• Author / Uploaded
• dsrg_7-gravfns

• Categories
• Fósil
• Roca (Geología)
• Ventilación hidrotermal
• Fondo del mar
• Aluminio

Citation preview

XIII Congreso Peruano de Geología. Resúmenes Extendidos Sociedad Geológica del Perú

ESTILOS DE SULFUROS MASIVOS VOLCANOGÉNICOS: DÓNDE Y PORQUÉ SE FORMAN LAS MINERALIZACIONES EN FONDOS MARINOS Fernando Tornos & Carmen Conde Instituto Geológico y Minero de España, Azafranal 48, 37001 Salamanca (España). f.tornos@telefónica.net

INTRODUCCIÓN Los sulfuros masivos asociados a rocas volcánicas submarinas forman un estilo de mineralización de considerable importancia económica. Aunque suelen ser depósitos en los que la pirita es el sulfuro dominante, pueden presentar elevadas leyes en Cu, Zn, Pb, Ag, Au y otros metales. A escala global, los sulfuros masivos se concentran en varias provincias (Figura 1), casi siempre relacionadas con zonas de trasarco o de extensión oceánica o continental. Actualmente se conocen unos 740 depósitos de los que unos 17 son yacimientos gigantes con más de 100 Mt. Por su importancia, destacan la Faja Pirítica Ibérica, los Urales, el Escudo Fennoescandinavo, y los distritos de Bathurts, Abitibi y Flin Flon en Canadá, Hokuroko (Japón) o el cinturón tasmano (Fig. 1). Aunque son muchos los trabajos de síntesis global (e.g., Franklin et al., 1981; Barrie y Hannington, 1999) o descriptivos de las provincias (e.g., Large y Blundell, 2000), poco se ha avanzado en la definición del ambiente específico de formación de los sulfuros masivos, con las implicancias económicas y científicas que ello conlleva.

Fig. 1. Distribución de los principales distritos de sulfuros masivos en el mundo (de Allen et al., 2005).

Uno de los aspectos que distingue a los sulfuros masivos volcanogénicos de la mayor parte de otros modelos metalogenéticos es que es posible comparar los sistemas fósiles con los que se están formando actualmente en fondos oceánicos. Así, los sulfuros masivos actuales suelen formar mounds o acumulaciones de fragmentos alrededor de chimeneas hidrotermales que exhalan fluidos hidrotermales al fondo marino y suelen tener zonas de remplazamiento infrayacentes. En en casi todos los sistemas hay abundante actividad biológica. Sin embargo, pocos son los sistemas fósiles en los que hay evidencias de acumulaciones de fragmentos, chimeneas o evidencias de actividad biológica. Aunque en algunos casos esta ausencia puede estar motivada por deformación o metamorfismo, no siempre la carencia de estas características puede explicarse por recristalización. 792

XIII Congreso Peruano de Geología. Resúmenes Extendidos Sociedad Geológica del Perú

