geo economica

MetalogénesisTectónica de placas y depósitos minerales

J. Tapia1

1Departamento de Ingeniería de Minas

Universidad de Antofagasta

Primavera 2014

J. Tapia (joseline.tapia@uantof.cl) (UA) Metalogénesis 02 2014 1 / 46

Índice

1 Composición interna de la TierraComposición de la Tierra

2 Teoría de la tectónica de placasMargen divergenteMargen convergenteMargen transformante

3 Tectónica de placas y depósitos mineralesMenas en el norte de ChileDepósitos en límites divergentesDepósitos en límites convergentes

Estructura de la TierraLas tres componentes de la Tierra

El planeta estáconstituido por trescapas principales quede afuera haciaadentro son: corteza,manto y núcleo.

La corteza se divideen: continental yoceánica.

Composición de la TierraLa corteza terrestre

La corteza oceánicatiene un grosor aprox. de8 km.Tiene un alto contenidode Fe, Mg y Ca.Tiene una densidad de2,9 g/cm3

La corteza continentaltiene un espesorpromedio de 45 km.Tiene una densidadpromedio de 2,8 g/cm3.

Tectónica de placasPlacas tectónicas

La teoría de latectónica de placasfue forjadaprincipalmente entrelos años 50 y 60.

Se le considera la gran teoría uni�cadora de las Ciencias de la Tierra, yaque explica una gran cantidad de observaciones geológicas y geofísicas deuna manera coherente y elegante.

Tectónica de placasTeoría

Es aquella que proponeque la capa externa de laTierra está constituida deplacas individuales queinteractúan en variosmodos y a su vez puedeproducir terremotos,volcanes, montañas eigualmente la cortezaterrestre.

La tectónica de placas tiene su origen en dos teorías que le precedieron: la teoría

de la deriva continental y la teoría de la expansión del fondo oceánico

(repasar cátedras de MN-531).

Tectónica de placasTipo de placa

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Tectónica de placasMárgenes de placas: divergente

Divergentes

Dorsales

meso-oceánicas

Tectónica de placasDorsales mid-oceánicas

Tectónica de placasMárgenes de placas divergentes: Dorsal del Atlántico e Islandia

Tectónica de placasIslandia: �suras en Thingvellir (izq.) y Volcán Ka�a (der.)

Tectónica de placasIslandia

Tectónica de placasRifts (e.g. Rift de África)

El E de África podría ser el sitio de unpróximo gran océano en la Tierra.

Las interacciones entre las placas en laregión, les otorga a los cientí�cos unaoportunidad para estudiar cómo el océanoAtlántico comenzó hace ∼ 200 Ma.

Los geólogos piensan que si la separacióncontinúa, las 3 placas que se juntan en ellímite del actual continente de África, sesepararán completamente, permitiendoque el Océano Índico inunde el área yhaciendo que la esquina más oriental deÁfrica (el cuerno de África) se transformeen una importante isla.

Tectónica de placasRifts (e.g. izq. Mar Rojo; der. esquema)

Tectónica de placasRifts (e.g. Erta Ale)

Vista en helicóptero (Febrero1994) del lago de lava activoen el cono del cráter delErta-Ale (Etiopía), uno de losvolcanes activos en la zona delrift del este de África.

El color rojo al interior delcráter muestra dónde la lavafundida rompe la lavasolidi�cada (corteza negra)(Fotografía de JacquesDurieux, Groupe VolcansActifs, sitio USGS)

Tectónica de placasRifts (e.g. Erupción del volcán Oldoinyo)

Oldoinyo Lengai, otrovolcán activo de lazona del rift del este deÁfrica, eruptaviolentamente en 1966(Fotografía de GordonDavies, sitio USGS).

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Tectónica de placasMárgen de placas: convergente

El tamaño de la Tierra no ha cambiadosigni�cativamente durante los últimos 600Ma, y no mucho desde su formación hace4.56 Ba.

El tamaño no variable de la Tierra implicaque la corteza debe destruirse a tasassimilares de las que se crea.

