ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA

Corteza: Es la capa más externa de la Tierra. Tiene poco espesor, si lo comparamos con las demás capas, siendo la media de éste de unos 20 Km. Existen zonas de corteza de espesor muy pequeño, incluso de 3 Km, en los océanos; mientras que en las grandes cordilleras montañosas, puede alcanzar los 70 Km. Está compuesta principalmente de silicatos.

Manto: Tiene un espesor muy grande (2900 Km), ocupando aproximadamente el 85% del volumen terrestre. Los materiales del manto son muy ricos en minerales máficos de hierro y magnesio, especialmente olivino y piroxeno.

Núcleo: Su diámetro es de unos 3600 Km, y está constituido de hierro y níquel. Se compone de dos partes: el núcleo externo,

que está fundido, y el núcleo interno, que es sólido.

EVOLUCION DE LA CORTEZA

GEODINAMICA TERRESTRE

EVOLUCION DE LA CORTEZA TERRESTRE

La evolución de la corteza terrestre está relacionada al desarrollo de la s zonas orogénicas explicadas por 2 hipótesis:

A.- Geosinclinales

B.- Tectónica de placas.

Cuando ocurren entre áreas continentales son denominados biliminares o intracontinentales, y ocurren por tensiones de la fuerza centrífuga de rotación de la tierra.

Proceso acompañado por movimientos corticales que ocasionan plegamientos débiles de estratos.

La mineralización principal es: Fe, Mn, Cr, Ti, Pt, Cu, etc.

A.- GEOSINCLINALES

Los geosinclinales: Franjas neurálgicas de la corteza continental, predispuestas a esfuerzos tectónicos, plegamientos de rocas sedimentarias dispuestas a lo largo de fajas o cinturones en un periodo de tiempo.

La corteza continental evoluciona desde los geosinclinales hacia la formación de plataformas o escudos.

Estadíos

1.- Sedimentación y subsidencia

2.- Orogénico

3.- Estabilización progresiva.

El más largo: “Estadío de las plataformas”.

SEDIMENTACION Y SUBSIDENCIA La sedimentación se inicia al mismo tiempo que la subsidencia de la cuenca, hasta la ocurrencia de las primeras fases de plegamiento e inversión del eje geosinclinal en el centro de levantamiento.

El piso de la cuenca sufre un combamiento estable y una acumulación sedimentaria y volcano-sedimentaria potente. Este proceso esta acompañado de intrusiones de composición máfica a ultramáfica (peridotitas, gabros, piroxenitas, cuarzo-dioritas y sienitas) y complejos ofioliticos y rocas sedimentarias: areniscas, limolitas y lutitas y formaciones carbonatadas; formaciones de hierro y bituminosas, turbiditas: arenas finas, limos y arcillas.

Cuando los hundimientos geosinclinales ocurren en el borde de las áreas continentales (hundimientos liminares o geoliminares) producto de las tenciones entre la litosfera y la astenósfera indicada por la actividad sísmica que ocurre en la región circumpacífica.

ESTADIO OROGENICO

Ocurren plegamientos y formaciones batolíticas, dándole un aspecto móvil en lugar de un geosinclinal propiamente dicho.

El hundimiento y sedimentación originan una fuerza antagónica (Isostacia) y dirigida hacia arriba. Esta fuerza provoca un levantamiento en la parte axial del geosinclinal.

Se emplazan y consolidan magmas formando batolitos calcoalcalinos (gabro a granito) y félsica a muy félsica (granito, alaskita). Las rocas sedimentarias características son formaciones flysch en los flancos de los geosinclinales; capas de arcillas y arenas intercaladas con pizarras bituminosas y carbón. La mineralización es principalmente: Cu, Pb, Zn, Ag, Au, etc. Relacionada a los a intrusivos félsicos a intermedios.

ESTABILIZACION PROGRESIVA

“Estadío Tardío”. Post plegamiento o poste orogénico. Corresponde a la transición de un cinturón plegado móvil hacia una plataforma joven no consolidada. Se emplazan dos formaciones magmáticas: Una de intrusiones pequeñas hipabisales de composición diorita-granito-sienita, del tipo porfirítico y emplazado a lo largo de grandes fallas. La segunda de formaciones volcánicas de composición andesita-dacita. Formaciones sedimentarias: molasas, arcillas, areniscas finas y limolitas rojizas, a veces acompañadas por arcillas carbonatadas, mármoles y dolomías. La mineralización: Pb, Zn, Cu, W, Mo, Sn, Au, Ag y/o U. relacionados a rocas volcánicas y a intrusiones hipabisales.

PLATAFORMAS

Conforman el núcleo de las áreas continentales abarcando ¾ partes de la corteza continental emergida y caracterizada por una ausencia de zonas sísmicas. Se les divide en tres niveles:

- Inferior metamórfico.- distintivo en los escudos o plataformas antiguas del arqueano (3,500 a 2,600 M.A), del proterozoico (2,600 a 1,700 M.A.) y del rifeano (1,700 a 680 M.A.). Ocurren en anteclisas.

- Rocas ígneas.- constituyen el nivel intermedio y son post proterozoicas. Se encuentran en plataformas reactivadas intensamente (China), plataformas activadas (Escudo Báltico), plataformas débilmente activadas (EE.UU).

B.- TECTONICA DE PLACAS

La corteza terrestre está conformada por un cierto número de placas en movimiento, que se deslizan sobre un sustrato viscoso denominado Astenósfera. A consecuencia de este desplazamiento ocurren en la corteza terrestre una serie de fenómenos que explican su evolución histórica.

