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DEPÓSITOS DE SÚLFUROS MASIVOS VOLCANOGÉNICOS (VMS) Semestre primavera 2015 Paulina Durán-Joseline Tapia

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DEPÓSITOS DE SÚLFUROS MASIVOS VOLCANOGÉNICOS

(VMS)

Semestre primavera 2015Paulina Durán-Joseline Tapia

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SULFUROS MASIVOS VOLCANOGÉNICOS (VMS)

• Los depósitos de sulfuros masivos volcanogénicos (conocidos como depósitos VMS; de "volcanogenic massive sulfide") corresponden a cuerpos estratiformes o lenticulares de sulfuros presentes en unidades volcánicas o en interfases volcánico-sedimentarias depositadas originalmente en fondos oceánicos.

• A menudo, los depósitos consisten en un 90% en pirita masiva aunque la pirrotina está presente en algunos de ellos, pero contienen cantidades variables de Cu, Pb, Zn, Ba, Au y Ag; siendo típicamente depósitos polimetálicos.

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SULFUROS MASIVOS VOLCANOGENICOS (VMS)

• Los depósitos de sulfuros masivos volcanogénicos usualmente se presentan en grupos y en áreas específicas o distritos están restringidos a un nivel o a cierto número limitado de niveles estratigráficos.

• Estos horizontes pueden representar cambios en la composición de las rocas volcánicas, un cambio desde volcanismo a sedimentación o simplemente a pausas en actividad volcánica submarina.

Sistema de circulación de aguas marinas en un depósitos tipo VMS. http://www.cec.uchile.cl/~vmaksaev/SULFUROS%20MASIVOS%20VOLCANOGENICOS.pdf

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SULFUROS MASIVOS VOLCANOGÉNICOS (VMS)

• Existe una asociación con rocas volcanoclásticas y cuerpos de mena que sobreyacen productos explosivos de domos riolíticos.

• Debajo de los depósitos 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.

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ORIGEN DE LOS VMS

• De origen exhalativo, es decir, se han formado por emanaciones de fluidos hidrotermales asociadas a volcanismo submarino.

• Se trata de depósitos singenéticos formados al mismo tiempo que la actividad volcánica submarina a la que se asocian.

• La génesis de estos depósitos son fuentes termales submarinas en las dorsales oceánicas conocidas en inglés como "black smokers" debido al color oscuro que adquieren las emanaciones en el agua marina debido a la precipitación microscópica de sulfuros producida por el contacto entre el fluido hidrotermal a temperaturas de 250º a 380ºC y el agua fría del mar.

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AMBIENTE TECTÓNICO DE LOS VMS

• Se encuentran a lo largo de escarpes relacionados a la tectónica extensional en las dorsales meso-oceánicas donde se genera corteza oceánica.

• Estas fuentes termales se asocian a sistemas hidrotermales oceánicos que involucran la circulación de aguas marinas dentro de las secuencias volcánicas de los fondos oceánicos, y su emisión como fluidos hidrotermales en fallas o fracturas.

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SULFUROS MASIVOS VOLCANOGENICOS (VMS)

• El depósito se forma por la acumulación de los sulfuros en el fondo marino, mismos que normalmente constituyen >60% del depósito, esto ocurre por:a. Precipitación en el fondo

marino.b. Reemplazo metasomático desde

abajo por los fluidos hidrotermales ascendentes.

c. Formación y colapso de chimeneas por las que se emiten los fluidos hidrotermales ascendentes.

Acumulación de sulfuros en el fondo oceánico por exhalaciones hidrotermales

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DIMENSIONES DE LOS VMS

• La mayoría de los depósitos de sulfuros masivos del mundo son relativamente pequeños y el 80% de los depósitos conocidos está en el rango de 0,1 a 10 Mt (millones de toneladas métricas).

• La mitad de estos depósitos contienen <1 Mt de mineral. Sin embargo, estos depósitos pueden ser grandes o muy ricos (de alta ley) o ambos.

• Su explotación puede ser muy rentable, sobre todo cuando se explotan distritos en que existen numerosos cuerpos mineralizados formando grupos compactos.

• Depósitos importantes de sulfuros masivos ocurren en Canadá, Tasmania, España, Portugal y Japón.