En el marco del proyecto del PICG nº502 (Comparación Global de Sulfuros Masivos) se está realizando un estudio sobre los distintos estilos de mineralización de los sulfuros masivos. Los resultados preliminares muestran que hay varios ambientes geológicos en los que se pueden acumular sulfuros masivos y su discriminación se basa en las características internas y las relaciones con el encajante. ESTILOS DE MINERALIZACIÓN Actualmente, se han descrito cuatro estilos de mineralización, que muestran una distribución geográfica desigual. Se distinguen dos grandes grupos: los depósitos exhalativos formados por acumulación directa de los sulfuros masivos en el fondo oceánico, y las mineralizaciones formadas por remplazamiento de la roca encajante (Figura 2). 1. MOUNDS Y ZONAS DE REMPLAZAMIENTO INFRAYACENTE Este tipo de mineralización es el más comúnmente observado en sistemas actuales, tanto en zonas de cuenca trasarco como en zonas de extensión oceánica; sin embargo es poco abundante en sistemas fósiles. Se caracteriza fundamentalmente por la presencia de abundantes facies de brechas, sobre todo en la parte alta de la mineralización. Suelen tener una zonación lateral, pasando las brechas a facies laminadas o de tamaño más fino. En los fragmentos es posible distinguir restos de chimeneas hidrotermales y/o fósiles, tales como pistas de gusanos o lamelibranquios. Estos mounds hidrotermales están alimentados por un sistema de venas entrecruzadas o stockwork. Localmente se desarrolla una zona de remplazamiento entre el stockwork y el mound, en la que los sulfuros masivos remplazan a la roca de caja hidrotermalmente alterada. Sulfuros masivos que parecen haberse formado por este proceso son Aleksandrinka (Urales) (Tesalina et al., 1999), Lahanos (Turquía) o los depósitos en Hokuroko (Japón) (Ohmoto, 1986). En algunos casos, muchas de las estructuras primarias se han borrado y sólo queda un lentejón de sulfuros masivos en el que se distinguen algunas estructuras sedimentarias y situado sobre un stockwork (e.g., Hellyer, Tasmania). En estos sistemas, los sulfuros precipitan por enfriamiento instantáneo al mezclarse el fluido hidrotermal caliente con agua marina. Se acumulan en las paredes de las chimeneas, que luego colapsan para dar lugar a los mounds, cementan las brechas y remplazan a sulfuros anteriores o al propio fondo marino. El fluido hidrotermal, con partículas de sulfuros u otros minerales hidrotermales, es expulsado al fondo marino. Obviamente, si el ambiente es oxidante los sulfuros se oxidan y no se acumulan; sólo en casos especiales (ver más adelante) es posible que puedan llegar a formar acumulaciones significativas. La razón por la que parece haber pocos depósitos de estas características es que generalmente se destruyen con rapidez. Si no son cubiertos por una colada o sedimentos, son rápidamente oxidados. 2. ACUMULACIÓN EN BRINE POOLS Algunas acumulaciones de sulfuros masivos no muestran facies de brechas, ni evidencias claras de haberse formado en un mound, pero pueden tener una morfología claramente estratiforme y poseer estructuras sedimentarias, sugiriendo que se han formado por un mecanismo distinto al anterior, pero también en el fondo marino. Turner y Campbell (1987) han mostrado que un fluido salino cuando es exhalado en el fondo marino, se enfría y se acumula como una fase inmiscible más densa. Si la actividad hidrotermal tiene lugar en una cuenca de segundo o tercer orden este fluido desplaza al agua marina y se acumula en el fondo hasta colmatar la subcuenca, formando un fondo anóxico. Este es un ambiente óptimo para la precipitación y acumulación de los sulfuros masivos a partir de los smokes. Si la exhalación es controlada por fracturas, el núcleo de estos sistemas puede estar ocupado por un mound, pero siempre rodeado de una extensa zona de sulfuros masivos de grano fino, producto de la caída directa desde el fluido que rellena la cuenca. En sistemas en el que la exhalación es difusa, no se forman edificios hidrotermales y estos depósitos se sitúan directamente sobre zonas intensamente alteradas pero sin desarrollo de mounds hidrotermales. Este mecanismo de precipitación y acumulación de sulfuros masivos ha sido descrito en detalle por Solomon et al. (2002) y, probablemente, el ejemplo más representativo sea Tharsis (Faja Pirítica Ibérica). Los depósitos de HYC o Mt Isa , así como el yacimiento de Perubar (Polliand y Fontboté, 2000) posiblemente han sido formados por procesos similares. Este proceso parece ser muy común en sistemas de tipo sedimentario-exhalativo. Hasta el momento, no se han encontrado en fondos marinos actuales zonas de brine pool anóxicas y, por lo tanto, capaces de acumular sulfuros. Los brine pool conocidos (e.g., Atlantis II) son oxidados y están 793