Las placas son generadas en las dorsales mesooceánicas desplazándose hacia otra placa continental, donde subduyen debajo de los continentes, a lo largo de la zona de Benioff, y profundizando hasta los 80 Km.

Estas placas normalmente son oceánicas con un espesor de 5 Km en promedio. Existe placas constituidas por litósferas continentales o mixta continental-oceánica (Le Pichon, 1973 y otro).

TEORIA DE LA TECTONICA DE PLACAS

MECANICA DE LA SUBDUCCION

Fases de la Tectónica de Placas

Según la Tectónica de placas, la formación de la zonas orogénicas ocurren como producto de la interacción de dos placas, siendo la más clásica la subducción de una placa oceánica debajo de una placa continental.

El caso de la placa de Nazca que se introduce debajo de la placa Sudamericana (Wilson, 1968), dividió al ciclo orogénico en 5 etapas:

1- Puntos magmáticos calientes y rifting intracontinental.

2- Expansión del piso oceánico.

3- Subducción del piso oceánico y formación de cuencas trasarco.

4- Colisión continente-continente y continente-arco

5.- Desarrollo de rift post colisión.

Esta evolución ocurre en presencia de dos océanos abiertos.

Colisión continente-continente

CLASIFICACION DE DEPOSITOS MINERALES METALICOS

Los depósitos minerales metálicos están constituidos por metales de valor económico comercial en minerales o rocas de la corteza terrestre.

La mayoría de los metales ocurren dentro de los minerales en forma sólida encontrándoseles como elementos nativos y como compuestos (Au, Ag, etc.) y en forma cristalizada (diamante, etc.)

Los depósitos metálicos pueden subdividirse en:

Ferrosos de elementos ferrosos: Fe, Ti, Cr, Mn)

No Ferrosos: Cu, Zn, Pb, Sb, Ni, etc.

Raros: Sn, Mo, Co, hg, Bi, Zr, Cs, etc.

Nobles: Au, Ag, Pt, Os, Ir, etc.

Radiactivos: U, Ra, Th, etc

Dispersos: Escandio, galio, germanio, rubidio, cadmio, indio hafnio, renio, teluro, polonio, actinio.

Elementos de tierras raras: Lantano, cerio, praseodomio, neodimio, samario, europio, terbio, holmio, erbio iterbio y lutecio.

Otra clasificación:

Mena, minerales metálicos

Ganga, minerales no metálicos.

Otra clasificación:

-Primarios o endógenos e hipógenos.

-Secundarios o supérgenos

-Se consideran dos origenes primario importantes, para la generación de depositos minerales metalicos:

- Magmático

- Sedimentario.

Los depositos de minerales metálicos pueden clasificarse en 3 categorías principales o modos de formación:

1). Magmático

2). Magmático-sedimentario

3). Sedimentario.

Esta clasificación de fundamenta en los siguientes puntos:

-Su fuente metálica

-Relación de la mena con la roca de caja

-Su lugar de emplazamiento

-Su temperatura de formación.

-Los depósitos magmáticos se consideran como depósitos endógenos, ígneos.

-Los depósitos magmático-sedimentario ocurren en la interfase agua-sedimento en plataformas y cuencas oceánicas y en los niveles subvolánicos.

-Los depósitos sedimentarios son considerados exógenos en la interfase agua-sedimento en áreas continentales, plataforma marina y en cuencas oceánicas.

PROCESOS DE FORMACION ENDOGENA Y MINERALIZACION

PROCESOS ENDOGENOS Y MINERALIZACION

Estos depósitos están íntimamente relacionados al proceso de evolución magmática, que ocurre en el interior de la corteza terrestre y/o manto superior.

El magma es un sistema multi-componente de sustancias bajo la forma líquida, sólida y gaseosa.

La fase líquida es la predominante, está constituida por soluciones silicatadas que contienen estructuras tetraédricas Si₂O₄ y Al₂O₃, acompañadas de castiones libres de Na, Ca y Mg.

La fase sólida, está conformada por cristales individuales de olivino, piroxeno y plagioclasas diseminadas en la solución silicatada.

La fase gaseosa, constituida por agua y cantidades menores de CO₂, HF, HCl, SO₂, H₂BO₃, etc.

MAGMAS Y SU CLASIFICACION GEOQUIMICA Los magmas pueden dividirse en 3 categorías geoquímicas:

Toleítico, Calcoalcalino y Alcalino.

Los magmas Toleíticos ocurren principalmente como lavas basálticas en los centros de expansión oceánica o dorsales y en los arcos insulares maduros. Se fraccionan produciendo basaltos toleíticos, andesitas basálticas y raramente riolitas.

Químicamente tienen una composición promedio de 53% SiO₂, bajas concentraciones de K, asociados: Ba, Sr, Rb, Cs, Zr, Pb, Th y U. Probablemente derivaron a profundidades entre 80 y 120 Km.

Los magmas calcoalcalinas ocurren en zonas de subducción, arcos magmáticos de los arcos insulares maduros y en los márgenes continentales, presentando rocas plutónicas desde el gabro hasta el granito pasando por la granodiorita y diorita.

Tiene en promedio de 59% SiO₂, K y algunos elementos incompatibles como Rb, Sr, Ba, Zr y U.

En los márgenes continentales, las rocas calcoalcalinas son más silíceas, presentádose principalmente las dacitas y riolitas, químicamente tienen 61 – 62% SiO₂ y altas concentraciones de K y elementos relacionados: Rb, Sr, Ba, Zr, th, Zr Th y U.

Los magmas alcalinos, ocurren en zonas de rift intracontinental, en fallas de transformación y en los tras-arcos magmáticos de los márgenes continentales.