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DEPÓSITOS VMS EN CHILE

• En Chile no existen depósitos de sulfuros masivos de relevancia económica, aunque han sido descritos mantos con pirita, pirrotina, calcopirita y blenda intercalados en esquistos verdes paleozoicos en Tirúa, Casa de Piedra, Hueñalihuen, Trovolhue, Pirén y Corral en la Cordillera de la Costa de Valdivia (Alfaro y Collao, 2000) y cuerpos de sulfuros masivos cupríferos en esquistos y metabasaltos de la región costera de la XII Región (depósitos La Serena y Cutter Cove; Vivallo, 2000).

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MINERALIZACIÓN DE LOS VMS

• Corresponde a una mezcla de sulfuros metálicos dominados por pirita y/o pirrotina con cantidades variables de calcopirita, esfalerita y galena.

• Dependiendo del tipo de depósito la bornita y calcosina pueden ser constituyentes importantes y pueden estar presentes cantidades menores de arsenopirita, magnetita y tenantita-tetrahedrita.

• Con el aumento del contenido de magnetita estos depósitos gradan a menas masivas de óxidos.

• La ganga es principalmente cuarzo y baritina, pero ocasionalmente se presenta carbonato, clorita y sericita.

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MINERALIZACIÓN DE LOS VMS

• La mayoría de los depósitos de sulfuros masivos están zonados.

• La galena y esfalerita se ubican en la mitad superior de los depósitos.

• La calcopirita se concentra en la porción inferior y grada hacia abajo a un stockwork de venillas.

Esquema indicando la ubicación de las fuentes termales submarinas que depositan depósitos de sulfuros en los fondos oceánicos. http://www.cec.uchile.cl/~vmaksaev/SULFUROS%20MASIVOS%20VOLCANOGENICOS.pdf

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MINERALIZACIÓN DE LOS VMS

http://www.unalmed.edu.co/~rrodriguez/sulfuros-masivos-arco/MVS_Kuroko-Besshi.htm

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MINERALIZACIÓN DE LOS VMS

• Las texturas varían con el grado de recristalización. Las texturas originales parecen ser de bandeamientos coloformes de los sulfuros con desarrollo de pirita framboidal, posiblemente reflejando la depositación a partir de coloides.

• Sin embargo, es común la recristalización por la circulación subsecuente de los fluidos calientes y/o por metamorfismo posterior, lo que destruye el bandeamiento coloforme y produce menas granulares. Esto puede resultar en minerales bandeados en la sección superior rica en Zn de los depósitos, mientras que la parte rica en calcopirita raramente está bandeada.

• Ocasionalmente se presentan inclusiones angulosas de rocas volcánicas y estructuras de sedimentos blandos (deslizamientos, marcas de carga; "slumps", "load casts").

• Es relativamente frecuente la brechización hidrotermal en la porción inferior de los depósitos originando brechas mineralizadas, asimismo los deslizamientos subacuáticos pueden originar menas brechosas.

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ALTERACIÓN HIDROTERMAL DE LOS VMS

• La alteración hidrotermal normalmente se restringe a las rocas subyacentes, siendo la sericitización y cloritización los tipos más comunes.

• La alteración tiene una forma general de chimenea y hacia su porción central contiene el stockwork con calcopirita.

• El diámetro de la chimenea alterada aumenta hacia arriba (en forma de cono invertido) y su porción más ancha coincide con la mena masiva.

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COMPOSICIÓN DEL DEPÓSITO VMS

• Los depósitos de sulfuros volcanogénicos presentan una división geoquímica en:• Hierro• Hierro-cobre • Hierro-cobre-zinc

• Existen depósitos de sulfuros de cobre, pero siempre están asociados a sulfuros de Fe.

• Desde el punto de vista económico existen solo dos grupos: De Cu-Zn y los de Zn-Pb-Cu. Algunos depósitos pueden contener cantidades importantes de Ag y/o Au.

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CLASIFICACIÓN DE LOS VMS BASADA EN SU MARCO

TECTÓNICOSi bien en términos generales existen esos dos grupos principales de sulfuros masivos, existen varios tipos en la literatura dependiendo del marco tectónico y las rocas volcánicas asociadas a saber:

• Tipo Chipre

• Tipo Besshi

• Tipo Kuroko

• Tipo Noranda o Primitivos

• Tipo SEDEX

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CLASIFICACIÓN MARCO TECTÓNICO: CHIPRE

• Cu (±Zn) ±Au.

• Asociados a basaltos toleíticos de conjuntos ofiolíticos (generación de corteza oceánica).

• Formados en fondos oceánicos profundos con volcanismo basáltico.

• Los ejemplos típicos se presentan en la isla de Chipre en el mar Mediterráneo.

