DEPÓSITOS MINERALES HIDROTERMALES

DEPÓSITOS MINERALES HIDROTERMALES Es probable que la mayoría de depósitos minerales hayan sido formados por la depositación de soluciones hidrotermales, literalmente agua caliente que por cualquier otro proceso. Muchas investigaciones se han enfocado por lo tanto a comprender los tipos de fluidos que producen los depósitos y donde ellos probablemente se forman. La mineralización ocurre a profundidad. Con el tiempo el depósito se expone mediante levantamiento y erosión, las soluciones hidrotermales que llevaron los metales no están más presentes. No obstante, muchos detalles de los procesos de deposición se entienden ahora, aunque todavía se necesita realizar muchas investigaciones. Composición de las Soluciones El principal ingrediente de las soluciones hidrotermales es el agua. El agua pura, sin embargo, no puede disolver metales. Las soluciones hidrotermales son siempre salmueras, conteniendo sales disueltas tal como NaCl, KCl, CaSO 4 y CaCl 2. El rango de salinidad varía desde el agua de mar (alrededor 3.5 % en peso) a cerca de diez veces la salinidad del agua de mar. Tales salmueras son capaces de disolver cantidades pequeñas de elementos tal como Au, Ag, Cu, Pb y Zn. Las temperaturas altas aumentan la eficacia de las salmueras para disolver metales. Origen de las Soluciones Las aguas de soluciones hidrotermales pueden derivarse de fuentes magmáticas, aguas meteóricas, agua subterránea y agua de mar. Algunas soluciones hidrotermales pueden también ser producidas por metamorfismo regional. Durante la fusión parcial en húmedo, el agua que ocasiona la fusión se libera cuando el magma solidifica. Esta agua lleva consigo los constituyentes solubles tal como NaCl, así como también Au, Ag, Cu, Pb, Zn, Hg, y Mo que no entran fácilmente en la composición de los minerales comunes (p. ej. cuarzo, feldespato) por la sustitución iónica. El agua meteórica y de mar pueden formar también soluciones hidrotermales si ellas se calientan suficientemente y se genera un sistema de convección. La fuente de este calor son las intrusiones magmáticas, así pues, el magma es un ingrediente clave en la generación de depósitos minerales hidrotermales. Los depósitos minerales hidrotermales se asocian así con los límites de placas divergentes y convergentes. Causas de Precipitación Las salmueras calientes pueden retener en solución concentraciones mayores de metales que las salmueras frías. Como una solución hidrotermal se mueve hacia arriba, se enfría y los minerales disueltos se precipitan de la solución. Para ser efectivo en generar suficiente mineralización para formar depósitos minerales, el proceso debe ser continuo durante un período largo de tiempo, así como una celda de convección se requiere para mantener una precipitación constante. Si el movimiento ascendente es lento, la precipitación de los minerales se esparciría sobre un área amplia y no puede concentrarse suficientemente para formar un depósito mineral. El enfriamiento súbito, ocasionado por el movimiento rápido del fluido en capas porosas tales como tefras volcánicas o en fracturas abiertas tales como venas y rocas brechadas, conduce al rápido enfriamiento y la precipitación rápida de minerales sobre una región limitada. La ebullición, la disminución rápida de

presión, las reacciones con las rocas de caja, y la mezcla con agua de mar puede ocasionar también precipitación rápida y la concentración de depósitos minerales. La temperatura y la composición del fluido pueden ser determinadas por el estudio de inclusiones fluidas. Estas son fracciones pequeñas de fluidos que quedan atrapadas dentro de la estructura del cristal en minerales tal como cuarzo que cristalizó a la vez como los depósitos minerales. Cuando las muestras se enfrían, las sales se precipitan, permitiendo que la composición de la solución sea determinada. Las inclusiones fluidas también contienen vapor. Al calentar estas hasta que el vapor disuelva se puede tener un indicio de la temperatura mínima de la solución. La temperatura real no puede ser mucho más alta que esto, como la expansión ocasionaría la fractura del mineral. Los diagramas de fase pueden mostrar cuales minerales precipitaran a unas condiciones de presión y temperatura específicas, determinando así la temperatura del fluido es una herramienta poderosa de exploración. Note que es importante determinar que las inclusiones fluidas sean primarias y formadas a la vez con el mineral, en lugar de secundarias, formadas en fracturas tiempo después. Las inclusiones que remedan la forma de crecimiento del cristal son probablemente primarias, y atrapadas al borde del cristal mientras crecía, mientras que inclusiones formando una línea recta a través del cristal pueden ser secundarias. Depósitos Hidrotermales que se forman hoy 1. El Valle Imperial, California sur. En 1962, en una perforación de petróleo/ gas se detectó una salmuera a 350 C a 1.5 km. profundidad. A medida que la salmuera fluyó hacia arriba y enfrió, depositó un material silíceo. En un período de tres meses, algo mas de 8 toneladas se precipitaron, conteniendo 20 % en peso de Cu y 8 % en peso de Ag. Esta era la primera evidencia inequívoca de que los depósitos minerales pueden formarse desde fluidos hidrotermales. 2. El Mar Rojo. En 1964, Los oceanógrafos descubrieron una serie de salmueras densas calientes al pie del Mar Rojo. La densidad más alta de las salmueras (es decir aumentó la salinidad) significa que ellos permanecen en el fondo del mar, a pesar de ser calientes. Los sedimentos en el fondo de estas piscinas contienen minerales de mena tal como calcopirita, esfalerita y galena. El Mar Rojo es un depósito estratoconfinado en formación. 3. East Pacific Rise. En 1978, submarinos sobre el Pacífico Oriental, a 21 N, encontraron fuentes termales a 300 C que emergen en plumas a lo largo de la cordillera oceánica, 2500 m más abajo del nivel del mar. Los minerales precipitan tan pronto como surgen, y alrededor las chimeneas eran una manta de sulfuros minerales. Este es el ejemplo moderno análogo de los depósitos de sulfuros masivos volcanogénicos (VMS).

