SULFUROS MASIVOS VOLCANOGÉNICOS SMV (VHMS - VMS)
”Terminología de SMV”: •El término sulfuros masivos no implica que todo el depósito esta formado por sulfuros •SMV son estratiformes (strata-bound) •”Sulfuros Masivos" = al menos (Sangster and Scott, 1976).
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60% sulfuros
Neves Corvo
Productos (Commodities) • Zn, Pb, Cu • Au, Ag Subproductos "by-products" • Tenores • Cu 1.4%-1.6% • Zn + Pb > 10% • 10 to 500 Mt • A menudo en " clusters"
Importancia 1. Diversidad de metales (Cu, Pb, Zn, Ag, Au, Fe, Cd, Sb, Co, Bi, Sn, Hg) 2. Fácil explotación por la poca ganga, Cielo abierto 3. Fácil recuperación de varios metales 4. Existencia de enriquecimientos supergénicos de gran valor en Au 5. Existencia de grupos de varias masas (Clusters) facilita la exploración y reduce gastos de explotación
• Entre 1977 y 1978 en el total de la producción metálica en Canadá • 30% Cu • 63% Zn • 27% Pb • 58% Ag • 8% Au • Se obtuvieron de VHMS • (Lydon, 1984)
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Están relacionados en su mayor parte con las etapas finales exhalativas de ciertos procesos volcánicos submarinos.
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En función de su ambiente de depositación y situación tectónica se puede hablar de cuatro tipos diferentes: tipo I (Chipre); tipo II (Besshi); tipo III (Kuroko) y tipo IV sedimentario exhalativo (Sullivan).
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Estos yacimientos son el resultado de dos procesos complementarios: actividad volcánica y circulación convectiva de fluidos. Conjuntamente crean una solución salina, caliente, débilmente ácida, fuertemente reducida y silicatada, que contiene hidrógeno e hidrocarburos. Los metales Fe, Mn y en menor proporción metales base, nobles y de transición van a ser extraídos de las series estratiformes marinas, volcano-sedimentarias y van a ser transportados como complejos metálicos.
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Factores tales como permeabilidad, densidad y temperatura del fluido que asciende y se mezcla con el agua del mar, profundidad de la columna de agua y la topografía del terreno entre otros van a ser los que determinen la situación final de las masas de sulfuros en los cinco.
Hialoclastitas y peperitas • Peperitas. Rocas piroclásticas con gránulos de color marrón de vidrio Debido a las condiciones basáltico con aspecto de granos de submarinas pimienta. Generalmente <1 cm, acompañados de pequeños bloques Hialoclastitas. Brecha fina de lava fresca y algunos fragmentos con elementos de vidrio de rocas sedimentarias. volcánico, asociado a lavas almohadilladas.
Sangster y Scott (1976) según el ambiente: Volcánico, Sedimentario y Volcanosedimentario Hutchinson (1973) según la composición dominante: Depósitos de Cu-Zn, Depósitos de Pb-Zn-Cu-Ag y Depósitos de pirita-Cu. Sawkins (1976), según características del depósito y su ambiente tectónico:
Tipo Chipre, centros de expansión oceánica y post arco. Tipo Kuroko, ambientes relacionados a subducción (arcos de islas) Tipo Besshi, centros de expansión pero en rocas de caja sedimentarias
Los yacimientos de sulfuros masivos aparecen relacionados genéticamente con el magmatismo de distintos ambientes geotectónicos marinos como dorsales medioceánicas, dorsales trasarco, arcos islas, islas oceánicas y montañas submarinas
En el océano encontramos depósitos de sulfuros que se están formando actualmente en estos ambientes geotectónicos, otros antiguos que aparecen en rocas de la litosfera oceánica con edades comprendidas entre el Jurásico (unos 200 millones de años) y la actualidad); y en zonas continentales en materiales más antiguos que el Jurásico (por ej. Los yacimientos de sulfuros masivos de la Faja Pirítica de Huelva de edad paleozoica). La explotación de este tipo de yacimientos es fuente de metales base y nobles como el hierro, cobre, zinc, plomo, cobalto, níquel, oro y plata, y elementos químicos como el bario y el azufre, entre otros.
