INTRODUCCIÓN A LOS DEPÓSITOS MINERALES
Mineral: sustancia de origen natural con estructura interna ordenada y composición química dentro de rango definido. Los minerales pueden ser de uso práctico para la humanidad, ya sea por sus propiedades como mineral, o bien para la extracción de elemento(s) particular(es) como por ejemplo los metales (mineral de mena).
Depósito mineral o yacimiento: es una zona o cuerpo de concentración de recursos minerales.
Mina: es un yacimiento en el cual es posible realizar la extracción de un mineral o elemento con un beneficio económico.
Mena: mineral que contiene un elemento de interés económico, generalmente un metal. Cu de la calcopirita, Hg del cinabrio, Sn de la casiterita, entre muchos
Ganga: minerales que acompañan a la mena, pero que no presentan interés minero en el momento de la
explotación. Ej: cuarzo y la calcita.
Estéril: Corresponde a las rocas que no contienen mineral o lo contienen en cantidades muy por debajo de la ley de corte. No suele corresponder con la ganga, que como se indica antes, son los minerales acompañantes de la mena.
Subproductos (o by-products ): Suelen ser minerales de interés económico, pero que no son el objeto principal de la explotación, si bien aumentan el valor económico de la producción: por ejemplo, el Cd o el Hg contenido en yacimientos de sulfuros con altos contenidos en esfalerita, o el manganeso contenido en los pórfidos cupríferos
Ley: es un valor cuantitativo de un elemento en una roca con mineral de mena (ej. 1.2% Cu => 12 Kg de Cu por ton de roca).
Ley medi a:
Es la concentración que presenta el elemento químico de interés en el yacimiento. Se expresa como tantos por ciento, o como gramos por tonelada (g/t) (equivale a partes por millón, ppm) u onzas por tonelada (oz/t).
cort e o cut-off : Es la concentración mínima que debe tener un elemento en un yacimiento para ser explotable, es decir, la concentración que hace posible pagar los costes de su extracción, tratamiento y comercialización.
co nc entr ación ció n: Es el grado de enriquecimiento que tiene que presentar un elemento con respecto a su F actor d e con concentración normal para que resulte explotable, es decir: Fc= Ley de corte/ Clark
Cl ark d e
Ley d e
un el emento es l a con conc entr ación ción d e es e el emento en l a cort ez ez a t err estr e (abundantes: >0.01%; raros:
<0.01%).
Reservas: Cantidad (masa o volumen) de mineral susceptible de ser explotado. Depende de un gran número de factores:( ley media, ley de corte) y de las condiciones técnicas, medioambientales y de mercado existentes en el momento de llevar a cabo la explotación. Se complementa con el concepto de R ecurso, que es la cantidad total de mineral existente en la zona, incluyendo el que no podrá ser explotado por su baja concentración o ley.
