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Los depósitos de mena de sulfuro masivo volcanogénico , también conocidos como depósitos de mena VMS , son un tipo de depósito de mena de sulfuro metálico , principalmente cobre - zinc, que están asociados y son producidos por chimeneas hidrotermales asociadas a volcanes en ambientes submarinos. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]
Estos depósitos también se conocen a veces como depósitos de sulfuros masivos de origen volcánico (VHMS, por sus siglas en inglés). Su densidad suele ser de 4500 kg/m³ . Se trata principalmente de acumulaciones estratiformes de minerales de sulfuro que precipitan a partir de fluidos hidrotermales en la superficie o bajo el lecho marino, en una amplia gama de entornos geológicos antiguos y modernos. En los océanos actuales, son sinónimo de columnas de azufre llamadas fumarolas negras .
Se forman en entornos dominados por rocas volcánicas o derivadas de la actividad volcánica (por ejemplo, volcano-sedimentarias), y los depósitos son contemporáneos y coincidentes con la formación de dichas rocas volcánicas. En conjunto, representan una fuente importante de los minerales de cobre, zinc, plomo , oro y plata del mundo , con cobalto , estaño , bario , azufre , selenio , manganeso , cadmio , indio , bismuto , telurio , galio y germanio como coproductos o subproductos.
En la actualidad, se están formando depósitos masivos de sulfuros de origen volcánico en el lecho marino, alrededor de volcanes submarinos a lo largo de numerosas dorsales oceánicas , así como en cuencas de trasarco y rifts de antearco. Las empresas de exploración minera buscan estos depósitos en el fondo marino ; sin embargo, la mayor parte de la exploración se concentra en la búsqueda de depósitos terrestres similares.
La estrecha asociación con rocas volcánicas y centros eruptivos distingue a los depósitos de sulfuros masivos volcanogénicos (VMS) de otros tipos de depósitos minerales similares que comparten procesos de origen , transporte y atrapamiento parecidos . Estos depósitos se caracterizan por formarse en estrecha asociación temporal con el vulcanismo submarino, mediante la circulación hidrotermal y la exhalación de sulfuros, procesos independientes de la sedimentación. Esto los diferencia de los depósitos sedimentarios exhalativos (SEDEX).
Existe una subclase de depósitos VMS, los depósitos de sulfuros masivos alojados en rocas volcánicas y sedimentarias (VSHMS), que comparten características híbridas entre los depósitos VMS y SEDEX. Ejemplos notables de esta clase incluyen los depósitos del campo minero de Bathurst , Nuevo Brunswick , Canadá (por ejemplo, Brunswick n.° 12); [ 5 ] los depósitos del Cinturón Ibérico de Pirita , Portugal y España , y el depósito Wolverine, Yukón , Canadá.
Modelo genético
- El origen de los metales y el azufre en los depósitos de sulfuros masivos volcánicos (VMS) reside en la combinación de elementos incompatibles que se lixivian de la pila volcánica en la zona de alteración hidrotermal submarina mediante circulación hidrotermal. Generalmente, se considera que la circulación hidrotermal es impulsada por el calor de la corteza, a menudo relacionado con intrusiones de gabro profundas.
- El transporte de metales se produce por convección de fluidos hidrotermales, cuyo calor es suministrado por la cámara magmática situada bajo el edificio volcánico. El agua fría del océano es atraída hacia la zona hidrotermal, donde se calienta por la roca volcánica y luego es expulsada al océano. Este proceso enriquece el fluido hidrotermal con azufre e iones metálicos.
- Los materiales minerales quedan atrapados en un campo de fumarolas o en un campo de chimeneas negras cuando son expulsados al océano, se enfrían y precipitan minerales de sulfuro como mena de sulfuro estratiforme. [ 6 ] Algunos depósitos muestran evidencia de formación por deposición de sulfuro mediante la sustitución de rocas volcanosedimentarias alteradas y también pueden formarse por invasión de salmueras ricas en azufre en sedimentos no consolidados.
