Bolilla 3Bolilla 3Bolilla 3Bolilla 3

Yacimientos de concentracin magmtica. Conceptos generales. Depsitos magmticos tempranos y tardos.

YACIMIENTOS DE ORIGEN MAGMTICO

generales. Depsitos magmticos tempranos y tardos. Minerales asociados. Ejemplos. Yacimientos de carbonatitas. Caractersticas principales y mineralizaciones.

PROCESOS MAGMTICOS: GENERALIDADES

Tipos de magmas

Procesos

Fusin

Cristalizacin Cristalizacin

Lquidos imiscibles

GENERALIDADES

La primera gran distincin: calcfilos y siderfilos prefieren magmas bsicos, litfilos se

asocian a magmas cidos.

Tipos de corteza

Corteza ocenica: 0 a 0,4 km: sedimentos terrgenos y pelgicos.

1 a 2,5 km de espesor: extrusivos e intrusivos baslticos. Cuerpo principal de corteza

ocenica, cristalizacin fraccionada y cpulas de magma basltico (gabros, proxenitas,

peridotitas). La seccin tectonizada y metamorfizada contiene complejos ofiolticos (obduccin).

Corteza continental: espesor medio 35- 40 km (20 km debajo de zonas de rift, hasta 80 km

debajo de cadenas jvenes). La discontinuidad de Conrad (a 6 km) separa corteza superior

(granitoides y sedimentitas) de corteza inferior (ms mfica y compleja).

Corteza continental superior es de flsica a intermedia. Los fragmentos arqueanos (>2500 Ma)

contienen porciones de greenstone belts (corteza ocenica antigua).

Corteza continental inferior (entre Conrad y Mohorovicic): composicin variable, pero

tpicamente de material ms caliente y denso, no diferente composicin. Gradiente t:

25C/km, de presin es 30MPa/km. Mayor grado metamrfico, es ms anhidro y residual

(queda un residuo de material modificado por la extraccin de magma). En parte ms mfica

(anfibolitas, gabros y anortositas).

TIPOS DE MAGMAS Y CONTENIDOS DE METALES

Litsfera y astensfera: propiedades reolgicas diferentes (una ms

rgida, otra ms dctil), son dominantemente slidas.

El rango de composiciones del magma es casi infinito, pero se

consideran se consideran cuatro tipos fundamentales: basalto,

andesita, riolita y magmas alcalinos (incluyendo kimberlitas).andesita, riolita y magmas alcalinos (incluyendo kimberlitas).

Basalto

Ambientes: casi en cada ambiente tectnico, especialmente en las dorsales centro-

ocenicas (MORB) y en los puntos calientes relacionados a plumas. Adems, se forman

en arcos de islas y mrgenes orognicos, junto a magmas flsicos. Intrusiones o

extrusiones en la corteza continental, a lo largo de rifts o en puntos calientes de i.p.

Origen: fusin parcial de material del manto, gran parte del cual puede describirse como

peridottico. Rocas como las lehrzolitas (peridotita de cpx y/o gra y espinelo), fueron

testeados experimentalmente como capaces de dar fundido basltico. Las peridotitas

tipo alpino (oli+ opx) resultan muy refractarias y podran representar residuos luego de la

extraccin de magma basltico. La corteza ocenica hecha de basalto hidratado

(serpentinizado) y subductado es tambin fuente potencial de roca para magmatismo tipo (serpentinizado) y subductado es tambin fuente potencial de roca para magmatismo tipo

arco de isla y de margen continental. Komatiitas (magmas baslticos UB con >18% de

MgO): restringidas a fajas verdes (greenstone belts) arqueanas, representaran alto grado

de fusin parcial de manto por alto flujo calrico, de pocas tempranas (> 2500 Ma).

Metales en magmas baslticos: son distintivos (principalmente calcfilos y siderfilos) los

que incluyen Ni, Co, Cr, V, Cu, Pt y Au. Los materiales fuente pueden estar ya enriquecidos

en estos elementos por lo que la abundancia refleja la afinidad qumica que estos

materiales tienen por los elementos mayoritarios que caracterizan el magma basltico

(Mg, Fe). Afinidad qumica y propiedades atmicas. Los elementos traza que no forman

minerales propios sustituyen a otros en los minerales comunes, por ejemplo Ni por Mg en

ol y V por Fe en mt, lo que se refleja en las correlaciones geoqumicas.

ELEMENTOS DE MENA EN YACIMIENTOS DE ORIGEN MAGMTICO

Andesitas

Tpicamente 53- 63% de SiO2. Petrognesis en zonas orognicas o arcos de islas y zonas de subduccin. Se discute acerca de si representan magma primario derivado directamente de un apropiado grado de fusin de una roca fuente determinada, o es un magma evolucionado formado por diferenciacin de magma ms mfico como por ejemplo basltico. Las observaciones geolgicas indican que pueden formarse como un magma primario por fraccionamiento in situ.

Como tipo de magma, no exhibe una asociacin primaria con alguna suite particular de metales o depsitos de mena. Parecera que los depsitos tienden a asociarse con magmas que representan el final del espectro composicional y que las composiciones intermedias se caracterizan por la abundancia de elementos traza. Las andesitas no tienen prcticamente metales especficos.

