SULFUROS MASIVOS VOLCANOGENICOS VMS RICHARD J GUERRA HERRERA

SULFUROS MASIVOS VOLCANOGENICOS VMS RICHARD J. GUERRA HERRERA JAVIER ANGULO ORTEGA

Depósitos minerales hidrotermales �las soluciones hidrotermales que transportan los metales desde la intrusión en consolidación hasta el lugar de la deposición del metal, se les considera el factor de mayor importancia en la formación de depósitos minerales

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 Na. CI, KCI, Ca. SO 4 y Ca. CI 2

SULFUROS MASIVOS VOLCANOGÉNICOS. ü Los depósitos de sulfuros masivos volcanogénicos corresponden a cuerpos estratiformes o lenticulares de sulfuros presentes en unidades volcánicas o en interfaces volcánicosedimentarias depositadas originalmente en fondos oceánicos. ü A menudo, los depósitos consisten en un 90% en pirita masiva aunque la pirrotina está presente en algunos de ellos, pero contienen cantidades variables de Cu, Pb, Zn, Ba, Au y Ag.

El depósito se forma por la acumulación de los sulfuros en el fondo marino, mismos que normalmente constituyen >60% del depósito, esto ocurre por: 1. Precipitación en el fondo marino 2. Reemplazo metasomático desde abajo por los fluidos hidrotermales ascendentes 3. Formación y colapso de chimeneas por las que se emiten los fluidos

Zonificación de minerales comúnmente observados Desde Lydon (1984).

Mina La Plata (Ecuador).

Estos se relacionan con la actividad de soluciones hidrotermales y volcanismo submarinos, desarrollada en la interface de unidades volcánicas o sedimentarias, o de rocas volcánicas-sedimentarias, que originan mineralizaciones estratiformes, masivas, lentejones, tabulares, etc.

Los ambientes de formación de los depósitos SMV son: v. Dorsales oceánicas v. Centros de expansión en cuencas margínales v. Arcos de islas

Emplazamiento geológico y distribución Estos depósitos de SMV se encuentran en las márgenes de placas divergentes (asociados a ofiolitas) que reflejan cordilleras meso-oceánicas o cuencas marginales en separación (Depósitos tipo Chipre), en márgenes de placas convergentes en arcos de islas o márgenes continentales (Depósitos de tipo Kuroko en Japón y el cinturón de pirita de España y Portugal); asociados con islas volcánicas intraplaca y por supuesto en ambientes de placa más enigmáticos tal como los representados por cinturones de rocas verdes del Arcaico.

CLASIFICACIONES • Sangster y Scott (1976) según el ambiente: volcánico, sedimentario y volcanosedimentario. • Hutchinson (1973) según la composición dominante: depósitos de Cu-Zn, depósitos de Pb-Zn-C u-Ag y de pirita-Cu. • Sawkins (1976), según características del depósito y su ambiente tectónico: ØTipo Chipre, formados en centros de expansión oceánica y post arco. ØTipo Kuroko, formados en ambientes relacionados a subducción (arcos de islas) ØTipo Besshi, en centros de expansión pero en rocas de caja sedimentarias

Con base en la litologia de la roca de caja, se tienen dos depósitos principales: 1) Depósitos de sulfuros masivos asociados a rocas volcánicas (volcanogenicos). 2) Depósitos de sulfuros masivos asociados a sedimentos (exhalativos sedimentarios). En general la clasificaremos en función de su ambiente de deposición y situación tectónica: tipo I (Chipre); tipo II (Besshi); tipo III (Kuroko) y tipo IV sedimentario exhalativo SEDEX (Sullivan).

