Depósitos de Cobre PorfiríticoParte I. Marco Geológico, Petrología, y Tectogénesis

S. R. Titley y R. E. Beane.Parte II. Alteración Hidrotermal y Mineralización

R. E. Beane

Extraído y Traducido

Por: Jaime Cuya García

Resumen

El conocimiento acerca de muchos aspectos de los depósitos de cobre porfirítico, se han ampliado grandemente en las pasadas diez décadas y especialmente desde la mitad de 1960. Esta revisión, trata a los depósitos en dos partes: discutiendo su amplio marco tectónico y tectogénesis y su alteración y mineralización; sin embargo, esta revisión está limitada por los depósitos mesozoicos y Cenozoicos de la Cuenca del pacífico.

Los datos de edad radiométricas muestran que los depósitos porfiríticos se formaron en tres, claramente separadas, amplios intervalos de tiempo - la pre Laramide, la Laramide, y el intervalo desde aproximadamente 40 m.a atrás. Los depósitos, de acuerdo a su edad, ocurren dentro de terrenos que tienen características geológicas distintivas. Sobre el lado oriental de la Cuenca del pacífico, ellos están generalmente situados entre complejos batolitos más antiguos y levantados o crátones más antiguos expuestos y están en zonas móviles, moderada a fuertemente deformadas conteniendo gran número de fallas paralelas y plegamientos. Este ambiente está presente tanto en márgenes continentales acrecionadas, tales como la Cordillera, y en márgenes rígidos, tales como la costa del Perú y Chile aunque el ambientes de los opositores tiene región esta isla del pacífico occidental, la mayoría de las cuales son de que trata post Laramide, son más variadas, la mayoría de depósitos ocurren a lo largo del eje del archipiélago y en regiones caracterizadas sistemas de fallas conocidas o inferidas.

Los datos petrológicos sobre las rocas de los márgenes de la Cuenca indican dos clases básicas de intrusiones; la primera, en regiones rígidas, está caracterizada por bajos en K2O/CaO, la otra, en ambientes continentales, presentan altos valores. La diferencia en el contenido de Na2O y K2O también se da entre los dos ambientes. Una secuencia alcalina distintiva ocurre con ciertos depósitos de la cordillera canadiense. La mayoría secuencias, fueron estudiadas, son curiosamente de naturaleza calco alcalina. Pero la tendencia de diferenciación son diferentes en diferentes ambientes, y no parece haber alguna clase específicas de rocas que esté únicamente relacionado a los plutones de cobre porfirítico. La proporción de Sr inicial para tipos de rocas de nueva Guinea y el suroeste americano son cercanamente similares tanto para plutones productivos y no productivos y para roca volcánicas contemporáneas dentro de estas regiones, pero las proporciones difieren considerablemente de una región otra.

Un estudio del fenómeno de las placas tectónicas y como ellos se relacionan ala evolución de los depósitos de cobres porfiríticos, sugieren que los periodos de intrusión en las fajas de la Cuenca del pacífico, corresponde a tiempos de alta convergencia de placas marginales, al tiempo cuando el estilo de convergencia cambió y, más fundamentalmente, hasta márgenes de placas destructivas. Diferentes estilos de convergencia, tales como convergencia oblicua, pueden preparar a la corteza para permitir un rápido ascenso de los magmas hacia niveles superficiales. La metalogénia del cobre ha sido relacionada por algunos a una corteza oceánica subductada; otros interpretan algunos metales como inherentes de la corteza o el manto. Sin embargo, la

consideración de eventos del fenómeno de placas en el contexto de episodios de intrusión revelan, casi inequívocamente, que existe una causa y efecto cercano entre la geotectónica de placas y la formación de los pórfidos de cobre.