Geología
La ubicación típica de los depósitos de sulfuros masivos volcánicos (VMS) es en la parte superior de la secuencia volcánica félsica, dentro de una secuencia de epiclásticos tobáceos volcanoclásticos , sílex , sedimentos o quizás tobas finas que generalmente están relacionadas con las rocas volcánicas subyacentes. El muro colgante del depósito está relacionado en general con una secuencia más máfica de rocas volcánicas, ya sea andesita (ejemplos como Whim Creek y Mons Cupri, Australia Occidental o Millenbach, Canadá ), basalto (Hellyer, Tasmania ) o ausencia de basalto o solo sedimentos (Cuevas Canguro, Australia Occidental).
Los depósitos de sulfuros masivos volcánicos (VMS) están asociados espacial y temporalmente con rocas volcánicas félsicas , generalmente presentes en la estratigrafía subyacente al depósito y, a menudo, como muro inferior directo del mismo. Los sedimentos suelen ser contiguos a los depósitos VMS de una u otra forma y, por lo general, se presentan como sílex (manganífero) y sedimentos químicos depositados en un ambiente submarino.
El muro superior del yacimiento puede estar formado por unidades volcánicas prácticamente contiguas y contemporáneas a las rocas del muro inferior, lo que indica que la mineralización se desarrolló durante una pausa entre erupciones. En los subtipos volcánicos bimodales, puede tratarse de roca volcánica distinta a las rocas volcánicas o estratos sedimentarios del muro inferior si la mineralización se produjo hacia el final de un ciclo eruptivo.
Los depósitos híbridos VMS-SEDEX de las asociaciones siliciclásticas (véase más abajo) pueden desarrollarse dentro de sedimentos interflujos o dentro de unidades de rocas sedimentarias que están presentes de forma discontinua a lo largo de un paquete volcánico más grande y esencialmente contiguo.
En conjunto, estas características geológicas se han interpretado como una asociación entre los depósitos de sulfuros masivos volcánicos (VMS) y los sistemas hidrotermales desarrollados sobre o alrededor de centros volcánicos submarinos.
Morfología
Los depósitos de sulfuros masivos volcánicos (VMS) presentan una amplia variedad de morfologías, siendo las más típicas las de forma de montículo y de cuenco. Las formaciones de cuenco se originaron por la liberación de soluciones hidrotermales en depresiones submarinas; en muchos casos, este tipo de depósito puede confundirse con depósitos exhalativos sedimentarios . Los depósitos de montículo se formaron de manera similar a los depósitos modernos de sulfuros masivos, mediante la producción de un montículo hidrotermal formado por sucesivas chimeneas de fumarolas negras. Los depósitos que se han formado en ambientes dominados por rocas sedimentarias o rocas volcánicas altamente permeables pueden presentar una morfología tabular que imita la geometría de las rocas circundantes.
Los depósitos VMS tienen una forma ideal de un área cónica de roca sedimentaria volcánica o volcanogénica altamente alterada dentro de la zona de alimentación, que se denomina zona de sulfuros en vetillas o zona de stockwork , cubierta por un montículo de exhalitas masivas y flanqueada por sulfuros exhalativos estratiformes conocidos como delantal .
La zona de vetas generalmente consiste en sulfuros alojados en vetas (principalmente calcopirita , pirita y pirrotita ) con cuarzo , clorita y, en menor medida, carbonatos y barita .
La zona del montículo está compuesta de pirita laminada, masiva o brechada , esfalerita (± galena ), hematita y barita. El montículo puede alcanzar varias decenas de metros de espesor y varios cientos de metros de diámetro.
La zona del delantal es generalmente más oxidada , con sedimentos sulfídicos estratiformes y laminados, similares a los minerales SEDEX , y generalmente está enriquecida en manganeso , bario y hematita, siendo comunes los sílex , los jaspes y los sedimentos químicos.
Zonificación de metales
La mayoría de los depósitos VMS presentan zonación de metales, causada por los cambios en los entornos físicos y químicos del fluido hidrotermal circulante. Idealmente, esto forma un núcleo de pirita y calcopirita masivas alrededor de la garganta del sistema de ventilación, con un halo de calcopirita- esfalerita -pirita que gradúa hacia una facies distal de esfalerita- galena y galena- manganeso , y finalmente una facies de sílex -manganeso- hematita . La mayoría de los depósitos VMS muestran una zonación vertical de oro , con las porciones superiores más frías generalmente más enriquecidas en oro y plata.
