Yacimientos de óxidos Fe Cu-Au (IOCG)
Clan amplio de depósitos minerales de origen hidrotermal caracterizados por su contenido de magnetita y hematita (especularita), deficientes en sulfuros y de bajo-Ti. Incluyen brechas, vetas, diseminaciones y lentes masivos con enriquecimiento polimetálico de Cu y Au, Ag, U, REE, Bi, Co, Nb, P, Mo, Zn. Existe actualmente gran interés en la exploración de este tipo de depósitos ya que constituyen blancos potencialmente rentables sobre todo por Cu y Au.
Yacimientos de óxidos Fe-Cu-Au (IOCG)
Olympic Dam Î Descubierto en 1975 en Australia En 1983 las labores mineras penetraron Olympic Dam mostrando que se trata de un “complejo de brecha hidrotermal” rico en óxido de Fe (hematita). Edad 1.588 ± 5 Ma (Proterozoico Medio). Esto llevó al reconocimiento de los depósitos de óxidos Fe Cu-Au como una clase aparte y produjo el subsiguiente interés de exploración.
La exploración condujo al hallazgo de:
Starra, Australia (1980) Candelaria, Chile (1987) Osborne, Australia (1988) Manto Verde, Chile (1988) Ernest-Henry, Australia (1991) Salobo, Brasil, (1993) Alemao, Brasil (1996) Sossego, Brasil (1997)
Actualmente están en producción
Olympic Dam, Australia Ernest Henry, Australia Candelaria, Chile (y otras minas del distrito Punta del Cobre) Manto Verde, Chile Estos depósitos contribuyen con <5% del Cu y <1% Au de la producción mundial. En Chile son los segundos en producción cuprífera despues de los pórfidos cupíferos.
Yacimientos de óxidos Fe Cu-Au (IOCG)
Los hallazgos tempranos permitieron definir este grupo como depósitos de óxidos de Fe (Cu-U-Au-LREE); Hirtzman et al., 1992 Aunque usualmente han sido referidos como depósitos de óxidos de Fe Cu-Au; Porter, 2000 Actualmente se ha generalizado la denominación IOCG; Sillitoe, 2003 (Mineralium Deposita, v. 38, p. 787-812)
Yacimientos de óxidos Fe-CuAu (IOCG)
Presentes en una variedad de ambientes tectono-magmáticos. Una faja de este tipo de depósitos del Jurásico-Cretácico Inferior está en la Cordillera de la Costa del N de Chile y S de Perú, la que es la más joven a nivel mundial.
Yacimientos de óxidos de Fe Cu-Au y óxidos Fe-apatita en Chile y Perú Sillitoe (2003) planteó que los depósitos de Fe-apatita y los de Ox. Fe-Cu-Au pertenecen a un mismo clan de depósitos en el que los de Fe-apatito representan un miembro extremo deficiente en Cu. Sillitoe, 2003
Hay una diversidad de depósitos IOCG
Existe debate si son un solo tipo de depósitos o variaciones ricas en óxido de Fe de otros tipos de depósitos Se consideran miembros extremos del espectro IOCG los depósitos monometálicos de hierro de magnetita baja en Ti y/o hematita (Fe como metal significativo) y los depósitos polimetálicos con Nb y REE como commodities importantes
Edades de Dépósitos IOCG Seleccionados Edad Arqueano a Cretácico La mayoría son Del Proterozoico
Marco tectónico
Los depósitos IOCG se forman desde niveles someros hasta niveles medios de la corteza en marcos: – – – – – – – –
Extensionales Anorogénicos Orogénicos Intracratónicos Rifts intra-arco Arcos magmáticos Cuencas de tras-arco Los márgenes de cratones del Arqueano donde existieron arcos y se desarrollaron arcos posteriormente parecen ser particularmente favorables
Depósitos de Ox.Fe-apatita y de Ox.Fe-Cu-Au ocurren en distintos marcos tectónicos (distintos tipos?). Notar que en todos los esquemas los de Ox.Fe-Cu-Au son más someros que los de Ox. Fe-apatita. En Chile los depósitos están Ligados a un arco magmático relacionado a subducción del Cretácico Inferior
Candelaria en posición de tras-arco; en la cuenca Chañarcillo
Características Generales de los yacimientos de óx. Fe-Cu-Au
Posición proximal o distal respecto a zonas de magmatismo tipo A o tipo I, plutones alcalinoscarbonatitas y sistemas de falla de escala cortical y sus ramificaciones (espacial y temporal). Brechas hidrotermales, vetas, mantos de reemplazo, diseminaciones, lentes y combinaciones. Asociados con alteración sódico-cálcica de extensión regional y superposición de alteración potásica y de óxido de Fe locales. Zonación hacia el exterior y hacia arriba desde magnetita-actinolita-apatita a especularita-cloritasericita. Signatura geoquímica de Cu-Au-Co-Ni-As-Mo-U(LREE).