Pueden fraccionarse en rocas shoshoníticas en zonas orogénicas, sienitas e ijolitas en las zonas cratónicas.

Químicamente son bajos en SiO₂ (44 a 47%), con relativo contenido de álcalis (Na₂O y K₂O). También rocas peralcalinas en zonas cratónicas: Kimberlitas y carbonatitas.

Las rocas intrusivas pueden desarrollarse en varios niveles de la corteza terrestre conocidos cono zona abisal, hipabisal y subsuperficial.

- La zona abisal, ocurre entre los 3-5 y 10 Km debajo de la superficie terrestre. En esta zona ocurren rocas intrusivas de composición uniforme, equigranulares, con microclina zonada o plagioclasa zonada o azonada.

- La zona hipabisal, se localiza aproximadamente entre 1-2 a 3-5 Km de profundidad. Se caracterizan por su composición compleja , facies marginales variadas, estructura porfirítica, presencia de ortosa y plagioclasas zonada y el desarrollo de silicificación y sericitización.

Ocurren 3 tipos de rocas intrusivas:

1.- Cuarzo – diorita y sienita asociadas a depositos de Cu-Fe.

2.- Intrusiones pequeñas asociadas a una mineralización hidrotermal-plutónica.

3.- Granosienita, (de equivalencia desconocida) con depósitos de Au, etc.

En las plataformas, como

a).- Rocas máficas con una mineralización Cr-Ni

b).- Rocas alcalinas con Apatito y tierras raras.

- Zona Subsuperficial, ocurre entre la superficie y 1 – 2 Km de profundidad.

- Presenta 4 tipos de rocas ígneas:

1.- Complejos ofiolíticos: Metales ferrosos y no ferrosos.

2.- Rocas efusivas máficas y félsicas: Depósitos hidrotermales de Au, Ag, Sn, Hg, Cu.

3.- kimberlitas: Diamantes

4.- Intrusiones alcalinas: Carbonatitas.

PROCESOS MAGMATICOS

Los magmas al ascender hacia los niveles altos de la corteza, modifican su composición, dando lugar a una serie de rocas por procesos de diferenciación magmática.

FASES DE FORMACION

Los procesos relacionados al magmatísmo y a su evolución pueden ser derivados en 3 fases principales:

1.- FASE MAGMATICA

Está asociada a la generación de depósitos minerales de Cr, Pt,

Cu, Ti, y/o Fe. Considerados como depósitos intramagmáticos, porque la mineralización ocurre a una distancia pequeña de la fuente o en ella misma. T° sobre 800°C, dando lugar a la consolidación magmática. Cristalizan: Magnetita, Ilmenita, Cromita, etc., y algunos minerales hidratados.

Se generan depósitos magmáticos por procesos de diferenciación magmática. La cristalización magmática pude ocurrír por cristalización fraccionada o por segregación.

Segregación magmática, el magma se separa en dos fracciones antes de su consolidación, mientras que durante el proceso de cristalización fraccionada el magma se separa en fracciones durante su consolidación.

Ambos procesos dan lugar a una diferenciación gravitacional dentro de la cámara magmática, que ocurre por diferencias de los pesos específicos de las fase ´líquidas y sólidas del magma.

Durante la Cristalización fraccionada, acompañada de una mineralización metálica ocurre con los magmas toleíticos ( en menor proporción con los magmas alcalinos) acumulando minerales de Cr, Ti y/o Fe.

Cuando el proceso de cristalización fraccionada ocurre en zonas estables tipo plataformas, llegan a formar cuerpo estratiformes masivos (Bushveld-Sudáfrica), que continua durante el proceso de segregación en el estadío tardío de la diferenciación magmática. El proceso de segregación magmática de divide en 2 tipos: a.- Segregación de líquido inmiscible genera depósitos de Cu y Ni durante el

enfriamiento del magma se producen 2 liquidos inmiscibles uno sulfurado y otro silicatado.

b.- Segregación de líquido residual, se genera depósitos de Cr, Pt, Ti, P y tierras raras.

2.- FASE TARDIMAGMATICA Depósitos que ocurren alrededor o medianamente lejos de la fuente magmática. Durante esta fase ocurren procesos pegmatíticos, metasomáticos y pneumatolíticos. Su T° varía entre 800 y 400°C (Burmhan y Ohmoto, 1980, y otros). El límite superior de estos procesos puede estar ligado a la formación de la fase acuosa magmática separada del cuerpo magmático principal.

3.- FASE HIDROTERMAL

Ocurre a T° entre 400 – 100°C (Niggli, 1929). Ocurre una fuerte hidrólisis residual y un equilibrio entre el material cristalino, las disoluciones y el gas. En esta fase se depositan Au, Cu, Pb-Zn-Cu, Fe, U, Ba, Bi, Co, Sb, etc.

Al final del proceso de cristalización magmática se forman las soluciones hidrotermales. Estas soluciones son emanaciones calientes generadas y asociadas principalmente a intrusiones félsicas, dentro de la corteza terrestre en sus niveles más altos (hipabisales y subsuperficiales).

La T° de las soluciones varía entre 530 y 50°C. las soluciones hidrotermales están constituidas por 50 a 90% en peso de sales y accesoriamente por CO₂ CO, NH₄ H₂S, Cl, etc.

Origen de las soluciones Hidrotermales El origen de las soluciones, puede dividirse en el origen de las aguas y de sus metales.

Las aguas pueden ser de origen Magmático, meteórico, metamórfico, juvenil y connato. Los metales pueden ser de origen magmático o derivados de procesos de secreción lateral.