Riolitas

Ambientes: ambientes geolgicos variados. Las composiciones van de granitos ricos en K a tonalitas ricas en Na. Se extruyen como dacitas /riolitas.

Origen: Pueden ocurrir granitos ocenicos por diferenciacin de magma mfico formado por fusin del manto. Islandia: la erupcin del volcn Hakle se inici con cenizas flsicas que rpidamente fueron sucedidas por basaltos y andesitas, lo que sugiere diferenciacin.

Por orden de importancia: fusin parcial de materiales corticales a lo largo de arcos ocano- continente y mrgenes continentales orognicos. Hay acuerdo en que el magmatismo relacionado a subduccin recibe contribucin de fundidos del manto litosfrico y de la corteza continental, con amplio rango de composiciones, suites calco-alcalinas relacionadas a mingling y crist. fraccionada.

Otros casos: colisin continente- continente y ambientes continentales anorognicos Otros casos: colisin continente- continente y ambientes continentales anorognicosdonde tienen lugar rifting y adelgazamiento cortical. En el caso del adelgazamiento, estara caracterizado por composiciones bimodales de los magmas (p.e. basalto + riolita). En el complejo Bushveld (2060 Ma) magmas bsicos fueron intruidos por granitos.

Los depsitos asociados son concentraciones de elementos litfilos (Li, Be, F, Sn, W, U y Th). Los elementos son los litfilos incompatibles que tienden a quedar concentrados en diferenciados residuales. Los elementos incompatibles tambin tienden a concentrarse en fundidos con bajos grados de fusin parcial.

La composicin del magma controla la asociacin de minerales de los depsitos. Donde se derivan de la fusin de protolitos supracorticales (granitos S) se caracterizan por la concentracin de Sn, W, U, Th, mientras que los que se derivan de fusin de rocas gneas (granitos I) se caracterizan por Cu, Mo, Pb, Zn y Au.

Magmas alcalinos y kimberlitas

Son composiciones inusuales respecto al espectro mayoritario bas and riol. Son magmas

empobrecidos en slice y enriquecidos en lcalis (econmicamente importantes) contienen Cu,

Fe, Pb, Zr, Nb, ETR, F, U y Th. Kimberlitas y lamproitas son fuentes de diamantes.

Magmas mficos alcalinos: nefelinita, cristaliza para dar rocas tipo ijolitas, con foides, px

clcicos, carbonatos. Ambientes: ocenicos (Hawaii) o continentales (rift africano, Europa

central o SE de Australia). Raros en complejos antiguos (Pahlaborwa en SA, 2050 Ma, Cu y

PO4). Carbonatitas: derivadas del manto por muy bajo grado de fusin parcial en condiciones

de alta presin. Los magmas nefelinticos y carbonatticos se atribuyen a lquidos inmiscibles,

un magma silicatado rico en lcalis y en carbonatos, se exsolve en dos fracciones lquidas, una

de silicato y otra de carbonato. El grado de fusin parcial del orden del 2% de una fuente de silicato y otra de carbonato. El grado de fusin parcial del orden del 2% de una fuente

lherozoltica de granate en el manto dar tpicamente nefelinitas de ol. Esto es posible slo si el

material fuente tambin contiene fases carbonticas (como dolomitas) y un anfbol sdico. Esta

fuente es resultado de metasomatismo extensivo, que involucra ingreso de fluidos con voltiles

y elementos incompatibles.

Kimberlitas y magmas UB relacionados forman rocas muy raras, conteniendo micas y ol. Son

ricas en K (1-3% en x.) e hidratadas y carbonatadas. Ocurren en cuerpos en formas de

chimeneas, diques y sills, y comnmente se extruyen en erupciones explosivas. Evidencia de

origen profundo: presencia de xenolitos eclogticos y lherzoloticos granatferos, y asociaciones

minerales de muy alta presin (manto). Una pequea proporcin de kimberlitas tienen

xenocristales de diamantes . El origen de las kimberlitas es similar al de rocas alcalinas, por

fusin parcial de rocas peridotticas con granate, flogopita o anfbol potsico y fase carbontica.

EL FACTOR HERENCIA

Enriquecimiento en el material fuente en elementos valiosos. Por qu ciertas porciones de la

corteza terrestre parecen estar mucho mejor dotadas de depsitos de minerales que otras?

Ejemplos: Au y Pt en SA (Witwatersrand y Bushveld), enriqecimiento de Ni en Sudbury, Cu en la

regin andina, diamantes en cratones antiguos.

Hiptesis del bombardeo tardo

Durante la segregacin inicial de la Tierra los metales siderfilos fueron particionados en el

ncleo Ni-Fe de manera amplia. A unos 500 Ma ocurre un intenso bombardeo de meteoritos

que adiciona al contenido inicial de siderfilos de la corteza primitiva. Esto habra producido

enriquecimientos en el manto, superando el empobrecimiento por la particin previa.