Características Generales de los yacimientos de óx. Fe-Cu-Au
Asociados a plutones dioríticos oxidados. Aunque en algunos yacimientos de Ox. Fe-Cu-Au no parecen tener relación directa con intrusivos específicos al nivel de mineralización, Ej. Candelaria. En Chile los depósitos económicos son del Cretácico Inferior; aunque hay vetas Mgt-Cpy Jurásicas. Asociación con evaporitas con halita marina o lacustre en muchos distritos. Barton y Johnsons (1996) propusieron un modelo en que las fluidos y azufre provenientes de secuencias de evaporitas (calentadas por una masa ígnea) serían la fuente de los fluidos hidrotermales para generar depósitos de óxidos de Fe Cu-Au.
Mineralogía: abundantes óxidos de Fe y escasos sulfuros de Fe. Pueden contener abundante carbonato, Ba, P o F. Alteración: intensa en rocas encajadoras, asociación depende de la composición de las rocas. Ah sódico-potásica, potásica o hidrolítica dependiendo del grado de interacción con fluidos meteóricos o connatos. Las zonas sódicas tienden a ser extensas (de decenas a centenas de km2); Ej. “albitófiro” en distrito de Punta del Cobre
Fluidos mineralizadores acuosos salinos, oxidados, pobres en azufre y a t°>250°C. Los depósitos de Ox. Fe-Cu-Au incluyen una reacción retrógrada de los fluidos que forman a los depósitos de Fe-apatita o la mezcla con otro fluido salino, oxidado con azufre (sulfato) de menor temperatura, comúnmente con abundante CO2. En esa etapa tardía se depositan los sulfuros de Cu y en menor proporción de Fe. El Au se asocia a la calcopirita.
Distritos de depósitos de óxidos Fe cobre-oro en el mundo
Vol./%Cu de IOCG en relación a los pórfidos cupríferos
Vol./g/tAu de IOCG en relación a los pórfidos cupríferos
Resources of selected IOCG deposits. Deposit
Resources1
Country
Grade
Key references
Pea Ridge
US
120 Mt
57% Fe
Gandhi, 2003
Kiruna district
Sweden
3400 Mt
60% Fe (400 Mt produced)
Gandhi, 2003
NICO
Canada
42 Mt
0.5g/t Au, 0.1% Co, 0.12%Bi
Goad et al., 2000
Bayan Obo
China
1500 Mt
35% Fe
Smith and Chengyu, 2000
48-100Mt
6% REE2O3
1Mt
0.13% Nb
Phalaborwa
South-Africa
850 Mt
0.5% Cu (+ Au, Ag, PGE, U, Zr, REE, Ni, Se, Te, Bi)
Leroy, 1992
Monakoff
Australia
1 Mt
1.5% Cu, 0.5g/t Au (Pb, Zn, U)
Williams and Skirrow, 2000
Eloise
Australia
3 Mt
5.5% Cu, 1.4g/t Au (+ Fe, Ni)
Williams and Skirrow, 2000
Starra
Australia
7.4 Mt
1.9% Cu, 3.8 g/tAu (ironstone)
Rotherham et al., 1998
Sue Diane
Canada
17 Mt
0.72% Cu, 2.7g/t Ag
Goad et al., 2000
Osborne
Australia
15.5 Mt
3.0% Cu, 1.05g/t Au (metamorphosed)
Gauthier et al., 2001
Ernest Henry
Australia
167 Mt
1.1% Cu, 0.5g/t Au
Williams and Skirrow, 2000
Igarapé Bahia
Brazil
170 Mt
1.5% Cu, 0.8g/t Au
Ronze et al., 2000
Sossego
Brazil
355 Mt
1.1% Cu, 0.28 g/t Au
Haynes, 2000
Aitik
Sweden
380 Mt2
0.4% Cu, 0.2g/t Au, 4g/t Ag2
