Depositos Hidrotermales[1]

DEPÓSITOS MINERALES HIDROTERMALES
Es probable que la mayoría de depósitos minerales hayan sido formados por la depositación de
soluciones hidrotermales, literalmente agua caliente que por cualquier otro proceso. Muchas
investigaciones se han enfocado por lo tanto a comprender los tipos de fluidos que producen los
depósitos y donde ellos probablemente se forman. La mineralización ocurre a profundidad. Con el
tiempo el depósito se expone mediante levantamiento y erosión, las soluciones hidrotermales que
llevaron los metales no están más presentes. No obstante, muchos detalles de los procesos de
deposición se entienden ahora, aunque todavía se necesita realizar muchas investigaciones.
Composición de las Soluciones
El principal ingrediente de las soluciones hidrotermales es el agua. El agua pura, sin embargo, no
puede disolver metales. Las soluciones hidrotermales son siempre salmueras, conteniendo sales
disueltas tal como NaCl, KCl, CaSO4 y CaCl2. El rango de salinidad varía desde el agua de mar
(alrededor 3.5 % en peso) a cerca de diez veces la salinidad del agua de mar. Tales salmueras son
capaces de disolver cantidades pequeñas de elementos tal como Au, Ag, Cu, Pb y Zn. Las
temperaturas altas aumentan la eficacia de las salmueras para disolver metales.
Origen de las Soluciones
Las aguas de soluciones hidrotermales pueden derivarse de fuentes magmáticas, aguas meteóricas,
agua subterránea y agua de mar. Algunas soluciones hidrotermales pueden también ser producidas
por metamorfismo regional. Durante la fusión parcial en húmedo, el agua que ocasiona la fusión se
libera cuando el magma solidifica. Esta agua lleva consigo los constituyentes solubles tal como
NaCl, así como también Au, Ag, Cu, Pb, Zn, Hg, y Mo que no entran fácilmente en la composición de
los minerales comunes (p. ej. cuarzo, feldespato) por la sustitución iónica.
El agua meteórica y de mar pueden formar también soluciones hidrotermales si ellas se calientan
suficientemente y se genera un sistema de convección. La fuente de este calor son las intrusiones
magmáticas, así pues, el magma es un ingrediente clave en la generación de depósitos minerales
hidrotermales. Los depósitos minerales hidrotermales se asocian así con los límites de placas
divergentes y convergentes.
Causas de Precipitación
Las salmueras calientes pueden retener en solución concentraciones mayores de metales que las
salmueras frías. Como una solución hidrotermal se mueve hacia arriba, se enfría y los minerales
disueltos se precipitan de la solución. Para ser efectivo en generar suficiente mineralización para
formar depósitos minerales, el proceso debe ser continuo durante un período largo de tiempo, así
como una celda de convección se requiere para mantener una precipitación constante.
Si el movimiento ascendente es lento, la precipitación de los minerales se esparciría sobre un área
amplia y no puede concentrarse suficientemente para formar un depósito mineral. El enfriamiento
súbito, ocasionado por el movimiento rápido del fluido en capas porosas tales como tefras volcánicas
o en fracturas abiertas tales como venas y rocas brechadas, conduce al rápido enfriamiento y la
precipitación rápida de minerales sobre una región limitada. La ebullición, la disminución rápida de
presión, las reacciones con las rocas de caja, y la mezcla con agua de mar puede ocasionar
también precipitación rápida y la concentración de depósitos minerales.
La temperatura y la composición del fluido pueden ser determinadas por el estudio de inclusiones
fluidas. Estas son fracciones pequeñas de fluidos que quedan atrapadas dentro de la estructura del
cristal en minerales tal como cuarzo que cristalizó a la vez como los depósitos minerales. Cuando las
muestras se enfrían, las sales se precipitan, permitiendo que la composición de la solución sea
determinada. Las inclusiones fluidas también contienen vapor. Al calentar estas hasta que el vapor
disuelva se puede tener un indicio de la temperatura mínima de la solución. La temperatura real no
puede ser mucho más alta que esto, como la expansión ocasionaría la fractura del mineral. Los
diagramas de fase pueden mostrar cuales minerales precipitaran a unas condiciones de presión y
temperatura específicas, determinando así la temperatura del fluido es una herramienta poderosa de
exploración.
Note que es importante determinar que las inclusiones fluidas sean primarias y formadas a la vez
con el mineral, en lugar de secundarias, formadas en fracturas tiempo después. Las inclusiones que
remedan la forma de crecimiento del cristal son probablemente primarias, y atrapadas al borde del
cristal mientras crecía, mientras que inclusiones formando una línea recta a través del cristal pueden
ser secundarias.
Depósitos Hidrotermales que se forman hoy
1. El Valle Imperial, California sur. En 1962, en una perforación de petróleo/ gas se detectó una
salmuera a 350°C a 1.5 km. profundidad. A medida que la salmuera fluyó hacia arriba y enfrió,
depositó un material silíceo. En un período de tres meses, algo mas de 8 toneladas se
precipitaron, conteniendo 20 % en peso de Cu y 8 % en peso de Ag. Esta era la primera
evidencia inequívoca de que los depósitos minerales pueden formarse desde fluidos
hidrotermales.
2. El Mar Rojo. En 1964, Los oceanógrafos descubrieron una serie de salmueras densas calientes
al pie del Mar Rojo. La densidad más alta de las salmueras (es decir aumentó la salinidad)
significa que ellos permanecen en el fondo del mar, a pesar de ser calientes. Los sedimentos en
el fondo de estas piscinas contienen minerales de mena tal como calcopirita, esfalerita y galena.
El Mar Rojo es un depósito estratoconfinado en formación.
