Sulfuros Masivos Sedimentarios Vulcanogenicos[1]

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Curso :

Yacimientos Minerales II

Por:

MARIN CHAVEZ, HERMAN

Cajamarca, Marzo del 2010

El fondo marino moderno es un magnfico laboratorio natural para comprender los procesos responsables de distintos tipos de depsitos metlicos y para desarrollar nuevas guas de exploracin que faciliten su hallazgo en medios terrestres. De forma inversa, la investigacin de los yacimientos terrestres est guiando la exploracin de los ocanos

Sulfuros macizos o "Massive Sulphide" en ingls, generalmente pertenecen a depsitos estratiformes, pero con origen de emanaciones de fluidos hidrotermales asociadas a volcanismo submarino y se trata de depsitos singenticos formados al mismo tiempo que la actividad volcnica submarina a la que se asocian. Corresponden a cuerpos estratiformes o lenticulares de sulfuros presentes en unidades volcnicas o en interfaces volcnico -sedimentarias depositadas originalmente en fondos ocenicos. A menudo, los depsitos consisten en un 90% en pirita masiva aunque la pirrotina est presente en algunos de ellos, pero contienen cantidades variables de Cu, Pb, Zn, Ba, Au y Ag; siendo tpicamente depsitos polimetlicos

Esquema mostrando el sistema de circulacin de aguas marinas que dan origen a depsitos de sulfuros masivos en los fondos ocenicos.

El conocimiento de la gnesis de estos depsitos metalferos se ha incrementado significativamente desde el descubrimiento en 1970 de las fuentes termales submarinas en las dorsales ocenicas conocidas en ingls como "black smokers" debido al color oscuro que adquieren las emanaciones en el agua marina debido a la precipitacin microscpica de sulfuros producida por el contacto entre el fluido hidrotermal a temperaturas de 250 a 380C y el agua fra del mar. La discusin actual (como siempre) apunta a una definicin entre el rol de aguas magmticas versus aguas del ocano.

1. Precipitacin en el fondo marino 2. Reemplazo metasomtico desde abajo por los fluidos hidrotermales ascendentes 3. Formacin y colapso de chimeneas por las que se emiten los fluidos.

Esquema de alteracin hidrotermal y variacin de componentes asociado a depsitos de tipo sulfuro masivo vulcanognico; las dimensiones del sistema hidrotermal pueden variar, pero los depsitos mayores se asocian a los sistemas ms grandes.

Tipo Chipre ("Cyprus"): Cu (Zn) Au,. Tipo Besshi: Cu-ZnAuAg. Tipo Kuroko: Cu-Zn-PbAuAg. Tipo Noranda o Primitivos: Cu-ZnAuAg. Tipo SEDEX: Zn-PbAg

Estos yacimientos son el resultado de dos procesos complementarios: actividad volcnica y circulacin convectiva de fluidos.

INGENIERA GEOLGICA

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El origen de estos depsitos es volcnico exhalativo, es decir se han formado por emanaciones de fluidos hidrotermales asociadas a volcanismo submarino y se trata de depsitos singenticos formados al mismo tiempo que la actividad volcnica submarina a la que se asocian.

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Debajo

de los depsitos de sulfuros normalmente existe un stockwork de venillas de sulfuros en rocas intensamente alteradas, el cual parece haber sido el alimentador de los fluidos hidrotermales que penetraron para formar el cuerpo de sulfuro masivo sobreyacente. El stockwork mismo en ocasiones puede tener leyes econmicas.Esquema mostrando el sistema de circulacin de aguas marinas que dan origen a depsitos de sulfuros masivos en los fondos ocenicos.

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La migracin de estas soluciones se facilita por la presencia de zonas de alta permeabilidad (fallas, fracturas, cuellos volcnicos, etc.). Durante su recorrido las soluciones hidrotermales sufren una serie de cambios fsico-qumicos inducidos por la disminucin de presin y temperatura cambio de pH y la mezcla con aguas marinas (y/o metericas o connatas), generando una reaccin y alteracin de la roca de caja y precipitacin del mineral mena y ganga.

