SULFUROS MASIVOS VOLCANOGENICOS

5/8/2018 SULFUROS MASIVOS VOLCANOGENICOS - slidepdf.com

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SULFUROS MASIVOS VOLCANOGENICOS (VMS)

Los depósitos de sulfuros masivos volcanogénicos (conocidos como depósitos VMS; de

"volcanogenic massive sulfide") corresponden a cuerpos estratiformes o lenticulares de

sulfuros presentes en unidades volcánicas o en interfases volcánico-sedimentariasdepositadas originalmente en fondos oceánicos. A menudo, los depósitos consisten en un

90% en pirita masiva aunque la pirrotina está presente en algunos de ellos, pero contienen

cantidades variables de Cu, Pb, Zn, Ba, Au y Ag; siendo típicamente depósitos

polimetálicos.

Los depósitos de sulfuros masivos volcanogénicos usualmente se presentan en grupos y en

áreas específicas o distritos están restringidos a un nivel o a cierto número limitado deniveles estratigráficos. Estos horizontes pueden representar cambios en la composición de

las rocas volcánicas, un cambio desde volcanismo a sedimentación o simplemente a pausas

en actividad volcánica submarina. Existe una asociación con rocas volcanoclásticas y

muchos cuerpos de mena sobreyacen productos explosivos de domos riolíticos. Debajo delos depósitos de sulfuros normalmente existe un stockwork de venillas de sulfuros en rocas

intensamente alteradas, el cual parece haber sido el alimentador de los fluidoshidrotermales que penetraron para formar el cuerpo de sulfuro masivo sobreyacente. El

stockwork mismo en ocasiones puede tener leyes económicas.

Fig. 1. Esquema mostrando el sistema de circulación de aguas marinas que dan origen a

depósitos de sulfuros masivos en los fondos oceánicos.



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Fig. 2. Esquema de un depósito de sulfuro masivo típico con zonación de calcopirita -

pirita ± pirrotina en la parte inferior, seguida de pirita ± esfalerita ± galena y esfalerita ±

galena ± pirita ± baritina en la parte superior. Subyace al cuerpo de sulfuros una zona de

rocas alteradas (cuarzo, sericita, siderita, cloritoide) con stockwork de sulfuros.

El orígen de estos depósitos es volcánico exhalativo, es decir se han formado por

emanaciones de fluidos hidrotermales asociadas a volcanismo submarino (Fig. 1) y se trata

de depósitos singenéticos formados al mismo tiempo que la actividad volcánica submarinaa la que se asocian. El conocimiento de la génesis de estos depósitos metalíferos se ha

incrementado significativamente desde el descubrimiento en 1970 de las fuentes termales

submarinas en las dorsales oceánicas conocidas en inglés como "black smokers" debido alcolor oscuro que adquieren las emanaciones en el agua marina debido a la precipitación

microscópica de sulfuros producida por el contacto entre el fluido hidrotermal a

temperaturas de 250º a 380ºC y el agua fría del mar. Estas fuentes termales se asocian asistemas hidrotermales oceánicos que involucran la circulación de aguas marinas dentro de

las secuencias volcánicas de los fondos oceánicos y su emisión como fluidos hidrotermales

en fallas o fracturas sobre todo a lo largo de escarpes relacionados a la tectónica extensionalen las dorsales hemi-oceánicas donde se genera corteza oceánica.

El depósito se forma por la acumulación de los sulfuros en el fondo marino, mismos que

normalmente constituyen >60% del depósito, esto ocurre por:



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1. Precipitación en el fondo marino

2. Reemplazo metasomático desde abajo por los fluidos hidrotermales ascendentes3. Formación y colapso de chimeneas por las que se emiten los fluidos

Fig. 3 Acumulación de sulfuros en el fondo oceánico por exhalaciones hidrotermales

involucrando precipitación, formación y colapso de chimeneas y reemplazo desde abajo.