XIII Congreso Peruano de Geología. Resúmenes Extendidos Sociedad Geológica del Perú

relacionados con la disolución de evaporitas, permitiendo la acumulación de grandes cantidades de metales en forma de óxidos. Sin embargo, no hay ninguna razón por la que los brine pools hayan podido ser abundantes en épocas con importante actividad hidrotermal. 3. ACUMULACIÓN EN FONDOS ANÓXICOS La exhalación de fluidos hidrotermales en un fondo marino anóxico, dentro en una cuenca restringida, como podría ser el del Mar Negro o los fiordos noruegos, puede acumular sulfuros masivos con características casi idénticas a las de las mineralizaciones formadas en un brine pool. Así, Goodfellow (1987) y Goodfellow et al. (2003) han propuesto que los sulfuros masivos de las zonas de Bathurst y Selwyn basin (Canadá) se han formado por acumulación directa de sulfuros en un fondo anóxico que ha impedido su oxidación. De hecho, han observado una relación muy directa entre épocas de anoxia global y concentración de sulfuros masivos. Los fondos anóxicos, tanto inducidos en un proceso de brine pool como ligados a ciclos temporales, son un ambiente preferente de actividad biogénica. Aquí, las bacterias/archea extremófilos son capaces de reducir el sulfato marino, aportando una fuente extra de azufre reducido al sistema y favoreciendo la acumulación de sulfuros masivos. La discriminación entre fondos anóxicos regionales e inducidos no es sencilla y quizás el único medio es el estudio regional de los sedimentos encajantes. Los contenidos en Mn, Fe, S, materia orgánica, Ni o Mo son indicativos del grado de anoxia en el que se acumuló el sedimento. Zonas anóxicas de gran extensión y potencia son propias de una anoxia regional, mientras que una anoxia restringida, espacial y temporalmente al intervalo mineralizado suele ser típica de brine pools.

Fig. 2. Esquema de las relaciones entre los distintos tipos de sulfuros masivos volcanogénicos y sus rocas encajantes. I. Mounds y zonas de remplazamiento infrayacentes; II. Mineralización en cuencas tipo brine pool; III. Acumulación en fondo anóxico; IV. Remplazamiento bajo fondos marinos.

4. REMPLAZAMIENTO BAJO FONDOS MARINOS Quizás el estilo de mineralización más desconocido, pero posiblemente el más común, es el producido por remplazamiento de rocas volcánicas, generalmente félsicas, bajo el fondo marino. En los sistemas actuales, y bajo los mound, es posible reconocer zonas de remplazamiento bastante extensas. Actualmente hay muchas evidencias de que el remplazamiento es independiente de estas zonas exhalativas y se puede dar a varios cientos de metros de profundidad. Los rasgos característicos de este estilo son la presencia de una importante aureola de alteración hidrotermal alrededor de todo el sulfuro masivo, la ausencia de estructuras sedimentarias y chimeneas, y los contactos transgresivos a la estratigrafía, tanto a techo como muro de la mineralización. Estudios de detalle han mostrado que es un estilo relativamente común en muchas de las provincias de sulfuros masivos, tales como el cinturón tasmano, la Faja Pirítica Ibérica o el Escudo fennoescandinavo (Doyle y Allen, 2003; Tornos, 2005). 794

XIII Congreso Peruano de Geología. Resúmenes Extendidos Sociedad Geológica del Perú

A grandes rasgos, la mineralización encaja en rocas volcánicas y volcanoclásticas porosas y/o reactivas tales como coladas de pómez o vidrio o zonas externas vítreas de domos y cripto-domos. Estas rocas pueden formar grandes acuíferos donde se mezclarían los fluidos hidrotermales con agua marina, dando lugar a la precipitación de sulfuros. Este mecanismo de precipitación es muy efectivo, ya que mientras en sistemas exhalativos parte de los metales se pierden en el océano, aquí sólo se pierde una pequeña proporción.

