Procesos
supérgenos y enriquecimiento secundario Alteración supérgena Enriquecimiento secundario Comportamiento de metales en ambiente supérgeno Procesos supérgenos Zonación supérgena y comportamiento geoquímico de metales Importancia de la pirita en procesos supérgenos Factores condicionantes para el enriquecimiento supérgeno Procesos supérgenos en yacimientos de plata Procesos supérgenos en yacimientos de oro Bacterias oxidantes
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Erosión Exumación
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!eteori"ación de depósitos minerales ipógenos – – –
!eteori"ación
Cambio mineralógico #estrucción$empobrecimiento Concentración$enriquecimien Concentración$enriquecimiento to secundario
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Erosión Exumación
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!eteori"ación de depósitos minerales ipógenos – – –
!eteori"ación
Cambio mineralógico #estrucción$empobrecimiento Concentración$enriquecimien Concentración$enriquecimiento to secundario
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Proceso de reequilibrio de la mineralogía ipógena a las condiciones oxidantes en las cercanías de la super%icie &sobre el ni'el de aguas subterr(neas) por la circulación descendente de soluciones supergenas* A%ecta a los silicatos generando minerales de arcillas &alloysita+ smectita) y a los sul%uros ipógenos que se trans%orman en minerales oxidados*
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Proceso resultante de la meteori"ación &alteración supergena) de depósitos minerales+ en el cual la oxidación produce soluciones (cidas que lixi'ian metales transport(ndolos acia aba,o y reprecipit(ndolos+ con el consecuente enriquecimiento de los minerales sul%urados originalmente presentes* !uy importante en pór%idos cuprí%eros
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Fe+ Al+ .i+ Cr+ !n+ /i+ Co+ Pb %orman óxidos estables Permanecen en la "ona de oxidación &sobre el ni'el de aguas subterr(neas)* Cu+ !o+ Zn+ Ag %orman sul%atos solubles 0on lixi'iados de ni'eles super%iciales y transportados en solución acia aba,o re-precipitando como sul%uros supérgenos deba,o del ni'el de aguas subterr(neas* Au no reacti'o químicamente tiene a permanecer en "ona de oxidación+ aunque puede ser transportado si existe Cl o Br* Br*
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1xidación destrucción de sul%uros ipógenos 2ixi'iación remoción de metales en solución como sul%atos 3eacción con minerales de las rocas o ganga minerales oxidados estables Precipitación de sul%uros supergenos &ba,o el ni'el de aguas subterr(neas
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0e requiere que los depósitos sean exumados #ataciones 4-Ar de alunita supergena de pór%idos cuprí%eros cilenos &0illitoe y !c4ee+ 5667) mostraron que los procesos supergenos comen"aron 855 !a después de la minerali"ación ipógena 2as dataciones 4-Ar re'elan un rango entre 9: y 5: !a &1ligoceno ; !ioceno !edio) para los procesos supergenos de oxidación y enriquecimiento en el norte de Cile
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2as dataciones 4-Ar &alunita) de 0illitoe y !c4ee &5667) indican períodos de <+: a 7+= !a para el desarrollo de la acti'idad supergena en los pór%idos Cu-!o del norte de Cile !odelo teórico de Ague y Brimall+ 56>6 indica que en condiciones ideales el proceso de reequilibrio puede completarse en 5=*<<< a?os El proceso cesa una 'e" que una nue'a mineralogía estable se %orma+ pero puede reacti'arse por la continuación de la denudación y descenso del ni'el de aguas subterr(neas
Limonita FeO*OH*nH2O Hematita Fe2O3
Malaquita Cu2CO3(OH)2 Atacamita CuCl(OH)3 Azurita Cu3(CO3)2(OH2) Crisocola CuH4Si4O10(OH) Calcosina Cu2S Co!elina CuS
Calco"irita CuFeS2 #ornita Cu$FeS4 %iriita FeS2
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Andacollo
Zonación supergena en pórfidos cupríferos
Etapa inicial de %ormación de un pór%ido cuprí%ero ligado a una c(mara magm(tica en pro%undidad con minerali"ación ipógena %orm(ndose sobre el (pice del intrusi'o y en rocas de ca,a reacti'as*
2a erosión remue'e la cubierta de rocas sobre el depósito de cobre original* 2a meteori"ación y el agua meteórica descendente produce la lixi'iación del cobre de la parte superior y su re-depositación deba,o del ni'el de aguas subterr(neas* Esto produce una "ona enriquecida en cobre usualmente de alta ley y bastante ori"ontal.