Las intrusiones relacionadas a la mineralización de tipo cobre porfiríticos difieren de aquellos plutones no productivos por tener efectos hidrotermales persistentes y pervasivos que se extienden al interior de las rocas cajas próximas. Los ensambles característicos de los minerales alteración exhiben una sistemática relación temporal y espacial con respecto de unos hacia los otros. Pero los patrones y composiciones difieren en intrusiones dioriticos y cuarzomonzonitas. Las rocas cuarzomonzonitas tienen una zona de silicato potásico o potásica central conteniendo feldespato potásico hidrotermal y biotita. Una zona intermedia de cuarzo + sericita, y un halo propilítico periférico conteniendo Epidota, clorita, y albita similar al metamorfismo de fases esquistos verdes. La mineralización hipógena consiste de bajos valores en total de sulfuros (~1% volumen), pero altos rátios de Cpy /Py ocurren en las porciones externas de la zona potásica rodeando un núcleo estéril; la zona de cuarzo + sericita envolvente tiene considerablemente altos contenidos de sulfuro, que consiste casi enteramente de pirita. En rocas dioriticas, la alteración potásica central es predominantemente biotita, y la alteración cuarzo + sericita está grandemente ausente. Consecuentemente, estos depósitos tienen característicamente bajos contenidos de sulfuro que su análogo cuarzo monzonita, aunque el cobre hipógena puede ser basalto en el tipo dioritico. La alteración en los silicatos de las rocas cajas comunmente continúa hacia afuera del intrusivo central. Por otro lado, en las rocas cajas orgánicas, se desarrollan las fases calcosilicatados, que consiste principalmente de granate y piroxeno diopsídico, las que están externamente rodeadas por mármol. Este es skárn anhidro está comunmente atravesado por clorita, Epidota, talco, cuarzo y arcillas minerales. La mineralización hipógena consistente de calcopirita y Esfalerita tomaron lugar al mismo tiempo de la formación del skárn anhidro, o al menos, antes de formación del ensamble hidratado. Las porciones superiores de la intrusión o Litocapa premineral contiene principalmente alteración argílica o sólfatarica, que comprende arcillas minerales, sílice de grano fino, y alunita acompañado, aparentemente, por calcopirita, Enargita, pirita, y Hematita. Se ha sugerido tentativamente que tal mineralización ha sido parte derivado por la lixiviación y re movilización de la mineralización relacionada a la intrusión a profundidad.

Los diagramas de estabilidad mineral, son utilizados para interpretar los diversos ensambles de alteración mineral en una variedad de ambientes geológicos. El más importante es una sugerencia de que la alteración propilítica (clorita +- Epidota) tiene altos de Mg - Ca, análogos al ensamble cuarzo + sericita y puede ocurrir en ambientes dioriticos. Adicionalmente, la estabilidad de la calcopirita requiere un rango relativamente restringido de factores ambientales interrelacionados, incluyendo temperatura actividad del sulfuro y oxígeno, y el ratio fierro/hidrógeno en los fluidos hidrotermales. La examinación de los diagramas de estabilidad mineral para haber la relación espacial y temporal entre los minerales hidrotermales en los depósitos de cobre porfirítico indican que como el tiempo, los fluidos dentro de estos sistemas producen alteración compatible con el decrecimiento de la temperatura o bajos rátios de actividad catión/hidrógeno.

Los estudios de isótopos de oxígeno indican que la alteración potásica temprana en las intrusiones, fue generado por fluidos derivados por procesos magmáticos, y que posteriormente el ensamble cuarzo + sericita fue producido a partir de fluidos de origen meteórico. Los estudios de inclusiones fluidas sugieren que, los fluidos magmáticos tuvieron altas salinidades (en el orden de 30 a 60% wt NaCl equiv.). Mientras que las variedades meteóricas fueron más diluidos (< 15% wt). La evidencia para la ebullición (o condensación) de ambos tipo de fluidos es visto en varios depósitos, pero la ocurrencia de tales no es sistemática ni universal. Estratos fluidos aparecieron en diferentes tiempo y en diferentes abundancias relativas y absolutas. Tales patrones de flujo de fluidos alrededor y a través del enfriamiento del Plutón están grandemente influenciados por la distribución de las permeabilidades de la roca. La cual están directamente relacionadas a la abundancia y naturaleza de fracturas. Con el tiempo, una abundancia de fracturas aparecen

incrementarse muy cerca al contacto entre el intrusivo y la roca caja, con posteriores efectos hidrotermales generalmente concentrado en este espacio.

