sn 0.0002 0.5 2500Cr 0.01 30 3000Pb 0.001 4 4000Au 0.0000004 0.0001 250

Para llegar a formar depsitos minerales de interseconmico un elemento o varios deben estar enriquecidosa un nivel considerablemente superior que su abundanciamedia en la corteza terrestre. En otras palabras debeconstituir una anomala geoqumica significativa.

Procesosgeolgicosnaturalespermiten estasconcentracionesanmalas

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Pero donde y por qu?

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n Ambientes Tectnicos donde ocurren depositosminerales.

n Los procesos geolgicos que puedan haber ocurrido enalgn momento del tiempo y espacio estn sujetos alambiente tectnico en el cual ocurrieron.

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n Fuente y tipos de agua en distintosambientes tectnicos.

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Procesos Generadores de Yacimientosn Procesos igneos - hidrotermales

n >T Magmtico (exsolucin, cristalizacin fraccionada, separacingravitacional)

n Depositos de Cr, Ni, Cu, Co, Ti, PGEn n Magmtico Hidrotermal (exsolucin de agua, fase hidrotermal)

Pegmatitas, depositos de R.E.E.n n Hidrotermal Magmtico (migracin de fluidos hidrotermales

magmticos y enfriamiento mediantefluidos metericos)

n Depositos de metales base y precioson n Hidrotermal (mezcla con y participacin de fluidos metericos)n

Procesos Generadores de Yacimientos

n Procesos Metamrficosn - Zonas de Falla (cizalle) y Bombeo Tectnicon - Metasomatismo (migracin de fluidos durante

metamorfismo)

n Procesos Sedimentariosn - Erosin selectiva, migracin qumica, migracin

fsican - Procesos concentradores mecnicos

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Clasificacin de Procesos Mineralizadores

n Endgenosn Procesos internos de la tierra

n Exgenosn Procesos superficiales

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Procesos Endgenos

n Magmticosn Cristalizacin: Rocas ornamentales, REE

carbonatitasn Segregacin: Cromitas, sulfuros Ni-Cun Fraccionamiento: Pegmatitas; REE, Th, Ta, Li, Be

n Metamrficosn Regional: vetas de cuarzo-oro en rocas verdesn Contacto: skarn, talco, wollastonita

n Hidrotermales

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Procesos Exgenos

n Sedimentariosn Autctonos: precipitacin qumica de ciertos

elementos o compuestos en ambientessedimentarios adecuados, con o sin la intervencinde organismos biolgicos. Ej. Fe y Mnsedimentarios, calizas, dolomitas, yeso, fosfatos.

n Alctonos (clsticos): arenas y gravas de uso enconstruccin, pero sobre todo concentracin deminerales pesados resistentes fsica yqumicamente en placeres: Au, Sn, Ti, diamantes.

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Procesos Exgenosn Meteorizacin

n Residuales: descomposicin de rocas y lixiviacinqumica dejando resduos de xidos e hidrxidosmetlicos. Ej. lateritas Ni, Co, Al

n Suprgenos: oxidacin de mimeralizacinsulfurada, lixiviacin y enriquecimiento secundario.

n Exticos: lixiviacin por fluidos supergenos ytransporte lateral y redepositacin de metales enrocas o sedimentos.

n Superficialesn Exhalativos: descargas gaseosas o lquidas de

volcanes submarinos o subareos. Ej. sulfurosmasivos volcanognicos, azufreras (solfataras).

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Procesos relacionados con magmatismo

n Magmticos y Magmticos Hidrotermalesn Pero... qu es un magma?nUn magma es una masa silicatada fundida que al

cristalizar origina rocas intrusivas o volcnicas.nRocas como granitos, basaltos, dunitas, sienitas

de nefelina, etc. Se usan directamente como rocasornamentales.

nAlgunas rocas gneas inusuales pueden contenerelementos de inters econmico: Ej. Tierras rarasen carbonatitas, diamantes en kimberlitas.

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Composicin de Magmas?n La composicin de magmas juega un rol importante sobre el

tipo de mineralizacin asociada, donde la composicin demagmas es funcin en gran medida del ambiente tectnico enel cual es generado.

n Se entiende por magma a un sistema multicomponente desustancias en estado lquido, slido y gaseoso.

n La fase lquida es la de mayor predominancia, constituidaprincipalmente por soluciones aluminosilicicatadas,acompaadas de iones libres como Na, Ca, K, Mg entre otros.

n La fase slida se conforma de olivinos, piroxenos plagioclasasy otros, diseminados en el lquido.

n La fase gaseosa est compuesta principalmente por agua ycantidades menores de CO2, HF, HCl, SO2, H2BO3, etc.