Después de la erosión y enriquecimiento el depósito puede ser cubierto por rocas volcánicas y/o gravas, lo cual protege la zona enriquecida de erosión posterior. En la superficie puede aber escasos indicios de la riqueza geológica que yace en profundidad. E!. "!ina, #pence, $aby.
%ara encontrarlos se requiere de métodos especiales& E!. geoqu'mica, geof'sica, arriesgar un n(mero de sonda!es, persistencia y suerte.
Ignimbrita
ona oxidada - lixiviada
Zona enriquecida
UJINA
)onación supérgena en *erro *olorado
La pirita (FeS2) es un sulfuro de hierro muy común que es estable en condiciones anóxicas (sin oxígeno) Sin embargo! expuesta al aire o a las condiciones oxidantes en subsuperficie sobre el ni"el de aguas subterr#neas un mol de pirita se oxida para formar 2 moles de #cido sulfúrico en una reacción de tres pasos$ •
(%q &) FeS2 ' 2*2 ' +2* , Fe2' ' 2S*-2. ' 2+'
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(%q 2) Fe2' ' &-*2 ' /2+2* , Fe**+ppt ' 2+'
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(%q /) FeS2 ' &0-*2 ' 2+2* , Fe(*+)/ppt ' 2S*-2. ' -+'
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El (cido sul%rico generado por la oxidación de la pirita contribuye a la descomposición de otros sul%uros ipógenos+ idrólisis de minerales silicatados &alteración supérgena) y a %ormar sul%atos solubles de algunos metales como el cobre* 0toes &56<) demostró experimentalmente como la reacción entre iones Cu y la pirita puede resultar en enriquecimiento secundario*
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DFe0= 5:Cu= 5:01:-= 5==1 pirita
Cu disuelto como sul%ato
Cu=0 DFe= =: 501:-= calcosina •
El exceso de (cido se neutrali"a ba,o el ni'el de aguas subterr(neas donde el ambiente es reductor y la calcosina permanece incrementando las leyes de Cu en esta "ona*
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Calcosina Cu=0
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#igenita
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Anilita
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#,urleita
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Co'elina Cuprita
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Cu nati'o Cu
Cu60D Cu0: Cu95057 Cu 0 Cu=1
6+>G Cu >+5>+>G Cu 5<
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E'olución geomor%ológica &exumación) Clima !ineralogía ipógena &mena y ganga) Composición de la roca de ca,a Estructura /i'el de aguas subterr(neas Agentes org(nicosH Bacterias Estos %actores son interdependientes
*ubiertas li+iviadas Anderson, -01
Cubiertas lixi'iadas &Anderson+ 56>91
Cubiertas lixi'iadas &Anderson+ 56>91
)ona de o+idación& 2osario de *ollauasi
)ona de o+idación& 2osario de *ollauasi
La Escondida: Mineralización xidada
La Escondida: Enriquecimiento Secundario
)ona de enriquecimiento secundario& 2osario de *ollauasi
1ineraliación exótica por migración lateral de soluciones supergenas
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SUPERGENO S 4urquesa 5orte
Sistema 7orfirico %l Sal"ador 6amiana
Epoca metalogénica #upegena 3ligoceno #uperior 4 5ioceno 6nferior
1igración lateral de soluciones (mineraliación exótica )
S&lice ' Arcilla
S&lice ' Caol&n ' Sericita
*amus, 7880 0 3m
7rocesos sup8rgenos en yacimientos de plata •
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La química en el ambiente supergeno de la plata es aproximadamente similar a la del 9u! aunque el 9u forma carbonatos insolubles (malaquita! aurita)! mientras que la :g no La plata se solubilia como sulfato y precipita ba;o el ni"el de guas subterr#neas como acantita (:gS 2< polimorfo de ba;a temperatura de la argentita) y! por lo tanto! puede formar onas de enriquecimiento secundario de sulfuros %n el caso que existan elementos halógenos en el ambiente supergeno la plata formar# haluros insolubles sobre el ni"el de aguas subterr#neas (cerargirita! yodargirita! bromargirita)! minerales que son comunes en la ona oxidada de muchos yacimientos argentíferos del norte de 9hile y que producen un importante enriquecimiento de la ona de oxidación de los mismos
7rocesos supergenos en yacimientos de oro • •
%l :u no es reacti"o químicamente %l :u se enriquece cerca de la superfice por$ – –
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9oncentración residual (remoción de sulfuros y ganga soluble) 7rocesos químicos que in"olucran la migración del :u
6ada la limitada mo"ilidad del :u! este tiene menos tendencia a enriquecerce en la ona de sulfuros supergenos
7rocesos supergenos en yacimientos de oro •