YACIMIENTOS DE SULFUROS MASIVOS TIPO CHIPRE. Los sulfuros masivos están formados en fondos oceánicos profundos con volcanismo basáltico. Los ejemplos típicos se presentan en la isla de Chipre en el mar Mediterráneo (se formó en un centro de expansión submarina, que se desarrolló durante el Cretácico Tardío, se ha interpretado como generado en una dorsal meso-oceánica o como producto de un arco de islas) Zonación vertical • Sedimentos pelágicos (Chert) • Zona masiva de pirita, marcasita, calcopirita y esfalerita • Zona silícea en la parte basal

LA FORMA DEL DEPÓSITO lentes concordantes de sulfuros masivos suprayaciendo una zona de estoverca en la cual la roca de caja se presenta con una intensa alteración hidrotermal y rellenando fracturas de las lavas almohadilladas. La zona masiva es rica en pirita y cantidades variables de marcasita y calcopirita, en menor cantidad esfalerita con un horizonte ocre en la parte superior y en la mena silícea que es la parte basal La mena masiva ocurre de dos formas: • Como bloques conglomerádos de sulfuros en una matriz de sulfuros sacaroides. • En una zona compacta, debajo de la anterior, de grandes bloques de pirita separados por fracturas rellenas con pirita sacaroide.

AMBIENTE DEPOSICIONAL Y EMPLAZAMIENTO GEOLÓGICO. Los lentes de sulfuros comúnmente se encuentran en basaltos marinos calcoalcalinos o toleíticos, comúnmente almohadillados, cerca de una transición con sedimentos argílicos suprayacentes. Muchos lentes parecen estar controlados estructuralmente, alineados cerca de fallas normales de ángulo alto. Tipos de rocas asociadas. Flujos de basaltos o lavas almohadilladas toleíticas o calcoalcalinas, tobas basalticas, chert, argilita. Las capas suprayacentes denominadas ocre, son laminas pobres en manganeso y ricas en hierro, conteniendo goethita y maghemita (Fe 3 O 4 -Fe 2 O 3) y cuarzo o chert.

Minerales de mena. Pirita, calcopirita, magnetita, esfalerita, en menor cantidad marcasita, galena, pirrotita, cubanita, estannitabesterita, hematites, algunas veces goetita por alteración de las partes superiores de sulfuros. Minerales de ganga. Talco, chert, magnetita clorita.

Temperatura de formación. Por estudio de las inclusiones fluidas se considera que la temperatura de formación es del orden de los 350 °C. Tenor y tonelaje. El promedio de un depósito de 1. 6 toneladas es de 1. 7% Cu 0 -33 g /t Ag 0 -1. 9 g/t Au 0 -2. 1% Zn Los valores de Zn son muy bajos. La presencia de cobalto en la pirita llega hasta un 0. 06%. Otros yacimientos de este tipo se han encontrado en las ofiolitas de Filipinas y Turquía. Alrededor del mundo estos depósitos son importantes mas por sus altos tenores y naturaleza polimetálica que por su tamaño.

YACIMIENTOS DE SULFUROS MASIVOS TIPO KUROKO Kuroko significa material negro. El término tipo Kuroko, se aplica comúnmente a tres categorías de la mena según la composición mineralógica: ØLas menas silíceas (KEIKO), contienen sulfuros, particularmente calcopirita, diseminada a través de la roca muy silicificada. ØLas menas amarillas (OKO), son principalmente pirita con cantidades menores de calcopirita. ØLas menas negras (KUROKO), son mezclas de esfalerita, galena, baritina y valores menores de pirita y calcopirita; localmente se encuentran cantidades menores de wurtzita, enargita, tetraedrita, marcasita y otros minerales.

En la parte inferior del depósito, las rocas son principalmente andesitas y dacitas, y rocas más félsicas hacia la parte superior. Las riolitas y dacitas normalmente se encuentran brechificadas. La roca encajante está constituida por flujos piroclásticos ácidos. El techo o respaldo superior está constituido por formaciones volcánicas y/o sedimentarias, seguidas por una zona silicoferruginosa (generalmente cuarzo o chert y hematita).

Luego sigue una zona con baritina y la zona Kuroko. Más abajo le sigue la zona Oko o zona amarilla. Hacia la periferia del depósito aparece la zona de anhidrita-yeso pirita, y luego la zona silícea o Keiko. El piso está constituido por riolita silicificada y por rocas piroclásticas. Son características de las menas tipo Kuroko, la laminación fina, paralela a los techos tufáceos, texturas coloformes y capas brechoides de sulfuros.