Concentraciones de metales en manto metasomatizado y su transferencia en la corteza

(fig. 1.9) Fertilizacin de ciertas regiones del manto por metasomatismo. Estudios isotpicos de

Re- Os indican derivacin del manto para constituyentes de mena (Cu-Au) en algunos

yacimientos epitermales. El metasomatismo puede ser extensivo, formndose asociaciones de

ol. px, flog, mt, sulfuros de Fe y Ni.

El metasomatismo sera producto de deshidratacin de la losa ocenica que se mueve debajo

de una zona de subduccin. Subduccin de corteza ocenica por debajo de arcos de islas

produce la formacin de basaltos alcalinos que pueden formar luego depsitos de Cu- Au.

La inferencia general es que, metales de mena son redistribuidos en el manto por procesos

metasomticos que elevan el contenido en metales base y preciosos. [No se explica la

formacin del depsito, sino la fertilizacin de la roca de campo].

Magmas granticos tipo S e I y especificidad metlica

Granitos tipo S: los magmas en general son ms reducidos por presencia de grafito

en roca fuente. Serie ilmenita.

Granitos tipo I: tienden a ser ms oxidados (p.e. tienen ms alta fO2 magmtica)

que los anteriores. Serie magnetita. La clasificacin de Ishihara, (1977) indica el

estado de oxidacin, los magmas reducidos forman ilmenita y los magmas oxidados

forman magnetita. Los primeros se relacionan a depsitos de Sn- W, los de mt se forman magnetita. Los primeros se relacionan a depsitos de Sn- W, los de mt se

relacionan a depsitos de Cu-Mo- Au.

fig. 1.2 Las mineralizaciones de Cu- Mo, con Pb- Zn- Au- Ag asociados son

relacionables a los granitos tipo I. Las mineralizaciones de Sn- W con U- Th

asociados, son relacionables a granitos tipo S. En sentido amplio.

Los granitos pos tectnicos o anorognicos no concuerdan con el esquema. Los

alcalinos de Bushveld, son polimetlicos y contienen Sn- W. Zonacin en zonas

cordilleranas.

YACIMIENTOS DE ORIGEN MAGMTICO

GeneralidadesGeneralidadesGeneralidadesGeneralidades El trmino depsitos de segregacin magmtica se aplica actualmente

a todos los depsitos originados como productos directos de cristalizacin de magmas.

Fundidos diferenciados o inmiscibibles y aglomerados de cristales pueden ser conducidos al interior de la cmara o sus paredes y techo para formar cuerpos de mena como diques, sills o an flujos extrusivos.

El depsito puede constituir una masa rocosa intrusiva completa o una El depsito puede constituir una masa rocosa intrusiva completa o una capa dentro de esa masa o como presencia de minerales accesorios valiosos en la roca. Los minerales de mena pueden ser productos de concentracin tempranos o tardos, concentrados por decantacin gravitacional de cristales o lquidos, lquidos inmiscibles, o filtrado a presin; y pueden permanecer en el lugar o ser inyectados como magma de mena en un plutn previamente solidificado o en la roca de campo circundante.

YACIMIENTOS DE ORIGEN MAGMTICO

Fusin parcial y Cristalizacin

Fusin parcial

Crist. simple: Diamantes

Yacimientos magmticos

Cristalizacin

Fraccionamiento con acumulacin, segregacin e inyeccin: cromita,

magnetita

Lquidos inmiscibles

Sulfuros y xidos

Menas: las relacionadas a rocas bsicas incluyen cro, ilm, ap, diamantes, Ni, Cu y EGP. Las relacionados a rocas intermedias son mt, he, ilm y V. Los relacionados con rocas silceas son mt, he y accesorios como circn, monacita, uraninita y casiterita. La asociacin mena- roca hospedante es uno de los argumentos ms fuertes a favor de la segregacin magmtica.

Ambiente tectnico: En el marco de la teora de la tectnica global, este tipo de depsitos se considera formado en reas cratnicas, pero que sufrieron rifting o proto rifting.

Las intrusiones de anortositas se emplazaron hace unos 1400 Ma y a lo largo de lo que parece representar lieamientos de escala continental. Lo mismo cabe para kimberlitas, carbonatitas y rocas alcalinas, que se ubicaran en zonas de rifting profundo. No en fajas orognicas.

Texturas: son las mismas que las de las rocas gneas parentales . Los minerales de mena pueden variar su tamao de grano, ser anhedros y euhedros, o ser intersticiales respecto a los silicatos; pero son parte de la textura de la roca. An donde hay cristalizacin a partir de silicatos; pero son parte de la textura de la roca. An donde hay cristalizacin a partir de lquidos inmiscibles o sobre crecimientos, las relaciones texturales permanecern similares a las rocas gneas.

Dificultades: los minerales que se forman tempranamente durante la diferenciacin magmtica generalmente no estn en equilibrio con el fundido tardo, por lo que muchos de estos minerales son parcialmente resorbidos y presentan coronas de reaccin y efectos de magmatismo tardo. Estos efectos de reaccin- corrosin ocultan texturas magmticas y hacen difcil distinguir entre depsitos magmticos e hidrotermales. (Ejemplo: cromita con cristales de olivino y corona de broncita).