3. East Pacific Rise. En 1978, submarinos sobre el Pacífico Oriental, a 21°N, encontraron fuentes
termales a 300°C que emergen en plumas a lo largo de la cordillera oceánica, 2500 m más
abajo del nivel del mar. Los minerales precipitan tan pronto como surgen, y alrededor las
chimeneas eran una manta de sulfuros minerales. Este es el ejemplo moderno análogo de los
depósitos de sulfuros masivos volcanogénicos (VMS).
Depósitos Vetiformes
Los depósitos hidrotermales también se forman sobre la tierra cuando los fluidos ricos en metales
son expulsados desde cámaras magmáticas. Estos fluidos forman venas y pueden contener
concentraciones de minerales económicos. Uno de los últimos minerales en formarse durante el
enfriamiento de una cámara magmática es el cuarzo. El cuarzo se precipita en venas de fluidos
ricos en cuarzo expulsados desde cámaras magmáticas o de fluidos formados durante
metamorfismo y frecuentemente forma asociaciones con depósitos de oro.
Un depósito de tipo vetiforme es una zona bastante bien definida de mineralización, usualmente
inclinada y discordante, la cual es típicamente estrecha comparada con su longitud y profundidad. La
mayoría de los depósitos de vena ocurren en falla o grieta abiertas o zonas de cizalla dentro de la
roca encajante. Un depósito de vena se refiere a veces a un depósito metalífero de filón. Una gran
cantidad de minerales valiosos, tales como plata u oro nativo o los sulfuros de metal, se depositan
conjuntamente con los minerales de ganga, principalmente cuarzo y/o calcita, en una estructura de
vena. Un sistema de venas es un grupo de venas discretas con características similares y
comúnmente relacionada a la misma estructura.
Los filones o vetas son cuerpos tabulares con dos dimensiones largas y la tercera corta, formados a
lo largo de fracturas o zonas de fisura; los planos de falla son lugares especialmente favorables.
Son un simple relleno de fisuras abiertas o bien masas de reemplazamiento a lo largo de una
fractura permeable.
Se dividen en:
a) Sencillos: Si son una inyección única.
b) Complejos: Si se formaron de múltiples inyecciones a lo largo de la misma fractura.
c) Irregulares: Si son de espesor variable.
d)Ramificados (anastomosados): si son zonas minerales ramificadas o mutuamente entrelazadas.
Según los elementos morfológicos, se distinguen los siguientes tipos de filones (Figura 15):
1) El filón en rosario. Se caracteriza por una alternancia de segmentos abultados y estrangulados
que a veces se convierten en hilos finos
2) El filón en bolsón. Se distingue por mayores abultamientos, que en forma de grandes
acumulaciones parecen estar ensartadas en el hilo filoniano.
3) Filones en silla de montar. Se forman al acumularse la sustancia mineral en las charnelas de
los pliegues.
4) Filones escalonados. Llenan las fisuras transversales en los estratos o diques de rocas frágiles
que yacen entre formaciones más plásticas
5) Filones emplumados. Pertenecen a la categoría de filones complejos que llenan una grieta de
falla o de desplazamiento y las fisuras de emplumado que nacen de ella.
Distribución y rocas ígneas asociadas. En Colombia están los depósitos de metales básicos y
preciosos en la Cordillera Occidental y en el límite de esta con la Cordillera Central, mineralizaciones
epitermales como la Equis (Chocó) y otras mineralizaciones auríferas en el volcanismo Terciario de
la Cordillera Central y los filones cuarzo-oro asociados a terrenos batolíticos en Segovia y Remedios.
Tales como el área minera de la Frontino Gold Mines Ltd. Otros depósitos vetiformes son: Las minas
de Mineros Nacionales de Marmato, minas de filón asociadas al Batolito Antioqueño de edad
cretácica, distrito del Plateado en Puerto de Oro, distrito Cajamarca-Salento y distrito Villa María Manizales.
Mineralización y alteración. Cuarzo es el mineral de ganga dominante, calcita y/o adularia en
algunos casos pueden ser importantes. La mineralización es de oro nativo (teleruros de Au) y
sulfuros de plata y sulfosales.
Los yacimientos vetiformes y filonianos son extremadamente heterogéneos, variando mucho en
composición, forma, tamaño y ambiente geológico. La mayoría de estos son el resultado de
soluciones acuosas, y son ígneos hidrotermales de condiciones elevadas de presión y temperatura,
hasta aguas subterráneas de condiciones bajas de presión y temperatura, evidenciando de esta
manera la heterogeneidad del ambiente geológico en el cual se puede formar un yacimiento
vetiforme.
Composicionalmente dominan los sulfuros metálicos, también son abundantes metales nativos y los
óxidos.
En ciertas vetas pueden presentarse 1 o 2 minerales, mientras que en otra podemos hallar hasta 30
minerales, mostrando una gran complejidad composicional, los filones pueden ser, desde simples
minerales agregados distribuidos al azar, hasta complejas estructuras de transformación,
deformación y recristalización con historias geológicas muy complejas. Raramente se presenta un
filón cuyo relleno sea completamente con la mena.
Los constituyentes valiosos están concentrados generalmente en zonas restringidas denominadas
Bonanzas.
La superficie de contacto del filón con las rocas encajantes se llama salbanda, las rocas adyacentes
al filón a menudo están alteradas y mineralizadas; las zonas metamórficas laterales forman la
aureola de alteración circunfiloniana que a veces contiene concentraciones económicamente
importantes.
Modo de Formación
A medida que los fluidos hidrotermales calientes ascienden hacia la superficie provenientes de rocas
intrusivas en enfriamiento (magma cargados con agua, varios ácidos, y pequeñas cantidades de
metales) a través de fracturas, fallas, rocas brechadas, capas porosas y otros canales (es decir
como un sistema de plomería), ellos se enfrían o reaccionan químicamente con la roca de caja.