La mayoría de los depósitos de sulfuros masivos del mundo son relativamente pequeños y

el 80% de los depósitos conocidos está en el rango de 0,1 a 10 Mt (millones de toneladasmétricas). De estos la mitad contiene <1 Mt de mineral. Sin embargo, estos depósitospueden ser grandes o muy ricos (de alta ley) o ambos y su explotación puede ser muy

rentable, sobre todo cuando se explotan distritos en que existen numerosos cuerpos

mineralizados formando grupos compactos. Depósitos importantes de sulfuros masivosocurren en Canadá, Tasmania, España, Portugal y Japón.

En Chile no existen depósitos de sulfuros masivos de relevancia económica, aunque han

sido descritos mantos con pirita, pirrotina, calcopirita y blenda intercalados en esquistosverdes paleozoicos en Tirúa, Casa de Piedra, Hueñalihuen, Trovolhue, Pirén y Corral en la

Cordillera de la Costa de Valdivia (Alfaro y Collao, 2000) y cuerpos de sulfuros masivos

cupríferos en esquistos y metabasaltos de la región costera de la XII Región (depósitos LaSerena y Cutter Cove; Vivallo, 2000).

La mineralogía de los depósitos de tipo sulfuro masivo volcanogénicos es simple ycorresponde a una mezcla de sulfuros metálicos dominados por pirita y/o pirrotina con

cantidades variables de calcopirita, esfalerita y galena. Dependiendo del tipo de depósito la

bornita y calcosina pueden ser constituyentes importantes y pueden estar presentes

cantidades menores de arsenopirita, magnetita y tenantita-tetrahedrita. Con el aumento del



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contenido de magnetita estos depósitos gradan a menas masivas de óxidos. La ganga es

principalmente cuarzo y baritina, pero ocasionalmente se presenta carbonato, clorita y

sericita.

La mayoría de los depósitos de sulfuros masivos están zonados. La galena y esfalerita se

ubican en la mitad superior de los depósitos, mientras que la calcopirita se concentra en laporción inferior y grada hacia abajo a un stockwork de venillas (Fig.2).

Fig. 4. Esquema indicando la ubicación de las fuentes termales submarinas que depositan

depósitos de sulfuros en los fondos oceánicos.

Las texturas varían con el grado de recristalización. Las texturas originales parecen ser debandeamientos coloformes de los sulfuros con desarrollo de pirita framboidal, posiblemente

reflejando la depositación a partir de coloides. Sin embargo, es común la recristalización

por la circulación subsecuente de los fluidos calientes y/o por metamorfismo posterior, loque destruye el bandeamiento coloforme y produce menas granulares. Esto puede resultar

en minerales bandeados en la sección superior rica en Zn de los depósitos, mientras que la

parte rica en calcopirita raramente está bandeada. Ocasionalmente se presentan inclusiones

angulosas de rocas volcánicas y estructuras de sedimentos blandos (deslizamientos, marcasde carga; "slumps", "load casts"). Es relativamente frecuente la brechización hidrotermal

en la porción inferior de los depósitos originando brechas mineralizadas, asimismo los

deslizamientos subacuáticos pueden originar menas brechosas.



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La alteración hidrotermal normalmente se restringe a las rocas subyacentes, siendo la

sericitización y cloritización los tipos más comunes (Fig. 5). La alteración tiene una formageneral de chimenea y hacia su porción central contiene el stockwork con calcopirita. El

diámetro de la chimenea alterada aumenta hacia arriba (en forma de cono invertido) y su

porción más ancha coincide con la mena masiva.

Fig. 5. Esquema de alteración hidrotermal y variación de componentes asociado a

depósitos de tipo sulfuro masivo volcanogénico; las dimensiones del sistema hidrotermal

pueden variar, pero los depósitos mayores se asocian a los sistemas más grandes.

