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PORFIDOS Son depósitos epigenéticos (mineralización de sulfuros primarios introducidos en las rocas) formados a través de fluidos hidrotermales derivados del enfriamiento de cuerpos intrusivos con texturas porfíricas (fenocristales de Fd en una matriz de grano fino) y de composición acida a intermedia. Se destacan por ser depósitos someros con una alteración distintiva, siendo de baja ley (menos de 1%Cu) y alto tonelaje (1000 millones). Son los mayores productores de Cu y Mo del mundo. Fig. 14.3 tabla 14.1 Ambiente: se relacionan principalmente al cinturón de fuego del pacífico, incluyendo márgenes convergentes continentales y arcos de islas (filipinas ej) Mineralización: los minerales se presentan en el Plutón parental, en la roca de caja o en ambos como: -

Diseminada: comparable como las semillas en una mermelada de frambuesa. Stockwork: en forma de venillas/vetillas de cuarzo que forman un complejo ramificado Relacionados con brechas hidrotermales

La única condición para la mineralización es que la roca huésped sea rígida o frágil desde el punto de vista estructural. La mineralización suele ligarse a una fase intrusiva tardía. Petrografía: Se encuentran asociados a stocks con formas cilíndricas con gran desarrollo en profundidad. La parte central es porfídica, lo que implica un período de enfriamiento rápido (lo cual puede estar ligado a la ebullición retrógrada). La composición típica de estos plutones es acida; incluyendo granodioritas a granitos, hasta tonalita, sienitas, dioritas y monzonitas (suelen ser varios cuerpos de rocas intrusivas, emplazadas en varios pulsos magmáticos) Muchos autores coinciden que se asocian a granitoides calcoalcalinos tipo I (siendo el cordillerano el importante, el caledoniano no tiene mineralización económica). Entonces se relacionan a rocas plutónicas acidas a intermedias. En general estos depósitos pueden ser divididos según su contenido metálico: 1- Pórfidos de Cu: son los pórfidos más importantes y abuandantes, se explotan por el Cu (50% producción mundial) pero tiene importantes sub-productos (Mo, Au, poca Ag). Provienen de la cristalización de magmas máficos, derivados de la fusión parcial del manto en zonas de subducción. (no dominan los magmas calcoa?) 2- Pórfidos de Mo: Presentan grandes similitudes con los de Cu, suelen ser dep. muy grandes. Importantes por el Mo (70% producción mundial), pero tiene importantes suproductos (Sn-W). Deriva de magmas félsicos/ácido, con importante aporte de fusión cortical.

3- Pórfidos de Sn: son dep. mucho más pequeños y de menor importancia ya que el Sn se explota de otros depósitos principalmente. De todas formas, tiene sub-productos (W, Mo, Bi y Fluorita). Se desarrollan en secciones de trasarco, asociados a granitoides S. Pórfidos de Cu: El primero de estos dep del mundo que se exploto fue en 1920 en USA, siendo hoy en día de gran importancia (la tecnología permite su explotación). Se explotan por el Cu, pero puede estár acompañado por Cu-Mo o Cu-Au, y en menor medida plata. Alteración hidrotermal Lowell y Guilbert: en 1970 propusieron un modelo de zonas de alteración y distribución de la mineralización basándose en un depósito de Arizona y comparando 23 porfidos más. Siendo un modelo representativo y en general muy utiles para usarse como guía, proponiendo 4 zonas (según Evans) de alteración que se distribuyen como halos concéntricos alrededor del stock porfírico: 1- Zona potásica (color negro-rosa),  Potasica xq se agrega K a la roca afectada  Esta zona no siempre está presente (pórfidos Sn), y si lo está se caracteriza por  Se desarrolla Feldespatos K (ortoclasa) y biotitas secundarias (que en parte depende de la disponibilidad de Fe o Mn en las rocas alteradas o el fluido hidrotermal, rocas máficas=dominan Bt, rocas félsicas=domina FdK).  Puede tener además clorita, serecita, y la anhidrita puede estar como no.  Los feldespatos secundarios son más sódicos que los primarios.  Puede desarrollarse stockwork, venillas de cuarzo  En esta zona suele desarrollarse el núcleo de baja ley, formado por clorita y serecita 2- Zona fílica (gris-verde). Serecita es una Ms de grano fino, esta entre illita-Ms.  Es conocida en otros depósitos como serecitización o argilíca avanzada.  Se caracteriza por tener Cuarzo-Serecita-Pirita  En menor medida clorita, illita y rutilo.  Puede tener pirofilita y anhidrita y carbonatos son raros.  La parte interna está dominada por sericita, mientras que hacia afuera dominan las arcillas.  La serecitización afecta a los Fd y Bt primarias, generando rutilo (de Bt).  Todas estas reacciones liberan sílice, provocando una silicificación (cuarzo secundario)

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Esta zona suele concentrar la mayor parte de la Pirita del depósito, diseminada o en venillas.