Alteracin de la roca de caja: ausente durante la etapa de diferenciados magmticostempranos pero en la etapa tarda se desarrolla de manera similar a la etapa hidrotermal.

FUSIN Las temperaturas en el manto alcanzan los 1.500C y ms, pero fusin y anatexis no

estn tan ampliamente distribuidos (correlacin positiva entre presin y comienzo de la fusin). En la astensfera, definida como la zona del manto donde las rocas estn cerca del solidus y ocurre deformacin dctil, se genera magma. No es aleatoriamente sino por procesos que involucran cada de presin (p.e. por adelgazamiento cortical en un rgimen extensional) o adicin de voltiles a temperatura de slidus ms baja (p.e. en un rgimen de subduccin y metasomatismo). El incremento de calor no ocurre frecuentemente.

La fusin parcial deja residuo slido. Es un proceso complejo con gran nmero de variables. La fusin de peridotita comienza sobre los 1.400 C con la formacin de una pequea fraccin de fundido en equilibrio con px- ol. La fusin puede continuar sin adicin significativa de calor hasta que un 30-40% de la roce se funde y se consume totalmente el clpx. A partir de ese momento la fusin solo puede continuar con adicin de calor (fig. fus.par.) el que, si se da, promueve la fusin de orpx. Cuando ste se consume calor (fig. fus.par.) el que, si se da, promueve la fusin de orpx. Cuando ste se consume (al fundirse 50-60% de la roca), se requiere un nuevo input trmico para incluir en el fundido al ol. Un pequeo grado de fusin parcial de peridotita dar un magma con composicin dominada por productos fundidos de clpx (basalto alcalino), con residuo que refleja la composicin total (orpx+ol). El agua cataliza.

La anatexis en la corteza ocurre, por ejemplo, como fusin parcial de protolitometasedimentario, para formar granito tipo S. Sedimento slo de cz, entonces la temperatura tendra que exceder los 1170C (temp. fusin de slice a 1 kb) para formar el fundido inicial. Sedimento de arcosa, la fusin comienza a temperaturas ms bajas por la baja de los puntos de fusin en mezclas eutcticas. En los contactos cz- Ab, la fusin comenzara a 790C y en contactos de granos cz- Or a 720C. La desagregacin estara causada por la fusin en los lmites de los granos. La extraccin de un fundido parcial de su residuo, es un proceso que segrega componentes qumicos (fraccionacin o fraccionamiento).

FUSIN PARCIAL

FUSIN (CONT.)

Distribucin de elementos traza durante la fusin parcial

Dos procesos en fusin parcial:

Fusin por tandas (batch melting): formacin de un fundido simple (o un solo fundido) que permanece en equilibrio con el residuo slido hasta que es removido por medios fsicos y emplazado como magma. Rollinson dice que as se forman magmas ganticos.

Fusin fraccionada (fractional melting): los incrementos de fundido son pequeos e inmediatamente removidos de su residuo slido, acumulndose en otra parte para formar u cuerpo magmtico. Se aplica ms a los fundidos baslticos por su baja viscosidad donde pequeas cantidades o fracciones baslticos por su baja viscosidad donde pequeas cantidades o fracciones pueden ser removidas de sus fuentes.

El alcance del enriquecimiento y empobrecimiento de elementos traza en un fundido parcial fraccionado es que para un muy pequeo grado de fusin los cambios en las concentraciones relativas de elementos traza respecto a la fuente son extremas y varan desde un mximo enriquecimiento hasta un empobrecimiento a medida que progresa la fusin. La situacin en la fusin por tandas es que el enriquecimiento de elementos compatibles puede tambin ocurrir pero debe fundirse ms del 70% de la roca fuente. Ejemplo Rsing.

EJEMPLO 1.2: FUSIN PARCIAL Y CONCENTRACIN DE ELEMENTOS INCOMPATIBLES EN EL DEPSITO DE RSING (NAMIBIA)

Es uno de los ms grandes depsitos de U del mundo. Se asocia a un

leucogranito (alaskita). La mena ocurre como uraninita diseminada,

distribuida en todo el leucogranito, junto con silicatos 2os de U y xidos

(betafita, betauranofano). Los granitos so producto de fusin parcial de

un basamento ms antiguo que comprende granitos y

metasedimentitas (el orgeno donde ocurren es de unos 500 Ma). Los

recursos son de son de cientos de millones de toneladas de xidos de recursos son de son de cientos de millones de toneladas de xidos de

baja ley (0,031% de U3O8). Notar que 310 ppm es un enriquecimiento

significativo en leucogranitos y se asigna a fusin parcial del protolito

en un proceso de fusin por tandas. Es posible que el protolito a su vez

haya estado enriquecido hasta unos 10 ppm de U.

CRISTALIZACIN FRACCIONADA (ROBB)

Abundancia de elementos traza como indicador. Por convencin, elemento traza es

EJEMPLO 1.3: DIFERENCIACIN EN CAPAS DE CONTACTO EN GRANITOS Y CONCENTRACIN DE ELEMENTOS INCOMPATIBLES EN ZAAIPLAATS (SN), BUSHVELD.

