PROCESOS MINERALIZADORES

Los depósitos minerales metálicos constituyen concentraciones anómalas de un elemento (u elementos) en la corteza terrestre. Ahora bien, para que un determinado elemento llegue a constituir un yacimiento explotable económicamente el metal debe estar concentrado muy por encima de su abundancia media en la corteza terrestre, el grado de enriquecimiento varía para cada elemento dependiendo del valor de cada metal, esto se ilustra en la tabla a continuación (tomada de Evans, 1980).

La tabla 1 muestra que para que se forme un yacimiento de cobre se requiere que este metal se concentre al menos 80 veces por encima del contenido normal en rocas de este elemento; en los grandes yacimientos cupríferos chilenos que se explotan con leyes de ~1% Cu y más la razón de concentración es >200 veces que el contenido normal de Cu en roca. Además, hay metales que requieren concentraciones varios miles de veces más altas que el contenido normal en rocas corticales para ser de interés económico. Consecuentemente deben existir procesos naturales que permiten la concentración anómala de elementos en ciertas partes de la corteza terrestre.

Cabe señalar, que si bien existe consenso respecto a los distintos procesos que pueden originar depósitos o yacimientos minerales

o neumatoliticos.os a alta temperatura con fluidos hipercríticos Precipitación de sulfur

oceánicas.Acumulación selectiva y masiva de sulfuros en trampas de cuencas

Stockwork.Precipitación de sulfuros en zonas de alimentación de fumarolas.

sedimentario.Precipitación de sales minerales y sulfuros de carácter exhalativo

estado. Hidrotermales.Procesos con la intervención de fluidos acuosos en diferente

Minerales orbiculares y deformados de las peridotitas tectonitas.

fusión parcial.Procesos magmáticos en condiciones de flujo plástico en

tos del manto.Minerales relicti

Procesos en ambientes magmáticos súbitos.

Fundidos de sulfuros inmiscibles en silicatos.

Cristalización simple.

Cristalización fraccionada.

cámaras magmáticas.Procesos en ambiente magmático de fusión total, en

CESOS DE MINERAGÉNESIS.PRO

genéticas.controvertido y distintos autores tienen diferentes interpretaciones metálicos, el origen de un tipo específico en muchos casos es

mineragenesis.clasificación de los procesos de Algunos intentos

cos y de diageneticos.Procesos biogéni

Procesos de transporte y acumulación selectiva.

Procesos químicos acumulativos.

Procesos químicos residuales.

Procesos de mineragénesis por intemperismo.

fisuras en ambientes compresivos.ón metamórfica, magmatismo filoniano y relleno de Devolatilizaci

Colapso de sistemas hidrotermales en ambientes compresivos.

cúpulas en zonas subvolcanicas a baja temperatura. Epitermales.Precipitación de minerales en segunda ebullición por encima de las

metalizados.icas. Zonación hidrotermal y Porfidos las cámaras magmát

Precipitación de minerales en segunda ebullición en las cúpulas de

Metasomaticos lta temperatura.contacto a aPrecipitación de minerales en primera ebullición y zonas de

de componentes silicatados de la roca.minoritarios en forma de óxidos o de sulfuros que cristalizan a la vez que el resto Los minerales metálicos acompañan a las rocas intrusivas como minerales

metálicos de origen ortomagmático Depósitos

concentraciones, sea explotable.económico hace que a pesar de encontrarse en muy bajas mineral en cuestión: es el caso de los diamantes, cuyo alto valor necesaria una segregación que produzca la concentración del

. En determinados casos, no es Formados por cristalización simple o

A partir del propio magma silicatado. Existen tres grandes subtipos:

del platino.pentlandita, calcopirita..., a menudo enriquecidos en elementos del grupo

Fe, formados por minerales como pirrotina, -Cu-Co-lfuros de Nide suque son inmiscibles con el magma silicatado. Se forman así yacimientos proporciones de sulfuros metálicos, que pueden individualizarse debido a Por inmiscibilidad líquida. Los magmas máficos a menudo contienen altas

.tanto asociados a rocas plutónicas como volcánicaspueden encontrarse segregación de líquidos inmiscibles por

comúnmente en rocas ígneas plutónicas. Aquellos producidos se encuentran cristalización fraccionada forman por

ctamente desde un magma. Los que se que han cristalizado direse utilizan para depósitos depósito ortomagmático magmática o

los términos segregación :Segregación magmática 1.2.

.pegmatitaso cuarzo en feldespato kimberlitas,como fenocristales en Diamantes económica, Ej.

erales de importancia . Otras pueden contener minconstruccióncomo áridos para la o rocas ornamentales por ejemplo como

algunas de las cuales pueden ser explotadas directamente, como cristalización de magmas producen rocas volcánicas e intrusivas,

: Los procesos normales de ticaCristalización magmá 1.1.

como:concentrar algunos minerales de interés económico por procesos intrusivos y/o rocas volcánicas pueden, en ciertas condiciones, (magmas) que, una vez cristalizadas, llegan a constituir cuerpos

