5Porfidos Cupriferos y Chimeneas Brechadas Cupriferas

PÓRFIDOS CUPRÍFEROS
y CHIMENEAS BRECHADAS
PÓRFIDOS CUPRÍFEROS
Son de tipo mesotermal
Zona intraplutónica
Este tipo de yacimiento se conoce como “Porfidítico” o
“Diseminado” o simplemente “Pórfido” y tiene
importancia principalmente para
Cu
Cu-Mo
Cu-Au
Au
Mo
Sn
Estos depósitos alcanzan la categoría de menas por el
gran desarrollo de los sistemas de explotación minera
a gran escala y los bajos costos de explotación.
Están relacionados con intrusivos porfídicos silícicos o
medio silícicos, emplazados a mediana profundidad.
La mineralización se presenta en pequeñas venas en
forma de Stockwork o estovercas y/o en forma
diseminada.
Generalidades
Forma y Tamaño
Forma de cúpula 1 - 2 km de diámetro (superficie)
Gran tamaño, en los pórfidos de Cu y/o Mo los tonelajes de sus
reservas se expresan en centenares de millones de toneladas
(100 a 600 o más) contribuyendo con un 50-70% de la
producción mundial respectivamente.
Algunos sobrepasan los 1.000 M de toneladas
Sn son de menor tamaño, entre 2 – 20 millones de toneladas
Bingham, Utah (USA) 800 m profundidad y 4 km de diámetro.
Mineralogía
Primaria simple
Calcopirita >> Bornita
Pirita es abundante
Molibdenita poca, pero significativa
Blenda (Zn) baja proporción
Secundaria
Covelina, calcosina
Cobre. Se conocen unas 165 especies minerales que
contienen cobre, de interés económico son 16
Mineral
Cu nativo
Calcopirita
Bornita
Calcosina
Covelina
Enargita
Tetrahedrita
Tenantita
% Cu
100
34,5
Mineral
Cuprita
Tenorita
63,3
Malaquita
79,8
Azurita
66,4
Crisocola
48,3
Antlerita
52,1
Brocantita
57
Atacamita
Molibdenita MoS
% Cu
88,8
79,8
57,3
55,1
36
54
56,2
59,4
Ganga y estéril
Matriz de roca, generalmente alterada
Cuarzo
Calcita
Plagioclasas
Hornblendas
Biotitas
Tenor
• El tenor del yacimiento es el valor de la suma de los
elementos que pueden ser concentrados, tales
como: Cu, Mo, Ag, Au, Pb y Zn.
• Pueden haber trazas de As, Bi, Sn, W, V, Re y Pt que
son recuperadas pero en pocos casos se incluyen
para establecer el tenor del yacimiento.
• El tenor equivalente es de 0.6 - 0.9% y hasta del 2%.
• En algunos casos la explotación económica solo se
puede realizar cuando el yacimiento, ha sido
enriquecido por los procesos de meteorización.
Ambiente tectónico
Casi todos los pórfidos cupríferos están en un
ambiente tectonomagmático constituido por arcos
vulcanoplutónicos calco-alcálinos de tipo arco de isla o
margen continental activo relacionados con fenómenos
de subducción
Claramente asociados a los cinturones orogénicos de
edades Mesozoico (250 – 65 m.a.) y Cenozoico (650.0 m.a).
Se encuentran dentro o muy cerca a zonas orogénicas
como los depósitos de la cadena cuprífera de los Andes
Representan según Sawkins (1984), el ejemplo
clásico de yacimientos generados en un ambiente
de convergencia de placas (arco de isla, interior de
un arco principal); zonas relativamente estrechas y
bien definidas de la actividad ígnea plutónica y
volcánica que ocurre encima de zonas de
subducción muy inclinadas, que son el ambiente
donde se forman depósitos de Cu, Fe, Mo, Au y Ag.
En cadenas orogénicas en las cuales abundan las
rocas volcánicas.
Formación y ambiente geológico
Se ha propuesto que el emplazamiento tiene lugar a nivel
subvolcánico, inmediatamente por debajo de la actividad
volcánica superficial, y que las chimeneas brechadas y los
"stockworks" actúan como válvulas de seguridad, de
forma que la presión de vapor nunca es lo
suficientemente alta como para provocar una erupción
explosiva y una caldera de colapso.