Algunos forman depósitos minerales si los fluidos se dirigen a través de una estructura donde la
temperatura, presión y las otras condiciones químicas son favorables para la precipitación y
depositación de minerales. Los fluidos también reaccionan con las rocas ellos pasan a través para
producir una zona de alteración con nuevos minerales.
La presencia de rocas intrusivas y la alteración asociada con ellos provee guías importantes para
explorar terreno para prospectores expertos. Los depósitos son controlados frecuentemente por las
características físicas de las rocas de caja. Por ejemplo, buenas venas de grieta pueden ocurrir en
rocas ígneas mientras que ellas se desarrollan pobremente en la serpentina y rocas sedimentarias.
Las venas grandes de cuarzo existen en cuarcita, mientras que en lodolitas las venas son muy
estrechas. Las rocas ígneas y las cuarcitas se fracturan fácilmente mientras que rocas mas suaves
no tienden a formar espacios abiertos.
Características
Los depósitos de vena incluyen la mayoría de las minas de oro, muchas minas grandes de plata y
unas pocas minas de cobre y plomo- zinc. Las venas usualmente consisten de cuarzo (a veces de
diferentes variedades como amatista o calcedonia) comúnmente ocurriendo como intercrecimiento
de cristales en una variedad de tamaños o como bandas finamente laminadas paralelas a las
paredes de la vena. A menudo se presentan cantidades menores de minerales de sulfuro y otros de
ganga tales como calcita y los diversos minerales de arcilla; el oro rara vez es visible.
Las venas oscilan en espesor desde unos centímetros a 4 metros, el promedio oscila alrededor de 1
m. Ellas pueden ser de varios centenares de metros de largo y se extienden a profundidades de
hasta 1,500 metros. La mineralización usualmente ocurre en bonanzas dentro de las estructuras de
vena. Estos pueden ser hasta 150 metros en la longitud en rumbo, 30 metros de ancho y mayor de
250 metros verticales.
Muchos afloramientos de venas que parecen prometedores, son estériles en oro o en otros
minerales, pero las bonanzas de mena pueden ocurrir en el interior de la tierra. Por lo tanto, se
requieren indicadores geoquímicos. Estos incluyen arsénico, antimonio, o mercurio que puede
enriquecerse en las rocas adyacentes al mineral de oro, o dentro de la estructura de vena o en las
rocas de caja adyacentes, produciendo una "aureola".
Los tenores de oro históricamente han estado entre 13.7 y 17.1 g/t con una ley de corte de
alrededor de 8.6 g/t. Depósitos desarrollados recientemente tienen tonelajes mayores y tenores mas
bajos y pueden ser explotados económicamente. Gracias a métodos de minería y molienda mas
eficientes. Si un sistema ocurre cerca de superficie podría ser posible su explotación a cielo abierto
lo cual reduciría enormemente los costos de extracción.
Asociaciones minerales
El oro puede estar asociado con pirrotina, arsenopirita, pirita, calcopirita y con otros sulfuros en
menor cantidad. La plata esta asociada comúnmente con galena y galena con esfalerita, tetrahedrita
y otros minerales de cobre, sulfuros de antimonio o cobre arsénico y calcopirita.
Alteraciones hidrotermales. Las alteraciones pueden variar con la profundidad. Aunque en
muchas vetas se encuentra solo una envoltura de alteración propilítica (clorita, albita, cuarzo, epidota
y calcita). Algunas veces la sericita se desarrolla próxima a la veta. En otras alunita y caolín y pirita
ubicua en la roca de caja.
Clasificación de Lindgren (1920-1930)
Los depósitos hidrotermales se agruparon en tres tipos cuya mineralogía y el modo de ocurrencia
indican las condiciones diferentes de origen a saber: depósitos hipotermales, mesotermales y
epitermales (Tabla 12):
Tipo Hipotermal
Las temperaturas de formación son bastante altas (300-500 °C) y generalmente a profundidades
considerables (varios km.) incluyendo depósitos de pórfido cuprífero
Tipo Mesotermal
La presión y temperatura son moderadas (200-300°C) y aproximadamente 1- 5 km profundidad).
Los sulfuros incluyen calcopirita, esfalerita, galena, tetrahedrita, bornita y calcocita.
La ganga incluye cuarzo, carbonatos (calcita, siderita, rodocrosita) y pirita.
La mayoría presentan abundantes fenómenos de reemplazamiento.
Algunos se asocian con rocas ultramáficas mica verde) y presentan estructuras de listón paralelas a
las vetas de las paredes.
Esta categoría incluye los depósitos de tipo pórfido cuprífero.
Las zonas de alteración contiene cantidades variables de sericita, cuarzo, calcita, doIomita, pirita,
ortoclasa, clorita y minerales de arcilla.
Están relacionados espacial y genéticamente con rocas ígneas cuyos ejemplos clásicos son: Distrito
Motherlode, California; Distrito Coeur d'Alene, Idaho; Distrito Cassiar, B.C. y filones arcaicos de
oro en Ontario, Quebec y Manitoba.
Depósitos epitermales
Los depósitos epitermales de oro se forman en sistemas hidrotermales relacionados a actividad
volcánica. Mientras están activos, estos sistemas descargan en la superficie como fuentes termales
o como fumarolas. Así, el estudio de los sistemas hidrotermales activos brinda información de los
procesos hidrotermales que se relacionan con transporte de minerales y depositación. A la vez, esta
información puede usarse para predecir como se forman los depósitos de oro, y donde encontrarlos.
Los depósitos de oro epitermal ocurren en su mayoría en arcos volcanoplutónicos (arcos de islas
así como también los arcos continentales) asociados con las zonas de subducción, con edades
similares a la del volcanismo. Los depósitos se forman a profundidades someras, de <1 a 2 km, y se
emplazan principalmente en rocas volcánicas. Los depósitos epitermales ocurren como sistemas
pequeños de venas (menos de un millón de toneladas en tamaño), pero con tenores buenos.