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El depsito se forma por la acumulacin de los sulfuros en el fondo marino, mismos que normalmente constituyen >60% del depsito, esto ocurre por:

Precipitacin en el fondo marino Reemplazo metasomtico desde abajo por los fluidos hidrotermales ascendentes Formacin y colapso de chimeneas por las que se emiten los fluidos

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Acumulacin de sulfuros en el fondo ocenico por exhalaciones hidrotermales involucrando precipitacin, formacin y colapso de chimeneas y reemplazo desde abajo.

Aunque la gnesis de los depsitos de sulfuros masivos puede tener variaciones la evolucin general es la siguiente:

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Etapa 1: Precipitacin de esfalerita, galena, pirita, tetrahedrita, baritina con cantidades menores de calcopirita por mezcla de fluido a 200C con agua de mar.

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Etapa 2: Recristalizacin y aumento del tamao del grano de minerales por efecto de circulacin de fluido a 250C, contina la depositacin de esfalerita, galena, etc.INGENIERA GEOLGICA 18

Etapa 3: Influjo de soluciones ricas en Cu a 300C, produciendo el reemplazo de la porcin inferior (mena amarilla) y redepositacin de minerales reemplazados ms arriba.INGENIERA GEOLGICA 19

Etapa 4: Circulacin de fluidos calientes sub-saturados en Cu disolucin de calcopirita y reemplazo por pirita en la base del depsito.

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Etapa 5: Depositacin de exhalitas de chert-hematita en torno al depsito (esto tambin ocurre en las etapas previas), mucho SiO2 se deposita en el stockwork subyacente.

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Etapa 6: Preservacin por cubierta de lavas o sedimentos. Los depsitos que quedan expuestos a la accin marina se oxidan y se destruyen por accin de meteorizacin submarina transformndose en capas de "ocre" constituidas por cuarzo, goethita, illita, jarosita.INGENIERA GEOLGICA 22

Los elementos metlicos provienen de 3 fuentes principales:

1) Lixiviacin de las rocas 2) Magmtica 3) Aguas marinas

Se ha observado enriquecimiento de Fe, Mn, Zn, Cu, Ni y S, etc. cuando las soluciones atraviesan rocas baslticas; y Cu y Pb cuando atraviesan andesitas y lutitas.

Las soluciones exhalativas son salmueras que se encuentran en estado gaseoso o lquido. Estn constituidas por 80-90 % H2O y acompaados de CO2, CO, S, SO2, H2.H2S, HCl y HF; adems podemos encontrar cloruros y sulfuros complejos de Cu, Pb, Zn, Co, Fe, Mn, Ni, Au, Ag, etc.

Esta mineralizacin se precipita principalmente por mezcla de las soluciones hidrotermales calientes con las aguas marinas fras. Esta mezcla da lugar a un descenso brusco de la temperatura de la solucin provocando la deposicin metlica.

La mineralizacin puede presentarse en forma masiva o diseminada, raramente en forma filoneana. La mineralizacin diseminada ocurre en la roca de caja piso debajo de la mineralizacin masiva y presenta un contenido metlico que no excede el 25 % de mineral mena en volumen.

Subyace al cuerpo de sulfuros una zona de rocas alteradas (cuarzo, sericita, siderita, clorita) con stockwork de sulfuros.ESFA LERI PIRIT TA, GA LENA AYB , ARIT IN A

PIRITA, ESFALERITA Y GALENA CAL CO PI Y P RITA, IRR P OTI IRITA TA

Mineralizacin de pirita, esfalerita y galena con alteracin clortica y serictica.

MINERALIZACIN DE LOS DIFERENTES TIPOS DE DEPSITOS MAGMTICO SEDIMENTARIOS

Py = pirita, cp = calcopirita, sf = esfalerita, gn = galena, Hm = hematila, mi = magnetita, Po = pirrotita, ptl = pentlandita.