Productos de rendimiento económico Metales preciosos Pt, Au, Ag Metales base amplio uso Cu, Zn, Ni, Pb Para aleaciones Ni, Cr, Mn, Mo, Ti Para aeronáutica Ti, Cd, Li Minerales radioactivos o estratégicos U, Zr, Li (pilas de alta duración) Minerales no metálicos Nitratos (salitres, sulfatos, fosfatos, bórax)
Para fertilizantes Carbonato, sales, yodo Para construcción productos pétreos
PROCESOS MAGMÁTICOS : Emplazamiento de cuerpos intrusivos profundos Ortomagmáticos
Expulsión de fluidos originados en el magma: hidrotermales--magmáticos y magmáticos-hidrotermal
Por mezclas de aguas meteóricas y fluidos Hidrotermales
Volcanogénico exhalativos asociados a Volcanismo
PROCESOS METAMÓRFICOS: Zonas de Falla (cizalle)
Metasomatismo (migración de fluidos durante metamorfismo
PROCESOS SEDIMENTARIOS : Erosión selectiva, meteorización
migración y sedimentación química
migración y sedimentación física
Procesos concentradores mecánicos
Sedimentarios orgánicos
II.PROCESOS EXÓGENOS O SUPERFICIALES La meteorización y transporte Las trasformaciones que implica una erosión selectiva pueden dar lugar a yacimientos, que reciben el nombre de yacimientos residuales (lateritas, bauxitas: mena de Al y Fe) Yacimientos supérgenos lixiviación y oxidación de elementos valiosos de la parte superior de depósitos minerales preexistentes. Precipitación a profundidad en mayores concentraciones. Lixiviación de elementos metálicos de depósitos primarios y transporte en solución por aguas subterráneas y redepositación en gravas alejadas del depósito madre. Yacimientos exóticos La sedimentación detrítica Da origen a rocas como las areniscas, y los depósitos se forman a través de una concentración mecánica de minerales (yacimientos denominados de tipo placer: oro, casiterita, gemas) La sedimentación química Da origen a rocas de interés industrial, como las calizas, y a minerales industriales, como el yeso o las sales, fundamentalmente Composición de Magmas
Los yacimientos de origen magmático ya sea directo o distal comprenden la mayoría de los depósitos minerales metálicos.
La composición de magmas juega también un rol importante sobre el tipo de mineralización asociada, donde la composición de magmas es función en gran medida del ambiente tectónico en el cual es generado.
Se entiende por magma a un sistema multicomponente de sustancias en estado líquido, sólido y gaseoso.
La fase líquida es la más predominante, constituida principalmente por soluciones aluminosilicicatadas, acompañadas de iones libres como Na, Ca, K, Mg entre otros.
La fase sólida se conforma de olivinos, piroxenos plagioclasas y otros, diseminados en el líquido.
La fase gaseosa está compuesta principalmente por agua y cantidades menores de CO2, HF, HCl, SO2, H2BO3, etc. Alteración Hidrotermal Cambios mineralógicos, texturales y químicos de una roca producidas ante la presencia o circulación de soluciones hidrotermales La alteración hidrotermal puede involucrar:
Crecimiento de nuevos cristales
Disolución y precipitación de nuevos minerales
Lixiviación
Depositación
Transformación de fases minerales
Reemplazo o metasomatismo
Sistema abierto de interacción agua ± roca
Desequilibrio químico
Adición o remoción de componentes químicos
Reacciones de intercambio iónico (intercambio catiónico o cambio de base)
Ej. Mg2+ por Ca2+ o Na+ por K+
Cationes metálicos por H+ , que es un caso especial de intercambio iónico Hidrólisis
Sistemas del tipo Pórfido Cuprífero Generalidades Los depósitos del tipo pórfido cuprífero comprenden yacimientos de gran volumen de mineralización primaria de sulfuros de cobre-fierro y fierro, en general hospedados y directamente asociados a cuerpos intrusivos porfíricos, pero en ningún caso estrictamente restringidos a roca intrusiva. Estos yacimientos están asociados a arcos magmáticos de márgenes continentales y a magmatismo calcoalcalino de composición intermedia. La roca huésped es típicamente granodiorita, cuarzo-monzonita y pórfido andesítico, asociado a sistemas intrusivos multifacéticos y comúnmente relacionado con etapas tardías de la evolución magmática. La textura porfírica indica que los magmas intruyeron y cristalizaron cerca de la superficie y debido a su naturaleza relativamente poco profunda se denominan intrusivos epizonales, pero ellos pueden ser equigranulares con grano moderadamente grueso y
La mineralización puede ocurrir :
y
en forma diseminada,
y y
en vetillas y enjambres de vetillas (stockworks), en columnas de brecha
Como rellenos de vesículas y matriz
La alteración hidrotermal es normalmente zonada, En el caso del ³modelo ideal´, existe un núcleo de alteración potásica, sobrepuesto un halo de alteración fílica con bordes laterales de alteración argílica y un halo externo de alteración propilítica
Mineralización y Alteración La mineralogía primaria de los pórfidos cupríferos consiste principalmente en pirita y calcopirita (aprox. 90% de los sulfuros), con menor bornita, enargita, tetrahederita y trazas de molibdenita y esfalerita. y
La mineralogía supérgena consiste principalmente en calcosina y covellina (enriquecimiento) y en minerales oxidados de cobre como malaquita, crisocola, atacamita, copper Wad y copper Pitch entre otros (zona oxidada).