: Las masas silicatadas fundidas Procesos Magmáticos 1

corresponden a esta tipología.acción de esfuerzos tectónicos. Algunos yacimientos de magnetita

te bajo la magma, por mecanismos diversos, fundamentalmenminerales metálicos llegan a separarse físicamente del resto del caso más favorable para la explotación es aquel en el que los Formados por cristalización más acumulación y segregación. El o

e los platinoides.elementos del grupo dultramáficas, en los que de nuevo suelen darse concentraciones de este tipo corresponde a yacimientos de cromita en rocas máficas y densidades en la cámara magmática. El caso más extendido de

acompañada de acumulación preferencial por fraccionada haga explotable. El principal mecanismo es la cristalización mecanismo que produzca un aumento de su concentración que lo de los casos, además de la cristalización del mineral hace falta un

por cristalización más acumulación. En la mayor parte Formados o

:Cristalización fraccionada a)

Ni).-cromita, sulfuros de Cucapas dentro o debajo de la masa de roca ígnea (Ej. Capas de Los procesos de segregación magmática pueden llegar a formar

Esta incluye cualquier proceso por el cual cristales formados tempranamente no pueden quedar dispersos en el magma en el que crecieron. Durante el período de cristalización monomineral los cristales pueden hundirse en la cámara magmática para formar una capa de un solo mineral. Estos precipitados se denominan acumulados y ellos comúnmente alternan con capas de otros minerales formando capas o bandeamiento rítmico en rocas ígneas. Las cromitas (FeCr2O4) y las ilmenitas (FeTiO3) pueden acumularse de esta forma. Las cromitas en rocas ultrabásicas y las ilmenitas en anortositas y gabros anortosíticos (rocas máficas). La asociación de estos acumulados minerales exclusivamente con rocas ígneas son la evidencia de su origen magmático directo.

b) Líquidos inmiscibles:

De la misma manera que el agua y el aceite no se mezclan, sino que forman glóbulos inmiscibles de uno dentro del otro, una mezcla de magma (mezcla silicatada fundida) con contenido de sulfuros metálicos formará dos líquidos que tenderán a segregarse.

Se separan gotas de sulfuros y coalescen para formar glóbulos, los cuales al ser más densos que el magma se hunden para acumularse en la base de una intrusión o flujo de lava.

El principal constituyente de esas gotas es el sulfuro de hierro (pirita Fe2S), el cual se asocia a rocas básicas o ultrabásicas debido a que el azufre y hierro son más abundantes en estas que en rocas ácidas o intermedias.

Los elementos calcófilos (con afinidad con el azufre; Ej. Cu) también son incorporados o se particionan en los glóbulos de sulfuros y a veces metales del grupo del platino.

Los magmas básicos o ultrabásicos se forman por fusión parcial en el manto y ellos pueden adquirir su contenido de azufre tanto del manto, como subsecuentemente por asimilación de rocas de la corteza. Para que se produzca la segregación de sulfuros el magma debe estar saturado en sulfuros. Si se llegan a formar glóbulos de sulfuros inmiscibles gran parte del Cu y Ni serán removidos del magma (particionados dentro de la fase sulfurada).

La acumulación de Fe-Ni-Cu en gotas debajo de la fracción silicatada puede producir cuerpos de sulfuros macizos, los cuales estarán sobreyacidos por una zona de enrejado de sulfuros, a veces denominada mena diseminada o en red.

Esta zona a su vez grada hacia arriba a una zona débilmente mineralizada que grada a una peridotita, gabro o komatiita, dependiendo de la composición de la fracción silicatada asociada.

Procesos Hidrotermales

Fases Hidrotermales

El Ambiente Hidrotermal y los procesos hidrotermales

Las propiedades del agua

En el ambiente hidrotermal juega el agua (H20) por supuesto un papel muy importante. Las propiedades químicas del agua son bien "extraño" en comparación de otros líquidos. a) El agua es bipolar: por su simetría tiene un lado positivo y un lado negativo. b) Agua tiene un rango amplio (entre 0° hasta 100°C ,bajo condiciones

atmosféricas) de ser un liquido. c) El peso específico del agua se cambia con la temperatura. Agua de 4°C es el más

pesado. arriba y abajo de 4°C es más liviano. d) Hielo es mucho más liviano que agua liquido: este fenómeno es muy raro, porque

normalmente el liquido es más liviano que su sólido. Por eso los fondos del mar o lagos nunca se congelan - porque el hielo se va hacia arriba y flota en el agua.

e) El punto de ebullición del agua depende de la presión: En ambientes de alta presión el punto de ebullición se aumenta. Eso significa que en ambientes geológicos con presión el agua puede tomar temperaturas mayores de 100°C f) Con una temperatura de 374°C llega el punto crítico: Arriba de este temperatura solo existe un líquido supercrítico, que tiene propiedades de un liquido y de un vapor.

g) La curva entre líquido y sólido tiene un pendiente negativo: El aumento de la

porque vapor es incapaz de tener iones en -ne que precipitarse Toda la carga iónica tie

instantánea, es decir en una explosión. el agua se evapora en una forma presión y se paso al campo del vapor. Todo línea roja se baja verticalmente se bajo la de la presión y de la temperatura. Donde la

lecha roja marca el trayecto muy bien: La fp/Temp. del agua muestra este fenómeno transferirse en un vapor. El diagrama espontánea todo el liquido tiene que decir la presión se disminuye en una forma Sí hay discontinuidades en la presión, es

Ebullición retrograda: (figuras abajo:):

.teletermaltemperatura. Al final de queda agua carga iónica se precipita de acuerdo de la Por eso no entra al campo de vapor. La durante su camino hacia arriba su presión. el liquido se enfría gradualmente y pierde Sin "problemas" en el sistema hidrotermal