Depósitos Vetiformes Los depósitos hidrotermales también se forman sobre la tierra cuando los fluidos ricos en metales son expulsados desde cámaras magmáticas. Estos fluidos forman venas y pueden contener concentraciones de minerales económicos. Uno de los últimos minerales en formarse durante el enfriamiento de una cámara magmática es el cuarzo. El cuarzo se precipita en venas de fluidos ricos en cuarzo expulsados desde cámaras magmáticas o de fluidos formados durante metamorfismo y frecuentemente forma asociaciones con depósitos de oro. Un depósito de tipo vetiforme es una zona bastante bien definida de mineralización, usualmente inclinada y discordante, la cual es típicamente estrecha comparada con su longitud y profundidad. La mayoría de los depósitos de vena ocurren en falla o grieta abiertas o zonas de cizalla dentro de la roca encajante. Un depósito de vena se refiere a veces a un depósito metalífero de filón. Una gran cantidad de minerales valiosos, tales como plata u oro nativo o los sulfuros de metal, se depositan conjuntamente con los minerales de ganga, principalmente cuarzo y/o calcita, en una estructura de vena. Un sistema de venas es un grupo de venas discretas con características similares y comúnmente relacionada a la misma estructura. Los filones o vetas son cuerpos tabulares con dos dimensiones largas y la tercera corta, formados a lo largo de fracturas o zonas de fisura; los planos de falla son lugares especialmente favorables. Son un simple relleno de fisuras abiertas o bien masas de reemplazamiento a lo largo de una fractura permeable. Se dividen en: a) Sencillos: Si son una inyección única. b) Complejos: Si se formaron de múltiples inyecciones a lo largo de la misma fractura. c) Irregulares: Si son de espesor variable. d)ramificados (anastomosados): si son zonas minerales ramificadas o mutuamente entrelazadas. Según los elementos morfológicos, se distinguen los siguientes tipos de filones (Figura 15): 1) El filón en rosario. Se caracteriza por una alternancia de segmentos abultados y estrangulados que a veces se convierten en hilos finos 2) El filón en bolsón. Se distingue por mayores abultamientos, que en forma de grandes acumulaciones parecen estar ensartadas en el hilo filoniano. 3) Filones en silla de montar. Se forman al acumularse la sustancia mineral en las charnelas de los pliegues. 4) Filones escalonados. Llenan las fisuras transversales en los estratos o diques de rocas frágiles que yacen entre formaciones más plásticas 5) Filones emplumados. Pertenecen a la categoría de filones complejos que llenan una grieta de falla o de desplazamiento y las fisuras de emplumado que nacen de ella. Distribución y rocas ígneas asociadas. En Colombia están los depósitos de metales básicos y preciosos en la Cordillera Occidental y en el límite de esta con la Cordillera Central, mineralizaciones epitermales como la Equis (Chocó) y otras mineralizaciones auríferas en el volcanismo Terciario de