Alteración Supérgena y Enriquecimiento Secundario y
En el caso de sistemas de pórfido cuprífero expuestos a procesos de alteración supérgena en ambientes áridos ocurren procesos de enriquecimiento secundario, superpuestos a la mineralización y alteración primaria (T). El perfil de alteración/ mineralización descendente desde superficie corresponde
y
zona lixiviada, con abundantes óxidos e hidróxidos de fierro, arcillas y cuarzo, con valores de Cu normalmente por debajo del 0.1-0.2%. Esta zona alcanza profundidades de 20 a 25 m, en algunos casos hasta 400 m.
y
zona oxidada con óxidos e hidróxidos de fierro y mineralización oxidada de cobre (crisocola, malaquita, atacamita, antlerita, brochantita, etc.), con leyes que pueden superar el 1%. Esta zona ocurre normalmente entre los 25 a 50 m, bastante variable en todo caso.
Zona enriquecimiento secundario, con mineralización principalmente de calcosina y covellina, con leyes entre 1 y 2% Cu. Esta zona ocurre normalmente bajo los 50 metros, alcanzando espesores en algunos casos de hasta 200 m. Depositados bajo el nivel freático SÍNTESIS · Depósitos epigenéticos: mineralización hipógena (primaria) introducida en las rocas. · Relacionados espacial y temporalmente con cuerpos intrusivos. Stocks subvolcánicos (intrusiones epizonales; 1-5 km de profundidad) de composición félsica, usualmente porfíricos con fenocristales de plagioclasa, biotita y hornblenda. Usualmente multifase (varias fases intrusivas). · Alteración hidrotermal pervasiva; zonas de alteración concéntricas en y en torno al complejo intrusivo. Las intrusiónes crean el sistema hidrotermal. · Sulfuros de cobre y molibdeno como minerales de mena primarios dentro de los halos de alteración hidrotermal. · Amplios sistemas de fracturas que tienden a estar centrados en la porción ápical de uno o más cuerpos intrusivos y sus rocas de caja adyacentes. Marco tectónico Márgenes convergentes de placas y arcos magmáticos ligados a subducción. · Pórfidos Cu-Mo = Márgenes continentales activos · Pórfidos Cu-Au = Arcos de islas · Pórfidos de Mo = Parte interna (lado del continente) de arcos magmáticos). · Pórfidos de Sn-W = Tras-arco Estilos Pórfidos dominados por venillas , Pórfidos dominados por brechas Mineralización hipógena diseminada, stockworks/venillas, brechas Pórfidos Cupríferos Los pórfidos cupríferos son yacimientos de gran tonelaje y de baja ley (0,2 a 2,0 % Cu), que se originan por el emplazamiento de un cuerpo intrusivo en la corteza terrestre en condiciones de gran temperatura. En estas estructuras la mineralización se encuentra distribuida en toda la roca, en forma diseminada -como partículas- y en estructuras como vetas, vetillas stockworks, fracturas y fallas. Además del cobre, estos yacimientos pueden presentar cantidades variables de molibdeno y/o metales preciosos (oro y plata), susceptibles de ser recuperados económicamente. Generalmente, los yacimientos del tipo pórfido afloran en márgenes continentales destructivos, especialmente en zonas de subducción. Los pórfidos cupríferos más grandes del mundo se ubican en Chile, Estados Unidos y Canadá, como también en Panamá, México, Nuevo Guinea e Irán. La mineralogía primaria de los pórfidos cupríferos consiste principalmente en pirita y calcopirita (aprox. 90% de los sulfuros), con menor bornita, enargita, tetrahederita y trazas de molibdenita y esfalerita La mineralogía supérgena consiste principalmente en calcosina y covellina (enriquecimiento) y en minerales oxidados de cobre como malaquita, crisocola, atacamita, copper Wad y copper Pitch entre otros (zona oxidada). ZONAS DE ALTERACIÓN HIDROTERMAL