Características
1. La Mineralización se da cercana a superficie con una profundidad máxima de alrededor de 2
km. El rango vertical del depósito es de aproximadamente 350 m.
2. Las venas son el emplazamiento mas común con zonas de brecha, estovercas e inclusive
con reemplazamiento de capas de grano fino.
3. Los sistemas de fractura están comúnmente, pero no necesariamente asociados con el
colapso de grandes estructuras volcánicas a gran escala (calderas).
4. Los depósitos se forman en ambientes tectónicos extensionales con fallamiento local de tipo
normal.
5. Asociación cercana a rocas piroclásticas subaéreas e intrusiones subvolcánicas. Pueden
estar presentes depósitos de fuentes termales y fumarolas en depósitos que no han sido
fuertemente erodados.
6. Minerales de mena y los asociados son depositados en espacios abiertos con texturas
bandeadas, coloformes, costriformes, en drusa y en peine.
7. Los minerales de mena incluyen sulfoantimoniuros y sulfoarseniuros(polibasita, estefanita,
pearcita, pirargirita, proustita), teluros de oro y plata (silvanita, calaverita y hessita), estibina,
argentita (acantita), cinabrio, mercurio nativo, electrum, oro nativo, plata nativa, seleniuros,
poca galena, esfalerita y calcopirita.
8. El oro y la plata son los principales minerales económicos con cantidades menores de Hg,
As y Sb.
9. Los minerales de ganga son principalmente cuarzo y calcita con menores cantidades de
fluorita, barita y pirita.
10. La alteración hidrotermal es amplia y conspicua con tipos como fílica y argílica envueltos en
una zona de alteración propilítica; con minerales como clorita, sericita, alunita, ceolitas,
adularia, sílice, pirita y calcita.
11. Los ciclos repetitivos de mineralización son evidentes incluyendo “re brechiación” y
bandeado en diferentes etapas.
12. En rocas antiguas estos depósitos han sido removidos normalmente por erosión, algunas
veces han sido preservados por fallamiento.
13. La mayoría de estos depósitos son de edad terciaria, sin embargo existen algunos más
antiguos. Los depósitos Toodoggone son del Jurásico temprano(aprox. 180 m.a.).
14. Presentan grandes similitudes con las modernas fuentes termales.
15. A menudo están tan diluidos con aguas subterráneas que el contenido de mineral es muy
bajo. Otra analogía con las modernas fuentes termales. Como los “sinters “ típicos, sin
embargo algunos contienen sulfuros y oro libre.
Génesis
Los depósitos epitermales se forman de aguas diluidas (con menos de 5% en peso de NaCl) que
experimentan ebullición o efervescencia de desgasificación, mezcla de fluidos y oxidación a
temperaturas en el rango de 200 - 300°C. La ebullición y mezcla de fluidos parecen ser los
mecanismos de enfriamiento más importante.
Estudios de los recientes y activos sistemas geotérmicos, tales como Henley y y Ellis (1983),
Weissberg (1969) han demostrado la relación entre los hot spring y los depósitos epitermales. El
concepto de una fuente magmática ascendiendo con fluido hidrotermales ha sido eliminado,
principalmente basados en el estudio de inclusiones fluidas e isotopos estables. Se considera ahora
que los depósitos epitermales se forman a partir de agua con cloro, con un Ph cercano a neutro a
débilmente alcalina relativamente diluida que experimenta ebullición o desgacificación efervescente,
mezcla de fluidos y oxidación a temperaturas generalmente entre 200-300°C y mas comúnmente
entre 230 – 260°C. La ebullición o mezcla de fluidos a medida que ellos ascienden o migran
lateralmente parecen ser los mecanismos de enfriamiento.
La migración descendente de fluidos ha sido documentada en una localidad, Creede, Colorado,
donde fluidos hidrotermales en al menos una parte del sistema han sido mezclados con salmueras
mas densas y frías.
Los depósitos epitermales ocurren en todo tipo de rocas, particularmente aquellas que tienen
grandes sistemas de fracturas abiertas durante la actividad hidrotermal. McKee (1979) en Nevada,
observó que en 98 distritos mineros con producción económica significativa, sólo 5 distritos estaban
en tobas siliceas; la mayoría de los depósitos minerales estaban en rocas volcánicas andesiticas
hipoabisales y rocas volcánicas extrusivas. Rocas piroclásticas andesíticas o brechas de flujo
presentan preferencialmente zonas de permeabilidad primaria alta durante la actividad hidrotermal.
Además las andesitas pueden tener fallas y fracturas relacionadas a estructuras de dilatación, tal
como estructuras sigmoidales.
MODELO IDEALIZADO PARA DEPÓSITOS DE TIPO EPITERMAL.
Buchannan (1981) integró toda la información de los depósitos epitermales de USA y planteó el
siguiente modelo
1. Una zona de mineralización ocurriendo dentro de un sistema de fracturamiento casi vertical que
va desde la superficie hasta una profundidad de 500m. Cerca a la superficie la fractura se divide
en varias estructuras.
2. Depositación de metales preciosos se da a una profundidad de 300m.
3. Encima de la zona de mena son persistentes las drusas de cuarzo, las cuales disminuyen
progresivamente hacia arriba como también con los metales. El cuarzo es cada vez más
finogranular hacia arriba presentándose como ópalo o calcedonia en la parte superior.
4. Si los sulfuros hidrotermales son muy ricos en sílice y logran descargar en la superficie como
fuentes geotérmicas formaran una capa de “sinter” silíceo (material opalino, conocido como
Geyserita) de forma de hongo.