Wanhainen et al., 2003
226 Mt3
0.37% Cu, 0.2g/t Au, 3g/t Ag3
850 Mt Candelaria
Chili
470 Mt
0.95% Cu, 0.22g/t Au, 3.1g/t Ag
Marschik et al., 2000
Cristalino
Brazil
500 Mt
1% Cu, 0.30g/t Au
Tallarico et al., 2004
Manto Verde
Chili
600 Mt
0.5% Cu, 0.1g/t Ag
Sillitoe, 2003
Salobo
Brazil
789 Mt
0.96% Cu, 0.52 g/t Au
Souza and Vieira, 2000
Olympic Dam
Australia
3810 Mt
1.1% Cu, 0.4kg/t U3O8, 0.5 g/t Au
Western Mining Corp., 2004
2000 Mt
0.24-0.45% La + Ce; 0.3285% REO
Orris and Grauch, 2002
1:
calculated; 2: produced; 3: reserve.
Clasificación de Ghandi (2003, 2004) para el Proyecto “World Minerals Geoscience’s Database” Geological Survey of Canada
Seis sub-tipos denominados de acuerdo a depósitos de clase mundial o distritos mineros que son un mejor ejemplo del espectro de depósitos conocidos. Cuatro son relacionados a magmatismo calco-alcalino y dos a magmatismo alcalinocarbonatitas
Sub-tipo Skarn
Magnetita-granate-piroxeno masivo Estrato-ligado, lentes, cuerpos irregulares en contacto intrusivo calcoalcalino Fe monometálico y depósitos relacionados de óxicdos de Fe-Cu-Au Alteración: Sódica Ej. Depósito Magnitogorsk, Rusia
Sub-tipo Olympic Dam
Brechas (una o más etapas) con matriz de magnetita-hematita asociadas a granitos Cuerpos con forma de chimenea a irregulares controlados por fallas o conductos hidrotermales Polimetálico: Fe, Cu, Au, Ag, Bi, Co, W Alteración: Potásica (magnetita-biotita) Ej. Depósito Olympic Dam, Australia
Sub-tipo Cloncurry
Vetas hidrotermales y diseminación Cu-Au en depósitos más antiguos de hierro bandeado (BIF) o mineralización de óxidos de Fe Estrato-ligados, brecha o controlados por fallas Polimetálicos: Cu, Au, Ag, Bi, Co, W Alteración: Potásica y cálcico-sódica Ej. Depósitos Osborne y Starra, Australia; Salobo, Brasil
Sub-tipo Kiruna
Cuerpos masivos de magnetita-apatitoactinolita (Cu y Au escasos o ausentes) Cuerpos irregulares, tabulares, con forma de chimeneas, diques y vetas Monometálicos de Fe y porfidos cupríferos relacionados con óxidos de Fe Alteración: sódica Ej. Kirunavaara, Suecia; Faja Ferrífera Chilena
Sub-tipo Phalaborwa (Palabora)
Dentro o marginal a una intrusión alcalinacarbonatita Vetas, capas, diseminaciones y agregados; fase intrusiva tardía Magnetita de bajo-Ti, apatito, olivino, flogopita, carbonato, fluorita, sulfuros Cu, pirita, PGE, Au, Ag, uranotorianita, baddeleyita Zonación en menas; alteración Na & K Ej. Depósito Phalaborwa, Sudáfrica
Sub-tipo Bayan-Obo
Hospedado por roca de caja (distal a intrusión alcalina) Vetas, capas, diseminaciones, agregados, lentes estrato-ligados Magnetita (de reemplazo o pre-existente), hematita, bastnaesita, flogopita, óxidos de Fe-Ti-Cr-Nb, fluorita, monazita, carbonato Zonación en menas; alteración Na & K Ej. Depósito Bayan Obo, China