La mineralogía de los yacimientos de sulfuros masivos volcánicos (VMS) se compone de más del 90 % de sulfuro de hierro, principalmente en forma de pirita , siendo la calcopirita , la esfalerita y la galena también componentes importantes. La magnetita está presente en pequeñas cantidades; a medida que aumenta su contenido, los minerales se transforman en depósitos de óxido masivo. La ganga (el material de desecho no económico) se compone principalmente de cuarzo y pirita o pirrotita . Debido a la alta densidad de los depósitos, algunos presentan marcadas anomalías gravimétricas ( Neves-Corvo , Portugal ), lo cual resulta útil para la exploración.
Morfología de alteración
Los halos de alteración que se desarrollan en los depósitos de sulfuros masivos volcánicos (VMS) suelen tener forma cónica, se producen principalmente por debajo de la ubicación original del flujo de fluidos (no necesariamente del propio mineral) y suelen estar zonificados.
La alteración más intensa (que contiene la zona de sulfuros en vetillas) se ubica generalmente justo debajo de la mayor concentración de sulfuros masivos, dentro de la secuencia volcánica del muro inferior. Si la zona de vetillas se desplaza de los sulfuros, suele ser producto de la deformación tectónica o de la formación de una acumulación distal de sulfuros híbrida, similar a un sistema SEDEX.
Los conjuntos de alteración de la zona de alteración del muro inferior son, desde el núcleo hacia afuera;
- Zona de alteración de sílice , presente en los ejemplos más intensamente alterados, que da lugar a la sustitución completa de las rocas huésped por sílice y que está asociada a zonas de vetillas de calcopirita-pirita.
- La zona de clorita , presente en casi todos los ejemplos, consiste en clorita ± sericita ± sílice. A menudo, la roca huésped es reemplazada por completo por clorita, que puede aparecer como un esquisto de clorita en los ejemplos deformados.
- Zona de sericita , presente en casi todos los ejemplos, compuesta de sericita ± clorita ± sílice,
- Zona de silicificación , a menudo gradual, con metasomatismo de sílice-albita de fondo.
En todos los casos, estas zonas de alteración son efectos de metasomatismo en el sentido más estricto, que resultan en la adición de potasio, sílice y magnesio, y el empobrecimiento de sodio. Los minerales de clorita suelen tener una composición más magnésica en la zona de alteración del muro inferior de un yacimiento VMS que las rocas equivalentes en la misma formación en la parte distal. El muro superior de un yacimiento VMS suele presentar un ligero empobrecimiento de sodio.
La alteración no asociada al proceso de formación de menas también puede ser omnipresente tanto por encima como por debajo del depósito masivo de sulfuros. Las texturas de alteración típicas asociadas a la desvitrificación de rocas volcánicas submarinas, como los vidrios riolíticos , en particular la formación de esferulitas , perlita , litofisas y la alteración submarina de facies de prehnita-pumpellyita de baja temperatura, son ubicuas, aunque a menudo superpuestas por eventos metamórficos posteriores.
Los cambios mineralógicos, texturales y estructurales metamórficos dentro de la secuencia volcánica huésped también pueden contribuir a enmascarar las asociaciones minerales metasomáticas originales.
Clasificación
Los depósitos de esta clase han sido clasificados por numerosos investigadores de diferentes maneras (por ejemplo, fuentes de metales, ejemplos tipo, contexto geodinámico – véase Franklin et al. (1981) y Lydon (1984)). Las asociaciones magmáticas de los depósitos VMS están asociadas con diversos contextos tectónicos y entornos geológicos durante la formación del VMS. Las siguientes cinco subclases tienen asociaciones petroquímicas específicas que se asemejan a un entorno geodinámico específico, durante el evento de formación: [ 7 ]
Asociado máfico
Los depósitos de sulfuros masivos volcánicos (VMS) están asociados a entornos geológicos dominados por rocas máficas, comúnmente secuencias ofiolíticas . Las ofiolitas de Chipre y Omán albergan ejemplos, y en los Apalaches de Terranova se encuentran depósitos alojados en ofiolitas , que representan distritos clásicos de esta subclase.
máfico bimodal
Los depósitos de sulfuros masivos volcánicos (VMS) se asocian a entornos dominados por rocas volcánicas máficas, pero con hasta un 25 % de rocas volcánicas félsicas, que suelen albergar dichos depósitos. Los distritos de Noranda, Flin Flon-Snow Lake y Kidd Creek son ejemplos clásicos de este grupo.