Las aguas de origen magmático provienen de intrusiones félsicas o de los líquidos residuales pegmatíticos (granito tiene 0.4% H₂O.

Para una actividad magmática debe ser en promedio 3%(Barnes 1979).

Las aguas juveniles, provienen del magma simático y no han tenido contaminación con las aguas de la hidrósfera.

Las aguas de origen connato, son aguas fósiles que inicialmente fueron oceánicas, luego fueron enterrados en los poros de los sedimentos marinos recientes. Estas estuvieron fuera del contacto atmosférico durante un buen periodo geológico.

Las aguas metamórficas, provienen del metamorfísmo de las rocas sedimentarias, ya sea por deshidratación de los minerales hidratados, o movilizacion de las aguas connatas.

Los metales pueden provenir principalmente de los magmas félsicos y de los procesos de secreción lateral en rocas máficas y sedimentario-metamórfico

(Barsukoc y Ryabchikov, 1980). Los magmas félsicos altamente diferenciados con contenidos metálicos son potencialmente metalíferos. Esta acumulación proviene generalmente después de la cristalización del magma.

El Proceso de secreción lateral o asimilación es la lixiviación o liberación de los metales contenidos en las rocas. Ocurre principalmente en las rocas máficas y el las sedimentaria-metamórficas, aunque puede suceder en cualquier tipo de roca de elevado contenido metálico.

Factores que permiten la formación de las soluciones hidrotermales (Smirnov, 1968).

- Acumulación de elementos sobrantes como Sílice y álcalis fuera de la roca intrusiva.

- Su fácil fusibilidad que lo conserva en estado líquido durante el enfriamiento del magma.

- Volatilidad de sus compuestos debido a sus bajos puntos de ebullición (Cl, F, B, etc).

- Baja capacidad termal durante la formación de los compuestos que son

precipitados.

- Diferencia de tamaño atómico entre elementos de valencia similar, evitando la entrada en la estructura molecular de los silicatos isomorfos pétreos. Y

- Las diferentes propiedades de polarización se sus iones.

PROSECO DE SECRECION LATERAL (Asimilación)

Es la lixiviación o liberación de los metales contenidos en las rocas. Ocurre principalmente en las rocas máficas y sedimentarias-metamórficas, aunque general puede suceder en cualquier tipo de roca de elevado contenido metálico.

La formación de depósitos hidrotermales está controlada principalmente por el tipo de agua y el lugar de emplazamiento geotectónico.

Las aguas magmáticas acompañadas de aguas connatas y meteóricas en porcentajes variables, que ocurren en zonas plutónicas en los márgenes continentales o arcos insulares, generan depósitos del tipo porfirítico.

Las aguas magmáticas provenientes de los techos de los batolitos graníticos en zonas de subducción, generan depósitos de metales raros (estaño-tungsteno)

TRANSPORTE S DE SUSTANCIAS MINERALES

El transporte de sustancias minerales puede ocurrír como:

1.- Soluciones verdaderas, está condicionada a una gran solubilidad en los minerales hidrotermales. La mayoría tiene una solubilidad extremadamente baja.

Smith (1945), manifestó que los metales pueden ser transportados en compuestos solubles como HgS, 2Na₂S, CuS, CuS.Na₂S, etc., diviéndoles en tre grupos de acuerdo al grado de s9olubilidad en sulfuro de sodio:

a.- Pobremente solubles: Fe y Mo,

b.- Fácilmente solubles en sulfuro de sodio y pobremente soluble en

soluciones: Zn, Pb, Cu, Ag, Bi, Ca, etc.

c.- Fácilmente solubles en ambas soluciones: Hg, Sb, As; siendo estos

elementos los únicos que sufren transporte.

2.- Soluciones coloides

3.- Compuestos solubles en soluciones iónicas simples, y

4.- Compuestos solubles en soluciones iónicas complejas.

El mejor transporte de sustancias ocurre en forma de compuestos solubles en soluciones complejas molecular-iónica. En su estructura de iones complejos está constituido por un átomo central rodeado de iones o moléculas ligadas con el átomo central.

Las soluciones fluyen por:

1).- Principalmente a causa de la presión de vapor acumulado durante la cristalización del magma, asociado a u a columna de fluido condensado

2).- Por diferencia hidrostática entre la fuente y el desagüe del acuífero.

3).- Por presión litostática, permitiendo la reducción de la porosidad y cantidad de agua en la roca compacta, derivando el fluido hacia arriba.

4).- Por bombeamiento osmótico.

5).- Por diferencias en densidad , debido a fuentes locales de calor desarrollando sistemas hirdrotermales convectivos.

6).- En presencia de fluidos salinos, y

7).- Por formación de vacíos en fisuras abiertas en profundidad, que chupan a los fluidos.

MOVIMIENTO DE LOS FLUIDOS MINERALIZANTES Y AGUAS

METEORICAS

ALTERACIONES HIDROTERMALES

Son los cambios en mineralogía y textura de las rocas encajonantes circundantes a las estructuras mineralizadas.

Sirven como guías del mineral y para indicar el carácter de las soluciones asociadas (pH, etc.).

Es la conversión de un ensamble de minerales primarios a otra más estable, apropiado a las condiciones de temperatura, presión y composición de los fluidos hidrotermales.

Pueden ocurrir antes, durante o después de la deposición de los minerales metálicos.

Se conocen los siguientes tipos de Alteración Hidrotermal:

- Alteración Potásica

- Ocurre entre 700 y 150°C, como resultado de un metasomatísmo potásico en rocas aluminosilicatadas.