AMBIENTE GEOLÓGICO, PETROLOGÍA Y PETROGÉNESIS

INTRODUCCIÓN

La importancia mundial de los depósitos de cobre porfirítico han hecho de ellos el objeto de extensas investigaciones científicas e ingenieriles. Su gran tamaño, gran contenido de metal, y la factibilidad de métodos de extracción a bajo costo, también han hecho de ellos el objeto de un amplio esfuerzo de exploración durante los pasados 25 años. Como resultado, desde 1955 al menos 90 depósitos de cobre porfirítico en regiones de la faja de la Cuenca del pacífico han sido, ya sea nuevamente descubiertos o descubiertos a través de un reestudio geológico. Un número desconocido pero posiblemente comparable han sido descubiertos en otras regiones, tales como en el noroeste de Australia y la zona Tethyian. Una indicación de su importancia económica se revela en la tabla 1. La tabla muestra el contenido metálico en términos de minado y tonelaje de reserva para los 141 depósitos de la faja de la Cuenca del pacífico. Los 141 depósitos incluyendo tanto aquellos por las cuales solamente el cobre es explotado y aquellos en las cuales se explotan cobre y molibdeno; estos últimos se encuentra entre paréntesis.

ALCANCE

Debido al vasto conocimiento acerca de los depósitos de cobre porfirítico, se han elegido para resumir, solamente algunas clases importantes de información respecto al lugar, tiempo y evolución de los tipos de depósitos. Mientras estos datos cubren importantes conceptos, problemas, y controversias relacionados a muchos aspectos de su génesis, este resumen está limitado en varias maneras. Primero, la falta de detalle de los depósitos en el suroeste de Asía. Cómo la de la república china, la Unión Soviética, y otros depósitos terciarios al sur y oeste de la zona Tethyian. Segundo, debido a que nuestro estudio se concierne principalmente con los depósitos de la faja de la Cuenca del pacífico (Fig. 1), la mayoría de las conclusiones se basa sobre depósitos de edad mesozoicas a más joven. No obstante lo dicho, es factible que los datos e ideas referidas aquí puedan ser aplicadas a depósitos en otras regiones y de otras edades. Tercero, serán seleccionados 2 de las tres posibles escalas por las cuales los depósitos de cobre porfirítico pueden ser estudiadas. Se considera a los depósitos primero sobre una base regional, los cuales los colocan a ellos en el contexto del ambiente geológico de provincias y en las cuales se ve su intrusión ígnea asociada y cómo ellos se relacionan en el espacio, tiempo y composición. La segunda escala, es el análisis de los detalles de la génesis mineral y química hidrotermal interpretados a partir o de la mineralogía, estudios de inclusiones fluidas y de isótopos estables. No se considera los depósitos en escala intermedia, es decir, dentro de provincias o áreas más pequeñas. Aunque muchos detalles regionales se han reportado, pocos escritores han intentado una evaluación del control mineral y la ebullición hidrotermal de los depósitos de cobre porfirítico en un contexto tal. Se ve este particular aspecto del estatus de conocimiento, no solamente como un tremendo vacío en nuestra actual comprensión de la génesis de estos depósitos, sino como uno que requerirá una gran cantidad de trabajos de campo geológico cuidadoso en el futuro.

Depósitos de Cobre Porfirítico: Descripciones y Definiciones

Los depósitos de cobre porfirítico son los productos de grandes sistemas hidrotermales relacionados a intrusiones. Resultado del emplazamiento a profundidades superficiales y el subsecuente enfriamiento de los plutones porfiríticos. Este fenómeno ha resultado en una extensiva