T trayecto normal: (figura derecha)>>-P

Diagrama del agua -Figura: P/Temp.

capacidad.este i) Agua puede disolver iones y transportar a otros lugares. El vapor no tiene

mantiene su temperatura entre día y noche.capacidad térmica que todo la atmósfera encima. Por eso el agua del mar

d de energía térmica). Menos de 3 metros de agua tiene la misma cantidaAgua tiene una grande capacidad térmica. (Puede almacenar una gran h)

abajo de la cuchilla y por eso se avanza casi sin fricción.)hielo. La presión de la cuchilla aumenta la presión, el hielo se cambia a agua

Eso ayuda mucho en la patinaje sobre Ejemplo: ( presión cambia el hielo a agua.

solución. Se forma una brecha hidrotermal con un cemento del precipitado del agua evaporada.

Fases Hidrotermales

temp. en °C nombres

minerales comunes mineralizaciones

> de 500° C pegmatitica Feldespatos, cuarzo Berilo

Monacita

400-500° neumatolitica cuarzo, pirita SnO2 ( Fe,Mn)WO 4

300-400°C

Hidrotermal

katatermal

cuarzo, pirita, epidota, biotita, granate, diopsita, actinolita, tremolita

FeAsS Bi2S3 CuFeS2 (Calcopirita)

200-300° mesotermal cuarzo, pirita, epidota,

ZnS CaCO3 PbS

100-200°C epitermal cuarzo, pirita,

montmorillonita (CaMg)CO3 Sb2S3 FeCO3

0-100° C fase teletermal cuarzo, pirita

HsS AsS, AS2S3 CaF2 Baritina

De acuerdo de la temperatura se diferencian las fases post- magmáticas: Pegmatitica, Neumatolitica, Hidrotermal (con kata-, meso-, epitermal) y bajo de 100°C teletermal. Cada fase tiene normalmente su paragénesis de minerales características. Pero hay otros factores que pueden cambiar considerablemente

de minerales precipitados a partir de soluciones hidrotermales dentro inclusiones fluidas particularmente las que provienen de

evidencias que indican su importancia como mineralizadores, y existen distintas soluciones hidrotermales ndenomina

Los fluidos participantes en estos procesos se

andinos en particular.muy relevantes para comprender la formación de los depósitos Andes son de origen hidrotermal, por lo que estos procesos son

te de los depósitos metálicos de la Cordillera de Los La mayor par

pórfidos cupríferos, etc.stockworks de varios tipos, depósitos exhalativos volcanogénicos, participación de soluciones acuosas calientes; por Ej. vetas, La formación de muchos depósitos minerales metálicos involucra la

sFluidos Hidrotermale oHidrotermalismo avanzad

50.-Earth Sci. Rev., 19, pág. 1 -Review .Geotermal systems Ancient and Modern: a geochimical HENLEY & ELLIS (1983):

Literarura:

presencia de complejos y la evaporación instantánea.la cristalización en dichos fases: El pH, el Eh, la fugacidad del oxígeno, la

y alteración hidrotermal de las rocas encajadoras (las que serán discutidas más adelante).

La homogenización de inclusiones fluidas en minerales de depósitos hidrotermales ha mostrado que el rango de depositación de minerales de mena y ganga para todo tipo de depósitos hidrotermales es de aproximadamente 50° a 650°C. Los análisis de los fluidos muestran que el agua es la fase más común y el contenido salino es frecuentemente más alto que en el agua de mar.

Las soluciones hidrotermales tienen evidentemente la capacidad de transportar una amplia variedad de materiales y depositarlos en minerales tan diversos como el oro o la sericita (hidromuscovita), lo que muestra que la fisico-química de tales soluciones es compleja y difícil de duplicar en laboratorios.

El conocimiento de las propiedades y comportamiento de las soluciones hidrotermales todavía no está totalmente aclarado, existiendo muchas ideas sobre el origen de tales soluciones y los materiales que ellas transportan.

Los problemas principales son la fuente y naturaleza de las soluciones acuosas, la fuente de los metales y el azufre transportados por ellas, la fuerza que mueve las soluciones a través de la corteza, la forma de transporte de los componentes en solución y los mecanismos de depositación.

Fuente de fluidos hidrotermales y su contenido.

Existen evidencias (sobre todo de inclusiones fluidas) que las soluciones hidrotermales salinas están ampliamente distribuidas en la corteza. En algunos sistemas geotermales activos se puede observar como afloran aguas calientes en superficie.

Los sistemas geotermales son objeto de estudios para comprender la circulación de soluciones hidrotermales. ¿De dónde provienen las soluciones? Los datos provenientes de fuentes termales, aguas de minas, túneles, sondajes, inclusiones fluidas de minerales y rocas indican que hay cinco fuentes de aguas hidrotermales:

1.- Aguas meteóricas: incluye aguas superficiales y subterráneas (acuíferos o aguas subterráneas).

2.- Aguas marinas: agua de los océanos.

3.- Aguas connatas o de formación: aguas que quedan atrapadas en los intersticios o poros de secuencias de rocas y aguas meteóricas de penetración profunda.

4.- Aguas metamórficas: aguas liberadas por cambios mineralógicos de minerales hidratados a minerales anhidros.

5.- Aguas magmáticas: aguas primarias derivadas de procesos ígneos que dan origen a rocas intrusivas y volcánicas.