- Ensamble: Ortosa-biotita-cuarzo u ortosa-clorita. A veces Ortosa-biotita-clorita.

- Alteración Albitización

- Ocurre entre 300 y 150°C.

- Ensamble: Albita-epidota

-Silicificación

La más común. Ocurre entre 600 y 100°C.

Es el desarrollo del metasomatísmo del cuarzo

-Sericitización

Ocurre entre 500 y 100°C.

Es la lixiviación de Na, Ca y Mg y el desarrollo de un metasomatísmo potásico.

Su ensamble: Cuarzo-sericita-pirita.

-Argilización

Ocurre entre 400 y 100°C.

Ensamble: Minerales arcillosos producto de la alteración de feldespatos y minerales máficos.

-Cloritización

Se presenta como cuarzo-clorita, cuarzo-clorita-sericita.

Las cloritas reemplazan a los ferromagnesianos y en

menor grado a la plagioclasa.

-Propilitización

Ocurre entre 400 y 100°C.

Ensamble: Clorita-epidota-calcita-pirita.

-Alunitización

Ocurre entre 250 y 50°C

Ensamble: Alunita-opalo y alunita-cuarzo.

Alteración Clorítica

• Alteración Propilítica

• Alteración Potásica

• Alteración Argílica

PARAGENESIS

La paragénesis es la secuencia deposicional de minerales en el tiempo. (SECUENCIA PARAGENETICA)

El estudio de la paragénesis se reraliza por medio de las texturas y estructuras.

ZONEAMIENTO

Es la secuencia deposicional en el espacio. Es el cambio de la mineralización debido a la precipitación de los metales contenidos en una solución.

PROCESOS HIDROTERMALES

PROCESOS HIDROTERMALES

• Nombre dado a cualquiera de Ios procesos asociados a la actividad ígnea que implican agua caliente o sobrecalentada. (Cf. neumatóIisis). El agua, a altas temperaturas, es una sustancia muy activa, capaz de desintegrar los silicatos y de disolver muchas sustancias que normalmente se consideran insolubles. Puede considerarse que los dos tipos principales de actividad hidrotermal son:

• (1) Procesos de alteración.

Comprenden la serpentinización del olivino y de los piroxenos rómbicos, la cloritización de los minerales ferromagnesianos (grupo de la clorita), la saussuritización, la uralitización y lapropilitización. La caolinización es el proceso hidrotermal más importante, cuyo resultado es la producción del mineral arcilloso caolín, a partir de los feldespatos existentes en un granito.

• (2) Deposición. Se suele sostener que muchos criaderos son depósitos de soluciones hidrotermales; p. ej., Cu, Pb .y Zn. Estos depósitos pueden rellenar fisuras (veta, yacimiento) o puede sustituir a rocas preexistentes. Se ha objetado que los sulfuros de algunos metales, como los de Cu, Pb y Zn, son tan insolubles en agua que su transporte en disolución es improbable. Sin embargo. no ha sido propuesta ninguna otra alternativa aceptable y parece posible que la presencia de otras sustancias volátiles en asociación con el agua (F, CO2), junto con el conocido incremento en la actividad del agua a altas temperaturas, pueda dar cuenta de la mayor parte de las dificultades suscitadas. La temperatura y la presión de formación de un yacimiento hidrotermal determina la forma y mineralogía del depósito. (hipotermal;mesotermal; epitermal).

PROCESOS HIDROTERMALES

SISTEMAS GEOTERMALES E HIDROTERMALES

GEOTERMOMETRIA

• Es la determinación de la temperatura de formación de ciertos minerales y de los depósitos de minerales. Puede ser estudiada por observación directa, por experimentos de laboratorio y por observaciones repetidas sobre los métodos mineralógicos conocidos.

• Los métodos usados por la geotermometría son los siguientes:

• 1.- Mediciones directas

• 2.- Punto de fusión

• 3.- Síntesis de los minerales

• 4.- Temperatura de disociación

• 5.- Punto de inversión

• 6.- Punto de exsolusión

YACIMIENTOS TIPO PORFIDO

PORFIDOS DE COBRE

Ubicación de Pórfidos de Cobre en el margen continental

Ubicación de Pórfidos de Cu en el Sur Peruano

CLASIFICACION DE LOS DEPOSITOS

• Se denomina Pórfido cuprífero o pórfido de cobre y molibdeno a un tipo de mineralización de origen magmático e hidrotermal.

• Los pórfidos cupríferos constituyen la principal fuente de extracción tanto de cobre como de molibdeno en el mundo. Se pueden subdividir en dos grupos: los yacimientos donde prima el molibdeno y aquellos donde prima el cobre, también conocidos como Mo-(Cu) y Cu-(Mo), respectivamente. El nombre pórfido refiere a su típica pero no necesaria asociación a rocas de textura porfirítica, de feldespatos en una matriz fina.

• En la clasificación de Seedorff y Pirajno los pórfidos cupríferos son uno de cinco tipos de pórfidos siendo los otros pórfido de molibdeno, pórfido de oro, pórfido de tungsteno y pórfido de estaño.

•

Procesos evolutivos de un deposito de Pórfido de Cobre

Zoneamiento vertical de los Pórfidos de Cobre

El intenso fracturamiento es rellenado por los fluidos mineralizantes originando estructura de

stockwork

Ubicación geológica de Yacimiento Cerro Verde

PORFIDOS DE COBRE

• Los pórfidos cupríferos son esencialmente depósitos minerales de baja ley y gran tonelaje.

• Se denominan pórfidos porque frecuentemente, pero no exclusivamente, se asocian con rocas ígneas intrusivas con fenocristales de feldespato en una masa fundamental cristalina de grano fino.