Existe una zonación vertical y lateral, Pb y Zn aumentando y Cu disminuyendo hacia arriba y lejos de los centros mineralizantes. La baritina es abundante en las menas de Pb-Zn Una alteración típica de la roca de caja es la silicificación hacia el centro, sericitización y cloritización hacia afuera de los depósitos. El K y el Mg aumentan y el Na disminuye hacia el cuerpo del mineral.

La mineralización de este tipo de yacimientos se explica a través de tres procesos principales: q. Relleno de fisuras, diseminación o reemplazamiento por fluidos ascendentes, en las rocas preexistentes, para las menas "keiko" o de estovercas. q. Precipitación química de fluidos y emanaciones mineralizantes provenientes del fondo del mar, a través de sedimentos o de rocas volcánicas pre-existentes, para las menas tipo "Kuroko" y "oko" de sulfuros masivos. q. Sedimentación mecánica de fragmentos de menas anteriores, y originados por explosiones posteriores, para las brechas volcánicas de explosión.

DEPÓSITOS TIPO BESSHI Características geológicas. Son depósitos típicamente comprimidos en hojas delgadas y bien estratificadas de pirrotina, calcopirita, esfalerita, pírita y galena en menor cantidad, interbandeados en rocas clásticas terrígenas y basaltos calcoalcalinos, tobas andesíticas y flujos.

Tipos de rocas asociadas. Rocas volcánicas marinas y sedimentos clásticos; tobas basálticas y flujos, shale y limolitas, comúnmente calcáreas; chert y formaciones de hierro son poco comunes. Es factible que se presente una secuencia de metagabro y rocas ultramáficas. Textura y estructura. Masiva y con estratificación bien definida, sulfuros con tamaño de grano de medio a fino; en los depósitos metamorfoseados y deformados se presenta textura gneisica en los sulfuros. No es muy común la textura acordonada en la mena. Son frecuentes las venas con clorita, cuarzo y carbonato, que cortan cristales de pirita, calcopirita, y/o esfalerita.

Minerales de mena. Los principales son: Pirita, pirrotina, calcopirita esfalerita, los secundarios son: cobaltita, magnetita, galena, bornita, tetrahedrita, cubanita, estannina, molibdenita, arsenopirita y marcasita. Minerales de ganga. Los principales son cuarzo, calcita, ankerita, siderita, albita y turmalina. Los secundarios son: grafito y biotita. Modelo genético. Depositación en el fondo del mar de lodos sulfurosos en cuencas marginales, u otros emplazamientos tectónicos, contemporáneos con el vulcanismo.

Factores económicos. Tenor y tonelaje. Altamente variable en tamaño, los depósitos de Columbia Británica van desde menos de 1 MT hasta mas de 113 MT. Por ejemplo, el depósito Goldstream, presenta un total de recursos, reservas y producción de 1. 8 MT conteniendo 4. 81 % de Cu, 3. 08% Zn y 20. 6 g/t Au.

Tipo SEDEX Exhalativo sedimentarios (SEDEX) los depósitos son generalmente órganos tabulares compuestos fundamentalmente de Zn, Pb y Ag atado en esfalerita y galena que se producen con intercalaciones de sulfuros de hierro y rocas sedimentarias de cuenca, y que fueron depositados por ventilación de fluidos hidrotermales en su mayoría a cuencas sedimentarias en divisiones continentales.

Depósito morfología La mayor parte del mineral se encuentra en un cuerpo de sulfuro de estratiforme que por lo general tiene una alta relación de aspecto (es decir, la proporción de la extensión lateral del cuerpo a su espesor estratigráfico máximo). la morfología más común es representado por las hojas o las lentes de tabular de sulfuros estratiforme hasta unas pocas decenas de metros de espesor y más de un km de longitud (Grande, 1983).

Modelos genéticos de los depósitos SEDEX A. Deposito-proximal depósitos formados a partir de la pluma boyante hidrotermales (por ejemplo, Sullivan, BC, Tom y Jason, Yukon; Rammelsberg, Alemania); depósito B. Deposito-distal formado a partir de una salmuera de abajo abrazando (por ejemplo, Regreso a Howards Pass y Anniv, depósito HYC, Australia); Yukón.