Zona Potásica (potassic zone): corresponde a la zona que se encuentra más al interior de la alteración. Los feldespatos, plagioclasas y minerales máficos primarios sufren procesos hidrotermales, a través de los cuales se alteran y cambian a ortoclasa y biotita, a ortoclasa y chlorita, o también a ortoclasa y biotita y clorita (chl) algunas veces con sericita, anhidrita, cuarzo (qz) en stockworks. Es importante recordar que el núcleo de esta zona puede ser pobre en mena. Zona filítica (phyllic zone) o zona sericítica: Se trata de una zona de transición con espesores de entre 2 hasta 30 metros, en que la biotita primaria y los feldespatos se descomponen a sericita y rutilo, y donde ocurre la paragénesis de cuarzo-sericita-pirita, con poca clorita, Illita, rutilo y pirofilita. En esta zona los carbonatos y la anhidrita son muy escasos. Es fundamental considerar que el límite entre la zona potásica y la zona filítica no es bien definida. Zona argílica (argillig zone): corresponde a una zona no siempre bien desarrollada, en donde ocurre la formación de minerales arcillosos, tales como caolín, montmorillonita y pirita en vetillas pequeñas. Los feldespatos alcalinos no muestran fuertes alteraciones, y la biotita primaria sufre la transformación parcial a clorita. Zona propilítica: (propylitic zone): corresponde a la zona más exterior del sistema sin contacto definido a la roca de caja. Las alteraciones van disminuyendo paulatinamente hasta que desaparecen completamente. Los minerales característicos de esta zona son clorita, pirita, calcita y epidota. Las plagioclasas no siempre muestran alteraciones y la biotita y hornblenda sufren transformaciones parciales o totales a clorita y carbonatos.
En general las alteraciones hidrotermales dependen de los siguientes factores: la composición del fluido hidrotermal, la composición de la roca de caja, la temperatura, pH, Eh y razón agua / roca.
Características
detalles
generales Leyes
de metal
Rocas
existentes Alteraciones
Estructuras
Cu: entre 0,3 % hasta 1,4 % Mo entre 0,01 hasta0,06% Au 0 hasta 0,6 g/ton Intrusivas: Granitos, granodioritas, tonalitas, monzonitas cuarcíferos, dioritas Subvolcánicas: stocks dioriticos - granodioríticos con textura porfídica Volcánicas: +/-dacitas Alteración potásica, sericítica, argílica, propilítica y silificación (LOWELL & GU ILBERT ; SILLITOE) diseminación: la mena aparece en finas partículas distribuidas Stockworks: rellenos de diaclasas, vetillas venillas, vetas con mena, u otros minerales de formación hidrotermal como yeso, calcita y baritina. Pebble dykes: Brechas hidrotermales de diferentes tamaños Estructuras tectónicas expansivas (fallas, diques) con-genéticas de la formación del yacimientos
Diques son estructuras de formación magmática (cristalización magmática) con un ancho entre 1 m hasta 200 m. Diques muestran frecuentemente una Salbanda en los límites a la roca de caja, por un enfriamiento rápido durante la cristalización en comparación de sectores interiores del dique. La Salbanda se nota en terreno como dos líneas paralelas de rocas de mayor o menor resistencia a la meteorización. Los Diques sufren muchas veces cambios metasomáticos por las propias aguas hidrotermales del sistema (después de la cristalización)