• La textura porfírica indica que los magmas intruyeron y cristalizaron cerca de la superficie y debido a su naturaleza relativamente poco profunda se denominan intrusivos epizonales, pero ellos pueden ser equigranulares con grano moderadamente grueso.

• Los depósitos de pórfido se pueden subdividir en distintos tipos considerando su contenido metálico. Estos tipos incluyen Cu-Mo, Cu-Au, Cu, Au y Mo.

• En general los pórfidos ricos en Cu o Au se asocian a intrusivos derivados por cristalización fraccionada de magmas máficos originados en fusión parcial del manto en márgenes convergentes de placas (márgenes continentales activos y arcos de islas).

• Los pórfidos de molibdeno se asocian a intrusiones félsicas derivadas de magmas con una importante componente de corteza continental re-fundida.

• Los depósitos de tipo pórfido están relacionados genética y espacialmente con intrusiones ígneas félsicas. Por lo general existen varios cuerpos de rocas intrusivas, emplazadas en varios pulsos y los pórfidos cupríferos se asocian frecuentemente con enjambres de diques y brechas. Las rocas de caja intruidas por los pórfidos pueden ser de cualquier tipo.

• Tanto los intrusivos, como las rocas de caja típicamente muestran un fracturamiento fuerte y pervasivo. La única condición para la mineralización es que la roca huésped sea rígida o frágil desde el punto de vista estructural.

Primer pulso intrusivo

Segundo pulso de latita intrusiva

Tercer pulso de latita porfiritica

Interacción de aguas meteóricas con fluidos mineralizantes, originando

alteración

Mineralización de Cu, Mo

Primera etapa erosiva y formación de zona lixiviada, oxidación y sulfuros.

Deposición de volcánicos

Segunda etapa erosiva. Formación de zona lixiviada, oxidación y sulfuros

enriquecidos

Deposición de conglomerado traquitico y tobáceo

Tercera etapa erosiva

Deposición de volcánicos Chuntacala

Cuarta etapa erosiva

Plan de minado actual y pit final (Concha, O. y Valle, J. , 1999)

• YACIMIENTOS METASOMATICOS DE

CONTACTO, TIPO SKARN

METASOMATISMO DE CONTACTO

• Son efectos térmicos combinados con adiciones procedentes de la cámara magmática.

• El metasomatísmo de contacto puede dar origen a yacimientos minerales, salvo raros casos de yacimientos valiosos y bien acusados.

• El Metasomatísmo de contacto, difiere del Metamorfismo de contacto en que implica adiciones importantes a partir del magma, las cuales por reacción metasomática con las rocas con las que establece contacto forman nuevos minerales en condiciones de elevada temperatura y presión.

• Si las emanaciones magmáticas están muy cargadas de los constituyentes de depósitos minerales, resultan yacimientos Metasomáticos de Contacto, particularmente en un ambiente favorable de rocas calcáreas.

• 7.- Recristalización de los minerales

• 8.- Punto eutéctico

• 9.- Asociaciones de minerales

• 10.- Inclusiones fluidas

• 11.- Cambio en las propiedades físicas de un mineral

• 12.- Análisis de isótopos

• 13.- Análisis térmico diferencial

• 14.- Termoluminicencia

• TERMOMETROS GEOLOGICOS

• Tienen una importancia científica y práctica que permite determinar adecuadamente la génesis de un depósito de minerales

DEPOSITOS DE TIPO SKARN

•El término Skarn fue introducido por petrólogos metamórficos suecos para designar rocas metamórficas regionales o de contacto constituidas por silicatos de Ca, Mg y Fe derivados de un protolito de calizas y dolomitas en las cuales se ha introducido metasomáticamente grandes cantidades de Si Al, Fe y Mg. De modo que se entiende por Skarn rocas que contienen minerales calcosilicatados, tales como por ejemplo: diópsido, wollastonita, granate andradita y actinolita. Estas ocurren en aureolas de contacto en torno a plutones que intruyen secuencias calcáreas.

• SKARNIZACION

• Es el proceso de reemplazamiento de las rocas por minerales calcosilicatados. Los minerales calcosilicatados forman una roca denominada SKARN.

• Entre los calcosilicatos comunes se encuentran los granates,

piroxenos, anfiboles, wollastonita y epidota. • Dentro de esta roca skarn generalmente ocurre una

metalización de hierro, Cu, Pb, Zn, Sn, Ag y/o Mo.

• Los skarn principalmente son de contacto, de una intrusión con una roca carbonatada (caliza y/o dolomita).

• Tambien se conocen otros tipos. Como los skarn autoreaccionales, de metamorfísmo regional y relacionados a los sistemas geotermales.

• El skarn puede dividirse en endoskarn y exoskarn.

• Los endoskarn se forman en el intrusivo y constituidos por minerales ricos en aluminio (epidota, granate grosularia, plagioclasas).

• Los exoskarn se forman en la parte carbonatada. • Los skarn presentan 3 características fundamentales: • Cristales de gran tamaño • Zonamiento • Una composición mono o bimineralógica. • Relacionados al skarn existen: • Skarnoides, similares al skarn constituidos por minerales

aluminosilicatos, formados por rocas carbonatadas impuras y • tufos. • Las rocas periskarnales constituidas por Qz, escapolitas o epidota.

Ocurren en el lado del intrusivo adyacente al endoskarn.

• Los skarn presentan un zonamiento distintivo desde la zona de contacto del intrusivo hacia la roca carbonatada:

• a.- Roca intrusiva

• b.- Roca periskarnal

• c.- Skarn de granate-piroxeno

• d.- Skarn de piroxeno

• e.- Mármol

• f.- Caliza.