3- Zona argílica (blanca-marron)  No siempre está presente.  Equivalente a argílica intermedia en otros depósitos.  Predominan los minerales de arcilla, siendo la caolinita en la parte interior más abundante y la montmorillonita en la parte externa. (además clorita y pirita)  La pirita es común pero no tanto como en la fílica, y suele estar más en venas que diseminada.  La Bt puede no verse afectada o puede convertirse en clorita  El Fd K puede no verse afectado.

4- Zona propilítica: (verde oscura)  Esta zona siempre está presente, encontrándose en la parte más externa y gradando a roca fresca/no alterada.  El mineral más común es la clorita, también tiene epidoto, calcita y pirita  Los minerales máficos (Bt-Anfiboles) se alteran a clorita y carbonatos.  La plagioclasa puede no verse afectada.

5- Argílica avanzada  Ubicada en la parte superior. Según el modelo de L y G modificado.  Representado por, Cuarzo, alunita, caolinita, pirofilita.

6- Sódica-cálcica.  Suele desarrollarse en la zona de ráiz, a altas temperaturas (simultáneamente con la potásica).  Representada por: oligoclasa, albita, actinolita, epidoto.

Dibujo

El comportamiento de estas zonas en profundidad es poco conocido, los datos que se tienen sugieren que; el conjunto de cuarzo-sericita-Fd K se vuelve más frencuente, con clorita que reemplaza a la biotita. Mineralización hipogenética Al igual que la alteración, la mineralización ocurre en zonas concéntricas. Presentando una zona estéril central o no económica, conocida como núcleo de baja ley; con Cpy y Molibdenita en bajas cantidades, y con un 10% de pirita diseminada. (mineralización diseminada no controlada por fracturas, aunque es por cuestión de escalas, ya que la mineralización “diseminada” fue localizada en microfracturas, difíciles de observar). Despues pasa a una zona de mena, incrementándose la molibdenita primero y luego la calcopirita, ahora la mineralización en venas es más importante. En esta zona se presenta una mayor proporción de sulfuros de Cu como Bo en el centro, hacia afuera Cpy y rodeado por Py. La mineralización de pirita presenta un aumento hacia afuera, formando un halo de 10-15% en la zona fílica, y con cantidades menores de Mo y Cpy. Por lo tanto, existe una relación espacial entre las zonas de alteración y mineralización, con la mayor ocurrencia de cobre sobre o próximo al contacto de la zona potásica-fílica. La zona argílica no suele presentarse mieralización, esta zona suele generarse posterior a las demás y puede superponerse a las otras zonas de alteración. La zona propilítica no presenta leyes económicas.

Zona de brechas: La zona de brechas suele ser muy común en muchos depósitos, siendo a menudo muy importantes por alojar mineralizaciones. Estas brechas pueden ocurrir dentro del cuerpo de pórfido o alrededor. Son el resultado de actividad hidrotermal, y suelen formarse en estadios tardíos y sobreimponerse a otras zonas. Extensión vertical de los pórfidos: Los pórfidos se encuentran situados debajo de estratovolcanes (vulcanismo calcoalcalino). Y las evidencias de los depósitos chilenos y argentinos muestran una alteración propilítica que se extiende hacia arriba dentro del estratovolcán. Las zonas de alteración se cierran hacia arriba, la potásica desaparece, y la argílica se vuelve importante hacia arriba. Las brechas hidrotermales ocupan grandes áreas Muchos autores sugieren que estas partes superiores del sistema de pórfido pueden llevar a la mineralización epitermal de oro. Hacia abajo, estudios sugieren que el pórfido pasa a un Plutón equigranular de composición similar y de un tamaño mucho mayor. Siendo la zona donde la alteración sódica-calcica (oligoclasa y actinolita) cobra mayor importancia.

Dibujo

Modelo diorítico El modelo diorítico fue propuesto como alternativa al de Lowell y Guilbert, ya que este último no se ajusta a todos los pórfidos, en especial aquellos que se relacionan con intrusivos pobres en sílice y ricos en álcalis (sianita, monzonita, diorita). Además de esto, este modelo se diferencia en varios aspectos: 

Mineralización: es la principal diferencia, ya que en este modelo pueden ocurrir cantidades significativas de oro y la relación de Mo/Cu generalmente es baja. Además las fracturas que contienen silicatos (ganga) y sulfuros de cobre pueden estar libres de cuarzo. Y la clorita, epidoto y albita son bastantes comunes. 