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Magmas: Clasificacinn De acuerdo

a contenidosde alcalis(Na2O +K2O) y deslice (SiO2)se clasificanlos magmasen tresgrandesgrupos.

Alcalinos

Calcoalcalinos

Toleticos

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Magmas: Clasificacinn Magmas Toleticos representan principalmente lavas

baslticas en centros de expansin ocenico o dorsales oen arcos insulares jovenes.

n En estos ambientes ocurre fraccionamiento entrebasaltos, andesitas baslticas y en menor proporcinriolitas. Estos magmas son generalmente bajos en K, conun contenido promedio de slice del orden de 53%.

n Yacimientos asociados a este tipo de magmatismo son losde cromita platinoides (PGM), Bushveld, Sudfrica,yacimientos de pirrotina pentlandita calcopirita,Sudbury, Ontario, yacimientos de magnetita ilmenita (vanaditina), Lago Stanford, EEUU, entre otros.

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n Magmas Calcoalcalinos ocurren en zonas de subduccin,en arcos insulares maduros y en los mrgenes continentales,con rocas de composicin desde gabro a granito (basalto ariolita).

n En el caso de arcos insulares dominan las rocas volcnicas,principalmente de composicin andestica (SiO2 del orden de59%). Estos magmas son derivados de la fusin parcial de lacua del manto y en menor medida corteza ocenica, conpoca interaccin ascedente.

n En el caso de arcos continentales las rocas tienden a unacomposicin ms silicea, andesitas, dacitas y riolitas y susequivalentes intrusivos. Son derivados de fusin parcial de lacua del manto y en menor medida corteza ocenica, conmayor o menor interaccin y asimilacin de cortezacontinental inferior.

n Yacimientos asociados a este tipo de magmatismo sonprfidos cuprferos, skarns, estratoligados, epitermales, entreotros.

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n Magmas Alcalinos se dan en zonas de riftingintracontinental, en las zonas de fallas transformacionales yen los trasarcos magmticos de los margenes continentales.

n Se fraccionan en shoshonitas (zonas orognicas) y sienitas(zonas cratnicas).

n Son rocas bajas en SiO2 respecto a Na2O + K2O alto. A estetipo de magma se asocian rocas peralcalinas en zonascratnicas, kimberlitas y lamprfiros (a los cuales se puedenasociar diamantes) y carbonatitas.

n Yacimientos asociados a este tipo de magmatismo sonapatito magnetita, Sokli, Finlandia, apatito titanita,Lozovero, Rusia, magnetita apatito actinolita, Kiruna,Suecia, casiterita wolframita, Jos, Nigeria y diamantes,Sudfrica, entre otros.

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Fraccionamiento

n La cristalizacin fraccionada de magmaspuede resultar en magmas residualesenriquecidos en ciertos elementos, que sepueden concentrar particularmente enfases pneumatolticas: Ej. Pegmatitas deuranio de Bancroft, Canad y Rsling,Namibia.

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Segregacin magmtica

n Acumulados: precipitacin de minerales de mena de altadensidad que cristalizan temprano durante ladiferenciacin magmtica. Ej. Capas de cromitas delGran Dique de Zimbabwe y el Complejo Bushveld deSudfrica (complejos de rocas ultramficas).

n Inmiscibilidad de lquidos: sulfuros u xidos que seacumulan debajo de los silicatos o son inyectados en lasrocas de caja. Ej. Depsitos de Ni-Cu de Sudbury,Canad y Pechenga R.F. y Yilgarn Block de Australiaoccidental. Depsitos de Ti de Allard Lake, Quebec,Canad.

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Acumulados de cristaleso de lquidos inmisciblesen magmas que conducena la formacin de depsitosminerales

Normalmente asociados a magmasultramficos en los que puedenpreciptar cristales de xidos deCr, Ti o segregarse lquidos desulfuros de Ni-Cu. Las rocasque contienen la cromita tienentextura gnea.

Cromita-anortosita bandeada:Dwars-River, Steelport, South Africa.

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Procesos relacionados con Metamorfismo

n Regional: Facies de anfibolitas y eclogita movilizan fluidosque circulan sobre todo por zonas de cizalle (fallas mayores)y pueden transportar y precipitar su contenido metlico enzonas con facies de esquistos verdes. Ej. Vetasmesotermales de cuarzo-oro, oro en zonas de cizalle,depsitos diseminados de Ni en rocas ultramficas.

n Contacto: reemplazo (metasomatismo) de rocas de cajaadyacentes a una intrusin. Ej. Distrito San Antonio, NE deLa Serena, depsitos de magnetita de Iron Springs, USA,depsitos de talco de Luzenac, Francia.

n Minerales industriales como producto de metamorfismoregional o de contacto. Ej. Depsitos de andalusita deTransvaal, Sudfrica, depsitos de granate de N.Y., USA;asbestos, Canad.