Es decir las manifestaciones volcánicas, subvolcánicas y
plutónicas representarían diferentes niveles en la vertical
de un mismo fenómeno magmático.
Rocas asociadas
Pórfidos intrusivos hipoabisales o subvolcánicos,
tipo
stock,
cuarzodioríticos
y
cuarzomonzoníticos (de composición ácida a
intermedia) , Las rocas en general son del tipo
calcoalcalino (andesitas, dacitas y riolitas).
Su alto contenido en Sr y de bajo a moderado
en Rb, sugiere un magma relativamente poco
diferenciado.
Magmatismo calcoalcalino y el proceso
MASH
Segunda ebullición o ebullición retrograda
Agua y otros volátiles saturan un magma como
resultado de su cristalización, el volumen de agua
aumenta proporcionalmente ya que el agua no se
incorpora en los silicatos.
El exceso de agua es expulsada en forma gaseosa (2da
ebullición), (Temp. 600º vs 100º C), elementos como
Cu, S, Mo y Au pueden estar en solución en ella.
Textura en estoverca
Mineralización
Stockwork de zona hipogénica con alteración
Potásica (biotita)- Mina Tricolor - Chile
Oxidación supérgenica - Mina Dos
Amigos - Chile.
Brecha hidrotermal con matriz de turmalina y sulfuros; fragmentos
angulosos con alteración cuarzo-sericítica. Yac. El Teniente - Chile
Edad
Presentan una clara asociación espacial con
las
franjas
orogénicas
mesozoicas
cenozoicas, especialmente en el Terciario
Medio - Temprano y en el Cretácico.
La excepción son los depósitos del
Paleozoico de la antigua Unión Soviética y
algunos del Precámbrico.
Chile
USA
Rusia
LOWELL, J.D. & GUILBERT,
J.M. (1970): Lateral and Vertical
Alteration Mineralization Zoning
in Porphyry Ore Deposits.- Econ.
Geol., Vol. 65; página 373-408
Todos los min. Hidrotermales originales
Plg
Min. máficosa reemplazados
por
son – convertidos
pirofilita, alunita,
Arcillas
+ Sercorindon
– Arcillas +y Ser
+ Clo + Py.
andalucita,
diasporo
con
Hidrólisis
Lixiviación
de álcalisis
cantidades–variables
de arcillas
y sericita.y
tierras
alcalinas
- K, Na,
Mg. y tierras
Hidrólisis
– Lixiviación
deCa,
álcalis
alcalinas - K, Na, Ca, Mg.
Alteraciones
Plg reemplazadas por Alb o Olg
+ Epi o Cal.
Hidrólisis – Hidratación –
Carbonatación.
Fk––- Plg
Bt reemplazados
por
Olig
o –
Hb
Plg
Hb
-reemplazados
Bt reemplazados
por por
Fk –
Ser
Alb
Act
++Esf.
Bt
Ser
+ Rut
+– Clor
+ Py
Rut
o Mag
+ Py
– Anh.
Hidrólisis – Lixiviación
Metasomatismo
Hidrólisis
K+ - hidrólisis
de tierras
alcalinas; Ca, Mg.
DESTRUCCIÓN DE FELDESPATOS
LOWELL, J.D. & GUILBERT,
J.M. (1970): Lateral and Vertical
Alteration Mineralization Zoning
in Porphyry Ore Deposits.- Econ.
Geol., Vol. 65; página 373-408
Mineralización Hipógenica
Enriquecimiento Secundario
Por encima del nivel freático, las aguas están cargadas de
O2 y CO2 , lo que hace que los minerales sulfurados sean
inestables
El mineral permanece in situ o migra según: solubilidad,
agua disponible, PH.
Si la migración es horizontal, pueden formarse
eventualmente yacimientos secundarios de tipo exótico
Si la migración es vertical, la solución puede reaccionar
con los sulfuros primarios (bajo el nivel freático- medio
reductor-estables)
Para que se produzca la reacción el metal transportado
en solución, debe tener mayor afinidad por el S2- que el
metal que se encuentra en forma de sulfuro
Afinidad de metales por S2- orden decreciente:
Ag – Cu – Bi – Pb – Zn – Co – Fe - Mn
Zonación por efectos supérgenos en un pórfido cuprífero
óxidos e hidróxidos de hierro
escaso contenido metálico
minerales oxidados de cobre;
crisocola, atacamita, malaquita
sulfuros secundarios; calcosina,
covelina
sulfuros primarios; bornita,
calcopirita, pirita.
