Clasificación, Metalogénesis y Ambientes de Formación de Depósitos Minerales

Clasificación de Depósitos Minerales

Las clasificaciones de depósitos minerales son variables y, en general, dependen de uno o más de los siguientes criterios:

3. Clasificación Descriptiva

• Ventajas:
  • Simple de usar.
• Desventajas:
  • Pueden ser descripciones muy tediosas, debido a que cada depósito tiene propiedades que le son únicas.
  • Difícil de comparar.

4. Clasificación por Ambiente Geológico

• Ventaja:
  • Este criterio utiliza el emplazamiento geológico como criterio de clasificación de depósitos minerales, siendo uno de los más apropiados.
• Desventajas:
  • No existe una clasificación basada completamente en el emplazamiento geológico.

5. Clasificación Genética

• Ventajas:
  • Una clasificación genética verdadera incorpora exclusivamente depósitos que se encuentran estrechamente relacionados.
  • Puede otorgar información de gran utilidad.
  • Las descripciones genéticas siempre han sido las más populares y los modelos genéticos se han utilizado de manera extensiva como base de clasificación.
• Desventajas:
  • Requiere de un entrenamiento intensivo para ser usado con éxito.
  • Puede resultar muy subjetivo; implica saber cómo se forma un depósito antes de que se estudie en terreno.
  • Se asume que conocemos el origen del depósito, lo cual en muchos casos no es correcto.
  • Están sujetas a cambios permanentes a medida que se revisan los modelos genéticos de un determinado depósito mineral.

Clasificaciones Genéticas de Yacimientos Minerales

• Mediante las clasificaciones genéticas, se atribuyen a los yacimientos minerales orígenes similares a los de las rocas, es decir, se distinguen yacimientos sedimentarios (superficiales), ígneos y metamórficos (hidrotermales).
• Las clasificaciones genéticas más empleadas son:
• Niggli, 1929 → volcánico – plutónico.
• Schneiderhöhn y Smirnov, 1941 → asociaciones de mena.
• Lindgren, 1913, 1933, 1968 → profundidad – T°.
• Guilbert and Park, 1986 (libro bibliografía, ¿modificación de Lindgren?).

Clasificación de Niggli (1929)

• La clasificación está basada en asociaciones químicas y asociaciones mena-mineral.
• Agrupa depósitos minerales en base a su génesis y mineralogía en dos grupos mayores.
• La mayor parte de los criterios utilizados en la clasificación de Niggli son aplicables en la de Lindgren.
• No es de fácil aplicación en terreno.

I. Plutónico o Intrusivo

A. Ortomagmático

1. Diamante, Pt-Cr
2. Ti-Fe-Ni-Cu

B. Neumatolítico a Pegmatítico

1. Metales pesados-alcalinotérreos – P – Ti
2. Silicatos-Álcalis – F – B – Sn – Mo – W
3. Asociaciones turmalina – cuarzo

C. Hidrotermal

1. Fe – Cu – Au – As
2. Pb – Zn – Ag
3. Ni – Co – As – Ag
4. CO₃ – Óxidos – SO₄ – Fluoruros

II. Volcánico o Extrusivo

1. Sn – Ag – Bi
2. Metales pesados
3. Au – Ag
4. Sb – Hg
5. Cu nativo
6. Volcanes subacuáticos y depósitos

Metalogénesis

• Metalogénesis: Término derivado del griego “metaleion” que significa “mina”, el cual se refiere al estudio de la génesis de depósitos minerales (metálicos o no metálicos), con énfasis en sus relaciones espaciales y temporales con los rasgos geológicos (tectónicos, petrográficos, etc.). Es decir, el estudio de la relación de los depósitos minerales con su entorno geológico regional.
• Provincia Metalogénica: Es un área caracterizada por una agrupación de depósitos minerales o por uno o más tipos característicos de depósitos. Una provincia metalogénica puede contener más de un episodio de mineralización.
• Época Metalogénica: Es una unidad de tiempo geológico favorable para la depositación de menas o caracterizada por una agrupación particular de depósitos minerales. En una misma área pueden estar representadas varias épocas metalogénicas.
• Metalotecto: Término que se refiere a una determinada característica geológica que se cree ha jugado un rol en la concentración de uno o más elementos (o sustancias minerales) y ha contribuido a la formación de depósitos minerales.
• Puede ser estructural, estratigráfico, litológico, geomorfológico, etc., y puede combinar espacio y tiempo.
• Ejemplo: orógeno andino, una caldera volcánica, rocas volcánicas jurásicas, una falla regional, AFZ, DMF, etc.
• Franja Metalogénica (faja, cinturón o Belt): Término utilizado en Chile por varios autores debido a un factor de escala. Las franjas metalogénicas existentes en Chile se ajustan a la definición de Provincia Metalogénica, pero en trabajos previos se ha considerado a Los Andes como una Provincia Metalogénica, dominada por yacimientos cupríferos. Esto ha llevado a definir en detalle ya sea subprovincias o franjas metalogénicas.
• Ejemplo: Chilean Copper Belt, subprovincia metalogénica cretácica, subprovincia metalogénica jurásica. Sillitoe (1976) distingue 5 franjas metalogénicas longitudinales, Oyarzun (1985) distingue 4 provincias metalogénicas.
• Mapa Metalogénico: Mapa a escala regional que muestra la distribución de los depósitos minerales (metálicos o no metálicos) sobre una base geológica adecuada para destacar características relevantes de la mineralización y con una simbología apropiada para indicar la forma, tipo de mineralización y magnitud de cada depósito (el tamaño de los depósitos se muestra independiente del nivel de explotación, no es un mapa de recursos mineros).
• El propósito de los mapas metalogénicos es proveer una base o punto de partida sólido para exploraciones mineras regionales.