• Las dos primeras zonas corresponden al endoskarn y las siguientes cuatro al exoskarn.

• Los skarn presentan formas complicadas y variadas:

• Mantos, lentes, stocks, chimeneas, vetas, nidos cuerpos ramificados complejos.

• Los minerales calcosilicatados diópsido (clinopiroxeno), andradita (granate cálcico) y wollastonita (piroxenoide) son los dominantes en skarn mineralizados e indican, junto con otras evidencias, que el rango de formación de skarn es en general de 400º-600ºC.

• Aunque los skarn de Zn-Pb se forman a temperaturas más bajas, en términos generales en el proceso de formación de skarn están involucradas altas temperaturas.

• La presión es variable y estos depósitos se forman de 1 a varios Kms de profundidad.

ETAPAS EVOLUTIVAS DE DEPOSITOS SKARN ASOCIADOS A PLUTONES.

Aspecto de la mineralización en skarn

Minerales de epidota

Tajo en Mina Antamina

• YACIMIENTOS HIDROTERMALES

• Son aquellos formados a partir de soluciones procedentes de la consolidación de un magma y también por la circulación de soluciones acuosas en la corteza terrestre, las cuales pueden estar constituidas por aguas magmáticas primarias o por mezcla de éstas con aguas meteóricas.

• Por tanto se pueden formar yacimientos en conexión con sistemas hidrotermales magmáticos, relacio- nados con plutonismo profundo a intermedio (profundidades entre 500-3000m), y con sistemas hidrotermales meteórico – magmáticos, ligados a complejos volcánicos y su volcánicos (profundidades entre100-1000m.

ESQUEMA DEL ORIGEN DE MINERALIZACIONES MAGMATIAS E HIDROTERMALES

• A medida que Un magma se solidifica se van formado los minerales propios de las rocas ígneas (silicatos y óxidos) mientras las fases liquida y gaseosa de la mezcla se van enriqueciendo en agua con ciertos elementos y sustancias en solución (F, Cl, B, C02, S, Fe, Cu, Pb, Zn, Au, Ag, Sb, Ba, Ca, etc.

• Estas fases son expulsadas del magma, principalmente durante su solidificación, a temperaturas de 400 a 800ºC y a considerable presión, produciendo efectos de meta-somatismo y relleno en las rocas de caja.

• El agua expulsada de su fuente magmática se desplaza, lateral o verticalmente, para llegar finalmente a la superficie donde aflora como fuente o manantial de agua termal.

• Desde la profundidad magmática hasta la superficie el agua pierde temperatura y presión, perdiendo en conse- cuencia La mayor parte de su poder disolvente. Por ello, casi todas las sustancias disueltas en el agua precipitan “en el camino” originando concentraciones o depósitos minerales.

• Los conductos por los cuales el agua se moviliza son fun- damentalmente, fallas y diaclasas, aunque localmente pueden tener importancia otros espacios abiertos como vesículas de lava, intersticios de sedimentos, cuevas de disolución y brechas de colapso y de explosión.

• Las fallas y diaclasas no solamente sirven como conduc- tos sino que, a medida que transcurre el proceso, se van rellenando con las sustancias que precipitan.

Vista de una veta

• Podría compararse este relleno con la forma como se deposita el sarro en una cañería, desde las paredes hacia el centro, hasta a obstrucción total.

• Los depósitos minerales que se producen por este mecanismo de relleno tienen la forma del conducto y, como la mayoría de los conductos son fallas y diaclasas, las formas más comunes son las vetas (cuerpos groseramente tabulares).

• En ciertas condiciones, y en especial cerca de la fuente magmática, las aguas calientes también pueden atacar a las rocas de caja, produciendo alteración, disolución y precipitación de nuevas sustancias en lugar de las disueltas (Cuando la mineralización ocurre en el inmediato contacto con la masa magmática. La concentración resultante se llama yacimiento "metasomático de contacto" o "piro- metasomá- tico”.

FORMACION DE ESTRUCTURAS MINERALIZADAS EN SEDIMENTOS

• Si la mineralización se produce fuera de a zona de contacto, a medida que aumenta la distancia y disminuye la temperatura, los yacimientos resultantes se llaman "hipotermales", cuando se forman a más de 300ºC, mesotermales, cuando lo hacen entre 1)150 y 300ºC, y epitermales a menor temperatura.

• cada mineral tiene un determinado rango de temperaturas de formación dentro del cual se produce su precipitación. Por eso, el hidrotermalÍsmo tiene a particularidad de presentar una “Zonación”, es decir una distribución en zonas con distintas mineralizaciones de acuerdo a la temperatura. Por ejemplo: (Fig.:

• PIROMETASOMATICOS

• Pirrotina - Granate - Magnetita - Molibdenita Cuarzo - Casiterita - Fluorita – Especularita

• Turmalina – Bismutita – Topacio - Wolframita

• Scheelita

• HIPOTERMALES

• Cuarzo – Casiterita – Pirrotina - Cobre (sulfuros) Molibdenita – Oro – Wolframita - Oligisto

• Scheelita

•

• MESOTERMALES

• Cuarzo – Blenda – Calcita – Plata - Siderita

• Oro – Oligisto – Galena - Cobre (sulfuros)

•

• EPITERMALES

• Baritina – Cinabrio – Calcita - Manganeso (óxidos y carb.) – Siderita – Antimonita.