Otros depósitos asociados a escala distrital
IOCG ocurren en la vecindad de: – Pórfidos Cu-Mo o Cu-Au alcalinos y calcoalcalinos – Mantos Cu-Ag – Cuerpos de U hospedados en rocas volcánicas – Depósitos de hierro bandeado ricos en hematita – Depósitos de Au-PGE hospedados en rocas sedimentarias – Vetas polimetálicas de Ag-Pb-Zn-Au – Depósitos tipo SEDEX
Constituyen enormes recursos geológicos
Reservas importantes de metales base, preciosos y otros metales Fuente mayor de Fe, Cu, Au, U, REE (LREE), F, vermiculita Importante fuente de Ag, Nb, P, Bi, Co Sub-productos: PGE, Ni, Se, Te, Zr Elementos asociados: As, B, Ba, Cl, Co, F, Mo, Mn, W (Pb, Zn)
IOCG en Chile
Actualmente son un blanco de exploración importante a lo largo de la Franja Ferrífera chilena Cordillera de la Costa de las Regiones III y IV, principalmente dentro del dominio del Sistema de Falla de Atacama y rocas intrusivas y volcánicas del Cretácico Inferior
Yacimientos de Fe-apatita y Ox. Fe-Cu-Au Sillitoe (2003) plantea que los depósitos de Fe-apatita y los de Ox. Fe-Cu-Au pertenecen a un mismo clan de depósitos en el que los de Fe-apatito representan un miembro extremo deficiente en Cu. (transición?)
Sillitoe, 2003
Pero todavía hay controversia sobre el origen de los yacimientos de Fe-apatito y también respecto al tipo de fluidos que originan a los de Ox. Fe-Cu-Au. Magmático vs de cuenca.
Mina Candelaria, 20 km sur de Copiapó: Distrito Punta del Cobre
Distrito minero Punta del Cobre
Distrito Punta del Cobre
Depósitos conocidos desde siglo XVII Explotación desde siglo XIX Desde 1952 con la instalación de la Fundición de Paipote la producción del distrito se incrementó gradualmente En 1987 se descubrió Candelaria, la que fue evaluada mediante 325 sondajes (98.600 m en grilla de 50 m) y entró en una operación de gran minería en 1994 (rajo abierto y flotación).
Distrito minero de Punta del Cobre desde Sierra El Bronce. Vista al este
Distrito Punta del Cobre
Vetas NNW y NW con Cpy-Py-especularita que en profundidad tienen magnetita y más Py; Abundancia, Agustina, Bateas, Independencia, Delirio, Santos, Carola Brechas tabulares (verticales) con matriz de CpyPy-especularita-cuarzo-calcita; Agustina, Resguardo Stockwork y/o vetillas irregulares cortando rocas alteradas o cuerpos de reemplazo de magnetita; rodean a cuerpos de brecha y vetas Roca de caja “albitófiro”; alteración sódica Mantos; rocas sedimentarias brechosas bandeadas cementadas por Cpy-Py-especularita-cuarzo
Marschik, R. & Leveille, R.A. (1998):
Mineralización estratiforme sobre el contacto de rocas volcánicas/ sedimentarias (mina Socavón Rampa).
Vetillas irregulares de calcopirita-pirita (mina Socavón Rampa-Trinidad).
Brecha con clastos de rocas volcánicas con matriz de calcopirita-pirita (mina Socavón Rampa).