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Vetas mesotermales de cuarzo-oroen zonas de cizalle

Mineralizacin ligada aMetamorfismo de contactoDepsitos asociados a contactointrusivo tipo skarn: reemplazosirregulares (metasomatismo)

Calizas Minerales calco-silicatados(calcita) (granate, piroxeno, epidota)

Mineralizacin ligada aMetamorfismo regional

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Procesos relacionados con Hidrotermalismo

n Involucran la participacin de fluidoscalientes (soluciones acuosas) de distintosorgenes.

n Aguas magmticas primariasn Aguas metamrficasn Aguas connatas o de formacinn Agua marinan Aguas metericas

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Aguas de derivacin magmtica primaria: involucra laliberacin de los voltiles de un magma a nivelesepizonales y generacion de un sistema hidrotermal.

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Aguas de derivacin magmtica y aguas metericasClick

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Aguas de distintos origenes en sistemas hidrotermales

Metericas

Metamrficas

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Actividad hidrotermal no magmtica

n Depsitos de Pb-Zn-fluorita-baritina (MVT)que se formaran a partirde solucioneshidrotermales generadaspor aguas connatas omezclados conmetericas y calentadaspor el gradientegeotrmico en cuencassedimentarias, sinparticipacin demagmatismo.

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Aguas marinas en procesos hidrotermales de fondos ocenicos enzonas de rift de dorsales meso ocenicas.

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Esquema de un sistema de descarga en un volcn submarino. Estos sistemasson generados por cuerpos de magma con temperaturas variables dependiendode su composicin. Las lneas cortadas representan corteza permeable en laque el agua marina penetra para originar la circulacin hidrotermal con fluidosascendentes que descargan a ~100-350C dependiendo de la profundidad. Laburbujas amarillas y las flechas en zigzag representan fluidos magmticosexsueltos. Algunos compuestos qumicos pueden precipitar en la interfase delfondo marino como mineralizacin hidrotermal. Los componentes restantes (lamayor parte) ascienden para formar el humo negro (black smoker) sobre lazona de descarga, el que es oscuro debido a que est formado por laprecipitacin de sulfuros metlicos.

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Procesos Hidrotermales

n La mayor parte de los yacimientosmetlicos Chilenos son de origenhidrotermal.

n Ej. Prfidos cuprferos Chuquicamata, ElTeniente, La Escondida, etc.; vetas de Au,Ag, Cu de El Indio; Estratoligados de Cu.

n En la naturaleza una gran cantidad dedepositos minerales metlicos estn deuna u otra forma ligados genticamente aprocesos hidrotermales.

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Procesos Hidrotermales

n Para originar depsitos minerales los fenmenoshidrotermales deben incluir:

n Fuente Transporte Depositacin Concentracinfluidos, solucin precipitacin metal (es)metales, acuosa qumica de intersS, etc.

Fluido primario metales

Trampapara la mena

Camino recorrido por lasrocas de caja

lixiviacin, transporte precipitacinde metales

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Representacin de unSistema geoqumicohidrotermal complejo.Que involucra mltiplescomponentes y varias fases(lquido, gas) por ebullicin

Tomado de Reed (1998)

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Fluidos hidrotermales de distintas fuentes (solos o combinados) puedenformar soluciones hidrotermales, las que pueden dar origen a una variedadde tipos de depsitos minerales dependiendo de las condiciones fisico-qumicas en las que se ha desarrollado el proceso

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Procesos Hidrotermales

n Los procesos hidrotermales usualmente tienen conexincon magmas: stos son la fuente de calor, fluidos,compuestos y metales.

n Cunta agua pueden contener los magmas?n La concentracin de H2O en magmas flsicos vara de

2,5 a 6,5% en peso, con una media de 3% y susolubilidad en la masa silicatada fundida dependeprincipalmente de la presin, tambin de la t ycomposicin del magma.

n Un magma monzonitico cuarcfero con 3% H2Ocomenzar a exsolver (liberar) agua a profundidades de~3,5 km (0.085 Gpa). El mismo magma con 4% H2Ohar lo mismo a 4,5 km de profundidad.

n 1 km3 de magma flsico con 3% H2O puede exsolver100 Mt de agua (1011l).