La medición de abundancias relativas de isótopos de hidrógeno y de oxígeno provee información sobre la fuente de agua al comparar las razones isotópicas 18O/16O y D/H (deuterio/hidrogeno) de aguas y minerales hidratados, los que son comparados respecto a un standard SMOW (standard mean ocean water).

Sin embargo, la interpretación de datos isotópicos no siempre es simple, porque la composición isotópica del agua puede variar porreacciones agua-roca y por mezcla de aguas de distinto origen.

Existe una constante de equilibrio α que depende de la temperatura. Sin embargo, la aplicación no es tan simple porque el agua en inclusiones fluidas en minerales que contienen oxígeno, invariablemente intercambian isótopos con los minerales huéspedes, por lo que cambia la razón 18O/16O en el agua de la inclusión. Por otra parte, el fraccionamiento de 18O/16O a alta temperaturas es muy pequeño y las calibraciones han sido muy difíciles, de modo que las determinaciones de paleotemperaturas varían, aún para resultados provenientes de un solo laboratorio.

El fraccionamiento de D/H es lejos mayor que el de 18O/16O, pero por lo mismo no puede utilizarse como geotermómetro.

Existen evidencias que distintos tipos de aguas pueden formar depósitos similares y que aguas de dos o más tipos han jugado roles importantes en la formación de algunos depósitos minerales.

Ahora bien, ¿De donde viene el contenido de materiales disueltos? Los datos que poseemos provienen de inclusiones fluidas, sistemas geotermales modernos, fuentes termales y aguas encontradas en perforaciones profundas en campos petrolíferos.

Los constituyentes mayores son Na, K, Ca y Cl. En cantidades menores (<1000 ppm) se presentan Mg, B, SO4 -2, Fe, Zn, Cu, He, Pb, Sr. La

fuente de estos componentes en sentido estricto se desconoce, pero en el caso del He, Pb y Sr los estudios isotópicos entregan indicios de

su fuente. Los pocos estudios de isótopos de He indican un origen en el manto (magmático).

Los estudios de isótopos de Pb de yacimientos hidrotermales más numerosos sugieren que el Pb puede derivarse, al menos en parte, desedimentos subyacentes, de rocas metamórficas del basamento, de rocas ígneas asociadas o directamente del manto.

Sin embargo, los otros componentes metálicos en un depósito mineral no necesariamente pueden tener el mismo origen que el Pb.

Existen menos trabajos en isótopos de Sr en depósitos minerales, los cuales tienden a realizarse en las rocas de caja alteradas de los depósitos.

Resultados de los depósitos de sulfuros masivos de cobre de Chipre concuerdan con que estos depósitos exhalativos volcanogénicos se formaron a partir de aguas marinas Cretácicas calentadas y recirculadas.

Por otra parte, mineralización de molibdeno cerca de Central City, Colorado, EEUU se indica una derivación magmática de los fluidos mineralizadores.

El conocimiento actual indica que la mayoría de las rocas pueden constituir fuentes de elementos geoquímicamente escasos como los metales (normalmente son elementos trazas en las rocas), los cuales pueden ser lixiviados (extraídos) bajo condiciones adecuadas por soluciones hidrotermales.

Por ejemplo, experimentos de laboratorio han mostrado que los metales pesados presentes en una arenisca se fraccionan hacia el agua de mar o una salmuera natural a 350°C. Esto significa que las rocas de caja de una región podrían constituir la fuente de los metales concentrados en los depósitos existentes en ella, si por las rocas de la región circularon aguas calientes.

Existe una relación espacial entre muchos depósitos hidrotermales y rocas ígneas, por lo existe una fuerte escuela de pensamiento que sostiene que los magmas en

consolidación son la fuente de muchas, sino de todas, las soluciones o fluidos hidrotermales.

Lo seguro es que una masa ígnea constituye la fuente de calor para establecer sistemas hidrotermales, pero el agua o su contenido

metálico puede venir del mismo magma o de otras fuentes.

Las soluciones hidrotermales de derivación magmática se consideran fluidos residuales que quedan luego de la cristalización de la masa ígnea fundida y que contienen metales base y otros elementos incompatibles que no pueden acomodarse en los minerales que cristalizan dentro de un magma.

El magma tiene varios roles posibles en sistemas hidrotermales; puede ser la fuente del agua, de los metales y otros componentes en solución y provee el calor que hace circular los fluidos en celdas convectivas en torno a la masa ígnea caliente.

La concentración de agua en magmas félsicos parece variar desde 2,5 a 6,5% H2O en peso con una media de 3% H2O en peso (el contenido es mayor si se considera en proporción de volumen, dada la relativamente baja densidad del agua).

La solubilidad de agua en magmas es dependiente principalmente de la presión y a profundidades mayores de 3 – 5 Km. el agua permanece en solución debido a la alta presión confinante, pero al ascender el magma la presión decrece progresivamente y se produce la saturación del agua resultando en la exsolución de una fase volátil del magma.

Además, al cristalizar los magmas se producen principalmente minerales anhidros, lo cual redunda en que puede liberarse un enorme volumen de agua a partir de un magma en enfriamiento.

1 km3 de magma félsico con 3% en peso de agua puede liberar aproximadamente 100 millones de toneladas (1011 litros) de agua.