Máfico-siliciclástico
Los depósitos VMS se asocian con proporciones casi iguales de rocas volcánicas máficas y siliciclásticas; las rocas félsicas pueden ser un componente menor; y las rocas intrusivas máficas (y ultramáficas) son comunes. En terrenos metamórficos, pueden conocerse como depósitos VMS asociados a rocas pelíticas y máficas. Los depósitos de Besshi en Japón y Windy Craggy, Columbia Británica, representan distritos clásicos de este grupo.
Félsico-siliciclástico
Los depósitos VMS se asocian con entornos dominados por rocas sedimentarias siliciclásticas, con abundantes rocas félsicas y menos del 10 % de material máfico. Estos entornos suelen ser siliciclásticos-félsicos ricos en lutitas o siliciclásticos bimodales. El distrito minero de Bathurst en Nuevo Brunswick , Canadá ; [ 5 ] el Cinturón Ibérico de Pirita , España y Portugal ; y las áreas del lago Finlayson , Yukón , Canadá, son distritos clásicos de este grupo.
Bimodal-félsico
Los depósitos VMS se asocian a secuencias bimodales donde las rocas félsicas son más abundantes que las máficas, con escasa presencia de rocas sedimentarias. Los depósitos de Kuroko (Japón), Buchans (Canadá) y Skellefte ( Suecia) son ejemplos clásicos de este grupo.
Distribución
En el pasado geológico, la mayoría de los depósitos VMS se formaron en ambientes de rift asociados con rocas volcánicas. En particular, se formaron a lo largo del tiempo geológico asociados con centros de expansión de dorsales oceánicas, centros de expansión de trasarco y centros de expansión de antearco. Un tema común a todos los ambientes de depósitos VMS a lo largo del tiempo es la asociación con la expansión (es decir, un régimen geodinámico extensional). Los depósitos se asocian típicamente con secuencias bimodales (secuencias con porcentajes casi iguales de rocas máficas y félsicas, por ejemplo, Noranda o Kuroko), ambientes félsicos y ricos en sedimentos (por ejemplo, Bathurst), ambientes máficos y ricos en sedimentos (por ejemplo, Besshi o Windy Craggy), o entornos dominados por rocas máficas (por ejemplo, Chipre y otros depósitos alojados en ofiolitas ).
La mayoría de los yacimientos mundiales son pequeños, con aproximadamente el 80% de los yacimientos conocidos en el rango de 0,1 a 10 Mt. Ejemplos de yacimientos VMS son Kidd Creek , Ontario , Canadá; Flin Flon en el cinturón de rocas verdes de Flin Flon , Manitoba , Canadá ( 777 y mina Trout Lake ); Brunswick #12, Nuevo Brunswick , Canadá; Río Tinto , España ; mina Greens Creek, Alaska , EE. UU.
Véase también
Referencias
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- Lydon, JW, 1984, Modelos de depósitos minerales; 8, Depósitos de sulfuros volcanogénicos; Parte I, Un modelo descriptivo: Geoscience Canada, vol. 11, págs. 195-202.
- Piercey, SJ, 2011, El entorno, el estilo y el papel del magmatismo en la formación de depósitos masivos de sulfuros volcanogénicos, Miner Deposita (2011), vol. 46, págs. 449-471.
Enlaces externos
- Los albores de la minería en aguas profundas, Steven Scott, febrero de 2006
- Tratado de Geoquímica (Segunda Edición) Volumen 13, 2014, Páginas 463-488 Tratado de Geoquímica 13.18 - Depósitos masivos de sulfuros volcanogénicos
- Repensando el antiguo ciclo del azufre. Revista Anual de Ciencias de la Tierra y Planetarias; Vol. 43:593-622 (Fecha de publicación del volumen: mayo de 2015).
- Yacimientos de mena de sulfuro masivo de origen volcánico
- Geología económica
- Yacimientos minerales
- tectónica de placas