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SULFUROS MASIVOS VOLCANOGENICOS (VMS)

Los depsitos de sulfuros masivos volcanognicos (conocidos como depsitos VMS; de"volcanogenic massive sulfide") corresponden a cuerpos estratiformes o lenticulares desulfuros presentes en unidades volcnicas o en interfases volcnico-sedimentariasdepositadas originalmente en fondos ocenicos. A menudo, los depsitos consisten en un90% en pirita masiva aunque la pirrotina est presente en algunos de ellos, pero contienencantidades variables de Cu, Pb, Zn, Ba, Au y Ag; siendo tpicamente depsitospolimetlicos.

Los depsitos de sulfuros masivos volcanognicos usualmente se presentan en grupos y enreas especficas o distritos estn restringidos a un nivel o a cierto nmero limitado deniveles estratigrficos. Estos horizontes pueden representar cambios en la composicin delas rocas volcnicas, un cambio desde volcanismo a sedimentacin o simplemente a pausasen actividad volcnica submarina. Existe una asociacin con rocas volcanoclsticas ymuchos cuerpos de mena sobreyacen productos explosivos de domos riolticos. Debajo delos depsitos de sulfuros normalmente existe un stockwork de venillas de sulfuros en rocasintensamente alteradas, el cual parece haber sido el alimentador de los fluidoshidrotermales que penetraron para formar el cuerpo de sulfuro masivo sobreyacente. Elstockwork mismo en ocasiones puede tener leyes econmicas.

Fig. 1. Esquema mostrando el sistema de circulacin de aguas marinas que dan origen adepsitos de sulfuros masivos en los fondos ocenicos.

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Fig. 2. Esquema de un depsito de sulfuro masivo tpico con zonacin de calcopirita -pirita pirrotina en la parte inferior, seguida de pirita esfalerita galena y esfalerita galena pirita baritina en la parte superior. Subyace al cuerpo de sulfuros una zona derocas alteradas (cuarzo, sericita, siderita, cloritoide) con stockwork de sulfuros.

El orgen de estos depsitos es volcnico exhalativo, es decir se han formado poremanaciones de fluidos hidrotermales asociadas a volcanismo submarino (Fig. 1) y se tratade depsitos singenticos formados al mismo tiempo que la actividad volcnica submarinaa la que se asocian. El conocimiento de la gnesis de estos depsitos metalferos se haincrementado significativamente desde el descubrimiento en 1970 de las fuentes termalessubmarinas en las dorsales ocenicas conocidas en ingls como "black smokers" debido alcolor oscuro que adquieren las emanaciones en el agua marina debido a la precipitacinmicroscpica de sulfuros producida por el contacto entre el fluido hidrotermal atemperaturas de 250 a 380C y el agua fra del mar. Estas fuentes termales se asocian asistemas hidrotermales ocenicos que involucran la circulacin de aguas marinas dentro delas secuencias volcnicas de los fondos ocenicos y su emisin como fluidos hidrotermalesen fallas o fracturas sobre todo a lo largo de escarpes relacionados a la tectnica extensionalen las dorsales hemi-ocenicas donde se genera corteza ocenica.

El depsito se forma por la acumulacin de los sulfuros en el fondo marino, mismos quenormalmente constituyen >60% del depsito, esto ocurre por:

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1. Precipitacin en el fondo marino2. Reemplazo metasomtico desde abajo por los fluidos hidrotermales ascendentes3. Formacin y colapso de chimeneas por las que se emiten los fluidos

Fig. 3 Acumulacin de sulfuros en el fondo ocenico por exhalaciones hidrotermalesinvolucrando precipitacin, formacin y colapso de chimeneas y reemplazo desde abajo.

La mayora de los depsitos de sulfuros masivos del mundo son relativamente pequeos yel 80% de los depsitos conocidos est en el rango de 0,1 a 10 Mt (millones de toneladasmtricas). De estos la mitad contiene

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contenido de magnetita estos depsitos gradan a menas masivas de xidos. La ganga esprincipalmente cuarzo y baritina, pero ocasionalmente se presenta carbonato, clorita ysericita.

La mayora de los depsitos de sulfuros masivos estn zonados. La galena y esfalerita seubican en la mitad superior de los depsitos, mientras que la calcopirita se concentra en laporcin inferior y grada hacia abajo a un stockwork de venillas (Fig.2).

Fig. 4. Esquema indicando la ubicacin de las fuentes termales submarinas que depositandepsitos de sulfuros en los fondos ocenicos.

Las texturas varan con el grado de recristalizacin. Las texturas originales parecen ser debandeamientos coloformes de los sulfuros con desarrollo de pirita framboidal, posiblementereflejando la depositacin a partir de coloides. Sin embargo, es comn la recristalizacinpor la circulacin subsecuente de los fluidos calientes y/o por metamorfismo posterior, loque destruye el bandeamiento coloforme y produce menas granulares. Esto puede resultaren minerales bandeados en la seccin superior rica en Zn de los depsitos, mientras que laparte rica en calcopirita raramente est bandeada. Ocasionalmente se presentan inclusionesangulosas de rocas volcnicas y estructuras de sedimentos blandos (deslizamientos, marcasde carga; "slumps", "load casts"). Es relativamente frecuente la brechizacin hidrotermalen la porcin inferior de los depsitos originando brechas mineralizadas, asimismo losdeslizamientos subacuticos pueden originar menas brechosas.

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La alteracin hidrotermal normalmente se restringe a las rocas subyacentes, siendo lasericitizacin y cloritizacin los tipos ms comunes (Fig. 5). La alteracin tiene una formageneral de chimenea y hacia su porcin central contiene el stockwork con calcopirita. Eldimetro de la chimenea alterada aumenta hacia arriba (en forma de cono invertido) y suporcin ms ancha coincide con la mena masiva.