Texturas y Mineralogía La facies de camas en los depósitos distal y proximal está compuesto de minerales sulfurosos, otros productos hidrotermales como carbonatos, cuarzo, barita y apatita, y no hidrotermales, químicas clásticas y rocas sedimentarias biogénicas. El mineral de sulfuro dominante en la mayoría de los depósitos es de pirita, aunque en algunos depósitos (por ejemplo, Sullivan y Mt Isa. ), la Pirrotita es predominante. Los minerales económicos principales son la esfalerita y galena. En general, la asociación mineral está dominado por pirita, pirrotita, galena, esfalerita, carbonatos, dolomita, cuarzo, turmalina, y menos moscovita, clorita, calcopirita, arsenopirita y minerales sulfosal.

Rocas de acogida La mayoría de los depósitos SEDEX son acogidos por cuencas marinas, facies reducido, las rocas sedimentarias de grano fino que consisten principalmente de cuarzo y pizarra carbonosa. Estas rocas sedimentarias generalmente representan sedimentos pelágicos y hemipelágico. En algunos depósitos (por ejemplo, Sullivan), pelágicos y/o hemipelágico rocas sedimentarias con intercalaciones de toda la cuenca limolitas y areniscas turbidíticas y local derivados sedimentos clásticos de grano grueso cubierto de bloques levantados durante el tectonismo extensional. En el caso de los depósitos de tipo irlandés, las litologías dominantes son de piedra caliza y dolomita.

La arquitectura de cuenca ideal para la formación de depósitos SEDEX es una cuenca de rift continental, con menos de 2 a 5 km de grano grueso-clásticos permeables y volcánicos asociados que forman la fase de ruptura superpuestas seguida por un capa impermeable o sello de lutitas de cuenca y /o carbonatos (Lydon, 1983; Grande, 1986).

Clasificación de los depósitos de VMS en función de su metal común relativa (Cu + Zn + Pb) en comparación con metales preciosos (Au, Ag) contenidos.

DEPOSITOS VMS EN EL MUNDO N* 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Depósito / Distrito, País Pirita Ibérica cinturón, España y Portugal Abitibi, Ontario y Quebec Bathurst, New Brunswick El sur de los Urales, Rusia Rudny Altai, Kazajstán Escarpadas Ventoso, AC & Green's Creek, Alaska Besshi, Japón Tambo Grande, Perú Mar Negro, Turquía Mt. Leer, Tasmania Flin Flon-Snow Lake, Manitoba El centro de México Bergslagen-Orijarvi, Suecia y Finlandia Cordillera del Norte, Columbia Británica Trondhjeim, Noruega Central de los Urales, Rusia Qilian del Norte, China Lachlan Fold Belt, Australia Outokumpu-Pyhasalmi, Finlandia Ruttan, Manitoba Ladysmith-Rhinelander, Wisconsin Hokuroko, Japón Central Queensland, Australia Tonelaje (Mt) 1575 600 495 400 300 230 200 200 150 120 110 100 100 100 90 85 80 80 80

N* 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 Depósito / Distrito, País Zona de estiba, Terranova Australia Occidental Skellefte, Suecia Arabia Saudita Filipinas Geco-Manitouwadge, Ontario Sanjiang, China Preiska, África del Sur Jerome, Arizona Altai-Shan, Mongolia Bawdwin-Laocang, Birmania Plataforma chino-coreana Avoca, Irlanda Rango de Brooks, Alaska Myra Falls, British Columbia Shasta, California cratón Amazónico, Brasil Lago Sturgeon, Ontario Troodos, Chipre Provincia de esclavos, los Territorios del Noroeste, Nunavut Semail, Omán Lago Finlayson, Yukón Tonelaje (Mt) 75 75 70 70 65 60 50 45 40 40 37 35 35 35 30 30 20