Pero el agua no es el único componente volátil del magma, este contiene también H2S, HCl, HF, CO2 y H2. El H2S y HCl pueden ser de particular importancia y son componentes que se fraccionan o particionan fuertemente en la fase acuosa en exsolución del magma.

Todos los metales base y muchos otros pueden ser extraídos eficientemente de una fase silicatada fundida (magma) hacia una fase acuosa, siempre que exista suficiente agua para ser liberada.

En teoría con un 3% en peso de agua en una fase silicatada fundida, podría ser extraído aproximadamente un 95% del Cu contenido en un magma félsico.

En Diciembre de 1986 el volcán Monte Erebus en la Antártica se descargó cerca de 0,1 kg de Au y 0,2 kg Cu, lo que extrapolando a 10.000 años equivaldría a 360 ton de Au. Esta evidencia, así como otros volcanes, demuestra la capacidad de los magmas de generar volátiles con contenidos metálicos.

Existen depósitos metalíferos asociados a cuencas sedimentarias. Sin embargo, en muchos campos petrolíferos (asociados a cuencas sedimentarias) no existen intrusiones que puedan ser fuentes de menas.

Algunos autores han postulado origen en fuentes magmáticas más remotas, tal como la corteza inferior o, más frecuentemente, procesos magmáticos profundos en el manto, mientras que otros han favorecido la depositación de menas a partir de soluciones de formación(aguas connatas).

Esto es agua que fue atrapada en sedimentos durante la depositación y que ha sido movilizada por el aumento de temperatura y presión causado por el enterramiento profundo.

Este enterramiento puede ocurrir en cuencas sedimentarias y las soluciones de este tipo se denominan salmueras de cuenca ("basinal brines").

Un gradiente geotérmico normal de 1°C/30m implica que a los 9 Km. de profundidad hay temperaturas de ~300°C. Las soluciones calientes de esta fuente pueden lixiviar metales, pero no necesariamente azufre de las rocas a través de las cuales circulan, para precipitarlos cerca de la superficie en los borde de las cuencas y lejos de intrusivos o rocas ígneas.

El modelo anterior es el que corrientemente de utiliza para explicar la formación de depósitos de baja temperatura de Pb-Zn-fluoritabaritina hospedados en rocas carbonatadas (calizas-dolomitas) conocidos como "Missisipi Valley-Type" (MVT) existentes en Norteamérica.

Hay otros autores que objetan que el volumen de aguas de formación sea suficiente para transportar la cantidad de metal

presente en esos depósitos y algunos sugieren la circulación de agua bajo gradiente hidrostático (como los pozos artesianos) a través de una cuenca sedimentaria para producir el fluido mineralizador.

Sistemas Geotermales

Los sistemas geotermales en los que circulan aguas calientes por rocas y frecuentemente afloran como fuentes termales o

geysers, pueden ser generadores de depósitos minerales.

Estos sistemas se forman donde existe una fuente de calor (usualmente magmática) a pocos Km. de profundidad que genera la circulación de aguas subterráneas profundas (celda hidrotermal convectiva).

Esta agua son generalmente de origen meteórico, pero en algunos sistemas pueden estar presentes aguas de otras fuentes (de formación, de salares) y puede haber adición de agua magmática desde la fuente de calor. Los componentes disueltos pueden originarse desde la fuente magmática en profundidad, así como de las rocas por las que circula el fluido caliente.

En el sistema geotérmico de Broadlands, en Nueva Zelandia, las aguas calientes depositan un precipitado amorfo de sulfuros de SbAs-Hg-Tl con leyes de oro y plata; asimismo en el cercano el sistema geotermal de Rotokawa precipitan metales base acompañados de acantita (sulfuro de plata).

Desde la formación de un cráter de explosión hidrotermal (explosión que se produce por sobrepresión de agua a alta temperatura, la que al descomprimirse se transforma violentamente en vapor) hace 6060 años atrás, donde se ubica el lago de aguas termales de Rotokawa en la actualidad pueden haber sido transportadas 360 ton de oro en las rocas debajo del cráter.

Medios de transporte de metales

Los sulfuros y otros minerales metalíferos tienen muy baja solubilidad en agua, de modo que debe existir otra forma de transporte de metales en fluidos hidrotermales.

Sabemos que muchos elementos precipitan como sulfuros a partir de fuentes hidrotermales (los campos geotérmicos son un ejemplo y otro son las fuentes termales submarinas "black smokers"), pero si los metales son insolubles como iones simples debe haber otro modo de transporte y este es como complejos o iones complejos en los cuales los cationes metálicos se unen a grupos complejos (ligantes).

Los ligantes más importantes son HS- o H2S, Cl- y OH-. Para que los complejos sulfurados sean estables se requieren altas concentraciones de H2S y HS- (Ej. PbS(HS)-). Muchos autores

favorecen el transporte de metales como complejos clorurados tales como AgCl2 - y PbCl3-.

En la práctica ambos tipos de iones complejos juegan un rol en el transporte de metales (así como otros complejos menos relevantes); los datos experimentales indican que los complejos clorurados son estables a altas temperaturas en fluidos hidrotermales, pero se descomponen al bajar la temperatura, mientras que los complejos sulfurados son estables hasta temperaturas más bajas siempre y cuando exista una alta actividad de H2S y HS-.

Para ilustrar como los iones complejos pueden transportar metales, cabe mencionar que el proceso industrial más utilizado en la recuperación del oro es la lixiviación con cianuro.