Fluidos: derivan de fluidos pobres en S, por lo tanto, el Fe se concentra en Bt y cloritas, o forma óxidos de Fe como la magnetita (suele encontrarse en todas las zonas de alteración). Entonces la pirita no suele estar presente.

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Alteración: las zonas de alteración fílicas y argílicas suelen estar ausentes, por lo tanto, la zona potásica está rodeada por la zona propilítica. En la zona potásica la Bt puede ser el mineral principal. Dibujo.

Tablita

Abundancia metálica en pórfidos de cobre Los pórfidos de Cu pueden ser divididos en dos grandes grupos, si el metal accesorio es Mo (1) o si es Au (2). Los pórfidos de Cu-Mo suelen desarrollarse en arcos continentales. Los pórfidos de Cu-Au suelen desarrollarse en arcos de islas. Obviamente existen excepciones, ya que podemos encontrar, tal es el caso del pórfido de Cu-Mo en Cerro Colorado (Panamá) o en Filipinas que el metal accesorio del pórfido es Mo también Edad: La mayoría de los pórfidos de Cu se relacionan a cinturones orogénicos del Mesozoico y Cenozoico (tanto en arcos de islas o continentales). Existen excepciones como en Rusia o USA (Apalaches), que pertenecen al Paleozoico. Y casos muy raros podemos encontrar del precámbrico. Por lo tanto, es un dato importante para la exploración (por eso a fines de la década del 80 se exploró la cordillera en búsqueda de pórfidos, ya que se conocía el potencial chileno). Génesis de los pórfidos: La mayor incógnita es: -

¿De dónde provienen los fluidos mineralizadores, magmáticos o meteóricos? ¿Fuente de los metales y el S?

Y a la hora de considerar la formación de estos depósitos tenemos que tener en cuenta uno de los rasgos distintivos de estos depósitos, que es su gran tamaño. Por lo tanto, para dar forma a estos cuerpos las soluciones hidrotermales deben impregnar grandes volúmenes de rocas, tanto la roca de caja como el Plutón parental. Y que al menos parte de estas soluciones se sabe que provienen del cuerpo plutónico, por el alto grado de brechificación (producto de la expansión/liberación de volátiles del magma).

Condiciones físico-quimicas para la formación de pórfidos de Cu: -

T° del mamga. Tiene que ser lo suficiente para sostener el sit. Hidrotermal Contenido de metales Contenido de S (pórfidos presentan anomalías de S) Contenido de Cl (complejos clorurados) Estado de oxidación Contenido de volátiles. (más del 5% de H2O)

El brechamiento y su origen: La zona de brechamiento suele desarrollarse en forma circular, aproximadamente, en el contorno del cuerpo y se desvanece en la zona propilítica. Y suele estar menos desarrollada cerca del centro del depósito. Se cree que se debe producto de la expansión resultante de la liberación de compuestos volátiles del magma. Los magmas parentales alcanzan profundidades de 0.5 o 2Km de la superficie antes de que comenzara la cristalización equigranular en sus porciones externas. De esta forma el cuerpo se mantiene en equilibrio sin variar la presión. Sin embargo, con el desarrollo constante de la cristalización se forman minerales anhídridos, haciendo que el magma se vuelva más rico en volátiles, y el resultado final es un aumento de la presión de vapor. Si la presión de vapor se eleva por encima de la presión confinamiento, se producirá lo que se denomina como ebullición retrograda o segunda ebullición, generando la separación de un líquido que hierve rápidamente. Esto dará como resultado la expansión del Plutón, acompañado por brechamiento y stockwork de las rocas “rompiendo el caparazón”. (fig.14.9). (a medida que se dé a mayor profundidad, el fracturamiento será mayor). La evidencia del desarrollo de la ebullición retrógrada está dada por las inclusiones fluidas, ricas en líquido y ricas en gases, e igual temperatura de homogeneización. Es importante saber que la cristalización es un proceso exotérmico y la formación de burbujas es un proceso endotérmico. Es decir, la expansión del vapor absorbería una gran cantidad de calor, calor de la cristalización, provoca el enfriamiento del sistema y una cristalización rápida. (proceso responsable de la textura porfírica en el centro del cuerpo). Dibujos.

Este proceso es de gran importancia para la precipitación de sulfuros, ya que la ebullición retrógrada libera una fase acuosa (solución hidrotermal), formando el ión cloruro y bisulfuro. Formando complejos clorurados para el transporte de los metales y el bisulfuro aporta el S para la formación de sulfuros.