Ejemplos de gran tonelaje depósitos VMS del Mundo Cu Zn Pb Ag Deposito Localización 1 Mt en en en peso. % g / t Los depósitos gigantes (> 100 millones de toneladas) Ventoso Craggy Columbia Británica 297. 4 1. 38 4 Au g / t Edad 0. 2 Triásico Neves Corvo Portugal 270 1. 6 1. 4 0. 3 30 Carbonífero Aljustrel Portugal 250 0. 8 3 1 38 0. 8 Carbonífero Río Tinto (masiva) España 250 1 2 1 30 0. 22 Carbonífero La Zarza España 164 0. 7 1. 5 0. 5 24 1 Carbonífero Horne (Zona N º 5) Quebec 150 0. 1 0. 7 0. 3 Arcaico Kidd Creek Brunswick N º 12 Ontario Nuevo Brunswick 149. 3 137. 3 2. 89 0. 33 6. 36 9. 56 0. 26 3. 56 92 100 0. 05 0. 2 Arcaico Ordovícico Tharsis España 110 0. 5 2. 7 0. 6 22 0. 7 Carbonífero Mt. Lyell Tasmania 106. 8 1. 19 0. 04 0. 01 7 0. 41 Cambriano

Cu Zn Pb Ag Au Deposito Localización 1 Mt en en en g / t peso. % Muy grandes depósitos (50 -100 millones de toneladas) Ruttan Manitoba Aznal cuello Edad 82. 8 1. 37 1. 63 0. 08 13 0. 5 Paleoproterozoico España 74 0. 49 2. 14 1. 04 44 0. 5 Los Frailes España 70 0. 34 3. 92 2. 25 63 Masa Valverde 70 0. 5 1. 3 0. 6 38 Caribú España Nuevo Brunswick 70 0. 5 4. 3 1. 6 Flin Flon Manitoba 62. 5 2. 17 4. 13 Crandon Wisconsin 61 1. 1 5. 6 0. 5 37 Geco Ontario 58. 4 1. 86 3. 45 0. 15 50 Sotiel España 59 0. 6 4. 9 1. 9 La. Ronde Quebec ~ 88 0. 33 2. 11 Matsumine-Shakanai Japón 54. 2 2. 19 2. 63 Mina Horne (H & G) Quebec 54 2. 2 ~ 0. 3 Carbonífero 0. 8 Carbonífero Ordovícico 42 2. 64 Paleoproterozoico 1 Paleoproterozoico Arcaico Carbonífero 50 4. 66 Arcaico 0. 76 64 0. 62 Mioceno ~ 0. 1 13 6. 1 Arcaico

Cu Deposito Zn Pb Ag en Localización 1 Mt en en peso. % peso. g / t peso. % % Grandes depósitos (25 -50 millones de toneladas) Mt. Morgan Queensland Lousal Portugal Britania Columbia Británica Migollas España Preiska Sudáfrica Selbaie (todos los yacimientos) Quebec Norita Quebec Bawdwin Birmania Ártico (Brooks Range) Alaska Pyhasalmi Finlandia Unidas Verde EE. UU. Madenkoy Turquía Besshi Japón Outokumpu Finlandia Hitachi Japón Buttle Lago grupo Columbia Británica Murgul Turquía Scuddles W. Australia Cayeli Turquía Mattagami Lago Quebec Granduc Columbia Británica Lokken Noruega 50 50 48. 8 47. 6 47. 2 44 37. 6 34. 1 32. 9 31. 1 30 30 29. 9 28 27. 2 26. 3 26. 2 26. 1 26 25. 1 25 0. 7 1. 9 0. 83 0. 98 1. 05 2. 17 0. 48 4 0. 75 4. 8 3. 9 2. 6 3. 8 1. 4 1. 9 2. 03 1. 2 4. 7 0. 42 1. 79 2. 1 0. 1 1. 4 0. 65 2. 23 1. 98 4. 13 13 5. 5 2. 43 0. 2 4. 3 0. 3 1 0. 6 5. 93 6. 9 7. 3 5. 1 0. 1 1. 9 0. 05 0. 8 Au g / t 6 4. 7 7 0. 69 20 39 41 232 51 17 50 0 0. 6 2. 6 0. 02 0. 2 1. 37 0. 08 0. 5 2. 15 0. 5 21 9 5 55 0 59 0. 02 0. 1 22 11 19 0. 3 0. 17 0. 29 1. 3 9. 09 0. 8 0. 06 0. 01 0. 55 0. 9 Edad Devoniano Carbonífero Jurásico Carbonífero Proterozoico Arcaico Ordovícico Devoniano Proterozoico Cretáceo Jurásico Proterozoico Cretáceo Devoniano Jurásico Arcaico Cretáceo Arcaico Jurásico Ordovícico