Los depósitos de sulfuros volcanogénicos presentan una división geoquímica en hierro,hierro-cobre y hierro-cobre-zinc, pero debe destacarse que si bien existen depósitos de

pirita sin cobre, nunca se encuentran exclusivamente sulfuros de cobre, sino que siempre

acompañados de sulfuros de Fe. Desde el punto de vista económico existen solo dos

grupos los de Cu-Zn y los de Zn-Pb-Cu. Algunos depósitos pueden contener cantidadesimportantes de Ag y/o Au. Si bien en términos generales existen esos dos grupos

principales de sulfuros masivos, existen varios tipos en la literatura dependiendo del marco

tectónico y las rocas volcánicas asociadas a saber:

Tipo Chipre ("Cyprus"): Cu (±Zn) ±Au, asociados a basaltos toleíticos de conjuntos

ofiolíticos (generación de corteza oceánica). Formados en fondos oceánicos profundos convolcanismo basáltico. Los ejemplos típicos se presentan en la isla de Chipre en el mar

Mediterráneo.

Tipo Besshi: Cu-Zn±Au±Ag, asociados a rocas sedimentarias con aporte terrígeno,

grauvacas y turbiditas asociadas con basaltos de intraplaca. Formados en cuencas

sedimentarias marinas profundas con volcanismo basáltico.



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Tipo Kuroko: Cu-Zn-Pb±Au±Ag, asociados a volcanismo bimodal con lavas toleíticas y

lavas y piroclastos calco-alcalinos. Formados en cuencas marinas someras con volcanismoexplosivo con formación de calderas en sectores de trás-arco. Los ejemplos típicos se

encuentran en Japón formados en una cuenca marginal.

Tipo Noranda o Primitivos: Cu-Zn±Au±Ag, asociados a rocas volcánicas totalmente

diferenciadas desde basaltos a riolitas en cuencas marinas de <1 km de profundidad.

Actualmente presentes en las fajas de rocas verdes en los escudos precámbricos (como en

Canadá). Su marco tectónico es materia de debate, pero parecen haberse formado encuencas subsidentes limitadas por fallas, posiblemente en secciones de tras-arco.

Tipo SEDEX: Zn-Pb±Ag, asociados a rocas sedimentarias como lutitas negras carbonosas,areniscas y rocas carbonatadas. Estos se asocian a fluidos expelidos desde cuencas

sedimentarias por celdas convectivas de aguas marinas probablemente generadas por calor

derivado de fuentes magmáticas subyacentes. Ej. Mina Aguilar en el noroeste de

Argentina.

Aunque la génesis de los depósitos de sulfuros masivos puede tener variaciones laevolución general es la siguiente (ilustrada en la Fig. 6):

Etapa 1: Precipitación de esfalerita, galena, pirita, tetrahedrita, baritina con cantidades

menores de calcopirita por mezcla de fluido a 200ºC con agua de mar.

Etapa 2: Recristalización y aumento del tamaño del grano de minerales por efecto de

circulación de fluido a 250ºC, continúa la depositación de esfalerita, galena, etc.

Etapa 3: Influjo de soluciones ricas en Cu a 300ºC, produciendo el reemplazo de la porción

inferior (mena amarilla) y redepositación de minerales reemplazados más arriba.

Etapa 4: Circulación de fluidos calientes sub-saturados en Cu disolución de calcopirita y

reemplazo por pirita en la base del depósito.

Etapa 5: Depositación de exhalitas de chert-hematita en torno al depósito (esto también

ocurre en las etapas previas), mucho SiO2 se deposita en el stockwork subyacente.

Etapa 6: Preservación por cubierta de lavas o sedimentos. Los depósitos que quedan

expuestos a la acción marina se oxidan y se destruyen por acción de meteorización

submarina transformándose en capas de "ocre" constituidas por cuarzo, goethita, illita, jarosita. Solo si los depósitos son cubiertos se evita la meteoricación submarina y los

depósitos pueden preservarse.