Vetas son estructuras de formación post-magmática, en la mayoría hidrotermal. Los minerales se cristalizan a partir de una fase acuosa de acuerdo de la temperatura y presión. Depósitos Estratoligados de Cobre Generalidades Los yacimientos estratoligados de Cu corresponden a cuerpos subhorizontales tipo manto o a cuerpos de brecha y veta con mineralización importante de sulfuros de cobre. Estos yacimientos reciben el nombre de estrato ligados por estar comúnmente asociados, limitados y hospedados en secuencias de rocas volcánicas, ya sea en lavas o en sedimentos volcánicos. En algunos casos la roca huésped puede corresponder a calizas, areniscas marinas y lutitas lacustres, pero estas secuencias aparecen intercaladas dentro de secuencias volcánicas
Ocurrencia de la Mineralización La mineralización ocurre principalmente en lavas andesíticas porfiríticas y brechas, comúnmente en zonas amigdaloidales de lavas, (relleno de amígdalas) o rellenando fracturas, brechas y también finamente diseminada en la masa fundamental. En caso de roca huésped calcáreo y arenisco, la mineralización de sulfuros está asociada con abundancia de material orgánico, donde los sulfuros se dan en forma finamente diseminada o en fracturas. Ambiente de Formación Estos yacimientos ocurren en cuencas tectónicas o sedimentarias de subsidencia a lo largo de cinturones volcánicos calcoalcalinos en corteza continental (arco volcánico continental). Mineralización y Alteración La mineralización primaria de cobre consiste en Bornita, calcosina y calcopirita, asociada con pirita, Hematita y/o magnetita.
La alteración hidrotermal es en general de carácter débil, siendo en muchos casos, indistinguible del metamorfismo regional de la roca huésped. En algunos casos se puede observar albitización, alteración sericítica o argilica débil y propilitización, pero la alteración hidrotermal no es un aspecto de gran notoriedad. Presencia de granates ha sido también reportada.
En general se observa una zona superior de óxidos de Cu supérgenos y una zona inferior de sulfuros hipógenos. La mayoría no presenta zonas de enriquecimiento de sulfuros a diferencia de los pórfidos Cu, sin embargo han sido reconocidos en Mantos Blancos. Estratoligados de Cu chilenos Distribución Estos yacimientos aparecen ligados principalmente a tres franjas de arco volcánico 1.
Edad Jurasico Cordillera de la Costa Antofagasta, norte de Chile Ej: Mantos Blancos 500 Mt, 1.0 % Cu, Buena Esperanza, Susana, Mantos del pacífico, Mantos de la Luna, Santo Domingo. 2. Edad Cretácico inferior, III y R Metropolitana, zona centro norte y centro de Chile Ej: El Soldado 100 Mt, 1,6% Cu, Lo Aguirre.
2.
Edad Cretácico superior-Paleoceno, de menor importancia, también en el centro norte y centro del país
DEPÓSITOS HOSPEDADOS EN ROCAS VOLCÁNICAS Este tipo incluye depósitos estratoligados con calcosina y bornita como mena dominante y se hospedan en lavas andesíticas y basálticas. La mineralización ocurre en los estratos volcánicos y en brechas hidrotermales y está espacialmente asociada a diques, cuellos volcánicos y filones gabro-dioríticos. La alteración hidrotermal es muy discreta y débil en superficie... Variados grados de oxidación son observables en la parte superior de muchos de estos depósitos, producto de rit a, brochantit a, mal aquit a y crisoco l a. procesos supérgenos, con at ac amit a y menor ant le Ocurrencia
Mineralización estratiforme de bornita-calcosina como relleno de vesículas en lavas, desarrollo de brechas hidrotermales mineralizadas, relleno de fracturas y ocasionalmente como matriz de sedimentos. DEPÓSITOS EPITERMALES DE METALES PRECIOSOS
Yacimientos de metales precioso formados cercanos a la superficie a profundidades por lo general no mayor a los 1000 - 2000 m.
