PRFIDOS CUPRFEROS

Sistemas del tipo Prfido CuprferoGeneralidadesLos depositos del tipo prfido cuprfero comprenden yacimientos de gran volumen de mineralizacin primaria de sulfuros de cobre-fierro y fierro, en general hospedados y directamente asociados a cuerpos intrusivos porfricos, pero en ningn caso estrictamente restringidos a roca intrusiva.Depsitos Epigenticos: mineralizacin de sulfuros hipgenos (primarios) introducidos en las rocas.Estos yacimientos estn asociados a arcos magmticos de margenes continentales y a magmatismo calcoalcalino de composicin intermedia. La roca huesped es tpicamente granodiorita, cuarzo-monzonita y prfido andestico, asociado a sistemas intrusivos multifasticos y comunmente relacionado con etapas tardas de la evolucin magmtica. Probablemente representan apfisis en cpulas de batolitos.

Alteracin hidrotermal penetrativa asociada: aproximadamente centri-simtrica (concntrica) dentro y alrededor del complejo intrusivo.La mineralizacin ocurre en forma diseminada, en vetillas y enjambres de vetillas (stockwork), en columnas de brecha: sulfuros primarios de cobre y molibdeno dentro de los halos de alteracin hidrotermal; en el intrusivo y/o rocas encajadoras.Amplios sistemas de fracturas que tienden a estar centrados en la porcin apical de uno o ms cuerpos intrusivos y sus rocas de caja adyacentes.Los cuerpos de prfido cuprfero tienden a ser grandes (cientos a miles de metros de diametro), de forma concentrica a elongada, con contornos regulares a irregulares en planta. En secciones verticales estos yacimientos tienen forma tubular o de embudo (muela), con ejes casi verticales. Normalmente se observa mayor diseminacin horizontal que vertical, hasta 6 Km2.Generalidades

Concentracin de voltiles magmticos en apfisis de cpulas de batolitos

Depsitos de Cu y Mo en el mundoMrgenes convergentesactuales o pasados

Prfidos de Cu-Mo, Cu-Au y Au en el borde del Pacfico

Magmatismo calcoalcalino relacionado a convergencia de placasPrfidos Cu-MoPrfidos Cu-Au

Los prfidos cuprferos son losdepsitos mineralesms importantes de Chiley existenvarias fajasde ellos.

Estilos de mineralizacin en prfidosMineralizacin diseminadaMineralizacin en enrejados de venillas (stockwork).Mineralizacin en brechas hidrotermales.Estos estilos son los miembros extremos de un continuo y normalmente estos estilos de mineralizacin estn presentes en los yacimientos.

Stockwork de venillas en rocas con alteracin cuarzo serictica

Stockwork de venillas enprfido biotitizado

Brecha hidrotermal con matriz de turmalina

Distribucin de sulfuros enEl Salvador

Notar que el sistemahidrotermal es msgrande que los cuerposmineralizados

Bingham Canyon (Utah, USA) primero en produccin en 1905 y luego Morenci (Arizona, USA) en 1907, los que todava se explotan.En Chile El Teniente comenz a explotarse en 1906 y Chuquicamata en 1915 (ambos todava en explotacin)Potrerillos comenz en 1926 y paraliz en 1958; se extrajeron 210 Mt @ 1.1% Cu y 0.25 g/t Au (todava hay ~170 Mt @ 1% Cu en menas mixtas (sulfuros + xidos) que constituyen en Proyecto San Antonio de Codelco.Aspectos histricos

Tipos de metales asociadosPrfidos Cu-Mo; Ej. Chile: Margen continental activoPrfidos Cu-Au; Ej. Pacfico Suroeste: Arcos de IslasPrfidos Mo; USA, Canad; Parte interna (lado continental) de arcos magmticosPrfidos Sn-W; Ej. Bolivia: Intracontinental

Modelo de prfido Cu de Lowell y Guilbert (1970)Relacionados a intrusiones (stocks multifase)