Dicha destrucción (reciclaje) ocurre a lolargo de límites de placa convergentes,donde las placas se mueven hacia unpunto común, y a veces una placa sehunde (se subduce) bajo la otra. Dondeocurre este hundimiento se llama zona desubducción.

Tectónica de placasMárgenes convergentes

El tipo de convergencia que toma lugar entre placas depende del tipo de litosferainvolucrado.Puede ocurrir entra placa oceánica-continental; entre placa oceánica-oceánica;entre placa continental-continental.

Tectónica de placasSubducción

En la costa de Sudamérica a lo largo de la fosaPerú-Chile, la placa oceánica de Nazca estáempujando y siendo subducida por la cortezacontinental Sudamericana.

En contraparte, la placa Sudamericana estáalzándose, creando la cordillera de los Andes.

Sismos de gran magnitud y alzamiento rápido demontañas son comunes en esta región.

A pesar que la placa de Nazca se hunde suave ycontinuamente en la fosa, la parte más profundade la placa que se subduce se rompe en pequeñosfragmentos que quedan atrapados por largosperiodos de tiempo antes de moverserepentinamente generando los sismos, los que amenudo se encuentran acompañados dealzamiento de la corteza.

Tectónica de placasConvergencia corteza oceánica-corteza oceánica

Así como en la convergencia oceánica-continental, cuando dos placas oceánicasconvergen, una es usualmemnte subducida bajo la otra, y en el proceso se formauna fosa.

Tectónica de placasFosa de Las Marianas

La fosa de LasMarianas (paralelaa las Islas Mariana),por ejemplo, marcaen punto donde laplaca del Pací�coconvergerápidamente encontra de la lentaplaca de Filipinas.

Tectónica de placasColisión: Himalaya

Tectónica de placasColisión, Himalaya

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Tectónica de placasMárgenes de placas: transformante

Transformantes

Fallas transformantes

Tectónica de placasMárgenes de placas: transformantes (e.g. izq. Falla de San Andrés; der. Alpine Fault, NewZealand)

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Geología económica en Chile

GeneralidadesDepósitos minerales y tectónica

La tectónica de placas, así como la evolución cortical, entrega información basepara comprender la distribución y origen de los depósitos minerales y energéticos.

GeneralidadesDepósitos minerales y tectónica (e.g. menas de África)

La relación entre tectónica de placas ydepósitos minerales es signi�cativa en trestérminos:

I Procesos geológicos operando debido aliberación de energía en límites de placacontrolan el procesos de la deposiciónde minerales

I Los depósitos minerales se forman enambientes tectónicos particulares losque están gobernados por la tectónicade placas

I La reconstrucción de fragmentos decontinentes puede darnos una base útilpara la exploración de nuevos depósitosminerales

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Límites divergentesDepósitos minerales en ridges y dorsales (e.g. sulfuros masivos)

Varios requerimientos puedenser necesarios en cualquierambiente tectónico para laproducción y acumulación deminerales.

Algunos de estos ambientestectónicos cumplen con estosrequisitos.

La actividad hidrotermal enzonas de ridge da origen a:

I Depósitos de sulfurosI Sedimentos metalíferos

en los �ancos de losridges

Límites divergentesDepósitos minerales en ridges y dorsales (e.g. esquema de deposición de sulfuros masivos,Baker and German, Ocean Challenge magazine, 2008)

Depósitos importantes que seforman en estas circunstanciasson de Fe, Zn, Cu, Pb, Au yAg.

En el Mar Rojo, actualmentese depositan sedimentosmetalíferos que contienen Fe,Zn y Cu.

Depósitos de óxidos de Mn sonimportantes en algunos ridges,por eg. el campo hidrotermalde TAG en la Dorsal delAtlántico.

Límites divergentesDepósitos minerales en ridges y dorsales (e.g. ejemplos de tectónica y depósitos minerales)

Rocas ultramá�cas en o�olitasque contienen menas deasbestos, cromitas y níquel.Estos depósitos songeneralmente accesibles encinturones orogénicos delFanerozoico en los sitios dondese han transportado debido almovimiento de las placas.