Asociados a actividad volcánica, por lo general, ocurren a temperaturas que fluctúan entre los 200 y 300°C con un promedio de unos 240 a 250°C.
A estos yacimientos se asocia una mineralización principal de Au y Ag con presencia mayor o menor de sulfuros de metales base, en general, Cu, Pb y Zn.
La mineralización se da principalmente en vetas y vetillas o bien asociadas a intensas zonas de brechización y relleno de espacios abiertos. También puede presentarse en forma diseminada.
Alteración: silicificación, argilización, propilitización Yacimientos epitermales están asociados en general a volcanismo Terciario y muy pocos depósitos más antiguos han sido hallados (Jurásico, cretácico). Esto se explica ya sea por erosión de sistemas más antiguos o bien por metamorfismo de estos, donde todo rasgo epitermal ha sido borrado
Ambiente tectónico: arcos de islas y arcos continentales asociados con zonas de subducción CLASIFICACIÓN Se distinguen dos tipos de depósitos epitermales: Alta sulfidización (sulfato-ácida): se forma en conexión con sistemas geotermales relacionados con aparatos
volcánicos, a partir de soluciones ácidas que contienen volátiles residuales magmáticos. El contenido de metales base es relativamente alto, especialmente en Cu y la alteración se encuentra caracterizada por el tipo argílica avanzada (caolinita alunita) y silicificación. Esta se encuentra rodeada de alteración sericítica y finalmente propilítica.
Baja sulfidización (sericita adularia) se forma en sistemas geotermales donde las aguas superficiales se mezclan con aguas más profundas salinas calentadas en un régimen lateral. El contenido de metales base varía ampliamente siendo en general pobre en Cu. La alteración se representa por una zona de sericita que bordea a un sector silicificado adyacente a un filón. Diseminación de feldespato potásico y/o clorita en grano fino y la zona sericítica grada externamente a una propilítica. No tan comunes en Chile, donde dominan los yacimientos epitermales de alta sulfuración
Características
detalles
generales Leyes
de
metal Rocas
existentes
Alteraciones
Estructuras
Cu: entre 0,3 % hasta 1,4 % Mo entre 0,01 hasta0,06% Au 0 hasta 0,6 g/ton Intrusivas: Granitos, granodioritas, tonalitas, monzonitas cuarcíferos, dioritas Subvolcánicas: stocks dioriticos granodioríticos con textura porfídica Volcánicas: +/-dacitas Alteración potásica, sericítica, argílica, propilítica y silificación (LOWELL & GUILBERT ; SILLITOE) diseminación: la mena aparece en finas partículas distribuidas Stockworks: rellenos de diaclasas, vetillas venillas, vetas con mena, u otros minerales de formación hidrotermal como yeso, calcita y baritina. Pebble dykes: Brechas hidrotermales de diferentes tamaños Estructuras tectónicas expansivas (fallas, diques) con-genéticas de la formación del yacimientos Baja
Sulfidización Alta Sulfidización (LS) Sericita(HS) Adularia Sulfato-Ácida
FORMA
Filones
en fracturas abiertas, stockworks frecuente, reemplazo y diseminación raros
Mineralización diseminada, reemplazo frecuentes, stockworks y filones raros
TEXTURAS
Filones,
relleno de cavidades, brechas
Reemplazamientos de rocas encajantes, brechas, filones
MINERALES METÁLICOS
Pirita, electrum, oro, esfalerita, galena (Arsenopirita)
Pirita, enargita, calcopirita, tenentita, covellina, oro, teluros
GANGA
Cuarzo, calcedonia, calcita, adularia, ilita, carbonatos
Cuarzo, alunita, caolinita, pirofilita
GAMETALES
Au, Ag, Zn, Pb, (Cu, Sb, As, Hg, Se)
Cu, Au, Ag, As, (Pb, Hg, Sb, Te, Sn, Mo, Bi)