Los granitos del complejo Bushveld que sobreyacen a la intrusin mfica ocurren como un gran sill y se consideran altamente fraccionados. Estn enriquecidos en Sn y hay depsitos en las zonas ms altamente fraccionadas. El granito de Zaaiplaats est mineralizado por casiterita diseminada con baja ley, en la porcin central del granito.mineralizado por casiterita diseminada con baja ley, en la porcin central del granito.

La distribucin es consistente con una solidificacin desde los bordes hacia el centro en un proceso de diferenciacin en capas de contacto. En trminos de fraccionamiento y considerando al Sn como incompatible, se requiere que cristalice aprox. el 96% para alcanzar un factor 20x. El contenido normal puede ser de 8-14ppm y llega a 270 ppm.

Granito en Bushveld

Cristalizacin (cont.)

La secuencia tpica de cristalizacin de un magma basltico es ol> orpx> clpx junto con plg (sin la plg podra ser un magma UB). Cuando hay poca o ninguna comunicacin qumica (o equilibrio) entre los componentes slidos y lquidos de la cmara, el proceso se llama cristalizacin fraccionada o fraccionamiento Rayleigh. Generalmente durante el fraccionamiento hay tambin contaminacin con el encajante, con consecuencias en los contaminacin con el encajante, con consecuencias en los procesos formadores de mena.

Forma y zonacin de cuerpos gneos

Los cuerpos baslticos y granticos difieren en cuanto a forma y mecanismos de fraccionamiento. Estas diferencias son relevantes para explicar la formacin de mena (ejemplos de cromitita estratificada y los granitos estannferos en el complejo Bushveld).

Intrusiones mficas: los magmas bsicos tienen viscosidades relativamente bajas y densidades >3 en los minerales, y alrededor de 2,6 en el magma, lo que implica que ol y px tpicamente se hunden (400 a 1000 m/ao, dependiendo sta del tamao y composicin de los cristales y el magma). Por contraste, minerales de densidades < como los foides pueden flotar en magma basltico a presiones de 5kb pero se hundirn cuando ese magma se emplace a niveles ms altos en la corteza.

La secuencia de rocas en capas que surge de la decantacin de cristales inducida gravitacionalmente son referidas como cumulatos y su composicin difiere de la del magma inicial. La decantacin es una forma de fraccionamiento. La c.f. podra explicar la segregacin qumica de constituyentes y su posible concentracin en las fases slidas o lquidas segn los elementos sean compatibles o incompatibles.

Esta decantacin sera la explicacin de la estructura en capas bien definidas de intrusiones mficas. Modelo: intrusivo de Skaegaard (Groenlandia) que representara un solo pulso de mficas. Modelo: intrusivo de Skaegaard (Groenlandia) que representara un solo pulso de magma que cristaliz completamente en una cmara prcticamente cerrada. Las capas subhorizontales parecen ser producto de acumulacin inicial de cristales de cristalizacin temprana (ol y orpx) seguidos de acumulaciones cristales de px y plg posteriores. Minerales como cromita y mt se entremezclan en las fases principales de silicatos. La cristalizacin fraccionada produce variaciones de densidad en el tiempo.

En este ambiente puede darse un input magmtico (fig. Skaegaard). Las plumas han sido citadas para explicar la mineralizacin en otros distritos (Bushveld).

Skaegaard es producto directo de decantacin de cristales gravitacionalmente inducida mas procesos complejos que varan las tasas de difusin trmica y qumica y corrientes de conveccin que afectan el flujo de magma. La composicin de los minerales que cristalizan est sujeta a perturbaciones en la qumica del magma y cambios causados por inyeccin o contaminacin desde las paredes de la cmara. Todos son procesos crticos en la formacin de mena de cromita, mt, PGE, sulfuros de metales base y Au en los complejos en capas.

Ejemplo Skaegaard

Intrusiones flsicas: este tipo no presenta capas bien definidas de las intrusiones mficasdebido a que la viscosidad de varios rdenes de magnitud mayor (106 Pa.s vs. 102 Pa.s), el contraste de densidades no es tan marcado. Decantacin de cristales improbable (pocos plutones granticos, calientes, alcalinos e hidratados, de emplazamiento somero, pueden desarrollarla). La mayora de los plutones registra una zonacin concntrica con composiciones ms mficas hacia los bordes (dioritas, granodioritas, tonalitas) y la roca se hace ms fraccionada hacia el centro del cuerpo. Como muchos se emplazan a bajas profundidades, la prdida de calor hacia los lados tambin produce zonacin. Aunque los cristales no decantan por procesos similares a los magmas mficos, son aislados efectivamente por el frente de cristalizacin que avanza hacia el centro de la cmara. Este proceso es referido como diferenciacin en capas desde el lmite de la caja y sera una forma de cristalizacin fraccionada que concentra elementos incompatibles en el centro de la intrusin (ejemplo para este proceso es el granito de Bushveld).una forma de cristalizacin fraccionada que concentra elementos incompatibles en el centro de la intrusin (ejemplo para este proceso es el granito de Bushveld).