Yacimiento VMS Besshi

Terminologa Estndar Serictica Clortica Carbonato

Ensambles de Minerales (Minerales principales en negrita) Sericita, clorita, cloritoide Clorita, sericita, biotita Dolomita, siderita, ankerita, calcita, sericita, clorita

Divisin en zonas mineral de depsitos de VMS (En funcin de la T y de la composicin de fluidos hidrotrmicos).

Zoning Hidrotermy Massive Sulphide

FORMACION VMS

DEPSITOS DE PIRITA (FeS2)-CALCOPIRITA (CuFeS2) -ESFALERITA (ZnS) o tipo Besshi

Asociados a secuencias volcnicas toleiticas y calcoalcalinas. La alteracin hidrotermal consiste principalmente en zeolita epidota clorita. Este tipo de depsitos ocurre en las minas de Ral, Condestable y Tambo Grande.Esfalerita

Pirita

La mineralizacin est constituida principalmente por pirita, adems ocurre calcopirita y a veces esfalerita. En forma accesoria se presentan oro, plata, nquel y cobalto. La ganga asociada es cuarzo, carbonatos y clorita. Los depsitos asociados a ofiolitas son ricos en cobre. Algunos depsitos tienen contenidos rentables de plomo.

Pirita con pizarras grises cloritizadas (la mineralizacin contiene cobalto y oro) - Tharsis

Las chimeneas de alteracin estn bien definidas, alcanzando hasta 1,000 metros de profundidad, presentndose un halo interior de clorita o talco, rica en magnesio y un halo exterior de sericita y cuarzo.

Los metales como cobre, zinc y hierro provienen principalmente de la lixiviacin de las rocas tipo basalto-peridotita y evaporita-lutita infrayacentes; siendo transportados como complejos acuosos de cloro y como HS- (hidrosulfuros).

DEPSITOS DE PIRITA (FeS2)- ESFALERITA (ZnS)-GALENA(PbS)-CALCOPIRITA (CuFeS2) o Kuroko La mineralizacin se presenta como seudoestratificacin en las rocas volcnicas y volcanosedimentaria.

El sulfuro de plomo (galena)

Los depsitos presentan una mineraloga muy variada, siendo los ms importantes esfalerita, galena y calcopirita.

Galena con esfalerita

Cuando predomina la esfalerita y galena sobre la calcopirita, la esfalerita es ferrfera (y/o manganfera), asociada a la pirrotita. Tambin se presenta plata en la galena y en mayor proporcin que el oro. Ocasionalmente hay bornita, calcocita, arsenopirita, bismuto nativo y sulfoarseniuros de cobalto. La ganga est asociada con los carbonatos, sulfatos (anhidrita y baritina), a veces micas blancas y clorita. La baritina a veces llega a ser econmicamente rentable.

Bornita con cuarzo

Pueden presentarse como depsitos individuales de cobre y de Pb-Zn distribuidos de la siguiente manera: 1) Pueden estar separados y dispersos, estando los depsitos de cobre en horizontes inferiores y los de Pb-Zn en horizontes superiores. 2) Cuando se encuentran yuxtapuestos, el cobre ocurrir en la base de los lentes o capas y Pb-Zn en la parte superior, acompaados a veces de baritina. 3) Cuando ocurren en el mismo nivel estratigrfico se encuentran separados, estando el cobre asociado a sedimentos carbonatados o arrecifales y el Pb-Zn a lutitas finamente estratificados y fuera del arrecife.