Veta de magnetita masiva en contacto con veta de calcopiritaPirita (mina Carola). Esta relación espacial ilustra las dos etapas separadas de mineralización metálica en el distrito Candelaria-Punta del Cobre.
Microfoto de mena típica de la mina Socavón-Rampa Mostrando calcopirita, pirita y especularita (hematita). Campo de visión aprox. 3 mm.
Reemplazo incompleto de hematita por magnetita (pseudomorfos) (mushketovita); es una característica típica del distrito (mina Carola). Campo de visión aprox. 3 mm.
Candelaria fue descubierta por casualidad en 1987 durante exploraciones de un yacimiento de tipo skarn (mina Lar) por Phelps Dodge; sondaje 33 se dejó profundizar 70 m en andesitas estériles inferiores y terminó cortando 20 m de mena de magnetita y sulfuros con 1% Cu y 0.3 g/t Au
Mina Candelaria; Phelps Dodge
Marschik, R. and Leveille, R.A. (1998): The Candelaria-Punta del Cobre iron oxide copper-gold deposits, Chile. Geological Society of America, Abstracts with Programs, A-371.
El Distrito Punta del Cobre y el yacimiento La Candelaria se localizan a 20 km al sur de Copiapó.
Figura 1. Mapa Geológico del Área Candelaria-Punta del Cobre Notar la ubicación de la sección A-A’ de la siguiente figura
Marschik, R. & Leveille, R.A. (1998) Sección esquemática desde el Batolito Copiapó hasta el distrito Punta del Cobre. Se muestra la posición estratigráfica de los cuerpos de mena.
Estratigrafía de Candelaria
Marschik, R. & Leveille, R.A. , (1998)
Distribución de los tipos de alteración hidrotermal en Candelaria
Marschik, R. & Leveille, R.A. , (1998)
Posición del cuerpo mineralizado de Candelaria
Sección de la parte norte del yacimiento Candelaria
Marschik, R. & Leveille, R.A. , (1998)
Rajos de mina Candelaria desde Sierra El Bronce. Vista al suroeste.
Mena típica de Candelaria. La mineralización de calcopirita-pirita está sobreimpuesta a rocas volcánicas-volcanoclásticas con intenso Metasomatismo de Fe (magnetita).
Veta de rumbo NNW de calcopirita-pirita en el pique sur de Candelaria.
Marschik, R. & Leveille, R.A. (1998)
Paragénesis de la mineralización y de los eventos principales de alteración.
La mineralización de Candelaria-Punta del Cobre ocurrió en Dos etapas hidrotermales mayores: 1) una etapa de óxidos de Fe temprana y 2) una etapa de sulfuros sobreimpuestos. Alteración Biotítica acompaña la etapa temprana de óxidos de Fe. Una isócrona inversa 40Ar/39Ar en biotita de 114.9±1.0 Ma (±2s) se interpreta como representativa de esta etapa hidrotermal temprana.
Edades para Candelaria
40Ar/39Ar
Biotita temprana plateau 116.51 ± 0.26 Ma (Marschick y Fonboté, 2001). 40Ar/39Ar Biotita asociada a calcopirita-pirita plateau 115.14 ± 0.18 Ma (Marschik y Fontboté, 2001) 40Ar/39Ar Biotita etapa temprana fusión total 114.9±1.0 Ma (Marschik y Leveille, 1998) Biotita temprana asociada a metasomatismo de magnetita 114.2 ± 0.8 y 114.1 ± 0.7 Ma (Ulrich y Clark, 1999) 40Ar/39Ar Biotita 111.0 ± 1.7 Ma; 110.7 ± 1.6 Ma : edad de mineralización coincidente con deformación de cizalle dúctil de rocas y menas (Arévalo et al., 2000). 40Ar/39Ar Anfíbola relacionada a calcopirita 111.7 ± 0.8 Ma (Ulrich y Clark, 1999). Re/Os Molibdenita 114.2 ± 0.6 y 115.2 ± 0.6 Ma: edad de mineralización; las edades de 110 a 112 Ma deben corresponder a un evento más joven de alteración o mineralización (Mathur et al., 2002).