Depósitos de cromitasasociados a rocas ultramá�casserpentinitizadas

Límites divergentesDepósitos minerales en ridges y dorsales (e.g. mina de Cu en o�olita de la isla de Chipre)

Depósitos de sulfuro masiuvo (ricos enCu-Fe) Tipo Chipre también se asocian cono�olitas y representan depósitoshidrotermales formados en dorsales oceánicas.

Varios tipos de depósitos minerales parecentener una relación genética con la plumamantélica por si misma, o con las huellas queésta produce.

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Límites convergentesDepósitos minerales en límites convergentes (e.g. cinturón de fuego del pací�co)

Los depósitos mineralescomúnmente se encuentran enambos, límites de placacontinental y arcos de isla.

A lo largo de la zonacircum-pací�ca se presentanimportantes depósitosminerales en el occidentes denorte y sur américa, Japón,Filipinas, Nueva Zelanda eIndonesia.

Límites convergentesDepósitos minerales en límites convergentes (e.g. ubicación pór�dos de Cu)

Más de la mitad del cobre mundial proviene de los depósitos tipo Pór�do de Cu deesta región.

Depósitos importantes que se han asociado a márgenes convergentes del pasado yactuales son:

I Metales base (Cu, Pb, Zn, Mo)I Metales preciosos (Pt, Au, Ag)I Otros metales (Sn, W, Sb, Hg)I Depósitos de uranio en Red Bed también se han asociado a límites

convergentes (e.g. SW de los EEUU)

Límites convergentesDepósitos minerales en límites convergentes (e.g. Franjas metalógenicas de Chile)

La zonación de depósitos minerales formadosen varios límites de placas convergentesparece aparente.

Por e.g. en los Andes, de oeste a este, laszonas que se encuentran son:

I Depósitso de Fe metasomáticosI Vetas de Cu-Ag y AgI Depósitos tipo pór�do de Cu-MoI Vetas de Pb-Zn-Ag y depósitos de

contacto metasomáticoI Depósitos de Sn

Límites convergentesDepósitos minerales en límites convergentes (e.g. subducción en Japón & Chile)

Estas zonas son producto de laprogresiva liberación demetales desde la zona de laplaca subductante, con el Snproviniendo de unaprofundidad de 300 km.

Los metales derivan de unacombinación de placasubductante y la cuñamantélica sobre-yacente.

Estos elementos ascienden através de magmas o �uidos yposteriormente se concentranen �uidos hidrotermales ymagmáticos.

Límites convergentesDepósitos minerales en límites convergentes (e.g.El Tatio, Chile)

El petróleo se presenta en cuencasde trasarco en márgenesconvergentes donde la materiaorgánica ha quedado entrampaday hay ausencia de oxígeno, lo quepreviene procesos de oxidación. Elcalor geotermal facilita laconversión de materia orgánica enpetróleo, y la deformación formatrampas para la acumulación depetróleo.

Los campos geotermales tambiénse presentan en márgenesconvergentes.

Límites convergentesDepósitos minerales en ambientes de colisión

Una variedad deambientes tectónicosexiste a lo largo delímites de placa decolisión. La mayoría delos depósitos que sepresenta en estosambientes se hanformado en una enormediversidad de ambientestectónicos y has sidotransportados a laszonas de colisión.

En consecuencia, una gran variedad dedepósitos metálicos son abundantes en estaszonas:

I Depósitos relacionados con ridgeoceánicos (o�olitas)

I Aquellos asociados con límites de placaconvergentes

I Depósitos minerales asociados conambientes cratónicos

I Depósitos minerales asociados con riftscontinentales

I Depósitos relacionados genéticamentecon zonas de colisión son los dehidrocarburos que se pueden acumularen las cuencas de antepaís asociadascon dichas zonas. Eg. El Golfo Persa dela sutura de Zagros en Irán.

Bibliografía sugerida I

Edward Tarbuck 2005. Ciencias de la Tierra, Prentice Hall Colección:1ª Edición, 796 pp. ISBN13:9788420544007

Maksaev, V. Apuntes de cátedras.

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