•

CONDICIONES FISICOQUIMICOS DE FORMACION

• Todos los procesos mineralizantes están asociados al movimiento de Fluidos tanto Física, Mecánica y Químicamente. Bien sea por Magmas, Procesos Metamórficos, o Sedimentarios, Sedimentarios, por medio de Gases o Líquidos a lo que nos induce a la COMPOSICION DE LOS FLUIDOS

• MAGMA Y FLUIDOS MAGMATICOS • Aguas Meteóricas • Constituyen aguas no marinas, procedentes de • la atmosfera, ríos, lagos entre otras. • Aguas Connatas • Son aguas fósiles conservadas en los espacios porosos de los sedimentos

durante su génesis. Mayormente de origen Marino.

• Fluidos asociados a procesos metamórficos

Soluciones hidrotermales

• Pneumatolíticas

• Cabe destacar que fluidos supercríticos a presiones altas la diferencia entre líquidos y gases es insignificante.

• FASES DE CONSOLIDACION MAGMATICA

• Cristalización Primaria

• Diferenciación Magmática

• Cristalización Residual

• Líquidos en estado Hipercríticos. H2O en cámara Magmática

• Pneumatolíticas

• Cabe destacar que fluidos supercríticos a presiones altas la diferencia entre líquidos y gases es insignificante.

• FASES MAGMATICAS DE LA ACTIVIDAD HIDROTERMAL

• Cristalización Primaria

• Diferenciación Magmática

• Cristalización Residual

• Líquidos en estado Hipercríticos. H2O en cámara Magmática

Los Geoquímicos señalan que los fluidos mineralizantes origi- nalmente rico en volátiles están por encima de la temperatura critica del agua, dado esto y el espacio físico, los iones están bien empaquetados empaquetados y en términos términos de densidad los gases se comportan como líquidos. Los gases pueden llevar cantidades considerables de elementos metá- licos.

El pH de una solución varia con cambios de temperatura, presión o sustancias disueltas.

Esto tiene incidencia directa en la remoción y puesta en solución o disposición del mineral ..

• Principales reacciones que tienen lugar son:

• a.- Reacción líquido-líquido.

• b.- Reacción de gases con otros gases, líquidos sólidos

• c.- Evaporación o supersaturación

• e.- Desmezcla de soluciones sólidas

• f.- Inclusiones Líquidas.

YACIMIENTOS HIPOTERMALES

• Se forman a temperaturas y presiones altas en zonas donde no existe conexión con la superficie. El rango general de temperatura determinada por métodos de geotermometría oscila entre 300º y 500ºC.

• Son comunes las texturas de reemplazamiento, mientras que las drusas y rellenos de espacios abiertos son escasas o están ausentes.

• La mayoría de las menas hipotermales son de grano grueso, aunque existes algunas excepciones.

• La alteración de la roca caja es generalmente visible alrededor de los yacimientos hipotermales.

• Los minerales de mena más comunes en la zona hipotermal son: Oro, Wollastonita, Scheelita, pirrotina, petlandita, pirita, arsenopirita, lolingita, calcopirita, esfalerita, galena, estannina, casiterita, bismutina, uraninita y los areseniuros de cobalto y niquel.

• Puesto que las zonas hipotermal y mesotermal se definen y se distinguen por criterios arbitrarios, los minerales de mena, ganga y de alteración de las dos muestran alguna repetición, especialmente en el medio de transición a lo largo de los bordes más fríos de los yacimientos hipotermales, siendo la más notable la calcopirita, esfalerita, galena, pirrotina y uraninita.

PROCESOS GEOLOGICOS Y YACIMIENTOS RESULTANTES

YACIMIENTOS MESOTERMALES

• Los yacimientos mesotermales se forman a temperaturas y presiones moderadas. Según la clasificación de Lindgren, las menas se depositan alrededor de 200º a 300ºCtír de soluciones que probablemente tienen al menos una ligera conexión con la superficie.

• Tiene ciertas características tanto de las zonas hipotermal como epitermal. Es una zona intermedia más bien que una zona característica.

• Probablemente ningún mineral es

Vista de una veta con mineralización Mesotermal

YACIMIENTOS 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 o como fumarolas o solfataras. 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

• La mineralización epitermal de metales preciosos puede formarse a partir de dos tipos de fluidos químicamente distintos. Los de “baja sulfuración” son reducidos y tienen un pH cercano a neutro (la medida de concentración de iones de hidrógeno) y los fluidos de “alta sulfuración”, los cuales son más oxidados y ácidos

• Los fluidos de baja sulfuración (BS) son una mezcla de aguas de lluvias (aguas meteóricas) que han percolado a subsu- perficie y aguas magmáticas (derivadas de una fuente de roca fundida a mayor profundidad en la tierra) que han ascendido hacia la superficie

• Los fluidos de alta sulfuración (AS) se derivan principalmente de una fuente magmática y depositan metales preciosos cerca de la superficie cuando el fluido se enfría o se diluye mezclán- dose con aguas meteóricas.

• En ambos tipos de depósitos (BS y AS) los fluidos circulan hacia la superficie a través de fracturas en las rocas y la mineralización a menudo se presenta en esos conductos (mineralización controlada estructuralmente), pero también

• pueden circular por niveles de rocas permeables y eventual- mente mineralizar ciertos estratos.

• Los fluidos de AS más calientes y ácidos penetran más en las rocas huéspedes originando cuerpos mineralizados vetiforme pero también diseminación en las rocas.

• Los depósitos de oro de BS pueden contener cantidades económicas de Ag y cantidades menores de Pb, Zn y Cu.

• Los sistemas auríferos de AS a menudos producen cantidades económicas de Cu y algo de Ag