5. En la base de la zona de acumulación metálica se dan dos tipos de terminación de las mena. La
cantidad de metales disminuye hacia abajo y las vetas de cuarzo son estériles o con pirrotina y
calcopirita. Más común, los metales preciosos, galena y esfalerita con pirita y calcopirita se
presentan en cantidades económicas.
6. Las zonas de alteración son intensas, pudiendo alcanzar varios km. de extensión.
La depositación de la mena y la alteración de la roca de caja es el resultado de la ebullición y
oxidación de los fluidos hidrotermales al ascender. Las diferentes caídas de presión originarían la
ebullición y la precipitación de los minerales a consecuencia de lo cual se dan las múltiples etapas
de depositación y texturas bandeadas simétricamente.
La tabla 13 presenta las principales características de tipos y subtipos de depósitos epitermales de
sulfuración baja (BS), intermedia (SI) y alta (AS) según Sillitoe y Hedenquist, (2003).
La tabla 14 presenta las características de los depósitos epitermales de baja sulfuración según
Camprubí et al., (2003).
La tabla 15 presenta las características generales de los depósitos epitermales de oro de alta y
baja sulfuración (As y BS) asociados con rocas volcánicas subaéreas según Aoki,( 2001).
LA Tabla 16 presenta la nomenclatura moderna para depósitos de tipo epitermal. (Tomada de
Hedenquist et al., 2003).
La figura 14 presenta el modelo geológico de los depósitos epitermales de alta y baja sulfuración y
su relación con intrusivos porfídicos, según Camprubí et al., (2003).
Manantiales calientes
~100ºC
CO2 H2S
Epitermales de Alta Sulfuración
Aguas ácido sulfatadas
calentadas por vapor, pH=2-3
H2S + 2 O2 = H2SO4
200-300ºC
CO2 HCl S
Au-Cu
Agua
Bicarbonatada
Litología permeable
o estructura subsidiaria
dos
Agua
bicarbonatada
eni
os c
sm
agm
ido
Zona de influencia
magmática dominante
Flu
Estoverca
Cu-Au
0ºC
Oxidación
y acidificación
100
Q Fp Cc/Do
Cámara
magmática
Fluidos magmáticos
Caolinita-alunita
Aguas meteóricas
Illita-esmectita
Depósitos
metálicos
en Pórfidos
Cu, Au, Mo
Ac Q
Fp Cl
Bi Ac
Fp Q
Bi Fp
Px Mt
Cl Sm
Sm Q/Ca
Cb
Cl Cb
I-Sm
Q/Ca
Cl I
Ab/Ad
Q/Cb
Sm
Sílice
Sm Cb
Q/Ca
I-Sm
Q/Ca
Cb
I
Q
Cb
Ha
Sílice
Al
Ha
Sílice
K Sm
Sílice
+/- Si
K
Sílice
K
Sílice
K Sm
Q+/- Si
K
Q
Al
K
Q
Al
K Dc
Q+/-Dp
Al
K Dc
Q+/-Dp
Q
Op
Cr
Tri
K I-Sm
Q+/- Si
K Dc
I/I-Sm
Q+/- Si
Dc I
Q+/- Si
Dc
Q+/-Dp
Al
Dc
Q+/-Dp
Dc
Pi
Se Q
Dc
Pi
Q+/-Dp
Al
DcPi
Q+/-Dp
Pi
Q+/-Dp
Al Pi
Q+/-Dp
And
Pi Q
And Al
Pi Q
Se
Fp
Q Cl
Cb
Se
Q
Cb
mica/Se
Fp Cb
Q+/- Cl
mica/Se
Q Cb
mica/Se
Pi Q
mica Q
+/-Cb
And
mica Q
mica
Co Q
And mica
Co Q
mica
Fp
Q+/- Cb
Al
Op
Cr
Tri
Pi
Se
Q
Q
And Al Q
Pórfidos
4SO2 + 4H2O = 3H2SO4 + H2S
Cl + 2H2O = 3 HCL + O2
Salmueras
magmáticas
Ep Ac Cl
Transición Frágil-Dúctil
400ºC
Neutralización primaria
de volátiles magmáticos
Cl Q Ep
Ad/Ab
Cc/Do
Alteración
propilítica
Sm Cl
sílice
Cb
Ácido
Ha Sm
Sílice
Mesotermal
Agua
Meteórica
átic
Agua
meteórica
Interacción
agua-roca
Cl Q/Ca
Ad/Ab
Cc/Do
Cl Q Ep
Z Cc/Do
Ad/Ab
ont
Zn-Pb-Cu
Alteración
Propilítica
Co2 H2S
Hcl H2SO4
en
Bonanza
stru
Alteración
Propilítica
la e
Cuarzo
Au-Ag
ctu
ra
adularia y calcita
Agua
Subterránea
Oxigenada
Cl Sm
Q/Ca
Z
Cc/Do
Agua
Subterráne
Ebullición
Sm Cl
sílice
Z
Cc/Do
Epitermal
100ºCMena con cuarzo,
Alta Sulfuración
Alcalino
Núcleo de sílice porosa
(Vuggy sílica)
Sinter
pH 6-8
Nivel
Freático
Baja Sulfuración
Asociaciones
de alteración
Epitermales de Baja Sulfuración
Propilítica
Fílica (Sericítica)
Argílica avanzada
Potásica
Subpropilítica
Argílica
Liberación de fluidos magmáticos
Figura 33. Izquierda: esquema comparativo (no a escala) de la estructura, procesos, tipos de alteración, volátiles liberados, temperaturas, pH, tipos de fluidos y reacciones involucradas en la
formación de los depósitos epitermales de baja y alta sulfuración. Igualmente se muestra su relación con las rocas magmáticas como fuente de calor, fluidos y componentes químicos para
estos depósitos, comprendiendo desde una cámara magmática en proceso de enfriamiento, la formación de depósitos metálicos relacionados a pórfidos (cupríferos, auríferos, o molibdeníferos),
hasta el ambiente epitermal (modificado de Sillitoe, 1995; con base en los datos de Hedequist y Lowenstern, 1994; Gammons y Williams-Jones, 1997; Corbett y Leach, 1998). La posición
de la transición frágil–dúctil se ha ubicado en temperaturas de ~ 400ºC, y a 5–7 km de profundidad (p.e. Fournier, 1991; Nielson et al., 1999). Derecha: esquema de la composición
mineralógica de las alteraciones hidrotermales asociadas a la formación de depósitos minerales epitermales, mesotermales y porfídicos, según el pH de las soluciones mineralizantes
(modificado y simplificado de Corbett y Leach, 1998). Abreviaciones: Ab = albita, Ac = actinolita, Ad = adularia, Al = alunita, And = andalucita, Bi = biotita, Ca = calcedonia, Cb = carbonatos
(de Ca, Mg, Mn y/o Fe), Cc = calcita, Cl = clorita, Co = corindón, Cr = cristobalita, Dc = dickita, Di = diápora, Do = dolomita, Ep = epidota, Fp = feldespatos potásicos, Ha = halloysita, I
= illita o illita–esmectita, K = caolinita, Mt = magnetita, Op = ópalo o sílice opalina, Pi = pirofilita, Px = clinopiroxenos, Q = cuarzo, Se = sericita, Si = siderita, Sm = esmectita o esmectita–
illita, Tri = tridimita, Z = zeolitas (de menor a mayor temperatura: natrolita, chabazita, mordenita, heulandita; laumontita; wairakita). (Tomado de Camprubí et al., 2.003).