Sistema hidrotermal activado por el calor de la intrusin

Procesos hidrotermales causan alteracin hidrotermal y mineralizacin

Distintos tipos de alteracin y de mineralizacin se encuentran en reas especficas

Modelo Clsico(basado en Prfido San Manuel - Kalamazoo)Lowell y Guilbert (1970)AlteracinMineralizacinEstilos deMineralizacin

Modelo de alteracin y mineralizacin de Lowell y Guilbert, 1970

Mineralizacin y AlteracinLa mineraloga primaria de los prfidos cuprferos consiste principalmente en pirita y calcopirita (aprox. 90% de los sulfuros), con menor bornita, enargita, tetrahederita y trazas de molidebnita y esfalerita.

La alteracin hidrotermal es normalmente zonada, pero de acuerdo a los discutido previamente en estos apuntes, los tipos de alteracin son tambin dependientes del tipo de roca huesped. Siendo esto el caso, la zonacin ideal muchas veces no ocurre.

En el caso del modelo ideal, existe una raz con alteracin sdica calcica, un ncleo de alteracin potsica, sobrepuesto un halo de alteracin flica con bordes laterales de alteracin arglica y un halo externo de alteracin propiltica.Por sobre los sistemas de este tipo es comn tambin una zona de alteracin arglica avanzada.

Tipos de alteracin hidrotermalPotsicaFlicaPropilticaArglicaArglica avanzadaSdico-clcica

Alteracin potsica

Alteracin potsicaDominada por biotitaDominada por feldespato-K

Alteracin flica o cuarzo-serictica

Alteracin arglica

Distribucin de sulfuros hipgenosCalcopirita CuFeS234,6% CuBornita Cu5FeS463,3% CuMolibdenita MoS2Pirita FeS2MagnetitaFe3O4HematitaFe2O3

Alteracin Suprgena y Enriquecimiento SecundarioEn el caso de sistemas de prfido cuprfero expuestos a procesos de alteracin suprgena en ambientes ridos ocurren procesos de enriquecimiento secundario, superpuestos a la mineralizacin y alteracin primaria. El perfil de alteracin/ mineralizacin descendente desde superficie corresponde a una zona lixiviada, con abundantes xidos e hidrxidos de fierro, arcillas y cuarzo, con valores de Cu normalmente por debajo del 0.1-0.2%. Esta zona alcanza profundidades de 20 a 25 m, en algunos casos hasta 400 m. Le sigue en profundidad una zona oxidada con xidos e hidrxidos de fierro y mineralizacin oxidada de cobre (crisocola, malaquita, atacamita, antlerita, brochantita, etc.), con leyes que pueden superar el 1%. Esta zona ocurre normalmente entre los 25 a 50 m, bastante variable en todo caso. La zona ms profunda corresponde a la de enriquecimiento secundario, con mineralizacin principalmente de calcosina y covelina, con leyes entre 1 y 2% Cu. Esta zona ocurre normalmente bajo los 50 metros, alcanzando espesores en algunos casos de hasta 200 m.Zona primaria, mineralizacin hipgena.

Escondida

Escondida: Mineralizacin Oxidada

Escondida: Enriquecimiento Secundario

Escondida: Mineralizacin Primaria

Gaby: Mineralizacin Oxidada

Gaby: Afloramiento de descubrimiento (Lagarto)

Gaby: Horizonte de muestreo para extraccin parcial

Gaby: Vista de zona cubierta

Chuquicamata: Vista general del rajo

Chuquicamata: Falla Oeste

Procesos de FormacinLos sistemas del tipo prfido cuprfero son sin ninguna duda de origen netamente magmtico hidrotermal, asociados al emplazamiento multifase de rocas intrusivas de composicin intermedia.

En muchos casos puede existir una asociacin espacial con estructuras, tanto del emplazamiento de rocas igneas como de la circulacin de fluidos hidrotermales y mineralizacin.

