Unal Yacimientos

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Yacimientos

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  • Fases en la vida de una mina segn HARTMAN (1987)

  • Tonelajes aproximados de depsitos no metlicos para ser

    econmicamente explotables (Lorenz & Gwosdz 2003)

  • Enriquecimiento de elementos y formacin de yacimientos: Fluidos

    Componente geolgico decisivo para la FdY:

    Funcin de fluidos para los procesos FdY:

    Medio de flujo (magmas; p.ej. Granito: 1050C seco vs 650C 5% H2O) disolvente Medio de Transporte Adveccin de reactandes (e.g. Reacciones de complexizacin Adveccin de calor Conveccin = adveccin + difusin Componente en reacciones minerales

    Origen de los fluidos

    en la corteza terrestre o el manto superior o meterico?

    Juvenil o metamrfico o meteorico o una mexcla?

  • DIFERENCIACIN GEOQUMICA DE LA TIERRA

    Formacin del ncleo Manto que queda = Manto primitivo

    GRAN EVENTO DE FUSIN ( 3000 Ma)

    CORTEZA MANTO RESIDUAL

    Es el fundido. Va a concentrar el Rb

    Es el residuo. Va a quedar empobrecido en Rb

    Con el tiempo, la corteza desarrolla relaciones 87Sr/86Sr altas y el manto empobrecido desarrolla relaciones 87Sr/86Sr bajas

  • ORIGEN DE LOS DISTINTOS COMPONENTES: AN EN DEBATE

  • Fluidos magmticos: principalmente de procesos de subduccin

    Enriquecimiento de elementos y formacin de yacimientos: Fluidos

  • Fluidos magmticos forman sistemas hidrotermales

    Junto con aguas metericas:

    Conveccin hidrotermal

    Resultado: Yacimientos magmatgenos (e.g. Nb-Ta-Pegmatitas)

    Enriquecimiento de elementos y formacin de yacimientos: Fluidos

  • Durante procesos de

    subduccin:

    Diferentes fuentes de fluidos segn nivel de

    profundidad. Fluidos

    provenientes de la placa

    sumergente

    Sin sistema magmtico:

    Fluidos Metamrficos

    Enriquecimiento de elementos y formacin de yacimientos: Fluidos

  • Ejemplo: Liberacin de fluidos (Devolatilizacin) en sector de cuna de

    acrecin (forma un tipo de fluidos metamrficos) e.g. Vetas Au-W (Yacimientos metamorfgenos-hidrotermales)

    Enriquecimiento de elementos y formacin de yacimientos: Fluidos

  • Model for the Polaris deposit

    Source of metal ions within the stratigraphic column

    Metals dissolved in brines in deep aquifers (formation waters) Faulting causes fluids to rise and to reach organic-rich limestone

    Bacterial or anorganic sulphate reduction using C as reductant

    H2S is formed, CaCO3 is dissolved Metal-S-minerals precipitate

    Fluidos diagenticos

    Sedimentos frescos: ~40% agua;

    Durante diagenesis disminue

    hasta a 1% de fluidos libres

    (brines) Ejemplos: -

    Esquisto de cobre Kupferschiefer

    /Esquisto negro

    - menas de Pb-Zn-

    diagenticos

    Enriquecimiento de elementos y formacin de yacimientos:

  • Aguas metericas descendentes:

    Producen en roca cerca de la superficie

    Oxidacin (Eh+) Procesos de disolucin selectiva Transporte de materia

    Resultado: Yacimientos de meteorizacn

    Ejemplo: Lateritas

    Enriquecimiento de elementos y formacin de yacimientos: Fluidos

  • Solubilidad de SiO2 y Al2O3 = f(pH)

    Meteorizacin qumica Lluvias cidas ? Disolucin y neoformacin de arcillas

  • Diagrama de Temperatura-concentracin (T-x, izq.) y de T-presin (T-p, der.) en un sistema binario de componentes muy voltiles (A) y poco voltiles (B) (seg. Niggli).

    El diagrama t-x muestra el aumento de la concentracin relativa de las

    componentes muy voltiles con T bajando por la precipitacin de las componentes

    menos voltiles. El diagrama T-p muestra el aumento simultneo de la presin

    interna, llegando a su mximo en el estadio pegmattico-neumatoltico, y

    reducindose despus lentamente durante la condensacin hidrotermal

  • .

  • Mineralizaciones Cornwall UK

    Minera Pb, Sn, Cu desde la Edad de Bronce 2150 BC

    Cierre de South Crofty tin mine in 1998. Estao y despus cobre

    + arsenic, silver, zinc; kaolin

  • Mecanismos de deposicin de soluciones hidrotermales en vetas izq.: la alta permeabilidad,

    porosidad y reactividad qumica de calizas favorece la precipitacin de mineralizaciones

    (vea skarn); centro: cuando T y P baja, hay ebullicin y se forma un horizonte de

    mineralizacin; der.: la mezcla entre agua hidrotermal y soluciones de otro tipo (e.g. agua

    meterica) cambia el rgimen qumico (pH, Eh etc.) resultando en precipitacin

  • Mecanismos de precipitacin de

    soluciones hidrotermales

  • Distribucin de los 8 elementos ms

    abundantes de la corteza (wt% y vol%)