Este proceso (cianuración) aprovecha el hecho que el oro forma un complejo estable a temperatura ambiente que es el dicianato de oro: Au(CN)2 -. Este anión es altamente soluble y permite extraer el oro de una pila o de mineral pulverizado a una solución de la cual luego se precipita el oro, ya sea incorporando zinc en polvo o haciendo pasar la solución por carbón activado.

Fuente del azufre:

La fuente del azufre que permite la precipitación de sulfuros metálicos en yacimientos hidrotermales es un problema aparte.

En algunos casos de mineralización (Ej. vetas de sulfuros profundas en granitos y cuarcitas) es obvio que el azufre debió ser transportado en solución al igual que los componentes metálicos.

El azufre es un componente notable en erupciones volcánicas (aporte magmático) y es el principal componente de solfataras en los volcanes (fumarolas azufrosas).

La evidencia isotópica de sistemas geotermales modernos, fuentes termales submarinas y datos de inclusiones fluidas muestra que las soluciones hidrotermales pueden tener concentraciones relativamente altas de metales y de azufre.

Consecuentemente, para muchos depósitos hidrotermales se favorece que tanto el azufre y los metales son transportados por el fluido mineralizador. Si los metales de mena han sido transportados por complejos bisulfurados, sin duda debe haber existido

abundante azufre para la precipitación de sulfuros en el lugar de depositación. En los casos en que los metales fueron transportados por complejos clorurados, que es la hipótesis más favorecida por los estudios de depósitos Pb-Zn hospedados en carbonatos, se plantea el problema en lo que se refiere al aporte de azufre ya que los complejos clorurados a temperaturas inferiores a 150ºC no pueden transportar suficiente Pb y H2S para formar yacimientos.

Existen tres alternativas para este problema:

a) El azufre se agrega desde otra solución en el sitio de depositación (modelo de mezcla). El azufre derivaría de la reducción de sulfatos por materia orgánica en el sitio de depositación.

b) Un solo fluido: metal transportados en complejos orgánicos, lo que permitiría que el azufre fuera transportado junto con los metales como H2S.

c) Transporte de metales con azufre como sulfato, el cual sería reducido por reacción con compuestos orgánicos para precipitar como sulfuros metálicos.

Precipitación de sulfuros:

Este es un campo complejo de debate.

El ascenso de soluciones hidrotermales hacia zonas saturadas con aguas subterráneas va a producir precipitación por dilución de los materiales disueltos y por cambios en el estado de oxidación o pH de la solución.

La ebullición del fluido al acercarse a la superficie redunda en la liberación de H2S y aumento del pH de la solución con la consecuente precipitación de los materiales en solución.

Por lo que la ebullición se plantea como un medio eficiente de precipitación en algunos tipos de depósitos. El descenso de la temperatura del fluido también reduce drásticamente las solubilidades, asimismo cambios en el fluido tales como el aumento de especies sulfuradas reducidas, aumento de la concentración de metales, descenso de la concentración de ligantes, oxidación o reducción son fenómenos que producen precipitación.

Hay autores que asignan un rol fundamental a la mezcla de fluidos hidrotermales con aguas oxidantes superficiales o con aguas sulfatadas ácidas, mientras que otros favorecen la ebullición para depósitos formados a profundidades someras. En síntesis, cambios físico-químicos de las soluciones hidrotermales producen la precipitación de los materiales transportados en solución. La precipitación de sulfuros metálicos en el sector donde ocurren cambios físicos o químicos de la solución ("trampa de mena") a medida que continúa la circulación de fluido hidrotermal redunda en la concentración local de elementos metálicos precipitados que puede dar origen a yacimientos hidrotermales.

3. Procesos Metamórficos.

El metamorfismo de muchas rocas puede producir materiales que tienen uso industrial directo.

Un ejemplo obvio son los mármoles, producidos por metamorfismo de contacto o regional de calizas y dolomitas.

Otro caso son las pizarras muy utilizadas para techos desde tiempos antiguos, sobre todo en Europa.

Otros minerales industriales de origen metamórfico son: asbestos, corindón, granate, algunas gemas, grafito, magnesita, pirofilita, sillimanita, talco y wollastonita.

El metamorfismo puede estar acompañado de metasomatismo y puede conducir a la formación de depósitos metalíferos tipo skarn que pueden ser de alta ley.

Metamorfismo: ajuste mineralógico, químico y estructural de rocas sólidas sometidas a condiciones físicas y químicas impuestas a profundidad, debajo de las zonas de meteorización y cementación, las cuales difieren de las condiciones en las que las rocas se originaron.

Metasomatismo:

proceso de solución capilar y depositación prácticamente simultánea (metamorfismo aloquímico), por el cual un nuevo mineral puede crecer en el cuerpo de un mineral pre-existente o agregado mineral.

La presencia de líquidos de poro químicamente activos o gases dentro de la roca o introducidos de una fuente externa son esenciales para el proceso, el cual a menudo (pero no necesariamente) ocurre a volumen constante, con escasa perturbación de características texturales.

Nota: los procesos de metamorfismo, metasomatismo y alteración

hidrotermal involucran cambios mineralógicos de rocas preexistentes, aunque los procesos difieren substancialmente entre sí los límites entre ellos son difusos.