Ambiente Geotectónico
Sistemas hidrothermales y depósitos de sulfuros masivos polimetalicos en el fondo oceánico moderno
Profundidad del mar: 3700 – 1500 m 25 sitios diferentes con grandes acumulaciones de sulfuros polimetálicos
Tamaño del depósito: 1 – 5 millones de ton de Sulfuros Masivos. (hasta 100 millones de toneladas, Mar Rojo)
Epoca Metalogénica En el tiempo no se encuentra una distribución preferencial para estos depósitos. Desde hace 3.500 m.a. (Depósitos de Pilbara Block, Australia) hasta los depósitos modernos en el Pacífico Este; en el cinturón volcánico del escudo canadiense se conocen cerca de 83 depósitos de SMV con edades entre 2.650 y 2.730 m.a.
MINERALIZACIONES DE SULFUROS MASIVOS CONTEMPORÁNEOS Sólo un 1% de los 50.000 km. (65.000 km) de longitud de las cordilleras oceánicas (ridges) se ha explorado en detalle en los cuales se han descubierto cerca de 60 campos hidrotermales.
La mayoría se encuentran localizados en el Océano Pacífico y Atlántico Donde ocurren la mayoría de los "respiraderos" y los fluidos hidrotermales emanan directamente de un sustrato volcánico.
La temperatura aproximada de los fluidos hidrotermales es de 400° C en algunos respiraderos. Las salmueras del Mar Muerto presentan salinidades 7 veces mayores que las de los océanos actuales con temperaturas de mas de 200° C.
Chimeneas Blancas y Negras
Black Smokers
Acumulación de sulfuros modernos en chimeneas y pilas El crecimiento de una chimenea de sulfuros se inicia por la precipitación En el agua de mar de anhidrita (CaSO4) en la parte moderna, si se incrementa interna de la chimenea. la temperatura a 130 °C se precipita CaSO4 .
La anhidrita precipita del agua de mar por que su solubilidad decrece con el incremento de la temperatura.
Aunque el calcio puede ser aportado por los fluidos hidrotermales, análisis de isótopos indican que el sulfato de la anhidrita se deriva del agua de mar.
La mayoría del material hidrotermal fluye hacia arriba, a lo largo del conducto central de la anhidrita y descarga en el agua circundante, sin embargo una proporción pequeña (aproximadamente un 1%) del fluido hidrotermal fluye a través de los poros de la anhidrita, los minerales son atrapados en los poros de esta.
Fluido hidrotermal T° mas de 300° C Ácido, PH aprox. 3.5 H2S Mayor que SO4
Agua de mar 2° C Alcalina, PH aprox. 7.8 Oxidante SO4 Mayor H2S
Modelo Genetico Conveccion
Agua de mar penetra la corteza oceánica Interacción agua-roca (química y T°) Chimeneas "vents"
VOLCANIC-HOSTED MASSIVE SULFIDE (VHMS) DEPOSITS
(d’après Scott, 1997)
Arquitectura de la corteza oceánica
Génesis Este fluido acuoso altera las rocas, las transforma lixiviando metales y no metales presentes en ellas y precipitando nuevos minerales, y concentra ciertos elementos químicos para la formación de los depósitos de interés económico. Así, el agua marina de los fondos abisales está caracterizada por tener: baja temperatura (alrededor de 2°C) ser neutra o ligeramente básica Oxidante pobre en metales y, rica en Ca, Mg y sulfatos. Al entrar reacciona con las rocas encajantes, produciendo alteraciones a baja temperatura (temperaturas de <150ºC y presiones de menos de 1 kb). Esta meteorización da lugar a la formación de arcillas, zeolitas, carbonatos, hidróxidos. Si las soluciones acuosas se calientan >150ºC se genera en la litosfera oceánica un metamorfismo de bajo grado (facies de zeolitas y esquistos verdes) con la neoformación de minerales del grupo de las arcillas, zeolitas, micas, carbonatos, óxidos, sulfatos, sulfuros, etc., y >500ºC un metamorfismo de grado medio (facies de anfibolitas, granulitas y corneanas) en zonas intermedias con formación de sulfuros, sulfatos, óxidos y silicatos como epidota, biotita, feldespato, anfíboles y piroxenos.