La cristalizacin fraccionada puede, por s sola, dar un enriquecimiento significativo de Au, Pd y S (por ejemplo en el complejo Skaegaard). La naturaleza incompatible de estos elementos con respecto a los cristales de formacin temprana (plg, px, ol y en menor medida mt y ap) resulta en un enriquecimiento progresivo en el magma residual.

Cuando el S alcanza niveles de saturacin, los metales se precipitan como inclusiones de aleacin Au- Pd como inclusiones en sulfuros que se distribuyen intersticialmente entre los cmulos de la asociacin mineral. El fraccionamiento ocurre in situ.

Cristalizacin simple: diamantes Datos generales: el manto de la Tierra (entre 35 y 2900 km) es fuente de material

cortical. La mayora de los diamantes llega a la superficie con magmas kimberlticos. La mayora de las kimberlitas y lamproitas son estriles, los magmas diamantferos intruyen corteza antigua estable (>2500 Ma). Los magmas kimberlticos que transportan diamantes son tpicamente mucho ms jvenes que la roca que intruyen (meso o cenozoicos a Devnico y hasta 1000 Ma). Edad de los diamantes: 1500 a 3000 Ma con una considerable residencia en el manto. Ocurren como xenocristales aislados o en xenolitos de peridotitas (tipo P) o de eclogita (tipo E). Las peridotitas que forman las quillas litosfricas estn empobrecidas, por extraccin de fundidos mantlicos.

Origen de los diamantes: se considera que se formaron en el manto, en la zona de transicin entre manto sup. y manto inf., entre 400 y 650 km de profundidad (fig.) . A causa de empobrecimiento de C en el manto superior respecto al manto inferior transicin entre manto sup. y manto inf., entre 400 y 650 km de profundidad (fig.) . A causa de empobrecimiento de C en el manto superior respecto al manto inferior (100 ppm vs. 1000 a 3700 ppm), no es fuente. En muchos diamantes se encuentran inclusiones de minerales de muy alta presin. En el manto inferior tambin hay ms agua, al ser ms reductor, el manto superior es ms adecuado para preservar diamantes. En el ambiente relativamente oxidante, rico en fluidos del manto inferior, el C estara como CO2, CO, MgCO3.

Modelo: plumas transfieren fundidos y voltiles desde el manto inferior y precipita diamantes a niveles ms altos o en ambientes reducidos representados por el ambiente de transicin o en las quillas de la litosfera cratnica. Los diamantes tipo P se forman cuando los fluidos carbnicos relativamente oxidados, disueltos en las plumas interactan con manto reducido a niveles ms altos y precipitan C. Este proceso de transferencia de masa es un metasomatismo e involucra movimiento de fluidos y voltiles desde la profundidad. Los diamantes tipo E, se consideran cristalizados directamente de un magma intruido en o por debajo de las quillas.

Formacin de magma kimberltico diamantfero

Actividad de plumas y transferencia metasomtica de voltiles desde el manto inferior frtil al superior empobrecido. Evidencia: cuerpos de kimberlitas correlacionados con eventos supercrono (largos perodos de tiempo, en sentido geolgico, de polaridad unidireccional en el campo magntico terrestre). Los supercronos son causados por disrupcin en el lmite ncleo- manto con incremento de la tasa de conveccin del ncleo lquido, causando una atenuacin de la intensidad del campo magntico que promueve la actividad de plumas y el metasomatismo del manto. La que promueve la actividad de plumas y el metasomatismo del manto. La intrusin de kimberlitas se relacionara a perodos de baja velocidad de placas, con interrupcin de la conveccin en el manto, produciendo un aumento de fusin parcial y produccin de voltiles en las plumas. El magma kimberltico se intruye rpidamente y puede llagar a erupcionar en forma explosiva.

ORIGEN DE KIMBERLITAS

CHIMENEAS KIMBERLTICAS

Cristalizacin fraccionada: capas monominerales de cromita Procesos involucrados: decantacin de cristales, flujo convectivo de fluidos y segregacin

qumica relacionada a difusin atravesando las capas. Estos procesos no explican el

desarrollo de capas monominerales de cromita o mt tan bien desarrolladas en muchos

intrusivos en capas. Tampoco explican la formacin de vainas masivas de cromitita que

ocurren en complejos ofiolticos. Las capas tienen tpicamente entre 0,5 y 1 m de espesor

y extensin lateral de decenas de kilmetros con enormes reservas de Cr y Fe- V.

Cuerpos con mt: 80- 100% de mt, 1- 10% ilm, 1% de sulfuros y 0-2% de V2O5.

En Bushveld y el gran dique de Zinbabwe se requerira cristalizacin normal de silicatos

(ol, px, plg), desactivado y reemplazado por un breve interludio donde los xidos simples

estn en el lquidus (modelo de Irvine).estn en el lquidus (modelo de Irvine).

Segn G&P, el origen de Bushveld es complejo y dan la siguiente secuencia de eventos:

Depositacin, en el Proterozoico temprano, de los sedimentos del Supergrupo

Transvaal, con tres eventos volcnicos precursores del BIC.

Inyeccin de una serie de sills de diabasas en la unidad anterior.

Extrusin de las felsitas y granfiros Rooiberg, con arcosas y areniscas

interestratificadas, coetneas.