Teniendo en cuenta una relacin directa entre magmatismo y la generacin de yacimientos del tipo prfido cuprfero, es conveniente entender los procesos genticos desde el momento en que se particiona la fase hidrotermal desde un magma en cristalizacin en adelante.Bingham, Utah

Seccin esquemtica Sistema Prfido Cuprfero

Separacin de la fase HidrotermalEl proceso de segunda ebullicin ocurre invariablemente en algn momento de la evolucin de un sistema multifase intrusivo, pudiendo ser de mayor o menor intensidad, volumen y velocidad. En el caso de magmas silicatados la incorporacin de metales a los minerales formadores de roca ocurre a nivel de retculo cristalino o como cristalizacin de sulfuros en forma de microinclusiones en los minerales formadores de roca.Bajo condiciones normales, una roca andestica calcoalcalina tendr valores de contenido de cobre entre 20 y 100 ppm. La cristalizacin de sulfuros por otra parte es dependiente del contenido de SiO2 del magma, directamente proporcional a mayores concentraciones de SiO2.De esta forma un magma flsico no tiene mayores posibilidades de generar mineralizacin metlica. Bingham, Utah

El secuestro de metales desde un magma por parte de la separacin de una fase hidrotermal debe ocurrir antes de la cristalizacin de sulfuros, indicando la necesidad de magmas ms mficos como fuente de metales.

La separacin de la fase hidrotermal durante segunda ebullicin ser la encargada de secuestrar metales desde el magma previo a su incorporacin a los minerales formadores de roca. La fase hidrotermal consiste fundamentalmente en una hidrosalmuera y una fase vapor, particionandose metales a la hidrosalmuera principalmente en forma de complejos clorurados y a la fase vapor. A la fecha no existen datos que indiquen la profundidad dentro del sistema magmtico interconectado de la zona donde ocurre la segunda ebullicin y separacin masiva de la fase hidrotermal, pero diversos modelos coinciden en profundidades del orden de 5 a 6 Km.Bingham, Utah

Ascenso y acumulacin de fluidos hidrotermalesSeparada la fase hidrotermal est ascendera por medio del mismo sistema magmtico hasta profundidades del orden de 2 a 2.5 Km.Tanto el ascenso como la acumulacin/ dispersin de fluidos hidrotermales estar controlado por condiciones de permeabillidad tanto primaria como secundaria. Cabe destacar que en etapas tempranas de intrusin subvolcnica el contraste de temperatura entre intrusin y roca huesped es grande, comportandose la roca huesped inicialmente en forma frgil. En la medida que la roca huesped es afectada por sucesivas intrusiones la temperatura asciende, provocando una anomala isotrmica y desplazandose de esta forma las isotermas hacia superficie. El lmite de la isoterma 400 C marca en buena medida la zona de transicin entre roca frgil y roca ductil.De esta forma, la transicin frgil/ductil queda cercana a superficie. Esta transicin constituye tambin una barrera inpermeable, capaz de contener y acumular fluidos hidrotermales, ubicandose normalmente en la zona apical del sistema intrusivo relacionado.Bingham, Utah

Desarrollo de dosFluidos mineralizadoresa alta temperatura a partir de un fluido magmtico con salinidad de 8.5% NaCl

BAJODE LA ALUMBRERA,ARGENTINAUlrich (1998)

Evolucin de los sistemas porfricos: modelo clsicoSon sistemas dinmicos

Comportamiento reolgico de roca huesped y acumulacin de fluidos hidrotermalesAcumulacin de presin y brechizacinSellamiento y repeticin de eventosCeldas convectivas de fluidos metericosRpido enfriamiento del sistemaEnfriamiento de zona de transicinCambios en comportamiento de rocaFracturamiento, vetillas y vetasAumento de razn agua rocaSistema se retroalimentaEvolucin de sistema prfido en funcin de procesos integrados (comportamiento reolgico, fracturamiento, permeabilidad, alteracin, permeabilidad, etc.)