Cuarctica

Ocurre debido a soluciones muy 400 C acidas con temperaturas altas, 4 -5 pH adiciona slice y aluminio y remueve los elementos alcalinos Asociada con la re-movilizacin de los elementos y acumulacin del potasio lixiviado de la zona precedente. Ocurre por la fijacin de Fe-Mg sustrado de las zonas precedentes Ocurre por la 200 C acumulacin del calcio 6-7 pH

Cuarzo-sericitaPremineralizacin

Sericita-clorita

Clorita o propilita

DESARROLLO DE LA Estados MINERALIZACIN

Piritoso

Acumulacin de sulfuras de hierro de las soluciones hidrotermales que circulan a lo largo de las zonas cuarcticas y cuarzo-serictica por incremento de su porosidad. Estas soluciones estn sobresaturadas con iones de azufre y hierro, depositndose en forma coloidal como marcasita, pirita o pirrotita, acompaados con algo de calcopirita Las soluciones hidrotermales contienen metales no ferrosos en forma de cloruros, iones complejos y no tienen o no estn saturadas de azufre. Estas soluciones reaccionan con los sulfures de hierro acumulados en el segundo estadio, reemplazndoles fcilmente por sulfuras de cobre, zinc y plomo y minerales grises.

Mineralizante

GRADUAL

Los depsitos kuroko presentan un tipo de alteracin no metamorfoseada. Modelo de alteracin en los depsitos kuroko: Zona I: Montmorillonita Zona II: Sericita Zona III: Sericita Zona IV: Cuarzo y sericita. 1: Tufos, 2: Limolitas; 3: Rocas volcnicas acidas; 4: Mena de sulfuros; y, 5:

Yeso (Shirozu 1974).

DEPSITOS DE HEMATITA, MAGNETITA (FE3O4), CHERT Y ORO O HIERRO BANDEADO

La mineralizacin de hierro est constituida esencialmente por xidos (hematita, magnetita), sulfuros (pirita) y carbonatos (siderita). La hematita y la magnetita constituyen la principal fuente de hierro en estos depsitos. La siderita ocurre en forma masiva y en capas. Localmente ocurren concentraciones de oro, fsforo y sulfuras no ferrosos.

Chert

Las formaciones de hierro pueden depositarse en 4 facies: xidos, sulfuros, carbonatos y silicatos. El hierro ocurre en casi todas las facies, principalmente en las facies de xidos, a veces en las facies sulfuroscarbonatos y raramente en las facies silicato. Generalmente estos depsitos han sido enriquecidos por procesos secundarios de enriquecimiento supergnico o por metamorfismo.

Deposicin del hierro en una cuenca marina. 1: xidos; 2: Carbonatos; y, 3: Sulfures (modificado de James 1954).

DEPSITOS DE PIRROTITA, PENTLANDITA, CALCOPIRITA (CUFES2)

La mineralizacin ocurre principalmente en forma masiva, formando una capa dentro de la secuencia volcnica, en menor proporcin en forma diseminada y a veces como cuerpos de brecha. Los minerales principales son pirrotita, pentlandita y calcopirita, generalmente acompaados por pirita y olivino; accesoriamente pueden presentarse magnetita y ferrocromita y raramente elementos del grupo de los platinoides.

Pentlandita (Fe, Ni)9S8

Table . Major World VMS Deposits and Districts

YACIMIENTOS DE SULFUROS MASIVOS VULCANOGENICOS EN EL PER

YACIMIENTOS DE SULFUROS MASIVOS VULCANOGENICOS EN EL PEREn el Per se conocen yacimientos de sulfuros de Cu, Cu-Zn-Pb con baritina de tipo manto o cuerpos relacionados a las formaciones volcnicosedimentarias del cretceo inferior a superior. En la costa central se encuentran los yacimientos de tipo manto de calcopirita-pirita-pirrotita-actinolita tales como Ral, Condestable y los Icas.

a. b.

En el flanco oeste del Batolito de la Costa, se tiene: Los Icas Ica Rio Seco Ral-condestable Aurora augusta Lima Mara teresa Tambogrande Piura En el flanco este del Batolito de la Costa, se tiene: Cerro lindo Ica Balducho Plama Lima Graciela

Los depsitos SMV son conocidos dentro un cinturn costeo (del norte y la zona central) que forma parte del flanco occidental de los Andes Peruanos.

