Metalogénesis: Estudio de la Génesis de Depósitos Minerales

El término metalogénesis, derivado del griego «metaleion» (mina), se refiere al estudio de la génesis de depósitos minerales, tanto metálicos como no metálicos. Se enfatiza en sus relaciones espaciales y temporales (espacio-tiempo) con los rasgos geológicos regionales (tectónicos, petrográficos, etc.). En esencia, es el estudio de la relación de los depósitos minerales con su entorno geológico regional.

Unidades Metalogenéticas

Una provincia metalogénica se define como un área caracterizada por una agrupación de depósitos minerales o por uno o más tipos característicos de depósitos. Ejemplos de provincias metalogénicas incluyen:

• Orógeno Andino
• Una caldera volcánica
• Rocas volcánicas jurásicas
• Una falla regional

Las franjas metalogénicas en Chile se ajustan a la definición de provincia metalogénica. Sin embargo, en trabajos previos, se ha considerado a Los Andes como una única provincia metalogénica dominada por yacimientos cupríferos. Esto ha llevado a la definición detallada de subprovincias o franjas metalogénicas.

Ambientes Globales de Generación de Depósitos Minerales

Los marcos geotectónicos en los que se desarrolla la actividad ígnea son determinantes. No solo influyen en la naturaleza de los intrusivos y rocas volcánicas, sino también en los tipos de depósitos minerales asociados. Esto explica la concentración de ciertos tipos de depósitos minerales y/o metales en determinadas partes de la corteza terrestre.

Por ejemplo, Los Andes peruanos y chilenos contienen enormes yacimientos de Cu-Mo, pero carecen de yacimientos de Sn y presentan solo ocurrencias menores de Ni, Cr y Co.

El Mapa Metalogenético del Perú es una herramienta valiosa. Permite orientar adecuadamente las exploraciones y reevaluar zonas que anteriormente no se consideraban favorables para algunos metales.

Ejemplos de depósitos asociados al Mioceno-Plioceno:

• Epitermales Au-Ag (Cu)
• Pórfidos Cu-Mo
• Pórfidos Au

Modelos de Yacimientos: Introducción

Un modelo de yacimiento mineral es un intento de describir y explicar el comportamiento de un proceso (natural) en términos de parámetros medibles en su estado final. En geología, lo que se observa y estudia es el resultado final de este proceso.

Un modelo puede representarse como una función f(xn), donde x1…xn representan parámetros como:

• Temperatura
• Presión
• Litología
• Fuente de agua
• Permeabilidad
• Eh
• pH
• fO2
• fS2
• Ambiente tectónico
• Entre otros

La gran cantidad de parámetros involucrados, su compleja medición y, a menudo, la subjetividad en las interpretaciones, hacen que el desarrollo de un modelo geológico de depósito esté sujeto a incertidumbres. Además, la variabilidad de los sistemas naturales hace que cada caso estudiado sea único.

Procesos de Concentración y Factores Clave

Los depósitos minerales son el resultado de procesos geológicos concentradores, ya sean endógenos o exógenos, a los que se asocia un fraccionamiento geoquímico. Estos procesos incluyen:

• Magmáticos
• Magmáticos hidrotermales
• Hidrotermales
• Volcanogénicos exhalativos
• Sedimentario exhalativos
• Metamórficos
• Sedimentarios

La formación de un depósito mineral requiere una fuente de los elementos y una serie de procesos que conduzcan a su concentración. Estos procesos varían según el tipo de depósito, y su comprensión es crucial para determinar criterios de exploración.

Factor de Concentración

Para que un depósito mineral sea económicamente viable, los elementos de interés deben estar enriquecidos a un nivel considerablemente superior a su abundancia media en la corteza terrestre.

Tabla de Factor de Concentración:

Los procesos geológicos naturales permiten estas concentraciones anómalas.

Ambientes Tectónicos y Procesos Generadores de Yacimientos

Los procesos geológicos que ocurren en un determinado tiempo y espacio están condicionados por el ambiente tectónico. Este ambiente influye en:

• Los tipos de depósitos minerales que se forman.
• La fuente y los tipos de agua presentes.

Procesos Ígneos-Hidrotermales

1. Magmático (>T°): Exsolución, cristalización fraccionada, separación gravitacional. Ejemplos: Depósitos de Cr, Ni, Cu, Co, Ti.
2. Magmático-Hidrotermal: Exsolución de agua, fase hidrotermal. Ejemplos: Pegmatitas, depósitos de Tierras Raras (R.E.E.).
3. Hidrotermal-Magmático: Migración de fluidos hidrotermales magmáticos y enfriamiento mediante fluidos meteóricos. Ejemplos: Depósitos de metales base y preciosos.
4. Hidrotermal: Mezcla con y participación de fluidos meteóricos.

Depósitos Volcanogénicos (VMS)

Formados por emanaciones de fluidos hidrotermales asociadas a volcanismo submarino. Estos fluidos generan una acumulación de sulfuros en el fondo marino.

Depósitos Epitermales

Los depósitos epitermales son aquellos en los que la mineralización ocurrió a poca profundidad (1 a 2 km) desde la superficie terrestre. Se depositaron a partir de fluidos hidrotermales calientes, con temperaturas que varían desde <100°C hasta unos 320°C. Durante la formación del depósito, estos fluidos hidrotermales pueden alcanzar la superficie como fuentes termales.