Evolucin de Alteracin HidrotermalEtapas sucesivas de alteracin a temperaturas progresivamente menores (alteracin prograda y retrograda).Mineralizacin metlica (desde 400 a 300 C).Evolucin reolgica asociada a enfriamiento.Evolucin de fracturamiento.Evolucin de permeabilidad.Evolucin de razn agua roca.

Integracin de todos estos parmetros en funcin de evolucin dinmica acoplada.

Variaciones al ModeloLas variaciones y complicaciones a este modelo por cierto son muchas. El hecho de que estos sistemas estn asociados a procesos magmticos multifacticos, implica que pueden repetirse varios eventos, uno sobre otro durante toda la vida magmtica del sistema intrusivo, por cierto de mucho mayor duracin que el caso de un prfido cuprfero (ej. 10 Ma versus 0.2 a 0.5 Ma, respectivamente). Por otra parte, desarrollo de mega brechas hidrotermales, por ejemplo diatremas en ambiente volcnico, cambian las condiciones de permeabilidad en la zona de transicin, sirviendo como canales de permeabilidad a los fluidos hidrotermales y permitiendo un ascenso a niveles ms epizonales para desarrollo de alteracin y mineralizacin. Estos son solo algunos ejemplos de casos particulares, pudiendo existir toda una gama de otros casos.

Prfidos Cuprferos: Gigantes vs. NormalesTericamente, cualquier magma calco-alcalina del tipo I es un productor potencial de prfidos cuprferos. Sin embargo, la optimizacin de los procesos conducentes a la particin masiva de los metales, desde la fase magmtica a la hidrotermal, previo a ser incorporados en los minerales formadores de roca, slo ocurrir bajo ciertas condiciones y con la convergencia de parmetros especficos.La segunda ebullicin, o exsolucin voltil, permite la particin de una fase hidrotermal (salmuera o vapor) capaz de secuestrar metales desde la fase magmtica. Los siguientes procesos y factores, gatilladores de la segunda ebullicin son, entre otros, aquellos que pueden optmizar los procesos de segunda ebullicin antes de que los metales sean retenidos en los minerales formadores de roca:Presin y TemperaturaVelocidad de CristalizacinPorcentaje de Cristalizacin al momento de ocurrir Segunda EbullicinProfundidad y velocidad de emplazamiento de magmasComposicin magmticaMezcla de Magmas

Profundidad de emplazamiento y Porcentaje de Cristalizacin

Tipos de emplazamientos de magmaUn magma de emplazamiento lento (diaprico) tender a cristalizar lentamente, en zonas profundas.

Emplazamiento Forzado de MagmasEmplazamiento forzado de magmas en ambiente compresional (Saint Blanquat et al., 1997)

Un magma forzado hacia superficie en un campo compresional permitir el ascenso de magmas ms mficos, poco cristalizados a niveles ms superficiales, muchas veces intruyendo sus propias camaras interconectadas ms felsicas superiores.

Este tipo de emplazamiento permitira segunda ebullicin en magmas mficos poco cristalizados cercanos a superficie.

Gigantismo: Comentarios FinalesTodo factor que contribuya a la optimizacin de segunda ebullicin masiva desde un magma mfico contribuyen a la posibilidad de generar un sistema del tipo prfido cuprfero, a mayor convergencia de parmetros favorables, ms grande el depsito. Por otra parte, el factor tiempo tambin juega un rol fundamental, mientras ms larga la evolucin del sistema magmtico, ms largo puede ser una serie de eventos de mineralizacin, los cuales de estar superpuestos uno sobre otro, contribuyen a la generacin no solo de un gigante, sino que adems de un gigante de alta concentracin de cobre.

Prfidos Cu-Au filipinos (Sillitoe y Gappe, 1984)Esquema similar en prfidos ricos en oro Chilenos y del Pacfico SW

Prfido Cu-Au Cerro Casale