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CLASIFICACIÓN MARCO TECTÓNICO: BESSHI

• Cu-Zn±Au±Ag.

• Asociados a rocas sedimentarias con aporte terrígeno, grauvacas y turbiditas asociadas con basaltos de intraplaca.

• Formados en cuencas sedimentarias marinas profundas con volcanismo basáltico.

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CLASIFICACIÓN MARCO TECTÓNICO: KUROKO

• Cu-Zn-Pb±Au±Ag.

• Asociados a vulcanismo bimodal con lavas toleíticas y lavas y piroclastos calco-alcalinos.

• Formados en cuencas marinas someras con volcanismo explosivo con formación de calderas en sectores de trás-arco.

• Los ejemplos típicos se encuentran en Japón formados en una cuenca marginal.

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CLASIFICACIÓN MARCO TECTÓNICO: TIPO NORANDA

O PRIMITIVOS• Cu-Zn±Au±Ag• Asociados a rocas volcánicas totalmente diferenciadas desde basaltos a riolitas

en cuencas marinas de <1 km de profundidad.

• Actualmente presentes en las fajas de rocas verdes en los escudos precámbricos (como en Canadá).

• Su marco tectónico es materia de debate, pero parecen haberse formado en cuencas subsidentes limitadas por fallas, posiblemente en secciones de tras-arco.

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CLASIFICACIÓN MARCO TECTÓNICO: TIPO SEDEX:

• Zn-Pb±Ag• Asociados a rocas sedimentarias como lutitas negras carbonosas, areniscas y rocas

carbonatadas.

• Estos se asocian a fluidos expelidos desde cuencas sedimentarias por celdas convectivas de aguas marinas probablemente generadas por calor derivado de fuentes magmáticas subyacentes.

• Ej. Mina Aguilar en el noroeste de Argentina

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DEPÓSITOS DE SULFUROS MASIVOS

EVOLUCIÓN GENERAL

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

• Etapa 2: Recristalización y aumento del tamaño del grano de minerales por efecto de circulación de fluido a 250ºC, continúa la depositación de esfalerita, galena, etc.

• Etapa 3: Influjo de soluciones ricas en Cu a 300ºC, produciendo el reemplazo de la porción inferior (mena amarilla) y redepositación de minerales reemplazados más arriba.

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DEPÓSITOS DE SULFUROS MASIVOS

EVOLUCIÓN GENERAL

• Etapa 4: Circulación de fluidos calientes sub-saturados en Cu disolución de calcopirita y reemplazo por pirita en la base del depósito.

• Etapa 5: Depositación de exhalitas de chert-hematita en torno al depósito (esto también ocurre en las etapas previas), mucho SiO2 se deposita en el stockwork subyacente.

• Etapa 6: Preservación por cubierta de lavas o sedimentos. Los depósitos que quedan expuestos a la acción marina se oxidan y se destruyen por acción de meteorización submarina transformándose en capas de "ocre" constituidas por cuarzo, goethita, illita, jarosita. Solo si los depósitos son cubiertos se evita la meteorización submarina y los depósitos pueden preservarse.

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DEPÓSITOS DE SULFUROS MASIVOS

FACTORES• Los análisis de los fluidos que producen las acumulaciones de sulfuros

masivos actuales indican temperaturas variables entre 250º-380ºC (máximo ~420ºC), aunque existen sistemas de baja temperatura (3-13ºC) en los que hay mezcla con aguas marinas en el sustrato rocoso antes de ser emitidos en el fondo oceánico.

• Los efluentes de fluidos a alta temperatura en profundidades abisales están sometidos a presiones de >400 atmósferas (presión del agua del mar) de modo que el fluido no hierve al ser emitido. Sin embargo, en algunos depósitos más someros puede producirse ebullición de los fluidos al acercarse al fondo marino y ellos pueden presentar alteración argílica avanzada (Ej. Sillitoe et al., 1996).

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BIBLIOGRAFÍA

• Collao, S. & Alfaro, G., 2000. Paleozoic massive sulphide orebodies of the Nahuelbuta and Queule mountains, south-central Chile: Results of geothermobarometry and sulphur isotope studies. In: Sherlock, R.L. and Logan, M.A. (editors) Volcanogenic massive sulphide deposits of Latin America. Geological Association of Canada, Mineral Deposits Division, Special Publication Nº 2, p. 629-641.

• Sillitoe, R.H., Hannington, M.D. and Thompson, J.F., 1996. High sulfidation deposits in the volcanogenic massive sulfide environment. Economic Geology, V. 91, pp. 204-212.