Modelo de formación de los yacimientos de sulfuros marinos polimetálicos asociados a fumarolas submarinas en dorsales sin sedimentación (Scott, 1995)
PERFIL DE UNA CHIMENEA Diámetro entre 2.7 y 4.7 cm Crecimiento/día 8 y 30 cm
Flujo de salida de las partículas 1 - 2.4 m/s Tamaño entre 1-3 micras Han viajado hasta 750 km desde la fuente o chimenea.
Una chimenea madura tiene como estructura caracteristica una zonación concéntrica de calcopirita (+/Isocubanita +/pirrotita).
Cálculos sobre lixiviación y precipitación de metales en fumarolas marinas dan los resultados siguientes: La concentración de Cu en los basaltos medioceánicos (MORB) es de unas 70 ppm y cuando salen los fluidos mineralizadores estos tienen concentraciones de 7% (70.000 ppm), es decir se han enriquecido unas 1000 veces. Por lo tanto es necesario lixiviar unos 1.000 millones de m3 de corteza oceánica para extraer unos 50 m3 de sulfuros. En general, se ha calculado que una fumarola puede sacar al fondo oceánico unos 250 Tn de sulfuros por año. De aquí, se ha indicado en la introducción del tema que este tipo de yacimientos son considerados hoy en día como recursos renovables.
Estructura de un depósito de sulfuro masivo volcanogénico Modelo Idealizado Características mineralógica y La morfología de un depósito •Zonación química individual puede ser la de un textural de las menas cuerpo tabular hasta la de un cono de lado vertical •Cambios metasomáticos de la roca de caja dentro de la zona de la alteración hidrotermal y •Fuerte metasomatismo de sílice.
Depósito de La Plata. Ecuador
Estoverca en San Miguel, Cinturón Riotinto
Zonación de metales como función de la T
• Sulfuros. • Pirita. En menor cantidad pirrotina, calcopirita, esfalerita, galena, sulfosales y bornita, estas dos últimas son muy escasas. • Óxidos. Magnetita, hematita, casiterita.
• Ganga. Cuarzo, clorita, barita, yeso, carbonatos y anhidrita.
M i n e r a l o g í a
Neves Corvo
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El Roble (Colombia)
El Roble (Colombia)
Depósitos Tipo Beshi Son depósitos típicamente comprimidos en hojas delgadas y bien estratificadas de pirrotina, calcopirita, esfalerita, pírita y galena en menor cantidad.
Emplazamiento tectónico Ambientes extensionales tales como cuencas marginales, rídges oceánicos cerca de márgenes continentales y o Interbandeados en rocas clásticas cuencas de rift en el estado terrígenas y basaltos inicial de la separación calcoalcalinos, tobas andesíticas y continental. flujos.
Tipos de rocas asociadas (Rocas encajantes) Edad de la mineralización. Pertenecen a cualquier edad. En Columbia Británica, la mayoría de los depósitos son del Cámbrico, Terciario Superior y menos comunes son los de edad Mississipiano-Pérmico.
Rocas volcánicas marinas y sedimentos clásticos; tobas basálticas y flujos, shale y limolitas, comúnmente calcáreas; chert y formaciones de hierro son poco comunes. Es factible que se presente una secuencia de metagabro y rocas ultramáficas.
Forma del depósito La forma típica es la de una hoja concordante de sulfuros masivos de unos pocos metros de espesor y de unos cuantos kilómetros de longitud. Pueden ser lentes apilados. Textura y estructura Masiva y con estratificación bien definida, sulfuros con tamaño de grano de medio a fino. Son frecuentes las venas con clorita, cuarzo y carbonato, que cortan cristales de pirita, calcopirita, y/o esfalerita. Minerales de mena Principales: Pirita, pirrotina, calcopirita esfalerita. Secundarios: cobaltita, magnetita, galena, bornita, tetrahedrita, cubanita, estannina, molibdenita, arsenopirita y marcasita.