Fig. 5. Esquema de alteracin hidrotermal y variacin de componentes asociado adepsitos de tipo sulfuro masivo volcanognico; las dimensiones del sistema hidrotermalpueden variar, pero los depsitos mayores se asocian a los sistemas ms grandes.

Los depsitos de sulfuros volcanognicos presentan una divisin geoqumica en hierro,hierro-cobre y hierro-cobre-zinc, pero debe destacarse que si bien existen depsitos depirita sin cobre, nunca se encuentran exclusivamente sulfuros de cobre, sino que siempreacompaados de sulfuros de Fe. Desde el punto de vista econmico existen solo dosgrupos los de Cu-Zn y los de Zn-Pb-Cu. Algunos depsitos pueden contener cantidadesimportantes de Ag y/o Au. Si bien en trminos generales existen esos dos gruposprincipales de sulfuros masivos, existen varios tipos en la literatura dependiendo del marcotectnico y las rocas volcnicas asociadas a saber:

Tipo Chipre ("Cyprus"): Cu (Zn) Au, asociados a basaltos toleticos de conjuntosofiolticos (generacin de corteza ocenica). Formados en fondos ocenicos profundos convolcanismo basltico. Los ejemplos tpicos se presentan en la isla de Chipre en el marMediterrneo.

Tipo Besshi: Cu-ZnAuAg, asociados a rocas sedimentarias con aporte terrgeno,grauvacas y turbiditas asociadas con basaltos de intraplaca. Formados en cuencassedimentarias marinas profundas con volcanismo basltico.

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Tipo Kuroko: Cu-Zn-PbAuAg, asociados a volcanismo bimodal con lavas toleticas ylavas y piroclastos calco-alcalinos. Formados en cuencas marinas someras con volcanismoexplosivo con formacin de calderas en sectores de trs-arco. Los ejemplos tpicos seencuentran en Japn formados en una cuenca marginal.

Tipo Noranda o Primitivos: Cu-ZnAuAg, asociados a rocas volcnicas totalmentediferenciadas desde basaltos a riolitas en cuencas marinas de

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depsitos recientes en las dorsales ocenicas, pero a la fecha no existe explotacin de losdepsitos submarinos holocenos, debido a los costos involucrados y los posibles efectos enel medioambiente marino.

Fig. 6. Etapas en la formacin de depsitos de sulfuros masivos (explicacin detallada enel texto).

Los anlisis de los fluidos que producen las acumulaciones de sulfuros masivos actualesindican temperaturas variables entre 250-380C (mximo ~420C), aunque existensistemas de baja temperatura (3-13C) en los que hay mezcla con aguas marinas en elsustrato rocoso antes de ser emitidos en el fondo ocenico. En los depsitos antiguos comopor ejemplo los de Chipre, las inclusiones fluidas indican temperaturas de 300-370C enlos niveles inferiores y de 260-350C en los niveles superiores; en los depsitos de tipoKuroko de Japn las etapas tempranas indican 200-300C y en la culminacin de 250-350C.

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Los fluidos son de baja salinidad mayormente 2-4% en peso de NaCl; en Chipre son de 2,7-4% en peso y en los Kuroko de 3-5% en peso. Los efluentes actuales de los fondos marinosson de salinidad cercana a la del agua de mar, pero puede ser superior o inferior (~2-10%en peso).

Los efluentes de fluidos a alta temperatura en profundidades abisales estn sometidos apresiones de >400 atmsferas (presin del agua del mar) de modo que el fluido no hierve alser emitido. Sin embargo, en algunos depsitos ms someros puede producirse ebullicinde los fluidos al acercarse al fondo marino y ellos pueden presentar alteracin arglicaavanzada (Ej. Sillitoe et al., 1996).

Los estudios de istopos de oxgeno e hidrgeno indican que estos sistemas hidrotermalesinvolucran principalmente la circulacin de aguas marinas en celdas convectivas activadaspor el calor del magmatismo de las dorsales ocenicas, aunque la composicin isotpica esmodificada por la interaccin entre agua/roca (alteracin hidrotermal) y por el aporte defluidos magmticos

REFERENCIAS

Collao, S. & Alfaro, G., 2000. Paleozoic massive sulphide orebodies of the Nahuelbutaand Queule mountains, south-central Chile: Results of geothermobarometry and sulphurisotope studies. In: Sherlock, R.L. and Logan, M.A. (editors) Volcanogenic massivesulphide deposits of Latin America. Geological Association of Canada, Mineral DepositsDivision, Special Publication N 2, p. 629-641.

Sillitoe, R.H., Hannington, M.D. and Thompson, J.F., 1996. High sulfidation deposits inthe volcanogenic massive sulfide environment. Economic Geology, V. 91, pp. 204-212.

Vivallo, W., 2000. Volcanic-exhalative massive sulphide deposits in Chile. In: Sherlock,R.L. and Logan, M.A. (editors) Volcanogenic massive sulphide deposits of Latin America.Geological Association of Canada, Mineral Deposits Division, Special Publication N 2,p.617-627.

BIBLIOGRAFIA

Franklin, J.M., 1996. Volcanic-associated massive sulphide deposits. In: Kirkham, R.V. etal. (editors) Mineral Deposits Modeling, Geological Association of Canada, Special Paper40, pp. 315-334.

Rona, P.A., 1988. Hydrothermal mineralization at ocenaic ridges. Canadian Mineralogist,V. 26, p. 431-465.

Sawkins, F.J., 1990. Integrated tectonic-genetic model for volcanic-hosted massivesulphide deposits. Geology, V. 18, p. 1061-1064.