  • Formacin de magmas

    +T, - p depresuracin, + H2O etc.=> -Tfus

  • Procesos de cristalisacin - enriquecimiento de elementos

    a

    b c

    a) Diagrama de fases (equilibrio!) para olivino

    b) Cristalisacin en equilibrio- intercambio qumico entre fundido y slido

    c) Cristalizacin fraccionada (No-equilibrio!) ningun intercambio qumico entre fundido y slido / el slido est separada continuamente del fundido

    restante. Consecuencia: El cristalisado final es pura fayalita

    Procesos de formacin de yacimientos: Yacimientos magmatgenos

  • Diagramas de fases de forsterita

    bajo diferentes p,T y fH2O

  • Serie de reaccin de Bowen

  • Ambientes tectnicos para la

    formacin de magmas especficos

  • Procesos de cristalizacin - enriquecimiento de elementos

    Desarollo de magmas durante cristalizacin fraccionada:

    Magma cambia contunuamente su composicin,

    Fundidos restantes estn enriquecidos fuertemente en elementos

    incompatibles

    Procesos de formacin de yacimientos: Yacimientos magmatgenos

  • Filter pressing

  • Segregacin Magmtica

    Cordillera Occidental

    Ni

    Cr

    Pt PGE,

    Cu

    Au

  • Diferenciacin gravitativa Formacin de cumulados

    Ejemplo: Muskox Intrusion, Cnada

    En cumulados: Enriquecimiento de cromitas, PGE, sulfuros

    Procesos de formacin de yacimientos: Yacimientos magmatgenos

  • Diferenciacin gravitativa Formacin de cumulados

    Cumulados en seccin delgada

    Der: Capas de cromitas en An80

    del Complejo Bushveld RSA

    Dwars-River

    Cumulados en campo

    Procesos de formacin de yacimientos: Yacimientos magmatgenos

  • Cromitas en

    Peridotitas

    Medellin

  • Pentlandita (Ni, Fe)9S8 Sudburry

    Ni en Cerro Matoso

    1) en olivinos (Mg, Fe, Ni)2SiO4

    2) en lateritas: hidrosilicatos de Ni

  • Enriquecimiento de elementos

    calcfilos por adicin de S que

    se expresan en la superficie

    como empobrecimiento

  • Oceanic crustal architecture showing the main

    types of ore deposits characteristic of this

    environment. Only chromite and related deposits

    (CrNiPt) are related to igneous ore-forming processes; VMS (Cu, Co, Zn) and sediment-

    hosted deposits (Mn, Co, Ni) (de Robb 2005)

    Procesos de formacin de yacimientos: Yacimientos magmatgenos

    Rocas magmticas: ambiente ocenico

  • Arquitectura de corteza continental (incl. Corteza de arco de isla) con ambientes de

    formacin de rocas magmticas y yacimientos relacionados

    Rocas magmticas: ambiente continental

    Procesos de formacin de yacimientos: Yacimientos magmatgenos

  • Fusin parcial lleva a enriquecimiento de elementos traza

    batch melting (equilibrio) partial melting (no-equilibrio continuo transporte del fundido del sistema) Factor decisivo para enriquecimiento de elementos: coeficiente de particin D

    Ej.:

    enriquecimiento de U en intrusion de

    leucogranito, Rssing, Namibia

    Procesos de formacin de yacimientos: Yacimientos magmatgenos

  • De dnde parto? Por dnde empiezo?

    Necesitamos composiciones y coeficientes de distribucin (reparto)

    Coeficiente de distribucin de Nernst

    Concentracin de elemento en un mineral

    Concentracin de elemento en el fundido

    Kd =

    Kd(Fe, Mg) =

    (XFeOOL)

    (XFeOLIQ)

    *

    (XMgOLIQ)

    (XMgOOL)

    Valores medidos: 0.19-0.21; experimental: 0.20

  • D (coeficiente de reparto global) = Suma ponderada de los Kds parciales de los minerales que estn en equilibrio con

    el fundido

    Ejercicio: Calcular D para varios elementos a partir de anlisis modales de una serie de rocas y datos de Kds de earthref. org

    Matriz PL OPX CPX OX HBL BT QTZ AP Vacuolas

    SAB-3 63,0 23,2 6,3 6,7 0,4 0,1 --- --- 0,3 ---

    SAB-5 60,8 22,9 6,7 8,1 0,7 0,2 --- --- 0,6 ---

    1-3 50,9 33,0 11,3 2,8 1,4 --- --- --- --- 0,6

    19-5 48,6 38,6 7,0 3,8 2,5 --- --- --- --- ---

    19-5r 53,6 32,8 7,9 4,1 1,1 --- --- --- --- 0,4

    19-8 35,9 45,1 9,7 4,0 4,4 --- --- --- --- ---

    4-2r 54,3 30,9 9,0 3,2 2,2 --- --- --- --- ---

    4-2 50,6 30,6 10,0 1,8 1,4 --- --- --- --- 4,6

    22-4 54,6 28,2 9,1 8,1 --- --- --- --- --- ---

    17-3 59,5 29,3 5,6 5,3 1,0 --- --- --- --- ---

    10-3 59,0 25,1 1,0 --- 1,2 12,7 0,1 --- --- ---

    11-2 50,5 34,5 9,0 --- 1,9 1,0 --- --- --- ---

    11-12 53,2 32,6 7,0 --- 2,0 4,5 --- --- --- ---

    11-13 60,0 23,7 7,0 --- --- --- 13,4 2,6 --- ---

    12-3 61,6 24,6 8,7 --- 1,4 2,7 --- --- --- ---

    12-6 66,0 22,3 5,8 1,3 1,0 3,4 --- --- --- 0,2

    15-3 53,6 30,6 10,9 --- 3,2 2,2 --- --- --- ---

    15-3r 63,9 24,3 6,0 2,0 1,2 1,7 0,2 --- --- ---

    16-4 89,2 8,6 1,1 --- 0,8 --