CERRO LINDOCerro lindo es un yacimiento SMV con mineralizacin de zinc, cobre y plata, emplazados en rocas metamrficas provenientes de una secuencia volcnica sedimentaria, limitados por intrusivos granodiorticos y tonalticos.

UBICACINEl yacimiento Cerro lindo se ubica a 175 kilmetros al sureste de la ciudad de Lima. Departamento: Ica Provincia: Chincha Distrito: Chavn A una altura de 1820 m.s.n.m. cuyas coordenadas son: Latitud sur: 13 05 Longitud oeste: 75 59

MINERALIZACINEl yacimiento Cerro Lindo est compuesto por cuerpos lenticulares y apilados de sulfuros masivos de pirita (50-95%), esfalerita marrn, calcopirita y contenidos menores de galena. Hay cantidades considerables de barita (10-60%), especialmente en las partes superiores de los cuerpos. El yacimiento en afloramiento presenta una zona de enriquecimiento suprgeno con calcosina y cevellina.

GEOLOGIA REGIONALEl depsito de Cerro Lindo est emplazado en rocas que pertenece al Grupo Casma del Cretcico, este grupo aflora en la parte Occidental del Per. El Yacimiento est emplazado directamente en la Formacin Huaranguillo de edad Albiano medio a Senomaniano (Cretcico medio). La Formacin Huaranguillo tiene un rumbo general N60W y buza preferencialmente al SW, segn la figura .

PLANO GEOLGICO REGIONAL DEL YACIMIENTO CERRO LINDO

ESTRUCTURALEst caracterizado por bloques estructurales limitados por fallas. Existen tres familias de fallas regionales, las cuales se describen a continuacin Fallas NW Este sistema es muy antiguo dan la forma de la cuenca donde se han depositado los SMV. Fallas NE Son transversales y sirvieron como conductos de la mineralizacin. Fallas NS Es un sistema de fallas inversas posterior a la depositacin mineral y desplazan el OB1 que dificulta la interpretacin y correlacin de las unidades.

MINERALIZACIONEn Cerro Lindo se reconocen diferentes nomenclaturas de sulfuros masivos: a.SPB- Zn Sulfuros de barita primaria (Ba, Sf, Gn, Py > 50%) este mineral es rico en Zn. b.SPB- Cu Sulfuros de barita primaria (Ba, Sf, Gn, Py, Po, Cp > 50%) este mineral es rico en Cu, escasa presencia de Zn. c.SPP Sulfuros de pirita primaria (Py, Ba y Cp >50%) d.SSM Sulfuros Semimasivo (Sulfuros )

MINERALIZACIN

SPB- Zn SPP

SSM SPB- CuAnlisis donde se observan las ocurrencia de los minerales en los Sulfuros Masivos.

PARAGNESISExisten variantes sobre su orden deposicional, pero hay una

tendencia general que indica que la posible secuencia de formacin sera la siguiente, del ms antiguo al ms reciente:

Segn el incremento de T lo primero que se deposita es la mena negra y luego la amarilla.

ALTERACIONLa alteracin principal en Cerro Lindo es la sericitizacin en todo el yacimiento y se extiende lateralmente cientos de metros ms all de los sulfuros masivos, esta alteracin se encuentra generalmente en la caja piso. La alteracin se ve mas intensa en la caja piso y en el sector del OB2, la silicificacin se concentra tambin en la caja piso.

RECURSOSLa Unidad Minera Cerro Lindo inicio sus operaciones en Junio del 2007, con unas reservas de 34 MT, con una ley de, 4.5% Zn, 0.6% Cu, 1.0 Oz Ag/T, 0.8% Pb Actualmente las reservas probadas y comprobadas se estiman en 69,9 millones de TM. Por lo que se espera una produccin aproximada de 200 000 TM anuales de concentrados de zinc, plomo y cobre.

El diseo y explotacin de la mina con el mtodo de sub level stopping garantiza a la Unidad una operacin segura, por menor exposicin del personal a cada de rocas.

GRACIAS