Intrusin por encima de los sedimentos Transvaal y por debajo de las felsitas

Rooigerg, de las fases plutnicas principales y formacin de rocas ub en capas,

mficas e intermedias (1.900Ma).

Intrusin de la fase flsica tarda representada por el granito rojo de Bushveld.

Modelo de Irvine: sistema ternario (ol-cro-cz). Para que se d un depsito mineral, el sistema debe salirse de la normal (lo normal dara 2% de cromita).

Cambios en la fugacidad de oxgeno y en la presin total del magma en cristalizacin. La fO2 controla el potencial de oxidacin en trminos de presin parcial de oxgeno potencial del Fe a ocurrir en un estado de oxidacin determinado.

A muy baja fO2, se forma Fe, como en meteoritos, y posiblemente en el A muy baja fO2, se forma Fe, como en meteoritos, y posiblemente en el ncleo. A mayor fO2, Fe es divalente, a ms alta fO2, Fe es di y tri valente y forma mt, y a ms alta fO2, el Fe es frrico y forma hematita.

Ejemplo de Kilauea: un pequeo incremento en la P total del magma tiene como resultado exsolucin de CO2 y expansin de burbujas en las corrientes ascendentes de magma. Se desva el lmite de fase entre cro y olexpandiendo el campo de cro. Segn el modelo precipita cro.

Cromita en vainas

Se dan en complejos ofiolticos. Son cuerpos irregulares, estratiformes a discordantes, en formas de vainas (pods) en rocas hospedantes de composicin duntica o harzburgtica, a menudo internamente deformadas. La textura de mena es en ndulos y orbculas, de asociaciones de cro- olLa textura de mena es en ndulos y orbculas, de asociaciones de cro- olque sugieren mingling de dos magmas que podran ser de litosfera ocenica, de baja viscosidad, olivnico, mezclado con magma ms viscoso, silceo. Las dos facciones permanecen segregadas al menos por el tiempo que toma la acumulacin de mena. La cromita se nuclea preferentemente en los glbulos ub, a lo largo de los lmites de la fase metaestable lquida. La difusin de Cr a travs del magma silceo (reservorio) donde no hay nucleacin de cro, hacia los glbulos de lquido ub donde se forma cro.

CROMITITA EN CAPAS O ESTRATIFICADA

Ejemplo 1.4: formacin de capas de cromitita en el filn UG1, Bushveld.

El complejo Bushveld cubre unos 67.000 km2, con el 75% de las reservas

mundiales de Cr. El UG1 es uno de los upper group con cromititas, de

mayor extensin. Est hospedado en rocas anortorticas. Las bifurcaciones

del filn se explican por liquefaccin de las asociaciones minerales del piso

que interrumpen la decantacin formando un lodo de plg y fundido que es

eruptado a la interfase magma- cumulato.eruptado a la interfase magma- cumulato.

Carbonatitas

Complejos mficos relacionados a kimberlitas (alcalinas o no) en ambientes de rift. Edades: entre Precmbrico y Fanerozoico.

Formas de chimeneas, estructuras de flujo con bandeado. Componentes: cal, dol, o sid, todos de origen gneo, ms accesorios (mt, ap, minerales con ETR, Ba, fluo).(mt, ap, minerales con ETR, Ba, fluo).

Tipos: agpaticas (alcalinas con Fe+3 y Zr) y miascticas (pobres en lcalis y Zr, ricas en Fe-Ca-Mg).

Productos: ETR, Nb- Ta, Zr- Hf, Fe- Ti- V,U- Th y minerales industriales como ap, bar, vermiculita.

CARBONATITAS DE PAALABORA (1.900 Ma)

Filtrado a presin

La segregacin gravitacional es en realidad un complejo de procesos: controles de difusin qumica y de densidad.

El filtrado a presin es otro mecanismo por el cual ocurre la segregacin. El fluido residual, dentro de una red o estructura de cristales acumulndose en una cmara parcialmente solidificada, puede ser expelido hacia otras zonas de menor presin como la de magma suprayacente o fracturas en la roca de caja. El proceso sera aplicable an en magmas viscosos.

Anortosita hospedante de depsitos de Ti- Fe

Grandes macizos de intrusivos anortosticos de edad Mesoproterozoico, en Amrica del Norte y Escandinavia, contienen depsitos de Ti- Fe. Ejemplos: en USA (Sanford Lake), Canad (Lac Tio), Noruega (Tellnes).Canad (Lac Tio), Noruega (Tellnes).

La roca de campo son anortositas, gabros, noritas y monzonitas; emplazadas en etapas tardo tectnicas a extensionales en un ciclo orognico. El tipo ms importante para la metalogenia es el anortosita, que contiene il- he. Las acumulaciones de xidos ocurren como capas estratiformes y diseminaciones dentro de los complejos intrusivos o como diques ms masivos y de mayor ley.

Ocurre cristalizacin fraccionada in situ. La extraccin temprana de una fase dominada por plg resulta en la acumulacin de Fe y Ti en lquidos residuales que forman ferrogabroso ferrodioritas. La mt titanfera o hemo- ilmenita tambin puede acumularse en el piso de la cmara de decantacin. Los cuerpos ms masivos discordante se consideran producto de expulsin hacia afuera de una lechada de x. de Fe- Ti que forma un cuerpo intrusivo en los mrgenes de la anortosita ampliamente consolidada, o en facturas de la caja.