Mecanismos de Concentración de Elementos en la Tierra

• Los depósitos minerales más importantes de la Tierra son consecuencia de la ocurrencia de procesos que favorecieron la acumulación de mena.
• Sin embargo, dichos procesos son los mismos que dan origen a rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas.
• La evolución cortical y la tectónica de placas son indispensables para entender la metalogénesis terrestre y viceversa. Mecanismos de concentración de elementos dispersos:
• A través de soluciones hidrotermales que fluyen por fracturas y poros intercomunicados en rocas de la corteza, originando depósitos hidrotermales.
• Concentración por procesos magmáticos dentro de un cuerpo intrusivo para originar depósitos magmáticos o mediante la formación de fluidos hidrotermales magmáticos.
• Por precipitación química desde agua en lagos y mares, originando depósitos sedimentarios.
• Concentración por aguas que circulan en la superficie de la tierra por cauces o líneas de costa, originando placeres.
• Por procesos de meteorización para formar depósitos residuales.
• Lixiviación de elementos traza en rocas no mineralizadas. Grado de familiaridad:
• Es la capacidad que tienen ciertos elementos de conformar minerales, los que pueden ser concentrados en la naturaleza con mayor facilidad.
• Ej. Blenda o Galena.
• Los elementos que rara vez forman minerales son difíciles de concentrar y por eso su alto costo.
• Cd-Ga-In-Y se denominan elementos dispersos.
• El grado de familiaridad depende de:
• Características químicas.
• Características cristalográficas.

Mecanismos de Mineralización

• Crecimiento de cristales en espacios abiertos.
• Cristalización desde un magma seguido por segregación o separación del magma.
• Precipitación a partir de soluciones acuosas.
• Reacciones fluido/roca que incluyen:
  • Reemplazo pseudomórfico.
  • Alteración.
  • Lixiviación.
• Procesos mecánicos que incluyen:
  • Erosión.
  • Transporte.
  • Selección.
  • Depositación.

Fuentes y Tipos de Fluidos en la Formación de Depósitos

• Magmas.
• Fluidos de origen profundo:
  • Hidrotermales.
  • Metamórficos.
  • Generados por inmiscibilidad magmática.
• Soluciones acuosas superficiales:
  • Aguas meteóricas.
  • Agua marina.
  • Agua connata.

Transporte de Elementos (Metales)

• El transporte de metales depende directamente de la solubilidad del fluido, a altas T° (si es de origen magmático) y luego a temperaturas menores durante su movilización.
• Los metales son transportados en el fluido en forma de iones complejos, los cuales se forman a partir del enlace entre el metal en cuestión y un ligante (anión) (Cl^-, HS^-, H₂S, NH₃, OH^-, Br^-, I^-, SO₄^2-).
• La tendencia de un metal a formar complejos con un determinado ligante depende de la química de ambos (carga, radio, concentración, S).

Mecanismos de Precipitación

• En los depósitos (de origen magmático principalmente) la concentración de la mena se produce por:
  • Acumulación gravitacional de minerales cristalizados o ya formados.
  • Cristalización directa en bordes de la cámara.
  • Separación de líquidos magmáticos y su posterior solidificación.
  • Cristalización tardía de fases accesorias.
• En depósitos hidrotermales, la mena precipita a partir de un fluido hidrotermal, donde las asociaciones y el orden de precipitación están controlados por la T°, O₂, S, pH, salinidad, concentraciones, etc.
• Las condiciones de presión no son tan relevantes en esta etapa, aunque sí lo son cuando cambios abruptos de presión provocan trastornos en todos los otros parámetros.