Evidencia de investigación isotópica y geoquímica: El estudio de isótopos estables proporcionó que: -

El agua meteórica desempeña un papel importante en los fluidos hidrotermales en la alteración fílica, como también en la alteración argilica intermedia y avanzada. Sumados a estudios de campo y microscópio que sugieren un desarrollo posterior al resto de las alteraciones, superponiéndose en algunos casos. Fig 14.11

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Luego de la intrusión del stock porfírico, se da la cristalización y evolución de una solución hidrotermal-magmática. Esta solución reacciona con el pórfido y, en menor o mayor medida, con las rocas que lo rodean (roca de caja), dando origen a la alteración potásica. La introducción de gran parte de los metales y el azufre probablemente acompañen esta estapa.

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Más allá de la intrusión, los gradientes térmicos aumentan (aureola de contacto), provoca la circulación convectiva de agua meteórica, generando la alteración propilítica.

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Por lo tanto la alteración potásica = fluidos magmáticos-hidrotermales, y los que causan la alteración propilítica = fluidos meteóricos-hidrotermales.

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Al enfriarse el intrusivo, los fluidos meteóricos pueden invadir y mezclarse con el sistema magmático, provoca el desarrollo de minerales de baja temperatura: sericita, pirofilita y arcillas. Estos reemplazan en particular a los Fd y Bt. Como también estos fluidos meteóricos removilizan el Cu y Mo concentrándolos a lo largo del contacto fílico potásico. (es la segunda etapa de lixiviación y enriquecimiento hipógeno).

Entonces la evolución de un pórfido: 1234-

Emplazamiento de los complejos intrusivos subvolcánicos Etapa temrana de alteración y mineralización Etapa principal de alteración y mineralización Etapa tardía, argílica avanzada.

Evidencia de inclusiones fluidas: Mostraron temperatura de 725°C, salinidades de hasta 60%, y evidencias de ebullición en todos los casos. Estos datos mostraron también que el origen de los fluidos mineralizadores es magmático. Además, las IF presentan una distribución similar a las zonas de alteración y mineralización, ej. IF de mayor T° son ricas en Cu y otros metales, representando las porciones centrales del pórfido. Fuente del Cu: Se encuentra en discusión, puede ser: -

Proviene de la roca de caja Por lixiviación del magma.

Esta última es la más aceptada, se cree que el magma se enriquece de Cu durante la diferenciación del magmática (de un magma calcoalcalino).

Exploración de pórfidos : Se buscarán regiones donde existen rocas intrusivas acidas a intermedias, principalmente donde existe una historia con múltiples intrusiones y brechización o fracturamiento de las rocas en contacto con las rocas de caja. También la búsqueda por halos de alteración que gradan lateralmente. Y tener en cuenta las edades, ya que los pórfidos cupríferos se desarrollan en arcos volcánicos mesozoico-cenozoico principalmente (salvo excepciones)

Pórfidos de Mo: -

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Presentan sub productos de Sn-W. Presentan similitudes a los pórfidos de Cu. La roca de huésped es variada, pueden ser granodioritas a granitos, cuarzomonzonitas. Prevalece la mineralización en stockwork sobre la diseminada. Suelen ser intrusiones simples, múltiples con diques o brechas. El cuerpo de mena puede tener 3 tipos de morgología:  Forma copa invertida  Cilindro hueco  Taza invertida, tabular El molibdeno ocurre en  Venillas con cuarzo, y otros sulfuros  Venas de fisuras  Finas fracturas  En brechas  Diseminada. El enriquecimiento supergeno suele encontrarse ausente o es menor. Predomina la alteración potásica y silicificación. Luego es muy similar Existen dos tipos de pórfidos Mo. Climax y tipo cuarzo-monzonita

La principal diferencia entre estos dos: -

Climax: suele tener alto contenido de estaño y walframio. Relacionado a intrusiones múltiples de magmas altamente evolucionados, enriquecidos en F, Rb y elementos incompatibles. Son de alta ley y poco Cu. Ocurren en la faja mineral del Colorado.

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Cuarzo-Monzonita: presentan una distribución más amplia en toda la cordillera occidental de Norte América, y depósitos similares en China, Perú.

Genesis de Porfidos Mo

Porfidos de Sn. -

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Fuente de casiteria. Similares al de Cu.  Alteración serecita generalizada que grada a propilítica  Con halos de pirita. Diferencias con Cu.  Ambiente de tras-arco, Granitoides S  Zona potásica suele no estar  Stock porfírico con forma de cono invertido en lugar de un cilindro vertical  Son de baja ley y poco importantes.