LQUIDOS INMISCIBLESLQUIDOS INMISCIBLESLQUIDOS INMISCIBLESLQUIDOS INMISCIBLES

Segregacin de dos fracciones lquidas coexistentes de un

magma originalmente homogneo. Las dos fracciones pueden

ser mineralgicamente similares (silicato- silicato) o muy

diferentes (silicato- xidos). Este fenmeno se observa mejor en

rocas extrusivas por el enfriamiento rpido. El fenmeno no es rocas extrusivas por el enfriamiento rpido. El fenmeno no es

importante en magmatognesis pero s como proceso formador

de menas.

LQUIDOS INMISCIBLES (CONT.)

Inmiscibilidad silicato- xido

Existe una asociacin bien conocida de complejos anortosticos con cuerpos discordantes de mt- ap o il/rut- ap (nelsonita). Los trabajos experimentales indican posibles dos lquidos inmiscibles, uno que se enfra para dar una mezcla de mt y ap (prop. 2:1) y otro formando una roca de composicin diortica. Otros trabajos experimentales dieron que es posible, bajo condiciones de alta fO2, que un fundido de FeOinmiscible se separe de un magma de composicin flsica. La fig. muestra el amplio campo de inmiscibilidad en el sistema FeO-muestra el amplio campo de inmiscibilidad en el sistema FeO-KAlSi3O8- SiO2 en condiciones de fO2 aproximadamente atmosfricas, campo que se achica en un ambiente ms reductor.

La inmiscibilidad tambin est presente en magmas con altas concentraciones de P, Ti y Fe pero el campo disminuye con el incremento de Ca y Mg. (Kiruna como ejemplo complejo)

Inmiscibilidad silicato- sulfuros

La inmiscibilidad silicato- sulfuro en magmas mficos est ampliamente aceptada como un rasgo

comn de la cristalizacin. Los datos experimentales en el sistema SiO2- FeO- FeS confirma que

lquidos silicatados pueden coexistir con lquidos sulfurados en un amplio volumen del sistema.

El S como S= es disuelto en magmas por desplazamieto de O2 ligado estrechamente a Fe+2. La

solubilidad del S= es por eso, una fon de la actividad de FeO en el magma y est tambin controlado

por fO2 (decrece si la fO2 aumenta). La solubilidad de los S= (contenido de S= disueltos en el punto

de saturacin) vara a medida que el magma cristaliza y en cualquier punto en que la saturacin es

alcanzada, se formarn pequeos glbulos de S= fundidos.

La saturacin de S= podr ser realizada como procedimiento de solidificacin y cada de temperatura

magmtica o por aumento de la fO2 o disminucin de la cantidad de Fe+2 en el magma (como magmtica o por aumento de la fO2 o disminucin de la cantidad de Fe+2 en el magma (como

podra ocurrir por extraccin de la fase rica en Fe). La saturacin puede ser promovida por llegada de

nuevo magma o adicin externa de S=.

El fundido de S= inmiscible segregado de magma basltico de Kilauea contiene 61% Fe, 31%S, 4%

Cu y 4% O. Solidificado forma pirrotita, cpy y mt. Los fundidos de S= segregados tienen potencial para

hospedar concentraciones de metales calcfilos y siderfilos base (Cu, Ni, Co) y preciosos (Au, Pt)

(ejemplos 1.5, 1.6 y 1.7)

Notas importantes para la formacin de estos depsitos:

La aparicin de una fraccin sustancial de fundido de S= inmiscibles.

La creacin de condiciones donde los glbulos de S= puedan efectivamente equilibrar con gran

volumen de magma silicatado.

Acumulacin efectiva de glbulos de S= en una capa cohesiva simple o entidad espacial.

Ejemplo 1.5: Inmiscibilidad silicato- sulfuro: los depsitos de Ni-Cu hospedados en komatiita de Kambalda, Australia occidental.

Las komatiitas son rocas mficas y u-mficas extrusivas, compuestas por ol+clpx y conteniendo tpicamente ms del 18% de MgO, con bajos contenidos de lcalis.

La textura es en forma de espada laminada, espinosa (bladed spinifex). La mayora de las komatitas no estn mineralizadas. En Norilsk(Rusia) se da una variacin con aporte externo de S.

Ejemplo 1.6: Inyeccin de magma nuevo y mixing en MerenskyReef, Complejo Bushveld.

Es un yacimiento de cromita y PGE (22% de las reservas mundiales de Pt). Los minerales son Cpy+pirrotita+pentlandita con sulfurosa de PGE y aleaciones de PGE.

KOMATIITAS DE KAMBALDA

Ejemplo 1.7: contaminacin de magmas en inmiscibilidad de S=: depsitos de ni- cu de Sudbury, Ontario.

Sudbury es una ocurrencia nica. Es una intrusin mfica en capas

PROCESOS EN SUDBURY

Detalle de clusters de PGE

Modelo general para LMI