Depósitos Hidrotermales

• El desarrollo de sistemas hidrotermales se encuentra estrechamente relacionado al emplazamiento de un intrusivo en zonas someras de la corteza y la existencia de estructuras que permitan la circulación de fluidos.
• Los fluidos son calentados por un plutón somero.
• Los minerales precipitan desde fluidos calientes, normalmente acuosos, químicamente activos.
• Normalmente originan depósitos vetiformes o diseminados.
• Black smokers se forman en las MOR (dorsales mediooceánicas).

Características Generales de las Soluciones Hidrotermales

• Temperaturas en el rango 50° a 600° C.
• Presiones inferiores a 2000 atm.
• Normalmente saturadas en Si y NaCl.
• pH cercano al neutro, con variaciones no mayores a 2 unidades difiriendo del neutro.
• Relativamente similares de un lugar a otro, por lo que muestran una secuencia más o menos definida de cristalización de minerales de mena.

Factores que Controlan la Solubilidad en Sistemas Hidrotermales

• Presión.
• Temperatura.
• Existencia de iones complejos.
• pH.
• Presencia suficiente de S (oxidado, reducido).
• Estado de oxidación (controla el estado del S entre otras cosas).

Alteración Potásica

• Mineralogía:
  • Feldespato potásico, biotita.
  • En menor cantidad, sericita, cuarzo, anhidrita, magnetita, pirita.
• T° entre 400° y 800° C.
• pH neutro a alcalino.
• Alteración selectiva (por zonas) o penetrativa (completa).
• Feldespato potásico se da en vetillas también.

Diamantes: Formación y Características

• Variedad de carbono puro de alta presión.
• Campo de estabilidad de los diamantes: 900-1300°C, 40-70 kbar.
• Se componen de carbono y algunas trazas de boro y nitrógeno.
• Para que el carbón se transforme en diamante, debe ser enterrado a profundidades de al menos 120 km.
• Se originan en el manto.
• Propiedades:
  • Alta dureza.
  • Alta conductividad térmica.
  • Transparencia óptica.
• Uso:
  • Industrial para corte y pulido / revestimientos / joyería (1 quilate = 205 mg).
• Los diamantes se forman en las partes internas de la Tierra, y nunca en las partes cercanas a la superficie.
• Su alta densidad indica que los diamantes cristalizan en ambientes de gran presión, es decir, se originan por procesos geológicos que ocurren a grandes profundidades, generalmente más de 150 km, en el manto.
• Los diamantes se pueden formar a profundidades de hasta 150 km bajo la corteza continental, mientras que bajo los océanos requiere de profundidades de a lo menos 200 km.
• Esto debido a que la corteza continental es más vieja y gruesa, las condiciones son ligeramente más frías en y bajo ella, en comparación con las corteza oceánica más joven.

Origen del Carbono

• En los ambientes de colisión continental, se originan terrenos de presión muy elevada (UHP) en los que eventualmente pueden originarse diamantes a partir del carbono incorporado a la capa subductada.

Kimberlitas

• Roca ígnea (ultramáfica, RUM), rica en volátiles.
• El término integra características texturales y composicionales específicas.
• Debe su nombre a la ciudad de Kimberley, en Sudáfrica, lugar donde las pipas se encontraron por primera vez en 1870.
• Las pipas se originan cerca de la superficie.
• La base de la pipa comienza en fisuras por las que escapan los gases desde el magma ascendente, gatillando la erupción.
• La erupción origina el anillo de tobas en la superficie.
• Características mineralógicas y petrológicas:
  • Los magmas que originan las kimberlitas son ultramáficos potásicos (RUM-K) ricos en Mg y componentes volátiles (H₂O, CO₂).
  • Roca típicamente de color gris o azulada, textura porfídica.
  • Parte importante de sus componentes son fragmentos de rocas del manto y el magma cristalizado que actúa como matriz.
  • Constituida por grandes cristales de olivino, además de diópsido (cpx FeCaSi₂O₆), piropo (granate rojo, Mg₃Al₂Si₃O₁₂), ilmenita (FeTiO₃), flogopita (mica verde, amarillenta, pardo-rojizo KMg₃(AlSi₃O₁₀)(F,OH)₂), enstatita (opx MgSiO₃) y cromita (FeCr₂O₄).
  • La masa fundamental puede contener olivino, flogopita, perovskita (CaTiO₃), espinela (MgAl₂O₄) y diópsido.
• Ocurrencia:
  • Son rocas relativamente comunes dentro de un contexto de zonas cratónicas estables tectónicamente (corteza continental de gran espesor).
  • Se estima que 1 de cada 100 ocurrencias son diamantíferas.
  • Los diamantes comúnmente se asocian a pipas kimberlíticas emplazadas en zonas cratónicas (rocas más antiguas que 1.5 Ga) las que se pueden dividir en terrenos arqueanos (> 2.5 Ga) y proterozoicos (1.6-2.5 Ga).
  • Las mayores concentraciones se encuentran en terrenos arqueanos.