Tabla 13. Principales características de tipos y subtipos de depósitos epitermales. (Tomado de
Sillitoe y Hedenquist, 2003).
Alta sulfuración
Magma oxidado
Ejemplo
Rocas
volcánicas
relacionadas
genéticamente
Minerales
claves en la
alteración
proximal
El indio , Chile
(vena)
Yanacocha, Perú
(Diseminado)
Principalmente
andesita a riodacita
Cuarzo-alunita/APS;
Cuarzopirofilita/dickita en
profundidad
Sulfuración
intermedia
(Magma
reducido) 1
Potosí,
Bolivia
Riodacita
Cuarzoalunita/APS;
Cuarzodickita en
profundidad
Ganga de sílice
Silicificación de grano fino masivo y
cuarzo residual en Vuggy
Ganga de
carbonato
Ausente
Otra ganga
Barita común, típicamente tardío
Abundancia de
sulfuros
10-90% vol
Especies de
sulfuros claves
Principales
metales
Minerales
secundarios
Especies de
Te y Se
Enargita, luzonita,
famatinita, covelina
Baguio, Filipinas
(rico en Au);
Fresnillo, México
(rico en Au)
Principalmente
andesita a
riodacita, pero
localmente riolita
Sericita; adularia
generalmente poco
común
Cuarzo en peine y
crustiforme
rellenando venas
Común, incluye
variedades
manganíferas
Barita y silicatos
manganíferos
presentes
localmente
5->20%
Au-Ag, Cu, As-Sb
Ag, Sb, Sn
Esfalerita, galena,
tetrahedritatenantita,
calcopirita
Ag-Au, Zn, Pb, Cu
Zn, Pb, Bi, W, Mo,
Sn, Hg
Teluros comunes,
seleniuros presentes
localmente
Bi, W
Mo, As, Sb
Ninguno
conocido,
pero pocos
datos
Teluros comunes
localmente;
seleniuros poco
comunes
Acantita,
estibina
Baja Sulfuración
Magma
subalcalino
Magma
alcalino
Midas, Nevada
Emperor, Fiji
Basalto a riolita
Basalto
alcalino a
traquita
Illita/esmectitaadularia
Roscoelitaillita-adularia
Calcedonia y
cuarzo
coloforme y
crustiforme
rellenando
venas; texturas
de
reemplazamiento
de carbonatos
Presente, pero
típicamente poco
y tardío
Barita poco
común; fluorita
presente
localmente
Calcedonia y
cuarzo
coloforme y
crustiforme
rellenando
venas;
deficiencia de
cuarzo común
en las
primeras
etapas
Abundante,
pero no
manganífero
Barita,
celesita, y/o
fluorita
común
localmente
Típicamente <12-10% vol
2 % vol (pero
hasta 20% en vol
en basaltos)
Arsenopirita de poca a muy poca
+/- pirrotina; poca galena,
esfalerita, tetrahedrita-tenantita,
calcopirita
Au+/-Ag
Zn, Pb, Cu, Mo, As, Sb, Hg
Seleniuros
comunes; teluros
presentes
localmente
Teluros
abundantes;
seleniuros
poco
comunes
Tabla 14. Características de los depósitos epitermales de baja sulfuración (Tomada de Camprubí et
al., 2003).
Epitermales de baja sulfuración (BS)
Rocas volcánicas
relacionadas
Controles de
emplazamiento
Extensión de la zona de
alteración periférica
Alteración asociada
Minerales clave de
alteración
proximal
Geometría del cuerpo
mineralizado
Carácter de la
mineralización económica
Ganga de cuarzo
Otros minerales de la
Vulcanismo subaéreo, rocas ácidas a
intermedias (andesita–riodacita–
riolita) Encajante de cualquier tipo.
Cualesquiera fallas o zonas de fractura
estrechamente relacionadas a centros volcánicos.
Generalmente bastante restringida y de
visualización muy sutil, aunque puede abarcar
áreas relativamente extensas.