Llegan a alcanzarse leyes del 18% Cu como en Chuquicamata; covelina y
calcosina son los sulfuros secundarios típicos, mientras en la zona de oxidación
suelen encontrarse óxidos (Cuprita, tenorita), sulfatos (Brocantita, antlerita,
Krohenkita), carbonatos (malaquita, azurita), oxicloruros (atacamita), arseniatos,
fosfatos etc.
San Pedro De Atacama, Chile
Este proceso es capaz en condiciones
geológicas (estabilidad tectónica) y fisiográficas
(moderadamente áridas, clima cálido), de
generar zonas de sulfuros secundarios muy
enriquecidas respecto a la ley primaria del
yacimiento
Una zona de sulfuros secundarios enriquecidos,
puede a su vez ser afectada por una oxidación
posterior = Zona oxidada de alta ley
Este enriquecimiento secundario puede duplicar
o triplicar la ley original del yacimiento, en
yacimientos que tenían ley muy baja.
CARACTERÍSTICAS
Característica
Detalles
Cu: entre 0,3 % hasta 1,4 %
Leyes de metal
Mo entre 0,01 hasta0,06%
Au 0 hasta 0,6 g/ton
Intrusivas: Granitos, granodioritas, tonalitas, monzonitas cuarcíferos, dioritas
Rocas existentes
Subvolcanicas: stocks dioriticos - granodioríticos con textura porfídica
Volcánicas: +/-dacitas
Alteraciones
Alterción potásica, sericítica, argílica, propilítica y silificación (LOWELL & GUILBERT ;
SILLITOE)
diseminación: la mena aparece en finas partículas distribuidas
stockwork: rellenos de diaclasas, vetillas venillas, vetas con mena, u otros minerales de
formación hidrotermal como yeso, calcita y baritina.
Estructuras
Pebble dykes: Brechas hidrotermales de diferentes tamaños
Estructuras tectónicas expansivas (fallas, diques) con-genéticas de la formación del
yacimientos
Brechas hidrotermales
• Una brecha esta constituida por fragmentos líticos que se
mantienen ligados por una matriz y cuyo cemento en el
caso de las asociadas a mineralización pueden ser
minerales hidrotermales incluyendo a los minerales de
mena (Ej.turmalina, cuarzo, calcopirita, etc.)
• En general, los minerales hidrotermales rellenan total o
parcialmente los huecos formados en la roca fragmentada y
mucha de la mineralización en brechas ha sido introducida
por fluidos hidrotermales y consecuentemente se encuentra
en la masa fundamental de la brecha.
• Este último es un término general, no genético, que incluye
matriz y el cemento de la brecha. (Maksaev, 2003 b).
Son cuerpos de forma más o menos cilíndrica
que tienen dos dimensiones pequeñas respecto
a la tercera. Estas se forman en la intersección
de rasgos tubulares como fallas, fisuras,
diques, fracturas, etc., relacionandose espacial
y temporalmente con rocas porfiríticas.
En un sistema porfirítico tanto las estovercas
como
las
chimeneas
brechadas
se
consideran como las válvulas por las que
escapa y se disipa la presión proveniente de la
actividad ígnea del interior de la corteza, al
momento del emplazamiento de estas rocas, de
forma que la presión de vapor nunca es lo
suficientemente alta como para provocar una
erupción explosiva y una caldera de colapso.
SILLITOE, R.H. (1973): The tops y bottoms of Porphyry Copper
Deposits. - Econ. Geol., vol. 68, página 799-815.
CAMPRUBÍ, A., GONZALEZ, E., GILLES, J.T.,
y CARRILLO, A., 2003. Depósitos epitermales
de alta y baja sulfuración: una tabla
comparativa. Boletín de la Sociedad Geológica
Mexicana. Tomo LVI. No. 1. p 10-18.