Los cambios metamórficos que involucran recristalización o redistribución de materiales por difusión iónica en estado sólido o a través de medios volátiles, especialmente agua, pueden resultar en el transporte de constituyentes de mena móviles a sitios de menor presión, tales como zonas de cizalles, fracturas o charnelas de pliegues.

Esta es la manera que se han formado vetas de cuarzo-calcopiritapirita en anfibolitas y muchas vetas (mesotermales) con oro en fajas de rocas verdes (facies metamórfica de esquistos verdes).

Estudios recientes de cambios que ocurren en rocas acompañando el desarrollo de foliación y que consideran balance de masas, han mostrado que los terrenos metamórficos regionales son grandes sistemas hidrotermales análogos a los sistemas a menor escala en corteza oceánica joven.

Estos sistemas tienen la capacidad de lixiviar una amplia gama de componentes, incluyendo minerales de mena, desde un gran volumen de rocas de la corteza. Para que exista flujo en estos sistemas debe desarrollarse una permeabilidad regional. Las zonas de cizalle mayores pueden proveer tales conductos y este mecanismo permite explicar la existencia de numerosos depósitos de oro en zonas de cizalle.

4. Procesos exhalativos superficiales:

marina en circulación.marinos corresponden a fluidos de derivación magmática o de agua consenso si las soluciones que precipitan los sulfuros en los fondos

nque no hay forman por efluentes hidrotermales submarinos, auexhalativos). Actualmente existe consenso que estos depósitos se de sulfuros en secuencias sedimentarias (SEDEX; sedimentarios están asociados a secuencias volcánicas submarinas y a depósitos

(VMS), los que sulfuros masivos volcanogénicos incluyen a losque exhalativos Existe un grupo de depósitos minerales llamados

Las fuentes termales submarinas conocidas como "black smokers", porque parecen humos negros en las profundidades oceánicas, se descubrieron en los años 70s durante las investigaciones de los fondos marinos utilizando submarinos que alcanzan grandes profundidades.

Estas son fuentes de fluidos a alta temperatura que son expulsados en el fondo marino (típicamente a 300 – 350ºC) en chimeneas de sulfuros – anhidrita conectadas con fracturas en el fondo oceánico. Los efluentes a alta temperatura forman nubes negras o blancas en las frías aguas de las profundidades oceánicas; el color negro se debe a la precipitación de partículas de sulfuros y el blanco a la precipitación de sulfatos de calcio (anhidrita–yeso) y de bario (baritina).

Al observarse en detalle la emisión de efluentes hidrotermales en el fondo marino se observa que el fluido caliente es transparente, el color negro o blanco lo adquiere al mezclarse con las aguas frías del mar y el enfriamiento y disolución resulta en la precipitación de sulfuros y sulfatos, los que pueden acumularse y formar depósitos minerales. Este es uno de los pocos lugares donde puede observarse directamente la formación de depósitos de sulfuros metálicos a partir de un fluido hidrotermal.

La acción marina sobre los depósitos de sulfuros de los fondos oceánicos produce la rápida oxidación y destrucción de los cuerpos de sulfuros, excepto cuando son cubiertos rápidamente por rocas volcánicas o volcanoclásticas o sedimentarias que los preservan de la oxidación.

Los procesos tectónicos de acreción hacen que los depósitos de este tipo sean incorporados a cadena s montañosas y formen yacimientos de interés económico en áreas continentales. Aquellos depósitos modernos y actuales de los fondos oceánicos no son económicos con la tecnología actual.

5. Procesos Sedimentarios:

Los procesos sedimentarios pueden dar origen a concentraciones de ciertos componentes de interés económico. Esto puede ocurrir como una concentración mecánica en sedimentos clásticos (sedimentos alóctonos) o por la precipitación química de ciertos componentes (sedimentos autóctonos).

Sedimentos alóctonos:

Estos son aquellos depósitos que han sido transportados al ambiente donde han sido depositados e incluyen a los depósitos clásticos y piroclásticos.

Los depósitos terrestres de arcillas, arenas y gravas acumulados por acción aluvial pueden ser de uso industrial como materiales de construcción. Sin embargo, el tipo de depósitos alóctonos más importante son los placeres.

Estos son depósitos terrígenos formados por los procesos sedimentarios normales que concentran minerales pesados. Generalmente esta es una separación gravimétrica que se produce en agua en movimiento, aunque la concentración en medios sólidos y gaseosos también puede ocurrir. Para poder ser concentrados los minerales pesados primero deben ser liberados de las rocas que los contienen y deben poseer una alta densidad, resistencia química a la meteorización y durabilidad mecánica.

Aunque los placeres de oro son los más conocidos de este tipo de depósitos, los minerales de placeres que cumplen en mayor o menor medida con las propiedades expuestas incluyen: casiterita, cromita, columbita, cobre, diamante, granate, ilmenita, magnetita, monazita, platino, rubí, rutilo, zafiro, xenotima y circón.

Los sulfuros se descomponen fácilmente al oxidarse en ambiente supérgeno, consecuentemente es raro encontrarlos en depósitos de placeres. Sin embargo, existen excepciones en secuencias precámbricas, probablemente debido a la existencia de una atmósfera sin oxígeno en el Precámbrico y existen raros ejemplos recientes de concentración de sulfuros en placeres.