evolución de permeabilidades secundarias (fracturas) tanto en plutones como en la roca caja, las cuales promueven la circulación de agua de varias fuentes a través del Plutón y su roca caja. Los plutones que concentrado cobre son comúnmente pequeños- ~1/2 a 2 km de diámetro -pero los efectos de su emplazamiento ha producido grandes volúmenes, muchos metros cúbicos, de roca alterada y metalizada. El deposito promedio (tabla 1) contiene 447 millones de toneladas de 0. 64 % de cobre, un grado y tonelaje que incluye una pequeña cantidad de cobre enriquecidos secundariamente la parte evolucionaria de los procesos hidrotermales, las cuales son dominadas por el enfriamiento, resultado en precipitación y zona miento tanto de los productos de alteración y los metales. El zonamiento esta centrado ya sea sóbre la intrusión, especialmente aquellos pequeños, o sobre el contacto intrusivo con la roca caja. Los plutones son emplazados niveles poco profundos (de 1 a 2 km), como se evidencia tanto por datos de inclusiones fluidas y restauración de la Estratigrafía premineral. En el ambiente epicortical , ellos han sido emplazados en contactos una variedad de rocas cajas, variando de basamentos precambrianos metamorfoseados, sedimentos fanerozóicas, sucesiones volcánicas hasta rocas volcánicas co magmáticas que pueden ocurrir sobre ellos. La composición de la roca caja controla la composición y patrones de alteración y mineralización las cuales, excepto para litologías de carbonato, son generalmente similares entre depósitos. Cuando las rocas cajas son carbonatos, el tipo de alteración son skárn y táctita. Existe información competente en algunas regiones que los depósitos están relacionados a procesos volcánicos y que las inclusiones posiblemente representan plutones subvolcanicos (Fig. 2).

Ambiente Geológico de las Provincias de Cobre Porfirítico

Los depósitos minerales porfiríticos de edad mesozoicas a más joven, ocurre en regiones fuertemente deformadas, falladas, y levantadas de la faja del pacífico. Los depósitos paleozoicos-Mesozoico de Australia oriental ocurren en las zona Tasman, una región orogénicas que tiene el mismo estilo del tectonismo de la faja Pacífica. Los depósitos más antiguos de la zona Tethyian, han sido emplazados en terrenos que son similarmente complejos. Puesto que, como los depósitos de cobre porfirítico fueron formados en diferentes tiempos en regiones específicas (es decir, Tríasico, Jurásico, Cretácico, y Terciario del Noroeste Canadiense; el Jurásico, Cretácico, y Terciario del Suroeste Americano), una comprensión del ambiente geológico requiere un cuidadoso análisis de las rocas, estructuras, y efectos de transporte orogénico. La compleja geología de la regiones en las cuales los depósitos ocurre y el hecho de que muchos intrusivos y episodios deformacionales han tomado lugar hacen tal análisis extremadamente dificultoso, sin embargo; pocos de tales trabajos se han reportado en la literatura. En una manera muy general, no obstante, el resultado de algún estudio regional revela alguna importante característica del ambiente geológico de los depósitos de cobre porfirítico, y muchas provincias parecen compartir ambientes tectónicos similares e historias geológicas.

Estilo Tectónico y Historias de las Provincias de Cobre Porfirítico Circum Pacífico

Desde el Mesozoico temprano, los flancos de los márgenes continentales de la faja del pacífico oriental han sido repetidamente de formados por fuerzas tectónicas que actuaron en diferentes proporción y en direcciones diferentes. Como resultado, estos márgenes preexistentes han sido modificados, acrecionados o se le han sumado otras rocas. Especialmente aplicados han sido los extremos de Sud América, mucho del Noroeste Canadiense, y los Estados Unidos Occidentales. Desde la Laramide, América Central, Alaska, y las Filipinas han sufrido deformación tectonica y, desde el Terciario medio, las Islas del Suroeste del Pacífio estuvieron involucradas en el fenómeno de deformación Circum Pacífica.

Con solamente pocas excepciones, el estilo de la geología que han evolucionado en las regiones consideradas y la posición del deposito se cobre porfirítico tanto en tiempo y espacio son ampliamente similares. Se afirma generalmente, que tales depósitos de la faja del Pacífico Oriental descansan entre una línea de batolitos Mesozoico y un Margen crátonicos paleozoico inferior-precambriano o un basamento antiguo levantado se. El terreno en las cuales las intrusiones

porfiríticas han sido emplazados, es el sitio de grandes estructuras lineales, ya sea pliegues o fallas