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2os minerales ipógenos de oro son Au nati'o+ aurostibnita+ %iscerita y 'arios teluros de Au* 2a pirita+ arsenopirita y pirrotina también pueden incluirse debido a que aportan una gran proporción de Au en mucos distritos* Au nati'o es el nico mineral supergeno de oro 0e presenta en pepitas+ barritas irregulares+ laminillas+ dendritas+ alambres+ ramitas+ agregados+ pelos+ %ilamentos+ %iligramas+ l(minas y metal %inamente di'idido llamado pintura o mosta"a de oro*
7rocesos supergenos en yacimientos de oro •
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El oro es liberado en la "ona de oxidación por la descomposición de sul%uros y es incorporado en minerales y compuestos amor%os que cenemtan los gossans+ donde el Au est( intimamente me"clado con limonita+ ad &óxidos de !n) y otros agregados* En "onas de oxidación permeables el oro %ino puede mo'erse %ísicamente acia aba,o por gra'edad o por las aguas percolantes* Jran parte de la explotación aurí%era en Cile se a restringido a la porción oxidada de los yacimientos donde las leyes son m(s altas y el oro est( libre*
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Las bacterias a menudo tienen participación directa en la alteración química de minerales en el ambiente supergeno :lgunos minerales o productos intermedios de la descomposición de los mismos pueden ser necesarios directa o indirectamente para su metabolismo La disolución de sulfuros en condiciones #cidas (drena;e #cido de rocas o minas)! la precipitación de minerales ba;o condiciones anaeróbicas! la adsorción de metales por bacterias u algas! la formación y destrucción de comple;os met#licos.org#nicos son e;emplos de participación directa o indirecta de micro. organismos
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Thiobacillus ferrooxidans, Leptospirillum ferrooxidans, Thiobacillus thiooxidans, Thiobacillus organoparus y Thiobacillus acidophilus Bacterias que son capaces de deri'ar energía de la oxidación de minerales sul%urados e ión %erroso y producen (cido sul%rico &E,* iones ydrogeno+ + e iones sul%ato+ 01:=-) como producto de su metabolismo* #escomponen los sul%uros+ liberan los metales y acidi%ican las aguas &drena,e (cido de rocas y minas)
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La oxidación de sulfuros cataliada por acción bacterial puede tener raones de reacción de seis ordenes de magnitud mayores (&====== de "eces) que las mismas reacciones en ausencia de las bacterias 6e ahí su uso en biolixi"iación
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Ión %erroso para la oxidación de sul%uros* Thiobacillus ferrooxidans y oxígeno para la oxidación del ión %erroso a %érrico* p compatible con el abitat de las T. ferrooxidans+ tipicamente p 5*D-9*D 2a acti'idad metabólica de las T. ferrooxidans es dependiente de la temperatura+ siendo m(xima a K9<-9DLC
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%xisten algunas bacterias que pueden cristaliar en sus superficies celulares una "ariedad de metales como Fe! 1n! >n! 9a y :u 1inerales de 9a constituyen ?0=@ de los biominerales conocidos Southam y Ae"eridge! &BB- mostraron experimentalmente que Bacillus subtilis! una bacteria común en suelos! es capa de acumular oro por difusión a tra"8s de la membrana celular y su precipitación en el citoplasma %llos sugieren que el oro es estabiliado internamente como un comple;o org#nico y luego es precipitado como una solución coloidal una "e que se ha alcanado una concentración crítica
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%xisten algunas bacterias que pueden cristaliar en sus superficies celulares una "ariedad de metales como Fe! 1n! >n! 9a y :u 1inerales de 9a constituyen ?0=@ de los biominerales conocidos Southam y Ae"eridge! &BB- mostraron experimentalmente que Bacillus subtilis! una bacteria común en suelos! es capa de acumular oro por difusión a tra"8s de la membrana celular y su precipitación en el citoplasma %llos sugieren que el oro es estabiliado internamente como un comple;o org#nico y luego es precipitado como una solución coloidal una "e que se ha alcanado una concentración crítica
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2a diagénesis posterior de sedimentos que contienen bacterias enriquecidas en Au resultaría en recristali"ación y coalescencia del Au para %ormar pepas de oro* En ciertos depósitos de Au se a postulado que en la concentración del metal precioso an participado bacterias* In'estigacioones de Placer #ome en placeres aurí%eros de Cerro Pelado+ Brasil sugieren que las pepas de oro an crecido por acción bacteriana y no corresponden exclusi'amente a una concentración gra'itacional alu'ial*