Los depósitos epitermales se encuentran preferentemente en áreas de volcanismo activo, alrededor de los márgenes activos de continentes o arcos de islas. Los más importantes son los de metales preciosos (Au, Ag), aunque pueden contener cantidades variables de Cu, Pb, Zn, Bi, etc.

Transición Pórfido-Epitermal

Debido a su formación a poca profundidad (baja presión confinante) y a temperaturas usualmente entre 100°C y 300°C, el control estructural de los cuerpos mineralizados por fallas frágiles es dominante. En algunos casos, existe control litológico o una combinación de ambos.

Hay dos tipos principales de yacimientos epitermales:

1. Alta Sulfuración (HS)
2. Baja Sulfuración (LS)

Alta Sulfuración (Ácido-Sulfato)

• S⁺⁴ oxidado en forma de SO₂.
• Fluido salino (4-21% NaCl eq.).
• Aguas magmáticas interactuando con meteóricas.
• pH del fluido ácido (1.7 – 2).
• Alteración hidrolítica intensa: sílice oquerosa → alunita → caolín → illita → montmorillonita → propilítica.

Baja Sulfuración (Adularia-Sericita)

• S^-2 reducido en forma de H₂S.
• Fluidos diluidos (0.5% NaCl eq.), aguas meteóricas dominantes.
• Au ± Cu (As; Te en niveles altos).
• Oro de alta fineza (pobre en Ag).
• Matriz de brechas en rocas competentes alteradas y vetas.
• Estructuras dilatacionales y control litológico por permeabilidad. Brechas de diatrema comunes y brechas freáticas.
• Bajo % de pirita, galena, esfalerita, calcopirita, acantita, sulfosales de Ag.
• Au ± Ag (Pb, Zn, Cu; As, Te, Hg, Sb en niveles altos).
• Fineza del oro variable; alta fineza (pobre en Ag) en profundidad, baja fineza (rico en Ag) en niveles altos (electrum).
• Vetas: normalmente con fases cristalinas en profundidad y bandeadas en niveles someros.
• Fracturas preexistentes en profundidad, estructuras subsidiarias dilatacionales en niveles altos, brechas magmáticas, diatremas y brechas de erupción hidrotermal.

Alteración Hidrotermal en Sistemas Epitermales

Se presenta una zonación característica de alteración hidrotermal en los sistemas epitermales de alta y baja sulfuración.

Zonación de Alteración en Yacimientos Epitermales de Alta Sulfuración (HS):

• cv: covelina, luzonita, enargita, pirita, marcasita, calcopirita, trazas de esfalerita, azufre, oro.
• tn: calcopirita, tenantita, pirita, esfalerita menor y trazas de galena.

Ejemplos de alteraciones y estructuras en yacimientos chilenos:

• Estructuras silíceas en yacimiento Marte (pórfido aurífero con sobreimposición epitermal de alta sulfuración).
• Veta Arqueros (Esperanza, Maricunga): estructura de sílice oquerosa, flanqueada por alteración de cuarzo-alunita y rocas silicificadas con minerales de arcilla y sericita.
• Alteración a sílice oquerosa o residual (argílica avanzada) en sistemas epitermales de alta sulfuración (Distrito El Indio).
• Brecha de diatrema con silicificación de la matriz y alteración a sílice oquerosa de los clastos porfíricos (Veladero, Argentina).
• Toba riolítica con alteración argílica avanzada (Zona de El Indio, «Toba Amiga», Mioceno).

Mineralización de Oro y Plata en Sistemas Epitermales

Bonanza Epithermal Quartz: Mineralización de oro y plata de alta ley en cuarzo, estilo epitermal. Ejemplos: Porgera (Zona VII), Edie Creek.

En sistemas de baja sulfuración, la ebullición de los fluidos provoca la precipitación de Au. Esto se evidencia en depósitos de oro en tubos del campo geotermal de Broadlands.

Yacimientos Epitermales de Baja Sulfuración (LS)

• Tienen su símil actual en los campos geotermales activos.
• Son abundantes a nivel mundial.
• No son tan comunes en Chile, donde predominan los yacimientos epitermales de alta sulfuración.
• Ejemplos en Chile: El Peñón (Antofagasta, sistema de vetas epitermales de baja sulfuración del Paleoceno-Eoceno inferior) y la veta Río del Medio (Distrito El Indio).
• Existen yacimientos de cuarzo-Au-Ag y otros polimetálicos (metales base) con Au-Ag.

Ejemplos de yacimientos LS a nivel mundial:

• Sinter de San Quentin (McLaughlin, USA) – Sinter silíceo con cinabrio.
• Yacimientos polimetálicos de Au-Ag: Hadleigth Castle (Queensland), Caylloma (Perú), Parkes (Mineral Hill), Arcata (Perú).

Caso de Estudio: El Indio

• El yacimiento consiste en un sistema de vetas localizado en un bloque estructural de 600 x 150 m, con más de 40 vetas de rumbo NE y manteos de 65°-80°NW.
• Vetas de enargita maciza.
• Presencia de rocas volcánicas representantes de diferentes eventos de gran actividad ígnea.
• Zonas de alteración hidrotermal que producen grandes anomalías de color, resultado de la meteorización de sulfuros metálicos, principalmente pirita, formados a temperaturas >300°C.