Extensa alteración propilítica en zonas
adyacentes con baja relación agua/roca. Gran
cantidad de mica blanca en zonas con alta
relación agua/roca. Alteración argílica dominante
conforme disminuye
la temperatura. Los gases escapados a partir de
ebullición pueden originar alteración argílica o
argílica avanzada en la periferia, o bien
superpuesta a partir de fluidos profundos. Clorita:
común.
Generalización: alteración sericítica Î
argílica.
Sericita o illita ± adularia; roscoelita
(mica-V) en depósitos asociados a
rocas alcalinas; a veces, clorita.
Tamaño variable y morfología tabular.
Característicamente como relleno de
cavidades o porosidad, en vetas con
contactos netos con el encajante.
Típico relleno de filones en bandas,
comúnmente con brechificaciones
polifásicas. Hacia la superfície se
presenta en stockwork o diseminada,
según la naturaleza de la permeabilidad
primaria y secundaria local.
Cuarzo y calcedonia dispuestos en todo
tipo de texturas primarias, de
recristalización o reemplazamiento de
carbonatos.
Calcedonia: común, en bandas.
Carbonatos: presentes, comúnmente
calcita y rodocrosita. Adularia: diseminada y en
vetas. Alunita y pirofilita: escasas. Barita y/o
fluorita: presentes localmente; la barita se halla
ganga
por lo común por encima de la mena. Illita.
Azufre nativo: ausente.
Tabla 14. Tabla comparativa de las características de los depósitos epitermales de baja sulfuración y
el depósito aurífero de La Coqueta. (Tomada de Camprubí et al., 2.003). (Continuación).
Profundidad de formación
En su mayor parte, entre 0 y 1,000 m.
Rango de temperaturas de
Generalmente, entre 100 – 320º C
(la mayoría entre 150–250º C ).
Baja salinidad (0–15% en peso de
NaCl eq.). Aguas meteóricas; posible
interacción con fluidos de origen
magmático. Reducidos.
pH aproximadamente neutro; puede
volverse alcalino debido a ebullición;
los gases separados pueden ser
oxidados y producir fluidos ácidos.
Por lo general, Terciaria o más reciente.
Ejemplos hasta el Neoproterozoico y
Paleoproterozoico.
formación
Carácter de los fluidos
Edad
Abundancia de sulfuros
Minerales metálicos clave
1–20% del volumen total, pero
típicamente menos del 5%, pirita
predominante. Contenido de azufre total
típicamente bajo. Bajo contenido en
metales base (Pb, Zn), aunque en
numerosos depósitos son relativamente
abundantes.
Pirita, esfalerita, marcasita, galena,
electrum, oro (sulfosales de Ag,
arsenopirita, argentita, calcopirita,
tetraedrita).
Telururos: relativamente abundantes
en algunos depósitos.
Enargita: muy raramente.
Seleniuros: poco comunes.
Bismutinita: muy raramente.
Distancia lateral de formación
desde el foco de calor
Hasta varios kilómetros lateralmente, mas
cercanos al foco de calor en el subtipo
de epitermales de sulfuración intermedia.
Metales predominantes
Au, Ag (Zn, Pb, Cu)
Metales presentes localmente
Mo, Sb, As (Te, Se, Hg)
Manifestaciones de sistemas
análogos actualísticos
Sistemas geotérmicos con fuentes termales
de pH neutro, mud pools.
Tabla 15. Características generales de los depósitos epitermales de oro asociados con rocas
volcánicas subaéreas. (Tomada de Aoki, 2001).
Forma del
Depósito
Texturas
Minerales
de mena
Ganga
Metales
Baja Sulfuración (BS)
(Adularia-sericita)
Low sulfidation (LS)
Venas de relleno predominantes,
estovercas comunes.
Mineralización
diseminada
y
reemplazamiento en poca proporción.
de
Venas, relleno de cavidades (drusas,
coloforme, bandas), brechas.
Pirita, electrum, oro, esfalerita, galena
(arsenopirita)
Cuarzo, calcedonia, calcita, adularia, illita,
carbonatos
Au, Ag, Zn, Pb (Cu, Sb, As, Hg, Se)
Alta Sulfuración (AS)
(Sulfato-ácido)
High sulfidation (HS)
Mineralización diseminada dominante,
Las menas de reemplazamiento son comunes,
estovercas se presentan en poca proporción, las
venas comúnmente subordinadas.
Reemplazamiento de la roca caja,
brechas, venas
Pirita, enargita, calcopirita, tenantita, covelita,
oro, teluros
Cuarzo, alunita, barita, caolinita, pirofilita
Cu, Au, Ag, As (Pb, Hg, Sb, Te, Sn, Mo, Bi)
Tabla 16. Nomenclatura moderna para depósitos de tipo epitermal. (Tomada de Hedenquist et al.,
2003).
Ácido
Alcalino
Epitermal
Enargita-oro
Alto azufre
Sulfato ácido
Tipo Hot spring
Bajo azufre
Adularia-sericita
Alta Sulfuración
Alunita-caolinita
Baja sulfuración
Adularia-sericita
Alta Sulfuración
Alta Sulfuración
Tipo 1 adularia-sericita
Alto en sulfuros
+ metales base,
baja sulfuración
Sulfuración Intermedia
Tipo 2 adularia-sericita
Bajo en sulfuros
+ metales base,
baja sulfuración
Baja Sulfuración
Sillitoe (1977)
Buchanan (1981)
Ashley (1982)
Giles y Nelson (1982)
Bonham (1986, 1988)
Hayba et al. (1985)
Helad et al. (1987)
Hedenquist (1987)
Berger and Henley (1989)
Albino y Margolis (1991)
Sillitoe (1989, 1993 a)
Hedenquist et al. (2000)
Depósito de Marmato
Geología regional
Marmato está limitado por el basamento de la Cordillera Central al E y la secuencia oceánica de la
Cordillera Occidental al W, éste límite es paralelo al sistema de fallas de Romeral.