Sedimentos autóctonos:

Las rocas formadas por precipitación química de carbonatos pueden ser de interés económico como minerales industriales (Ej. calizas y dolomitas): Sin embargo, para los efectos de este curso es más relevante la formación de depósitos metálicos por precipitación química tales como las formaciones de hierro bandeado (BIF: "banded iron formations") del Precámbrico, los depósitos de hierro oolíticofanerozoicos y los depósitos sedimentarios de manganeso.

Las formaciones de hierro bandeado se presentan en forma de secuencias que alcanzan centenas de metros de potencia y cientos a miles de kilómetros de corrida. Constituyendo enormes depósitos de óxidos de hierro que fueron depositados entre 2.500 y 1900 Ma atrás.

El mineral consiste en finas bandas, de 0,5 a 3 cm de potencia, las cuales a su vez están laminadas a la escala de milímetro o fracción de milímetro. Se alternan bandas silíceas con bandas de minerales de hierro (hematita, magnetita). El hierro habría precipitado en condiciones subacuáticas por efectos químicos o bioquímicos, lo cual habría sido favorecido por las condiciones anóxicas (sin oxígeno) de la atmósfera terrestre en el Precámbrico.

Los depósitos sedimentarios de hierro fanerozoicos son de tipo oolítico,(sedimentos oolíticos de hematita-chamosita-siderita o de siderita-chamosita), de los cuales existen dos tipos (Clinton y Minette), pero que actualmente tienen poca importancia económica, por sus bajas leyes y dificultad de beneficio debido a su mineralogía silicatada.

Los depósitos sedimentarios de manganeso son la fuente del grueso de la producción de manganeso en el mundo. Aparentemente, el manganeso se disuelve en aguas marinas profundas anóxicas y precipita en cuencas intracratónicas durante la transgresión debido a las condiciones oxidantes de la zona somera de la plataforma como óxidos de manganeso.

Este sería el caso de los depósitos de manganeso presentes en secuencias marinas.

Existen también depósitos de cobre asociados a rocas sedimentarias, entre ellos los ejemplos más notables son los del Kupferschiefer de Europa y la Faja Cuprífera de Zambia.

Sin embargo, aunque la precipitación directa de minerales cupríferos es una posibilidad, la mayor parte de los autores sugieren que estos depósitos tienen un origen post-sedimentario, relacionado a la diagénesis de las rocas sedimentarias que contienen estos depósitos cupríferos.

6. Procesos supérgenos:

La acción de la meteorización y de las aguas subterráneas puede producir depósitos minerales de valor económico, ya sea por efectos sobre rocas o por modificación de mineralización hipógena preexistente.

Depósitos residuales:

La acción de la meteorización y circulación de aguas subterráneas puede dar origen a depósitos residuales mediante la lixiviación de ciertos componentes de las rocas o minerales y dejando un residuo de interés económico. Para que se formen este tipo de depósitos se requiere que exista una intensa meteorización química, tal como ocurre en climas tropicales con altas tasas de precipitaciones.

En zonas tropicales, muchas rocas se meteorizan originando suelos de los cuales todos los materiales solubles han sido disueltos y este tipo de suelos se denominan lateritas. Los hidróxidos de hierro y aluminio son algunas de las sustancias naturales más insolubles y las lateritas están constituidas principalmente por estos

compuestos, los que si están mezclados no tienen valor. Sin embargo, si las lateritas tienen un solo metal concentrado, como el aluminio, pueden constituir depósitos económicos, excepto en las lateritas de Fe que son muy pobres como para ser de interés económico.

Cuando una laterita está constituida de casi puro hidróxido de Al se denomina bauxita y es la principal mena de aluminio.

Otros depósitos residuales de interés económico son los de níquel, los que se forman por meteorización intensa en climas tropicales de rocas ricas en Ni, tales como peridotitas y serpentinitas que tienen alrededor de 0.25% Ni. Durante la lateritización de tales rocas se libera el Ni, pero este rápidamente precipita ya sea con óxidos de Fe o en filosilicatos niquelíferos en la roca meteorizada debajo de la laterita. El cobalto también puede ser concentrado de la misma manera, pero generalmente es fijado en óxidos de Mn.

Depósitos supérgenos:

Las aguas superficiales que percolan a través de cuerpos mineralizados de sulfuros hipógenos producen su oxidación y liberan solventes que disuelven otros minerales. La pirita es uno de los sulfuros más comunes y se descompone en hidróxidos de Fe y ácido sulfúrico. Las soluciones supérgenas pueden lixiviar cobre, zinc y plata, redepositandolos como sulfuros supérgenos (secundarios) inmediatamente debajo del nivel de aguas subterráneas; esto puede producir enriquecimiento del contenido metálico del mineral pre-existente. Tanto la zona superior oxidada, como la enriquecida por los procesos supérgenos de los depósitos tienen importancia económica: la primera porque en general los óxidos son más baratos de beneficiar y la segunda porque el mineral sulfurado con enriquecimiento supérgeno tiene mejores leyes que el mineral primario.

Depósitos exóticos:

La migración lateral de soluciones supérgenas a partir de depósitos cupríferos mayores, tales como los pórfidos cupríferos chilenos, puede transportar su contenido metálico a través de sistemas de paleodrenaje hasta distancias de 8 km del depósito fuente y producir mineralización cuprífera oxidada dentro de sedimentos o rocas del sustrato. Ej. Depósitos Mina Sur de Chuquicamata (Exótica), Damiana, El Tesoro, Sagasca, Hiquintipa.