• Minerales de ganga. Cuarzo, calcita, ankerita, siderita, albita y turmalina. Los secundarios son: grafito y biotita, • Minerales de alteración. Similar a los minerales de ganga, cuarzo, clorita, calcita, siderita, ankerita, pirita, sericita y grafito. • Modelo genético. Depositación en el fondo del mar de lodos sulfurosos en cuencas marginales
Factores económicos • Tenor y tonelaje. Altamente variable en tamaño, los depósitos de Columbia Británica van desde menos de 1 MT hasta mas de 113 MT. • Por ejemplo, el depósito Goldstream, presenta un total de recursos, reservas y producción de 1.8 MT conteniendo 4.81 % de Cu, 3.08% Zn y 20.6g/t Au. Importancia Son fuentes importantes de Cu, Zn y Ag, y se pueden encontrar en secuencias sedimentarias que no han sido exploradas totalmente para este tipo de depósitos.
DEPÓSITOS EN COLOMBIA DE SULFUROS MASIVOS ASOCIADOS A VOLCANISMO En la región nororiental de Colombia, en el Carmen de Atrato (Chocó), El Roble. La roca de caja es una secuencia de rocas sedimentarias y volcánicas Cretáceas del grupo Cañasgordas, que incluyen en la base basaltos toleíticos cloritizados, cherts negros y grises muy cizallados hacia la parte superior. El cuerpo principal de sulfuros masivos se encuentra rodeado por cherts negros.
En la mina Santa Anita se encuentra la zona principal, la zona de mineralizaciones se debe a fluidos mineralizantes que ascendieron por conductos y que corresponderían a la zona principal más inferior del depósito original. El yacimiento del Roble es masivo, tiene forma lenticular, es casi vertical, presenta intenso fallamiento, su espesor es variable llega hasta 45 m, sus reservas conocidas son del orden de 1'100.000 toneladas y su tenor promedio de Cu es del 4.9% al 3.7 g/ton de oro.
• Mineralogía: sulfuros de textura masiva, en parte bandeada y brechoide, pirita es el sulfuro más abundante, calcopirita y pirrotina en menor proporción. Esfalerita, electrum, marcasita y ganga de cuarzo, dolomita y grafito en proporciones mínimas. • El depósito se ha incluido dentro de la categoría de sulfuros masivos tipo Chipre, según su ambiente geológico y sus rasgos morfológicos y composicionales.
CUERPO MINERALIZADO DE LA EQUIS. • Está confinado dentro del grupo de las rocas volcánicas de la Equis. Por su costado este se encuentra en contacto con el batolito de Mandé; en el sector oeste, se pone en contacto con rocas del Oligoceno. • Es un yacimiento tipo Kuroko • Mineralogía principal: calcopirita, pirita, galena, esfalerita, oro y plata. • Ganga: cuarzo y barita.
Reservas probadas: 120.000 toneladas Zn: 0.8-1.2% Pb: 0.8-1.5% Au: 12-15g/ton Ag: 10-12g/ton
PROSPECTO DEL DOVIO (VALLE) Mineralización consistente en venamientos cupríferos emplazados en rocas diabásicas y basaltos del grupo Dagua. Localmente tiene mineralizaciones lenticulares de pirita, calcopirita y blenda, emplazados dentro de una zona de cizalla de unos 500 m de largo, en donde unas lavas almohadilladas se encuentran alteradas y en contacto con chert negro. Se caracteriza como de tipo Chipre MINA COLUMBIA (BELÉN DE UMBRÍA) Consiste en una estoverca emplazada en una zona cizallada dentro de unas rocas verdes (basaltos y diabasas). La mena está compuesta por pirita, calcosina, bornita y malaquita. Se cataloga como tipo Chipre.