DEPÓSITOS EN COLOMBIA DE SULFUROS MASIVOS ASOCIADOS A VOLCANISMO. En la región nororiental de Colombia, en el Carmen de Atrato (Chocó), el depósito se llama El Roble. El yacimiento del Roble es masivo, tiene forma lenticular, es casi vertical, presenta intenso fallamiento, su espesor es variable llega hasta 45 m, sus reservas conocidas son del orden de 1'100. 000 toneladas y su tenor promedio de Cu es del 4. 9% al 3. 7 g/ton de oro.

�CUERPO MINERALIZADO DE LA EQUIS. �Reservas probadas: 120. 000 toneladas. �Zn: 0. 8 -1. 2% �Pb: 0. 8 -1. 5% �Au: 12 -15 g/ton �Ag: 10 -12 g/ton �PROSPECTO DEL DOVIO (VALLE). �MINA COLUMBIA (BELÉN DE UMBRÍA)

CONCLUSIONES ü Los sulfuros masivos volcanogénicos (VMS) agrupan a un conjunto de depósitos minerales caracterizados por la presencia de concentraciones masivas de sulfuros (fundamentalmente pirita) formados en o cerca del fondo marino y en relación espacial con rocas volcánicas. ü Incluyen comúnmente una zona hidrotermal subyacente epigenética y discordante, denominada stockwork, que corresponde la zona de alimentación hidrotermal (Solomon, 1976; Franklin et al. , 1981; Lydon, 1988; Large, 1992). ü En función de su ambiente de deposición y situación tectónica se puede hablar de cuatro tipos diferentes: tipo I (Chipre); tipo II (Besshi); tipo III (Kuroko) y tipo IV sedimentario exhalativo (Sullivan).

ü Tipo Chipre ("Cyprus"): Cu (±Zn) ±Au, asociados a basaltos toleíticos de conjuntos ofiolíticos (generación de corteza oceánica). Formados en fondos oceánicos profundos con volcanismo basáltico. Los ejemplos típicos se presentan en la isla de Chipre en el mar Mediterráneo. ü Tipo Besshi: Cu-Zn±Au±Ag, asociados a rocas sedimentarias con aporte terrígeno, grauvacas y turbiditas asociadas con basaltos de intraplaca. Formados en cuencas sedimentarias marinas profundas con volcanismo basáltico.

ü Tipo Kuroko: Cu-Zn-Pb±Au±Ag, asociados a volcanismo bimodal con lavas toleíticas y lavas y piroclastos calco-alcalinos. Formados en cuencas marinas someras con volcanismo explosivo con formación de calderas en sectores de trás-arco. Los ejemplos típicos se encuentran en Japón formados en una cuenca marginal. ü Tipo SEDEX: Zn-Pb±Ag, asociados a rocas sedimentarias como lutitas negras carbonosas, areniscas y rocas carbonatadas. Estos se asocian a fluidos expelidos desde cuencas sedimentarias por celdas convectivas de aguas marinas probablemente generadas por calor derivado de fuentes magmáticas subyacentes. Ej. Mina Aguilar en el noroeste de Argentina.

BIBLIOGRAFIA � Libros: � Sulfuros masivos volcanogenicos - caracterizacion de los depósitos minerales en relación con su desmuestre, libro: Manual de evaluación de yacimientos minerales (E orche) pag 34. � Segregacion de sulfuros de metales, libro: Geología económica de los yacimientos minerales y yacimientos en colombia (Hernan Garces) pag 46. � Depositos de sulfuros metalicos, libro: Recursos minerales de Colombia (ingeominas) segunda edición, tomo II pag 704. � Yacimientos minerales en colombia (Elias Rojas, Calixto Ortega) � Paginas web: � Geological Survey de Canadá, http: //gsc. nrcan. gc. ca/mindep/maps/index_e. php � - Rocas y yacimientos ligados a volcanismo / http: //www. unalmed. edu. co/~rrodriguez/yacimientos-higueras/ymvolcanicos. htm � http: //campusvirtual. ucaldas. edu. co/cv/ � Pagina oficial de Ingeominas.