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Metalognesis

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MetalognesisDefiniciones Bsicas

n Metalognesis: Trmino derivado del griego metaleion quesignifica mina, el cual se refiere al estudio de la gnesis dedepsitos minerales (metlicos o no-metlicos), con nfasis ensus relaciones espaciales y temporales (espacio-tiempo) con losrasgos geolgicos regionales (tectnicos, petrogrficos, etc). Esdecir, el estudio de la relacin de los depsitos minerales con suentorno geolgico regional.

n La metalognesis estudia la distribucin de los depsitosminerales en el espacio y el tiempo, tratando de definir losfactores que han contribuido al patrn de distribucin de losmetales dentro de la parte superior de la corteza.

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Unidades metalognicas

n Provincia Metalognica: es un rea caracterizada poruna agrupacin de depsitos minerales o por uno oms tipos caractersticos de depsitos. Una provinciametalognica puede contener ms de un episodio demineralizacin.

n Epoca Metalognica: Es una unidad de tiempogeolgico favorable para la depositacin de menas ocaracterizada por una agrupacin particular dedepsitos minerales. En una misma rea puedenestar representadas varias pocas metalognicas.

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Metalotecto

n Trmino que se refiere a una determinadacaracterstica geolgica que se cree que hajugado un rol en la concentracin de uno oms elementos (o sustancias minerales) y hacontribuido a la formacin de depsitosminerales; puede ser estructural,estratigrfico, litolgico, geomorfolgico, etc.y puede combinar espacio y tiempo. Ej.Orgeno Andino, una caldera volcnica, rocasvolcnicas jursicas, una falla regional, etc.

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Franja Metalognica

n (id. Faja, cinturn.): Trmino utilizado enChile por varios autores debido a un factorde escala. Las franjas metalognicasexistentes en Chile se ajustan a la definicinde Provincia Metalognica, pero en trabajosprevios se ha considerado a Los Andescomo una Provincia Metalognicadominada por yacimientos cuprferos. Estoha llevado a definir en detalle ya sea sub-provincias o franjas metalognicas.

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AMBIENTES GLOBALES DE GENERACINDE DEPSITOS MINERALES

n Los marcos geotectnicos en las que se desarrollaactividad gnea son determinantes de la naturaleza delos intrusivos y rocas volcnicas, pero tambin de lostipos de depsitos minerales asociados.

n Esto determina la concentracin de ciertos tipos dedepsitos minerales y/o metales en ciertas partes de lacorteza terrestre.

n Por Ej. Los Andes chilenos contienen enormesyacimientos de Cu-Mo, pero no existen yacimientos deSn y solo ocurrencias menores de Ni, Cr, Co.

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Placa Nazca

Placa Sudamericana

Los AndesMargen continentalactivo (ligado asubduccin)

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Prfidos de Cu-Mo Super-gigantes (monstruosos)

16 yacimientos en explotacin en Chile son la fuentede la mayor parte de la produccin chilena de Cu

y de todo el Mo

Unos pocosyacimientos,

super-giganteshacen que Chile

sea el mayorproductor de cobre

del mundo

Clark, 1993

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Metalognesis de Chile

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Paleozoico Superior aTrisico

n El basamento en Chile estpobremente mineralizado,pero existe una faja deprfidos Cu-Mo que seextiende hacia el sur enterritorio Argentino.

n Ninguno de estosdepsitos est enexplotacin, a pesar quevarios han sido sondeados.

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Jursico

n Dominio de depsitosde Cu

n Estratoligados Cu (Ag)n Vetas Cu (magnetita-

actinolita)n Vetas Au y Ag

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Cretcico Inferior

n Dominio de depsitosde Cu

n Estratoligados Cu (Ag)n Cu-Au xidos Fen Prfidos Cu-Mo (Au)n Oxidos Fe-apatitan Vetas Cu-Aun Skarn Cu, Fe

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Cretcico Superior

n Vetas mesotermales aepitermales de Cu-Au

n Prfidos Cu-Aun Vetas Ag

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Paleoceno-EocenoInferior

n Prfidos Cu-Mon Vetas epitermales Au

y Agn Chimeneas de brecha

con matriz deturmalina Cu (Au, W)

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Eoceno Superior-Oligoceno Inferior

n Prfidos Cu-Mon Epitermales Au

n Es la faja deyacimientos msimportante del nortede Chile y la mayorconcentracin de Cuconocida en el mindo.

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Mioceno-Plioceno

n Epitermales Au-Ag(Cu)

n Prfidos Cu-Mon Prfidos Au

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Migracin de fajas metalognicas ligadas amigracin del arco magmtico

Jr K inf K supPaleoceno Eoceno inf

Eoceno Olig inf

Mioceno - Plio

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