Cabe recordar que los depósitos de sulfuros masivos se forman en fondos marinos (Fig. 4),

de modo que su incorporación a áreas continentales, donde ellos se explotan, se produce

por fenómenos tectónicos, principalmente por acreción o colisión continental. Esto

significa que los depósitos generalmente presentan una notable deformación tectónicaincluyendo pliegues y fallas. En las últimas décadas se han reconocido varios de estos



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depósitos recientes en las dorsales oceánicas, pero a la fecha no existe explotación de los

depósitos submarinos holocenos, debido a los costos involucrados y los posibles efectos en

el medioambiente marino.

Fig. 6. Etapas en la formación de depósitos de sulfuros masivos (explicación detallada en

el texto).

Los análisis de los fluidos que producen las acumulaciones de sulfuros masivos actuales

indican temperaturas variables entre 250º-380ºC (máximo ~420ºC), aunque existen

sistemas de baja temperatura (3-13ºC) en los que hay mezcla con aguas marinas en elsustrato rocoso antes de ser emitidos en el fondo oceánico. En los depósitos antiguos como

por ejemplo los de Chipre, las inclusiones fluidas indican temperaturas de 300º-370ºC en

los niveles inferiores y de 260º-350ºC en los niveles superiores; en los depósitos de tipoKuroko de Japón las etapas tempranas indican 200º-300ºC y en la culminación de 250º-

350ºC.



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Los fluidos son de baja salinidad mayormente 2-4% en peso de NaCl; en Chipre son de 2,7-

4% en peso y en los Kuroko de 3-5% en peso. Los efluentes actuales de los fondos marinos

son de salinidad cercana a la del agua de mar, pero puede ser superior o inferior (~2-10%en peso).

Los efluentes de fluidos a alta temperatura en profundidades abisales están sometidos apresiones de >400 atmósferas (presión del agua del mar) de modo que el fluido no hierve al

ser emitido. Sin embargo, en algunos depósitos más someros puede producirse ebullición

de los fluidos al acercarse al fondo marino y ellos pueden presentar alteración argílica

avanzada (Ej. Sillitoe et al., 1996).

Los estudios de isótopos de oxígeno e hidrógeno indican que estos sistemas hidrotermales

involucran principalmente la circulación de aguas marinas en celdas convectivas activadaspor el calor del magmatismo de las dorsales oceánicas, aunque la composición isotópica es

modificada por la interacción entre agua/roca (alteración hidrotermal) y por el aporte de

fluidos magmáticos

REFERENCIAS

Collao, S. & Alfaro, G., 2000. Paleozoic massive sulphide orebodies of the Nahuelbuta

and Queule mountains, south-central Chile: Results of geothermobarometry and sulphurisotope studies. In: Sherlock, R.L. and Logan, M.A. (editors) Volcanogenic massive

sulphide deposits of Latin America. Geological Association of Canada, Mineral Deposits

Division, Special Publication Nº 2, p. 629-641.

Sillitoe, R.H., Hannington, M.D. and Thompson, J.F., 1996. High sulfidation deposits in

the volcanogenic massive sulfide environment. Economic Geology, V. 91, pp. 204-212.

Vivallo, W., 2000. Volcanic-exhalative massive sulphide deposits in Chile. In: Sherlock,

R.L. and Logan, M.A. (editors) Volcanogenic massive sulphide deposits of Latin America.

Geological Association of Canada, Mineral Deposits Division, Special Publication Nº 2,p.617-627.

BIBLIOGRAFIA

Franklin, J.M., 1996. Volcanic-associated massive sulphide deposits. In: Kirkham, R.V. et

al. (editors) Mineral Deposits Modeling, Geological Association of Canada, Special Paper40, pp. 315-334.

Rona, P.A., 1988. Hydrothermal mineralization at ocenaic ridges. Canadian Mineralogist,V. 26, p. 431-465.

Sawkins, F.J., 1990. Integrated tectonic-genetic model for volcanic-hosted massive

sulphide deposits. Geology, V. 18, p. 1061-1064.

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