CONCLUSIONES Los sulfuros masivos volcanogénicos se pueden acumular en diversos ambientes geológicos, tanto en el fondo oceánico como en las rocas infrayacentes, generalmente por mezcla del fluido hidrotermal profundo con el agua marina. Los distintos estilos reconocidos, mounds, acumulaciones en fondos anóxicos inducidos o regionales y remplazamientos subsuperficiales, tienen características geológicas singulares que permiten distinguirlos de una manera efectiva. Todos ellos pueden aparecer en un mismo distrito, y su discriminación es fundamental en la planificación de una campaña de exploración. AGRADECIMIENTOS Este estudio se enmarca en el proyecto del Programa Internacional de Correlación Geológica nº502 “Comparación Global de Sulfuros Masivos” (www.ltu.se/web/pub/jsp/polopoly.jsp?d=4349) y está financiado por fondos propios del IGME, el proyecto DGI-FEDER BTE2003-290 y por la Acción Especial CGL2004- 21501E del Ministerio de Educación y Ciencia de España. REFERENCIAS Allen, R. L., Tornos, F., Peter, J. M., & Çagatay, N. M., 2005, Links between volcanism and massive sulphide deposits: a global perspective: Abstracts GAC-MAC-CSPG-CSSS meeting, Halifax, 2005, p. 238. Barrie, C. T., Hannington, M. D., 1999, Classification of volcanic-associated massive sulfide deposits based on host rock composition, en Barrie, C. T., and Hannington, M. D., eds., Volcanic-associated massive sulfide deposits; processes and examples in modern and ancient settings. Reviews in Economic Geology, 8, Society Economic Geologists, p. 2-12. Doyle, M. G., Allen, R. L., 2003, Subsea-floor replacement in volcanic-hosted massive sulfide deposits: Ore Geology Reviews, v. 23, p. 183-222. Franklin, J. M., Sangster, D. M., Lydon, J. W., 1981, Volcanic associated massive sulfide deposits, en Skinner, B. J., ed., Economic Geology 75th Anniversary Volume, Society Economic Geologists, p. 485-627. Goodfellow, W. D., 1987, Anoxic stratified oceans as a source of sulphur in sediment hosted stratiform Zn-Pb deposits (Selwyn basin, Yukon, Canada): Chemical Geology, v. 65, p. 359-382. Goodfellow, W. D., Peter, J. M., Winchester, J. A., & Staal, C. R. V., 2003, Ambient marine environment and sediment provenance during formation of massive sulfide deposits in the Bathurst mining camp: importance of reduced bottom waters to sulfide precipitation and preservation, Economic Geology Monograph, 11, p. 129-156. Large, R. R., Blundell, D., 2000, Database on Global VMS districts, CODES, SRC-GEODE project, 179 p. Ohmoto, H., 1996, Formation of volcanogenic massive sulfide deposits: The Kuroko perspective: Ore Geology Reviews, v. 10, p. 135-177. Polliand, M., Fontboté, L., 2000, The Perubar Ba-Pb-Zn VHMS deposit, central Peru: a possible Andean Kuroko-type equivalent in a shallow water caldera, en: Gemmell, J.B., y Pongratz, J., eds., Volcanic environments and massive sulfide deposits: Hobart (Australia), CODES, p. 159-161. Solomon, M., Tornos, F., Gaspar, O. C., 2002, Explanation for many of the unusual features of the massive sulfide deposits of the Iberian Pyrite Belt: Geology, v. 30, p. 87-90. Tesalina, S. G., Maslennikov, V. V., Zaykov, V. V., Orgeval, J. J., 1999, Ore facies of the Alexandrinka massive sulphide deposit, South Urals, en: Mineral deposits: Processes to Processing, Stanley et al., eds., Balkema, p. 601-604 Tornos, F., 2005, Environment of formation and styles of volcanogenic massive sulfides: The Iberian Pyrite Belt: Ore Geology Reviews, v. 28, p. 259-307. Turner, J. S., Campbell, I. H., 1987, Temperature, density and buoyancy fluxes in black smoker plumes, and the criterion for buoyancy reversal: Earth Planetary Science Letters, v. 86, p. 85-92.

795