Composición isotópica de azufre de calcopiritas y piritas de depósitos de Candelaria-Punta del Cobre; rango de d34SCDT de 0.7 to +2.9 ‰, consistente con una fuente magmática del azufre. El azufre puede provenir de la lixivación de rocas volcánicas o ser una contribución de fluidos magmáticos (Marschik et al. 1997).
Composición isotópica de Pb de menas de depósitos de Candelaria-Punta del Cobre y rocas del Batolito Copiapó. Los datos indican una fuente común de Pb para la mineralización de óxidos Fe Cu-Au y las rocas del batolito. La signatura isotópica del Pb es consistente con una mezcla de Pb derivado de los reservorios del manto y de la corteza superior. El marco de arco continental de las rocas intrusivas de acuerdo a la geología regional es consistente con la signatura isotópica del Pb (Marschik et al. 1997).
Mina Manto Verde 32 km SE de Chañaral
Brechas con matriz de especularita y minerales oxidados de Cu en falla subsidiaria de Sistema de Falla de Atacama Recurso de oxidado 120 Mt @ 0.72% Cu (ley de corte 0.2% Cu) Reservas 85 Mt @ 0.82% Cu >400 Mt @ 0.52% Cu Recurso de sulfuros en profundidad
Manto Verde
Manto Verde
Mina Manto Verde
Mina Manto Verde Anglo-American
Se
explotan 15.000 t/día con lixiviación en pilas y electro-obtención de Cu.
Brecha de Brecha falla hidrotermal
Sericita- carbonato sobreimpuestos a microclina-clorita
Envolvente de mineral ley de corte 0.4% Cu oxidado y sulfurado
Vila et al., 1996
Manto Verde
Brechas con abundante especularita con minerales oxidados de Cu hasta 200 m de profundidad. Mineral primario en profundidad con magnetita, calcopirita y pirita (Cpy/Py = 5/1) Sulfuros depositados al mismo tiempo y posteriores a especularita (magnetita en profundidad). Existían cuerpos vetiformes de mayor ley de Cu-Au que fueron explotados en forma subterránea previo a la operación a rajo abierto desde 1995.
Inclusiones fluidas indican fluidos a ~180°-250°C y evidencias de ebullición, sugerente de condiciones hidrostáticas durante la mineralización y relativamente poca profundidad. La salinidad era alta (30-50% NaCl eq.) sugerente de fluidos de origen magmático. Manto Verde sería más somero que Candelaria. Las rocas en Manto Verde fueron afectadas por una alteración potásica con entrecrecimiento de microclina y clorita, con cuarzo y hematita. En parte de las brechas la asociación anterior está alterada a sericita y arcillas, con más especularita, cuarzo y turmalina finamente diseminada. Además, vetilleo tardío de calcita. La alteración hidrolítica (sericita, arcillas) es también una diferencia con Candelaria donde ésta prácticamente no existe. Edades K-Ar 121 a 117 Ma (Aptiano) en andesitas y diques alterados (Vila et al., 1996).
Conclusiones
Yacimientos de Ox. Fe-Cu-Au se presentan en la Faja Ferrífera Chilena del Cretácico Inferior, aunque Candelaria está levemente más al este. El origen hidrotermal metasomático de ellos no se discute. Sin embargo, la fuente de fluidos mineralizadores y metales es todavía controvertida.
Conclusiones
Los datos actuales sugieren una derivación magmática de los fluidos mineralizadores, pero no excluyen la participación de otros fluidos en la génesis de estos depósitos. La incorporación de sulfuros ocurrió en una etapa tardía y el Au se asocia a la calcopirita que es el sulfuro dominante (Cpy/Py = 5/1).
Sillitoe (2003) planteó que los depósitos de óx.Fe-apatita y los de óx.Fe-Cu-Au pertenecen al mismo clan, siendo los primeros un miembro deficiente en Cu de este tipo de depósitos minerales El balance de la evidencia se inclina hacia un origen hidrotermal metasomático de ambos.