El basamento continental es de la era Paleozoica y está constituido por diferentes unidades
tectónicas superpuestas, principalmente por un grado de metamorfismo bajo, metasedimentos, un
grado medio de esquistos anfibólicos y una unidad representada por rocas oceánicas. El basamento
continental y la unidad ofiolítica, están intruídas por un cuerpo cuarzo monzonítico y granodiorítico
del cretácico superior .Durante el Terciario Superior un ciclo volcánico de afinidad calcoalcalina fue el
responsable del emplazamiento del stock porfirítico dacítico, y de los flujos andesíticos y
piroclásticos. Las mineralizaciones de oro y plata están relacionadas con el desarrollo del sistema
hidrotermal asociado a éstas rocas volcánicas. (Rosseti y Colombo, 1999)
El basamento continental está constituido por rocas del Complejo Arquía, en el sector de Echandía,
el basamento está representado por esquistos verdes y en el resto del área por anfibolitas. La
secuencia volcánica que intruye al basamento metasedimentario Paleozoico es de edad Mioceno
Superior al Plioceno Inferior; ésta unidad volcánica de composición dacítica es puesta en contacto
con el basamento por la falla el Obispo, con orientación NE-SW y buzamiento subvertical. (Rosseti y
Colombo, 1999).
La mineralización esta encajada en rocas hipoabisales andesíticas (dacitas y andesitas porfiríticas),
existe una amplia zona de cizallamiento en la que se dan venillas con sulfuros rellenando fracturas
de dilatación que desarrollan zonas de enrejados. La mineralización metálica se encuentra
diseminada y en venas delgadas. (Ortiz, 1992). La mineralización de oro y plata ocurre como venas
polimetálicas, con espesores de venas que van desde mm a unos pocos m, rodeadas por halos
simétricos fuertemente sericitizados, con buzamientos verticales a subverticales. (Rosseti y
Colombo, 1999).
Petrografía de las venas
Mediante el estudio de más de 100 secciones delgadas pulidas, Rosseti y Colombo, (1999),
determinaron las siguientes asociaciones mineralógicas:
Asociación 1. Adularia + pirita +/- calcita +/- cuarzo. Típica de la parte baja del sistema. Se divide en
dos subtipos.
Subtipo 1A. Cuarzo + pirita + adularia, en menor proporción esfalerita, galena y calcopirita,
sin calcita.
Subtipo 1B. Calcita + adularia + pirita +/- cuarzo, la adularia es mayor al 40% del volumen de
la mena, rodeada por calcita. También se encuentra esfalerita, galena, arsenopirita y
calcopirita en poca cantidad, se observa el oro como inclusiones en pirita.
Asociación 2. Calcita + cuarzo + sulfuros. Típica de la parte superior del sistema. Los sulfuros son
principalmente pirita y esfalerita, además galena, calcopirita, polibasita, argentita y freibergita
(variedades argentiferas entre tetrahedrita y tenantita).
Otras asociaciones:
Pirita + siderita
Cuarzo + pirita +/- esfalerita
Cuarzo + clorita + calcita + pirita +/- esfalerita
Calcita +/- pirita +/- esfalerita
Alteraciones hidrotermales
Esta principalmente confinada en la unidad volcánica, donde se han reconocido dos tipos principales
de alteración:
Propilitización: está constituida principalmente por cuarzo, calcita, clorita, pirita y sericita,
generalmente la clorita reemplaza el anfibol y la biotita, se caracteriza por que la magnetita está
parcialmente reemplazada por pirita.
Sericitización: común en la roca encajante, constituida por cristales muy finos de mica blanca,
cuarzo, pirita y calcita. Se encuentra asociada al oro, pero la magnetita está completamente
reemplazada por pirita, dando como resultado una correlación negativa entre la magnetita y el oro.
Otros tipos de alteración de menor importancia son silicificación y caolinización.
Los principales minerales son: pirita (90%), esfalerita rica en hierro (marmatita) y oro libre (electrum),
se han encontrado en poca cantidad calcopirita, pirrotina, magnetita, arsenopirita, marcasita y plata
nativa, la ganga está compuesta por cuarzo y calcita. (Ortiz, 1992).
Mora y Cuellar (1982), en Ortiz (1992) indican la existencia de una amplia zona de alteración
propilítica rodeando una zona fílica y por último una estrecha zona potásica en profundidad, en este
modelo se interpreta y se asocia a la presencia de un yacimiento de tipo pórfido cuprífero en
profundidad.
Para Marmato parte baja, cuyo titular es la empresa Mineros Nacionales, se tiene que la
mineralización consiste en un yacimiento compuesto por 8 filones con rumbo N 50-70 W, y
espesores que varían entre 1 y 2 m, emplazados en pórfidos dacíticos y andesíticos. Reservas
medidas 100.000 toneladas, con tenor sin dilución de 7,8 g/t de oro. Reservas inferidas de 650.000
toneladas con tenor que oscila entre 7,62 y 13,37 g/t de oro. (Castro y Lozano, 1995).
Según Hayba et al., (1985) en Rosseti y Colombo, (1999) el depósito se clasifica como de tipo
adularia-sericita de tipo epitermal de baja sulfuración, evidenciado principalmente por la ligera acidez
de los fluidos mostrado por la sericitización de la roca de caja, típica de los sistemas de adulariasericita; las temperaturas de homogenización de las inclusiones fluidas ocurre en un rango entre 263
y 312º C . La presencia de adularia +/- calcita en las venas, formadas debido a la llegada de un
fluido mas alcalino, es considerada como uno de los indicadores de ebullición (boiling); la ebullición
es un factor muy importante en la depositación de oro.
Este depósito filoniano es de tipo oro y plata epitermal asociados a cuerpos intrusivos hipoabisales
terciarios. (Castro y Lozano, 1995).