Países productores
Los grandes depósitos de pórfidos cupríferos en el mundo
tienen reservas del orden de 1.500 - 3.000 millones de
toneladas
Chuquicamata en Chile supera los 2.000 millones con un tenor
promedio del 1.3%;
El Teniente en Chile contiene 3.250 millones con 0.87% de
tenor
Para la cuenca pacífica las reservas de Cu - Mo superan los
26.000 millones de toneladas.
http://www.procobre.org/procobre/acerca_del_cobre/economia_productores.html
http://elcomercio.pe/noticia/412948/peru-desplazo-estados-unidos-como-segundo-productor-cobre
Pórfidos Cu-Mo de Chile
•Se relacionan generalmente con un magmatismo
calcoalcalino, producto de la subducción de la corteza
oceánica bajo el margen continental sudamericano
caracterizándose por una mayor riqueza en molibdeno que en
oro.
•En general, responden bien al modelo de Lowell-Guilbert,
distinguiéndose dos tipos de mineralización: en "stockwork"
(Minas de Chuquicamata y El Salvador) y en pipas-brechas o
chimeneas de brecha (Mina El Teniente).
•Los principales yacimientos, tales como Chuquicamata, La
Escondida, El Teniente, etc. son pórfidos de edad terciaria.
La paragénesis mineral: pirita y calcopirita mayoritarios, bornita y
calcosina en menor cantidad, y cantidades significativas de molibdenita en
la mayoría de los yacimientos la relación Cu/Mo promedio de los pórfidos
chílenos es 40:1.
Una mineralización filoniana tardía de sulfosales de cobre (enargita,
tenantita), esfalerita y galena se superpone a la anterior. Aunque las leyes
sean muy pequeñas, la producción de oro y plata es económicamente
importante a causa de los grandes tonelajes de mena extraídos y tratados.
De gran importancia son los procesos de oxidación y enriquecimiento
secundario que pueden determinar la explotación económica de los
pórfidos, pues llegan a alcanzarse leyes del 18% Cu como en Chuquicamata;
covelina y calcosina son los sulfuros secundarios típicos, mientras en la
zona de oxidación suelen encontrarse óxidos (Cuprita, tenorita), sulfatos
(Brocantita, antlerita, Krohenkita), carbonatos (malaquita, azurita),
oxicloruros (atacamita), arseniatos (Chenevixita), fosfatos etc.
• Mas del 75% de las reservas de cobre se
encuentran en los yacimientos de Chuquicamata,
uno de los mayores pórfidos del mundo, con 2.000
Mt del 1,1 % Cu y 0,12% Mo, en un área de 12
km de longitud y unos 800 m de ancho, y una
importantísima
zona
de
enriquecimiento
secundario que alcanza hasta 400 m de
profundidad.
• El Teniente, con 4.000 Mt del 1,16% Cu y
0,02% Mo;
• El Salvador, con 300 Mt del 1,17% Cu; y
• La Escondida, el yacimiento de más reciente
puesta en explotación, 1.990, con 662 Mt del
2,12% Cu y 0,01% Mo.
Se debe considerar, en la explotación de estos yacimientos, su
adversa situación geográfica que incrementa las dificultades
propias de toda explotación e incide en su viabilidad económica.
La gran altitud y las extremas condiciones climáticas inciden en
la carburación de los motores de la maquinaria y, asimismo,
obligan a la realización de grandes obras de infraestructura.
La necesidad de agua para los procesos de flotación o lixiviación
requieren importantes inversiones tanto en su búsqueda como
en su transporte o suministro.
Igualmente, las necesidades de energía eléctrica obligan a la
implantación de centrales de generación en la propia mina o a
costosas obras de líneas de transporte desde centenares de
kilómetros; etc.
Pórfidos Cu-Au de Panguna,
Bougainville (Papua Nueva Guinea)
Este yacimiento, representativo de los emplazados en ambiente
de arco de isla, es el mayor pórfido de Cu-Au conocido con
unos 944 Mt del 0,68% Cu, 0,9 g Au/t y 1,9 g Ag/t.
Se encuentra en la isla de Bougainville, en relación con tres
intrusivos pliocenos de cuarzodioritas y granodioritas que
intruyen en la unidad Andesitas de Panguna.
En estas se encuentra, aproximadamente, un tercio de la mena,
y el resto lo hace en los intrusivos, en filones de mucho
buzamiento, rellenando fracturas y diseminada en zonas de
alteración.
El oro, se encuentra en partículas submicroscópicas en
forma nativa y, en su mayor parte, en la red de calcopirita
y bornita; pirita, magnetita, hematites y trazas de
molibdenita completan la paragénesis.
Predominan las alteraciones potásiça y propílítica, mientras
la argílica y la fílica sólo son significativas en pequeñas
zonas.