la Cordillera Central y los filones cuarzo-oro asociados a terrenos batolíticos en Segovia y Remedios. Tales como el área minera de la Frontino Gold Mines Ltd. Otros depósitos vetiformes son: Las minas de Mineros Nacionales de Marmato, minas de filón asociadas al Batolito Antioqueño de edad cretácica, distrito del Plateado en Puerto de Oro, distrito Cajamarca-Salento y distrito Villa María - Manizales. Mineralización y alteración. Cuarzo es el mineral de ganga dominante, calcita y/o adularia en algunos casos pueden ser importantes. La mineralización es de oro nativo (teleruros de Au) y sulfuros de plata y sulfosales. Los yacimientos vetiformes y filonianos son extremadamente heterogéneos, variando mucho en composición, forma, tamaño y ambiente geológico. La mayoría de estos son el resultado de soluciones acuosas, y son ígneos hidrotermales de condiciones elevadas de presión y temperatura, hasta aguas subterráneas de condiciones bajas de presión y temperatura, evidenciando de esta manera la heterogeneidad del ambiente geológico en el cual se puede formar un yacimiento vetiforme. Composicionalmente dominan los sulfuros metálicos, también son abundantes metales nativos y los óxidos. En ciertas vetas pueden presentarse 1 o 2 minerales, mientras que en otra podemos hallar hasta 30 minerales, mostrando una gran complejidad composicional, los filones pueden ser, desde simples minerales agregados distribuidos al azar, hasta complejas estructuras de transformación, deformación y recristalización con historias geológicas muy complejas. Raramente se presenta un filón cuyo relleno sea completamente con la mena. Los constituyentes valiosos están concentrados generalmente en zonas restringidas denominadas Bonanzas. La superficie de contacto del filón con las rocas encajantes se llama salbanda, las rocas adyacentes al filón a menudo están alteradas y mineralizadas; las zonas metamórficas laterales forman la aureola de alteración circunfiloniana que a veces contiene concentraciones económicamente importantes. Modo de Formación A medida que los fluidos hidrotermales calientes ascienden hacia la superficie provenientes de rocas intrusivas en enfriamiento (magma cargados con agua, varios ácidos, y pequeñas cantidades de metales) a través de fracturas, fallas, rocas brechadas, capas porosas y otros canales (es decir como un sistema de plomería), ellos se enfrían o reaccionan químicamente con la roca de caja. Algunos forman depósitos minerales si los fluidos se dirigen a través de una estructura donde la temperatura, presión y las otras condiciones químicas son favorables para la precipitación y depositación de minerales. Los fluidos también reaccionan con las rocas ellos pasan a través para producir una zona de alteración con nuevos minerales.

La presencia de rocas intrusivas y la alteración asociada con ellos provee guías importantes para explorar terreno para prospectores expertos. Los depósitos son controlados frecuentemente por las características físicas de las rocas de caja. Por ejemplo, buenas venas de grieta pueden ocurrir en rocas ígneas mientras que ellas se desarrollan pobremente en la serpentina y rocas sedimentarias. Las venas grandes de cuarzo existen en cuarcita, mientras que en lodolitas las venas son muy estrechas. Las rocas ígneas y las cuarcitas se fracturan fácilmente mientras que rocas mas suaves no tienden a formar espacios abiertos. Características Los depósitos de vena incluyen la mayoría de las minas de oro, muchas minas grandes de plata y unas pocas minas de cobre y plomo- zinc. Las venas usualmente consisten de cuarzo (a veces de diferentes variedades como amatista o calcedonia) comúnmente ocurriendo como intercrecimiento de cristales en una variedad de tamaños o como bandas finamente laminadas paralelas a las paredes de la vena. A menudo se presentan cantidades menores de minerales de sulfuro y otros de ganga tales como calcita y los diversos minerales de arcilla; el oro rara vez es visible. Las venas oscilan en espesor desde unos centímetros a 4 metros, el promedio oscila alrededor de 1 m. Ellas pueden ser de varios centenares de metros de largo y se extienden a profundidades de hasta 1,500 metros. La mineralización usualmente ocurre en bonanzas dentro de las estructuras de vena. Estos pueden ser hasta 150 metros en la longitud en rumbo, 30 metros de ancho y mayor de 250 metros verticales. Muchos afloramientos de venas que parecen prometedores, son estériles en oro o en otros minerales, pero las bonanzas de mena pueden ocurrir en el interior de la tierra. Por lo tanto, se requieren indicadores geoquímicos. Estos incluyen arsénico, antimonio, o mercurio que puede enriquecerse en las rocas adyacentes al mineral de oro, o dentro de la estructura de vena o en las rocas de caja adyacentes, produciendo una "aureola". Los tenores de oro históricamente han estado entre 13.7 y 17.1 g/t con una ley de corte de alrededor de 8.6 g/t. Depósitos desarrollados recientemente tienen tonelajes mayores y tenores mas bajos y pueden ser explotados económicamente. Gracias a métodos de minería y molienda mas eficientes. Si un sistema ocurre cerca de superficie podría ser posible su explotación a cielo abierto lo cual reduciría enormemente los costos de extracción. Asociaciones minerales El oro puede estar asociado con pirrotina, arsenopirita, pirita, calcopirita y con otros sulfuros en menor cantidad. La plata esta asociada comúnmente con galena y galena con esfalerita, tetrahedrita y otros minerales de cobre, sulfuros de antimonio o cobre arsénico y calcopirita. Alteraciones hidrotermales. Las alteraciones pueden variar con la profundidad. Aunque en muchas vetas se encuentra solo una envoltura de alteración propilítica (clorita, albita, cuarzo, epidota y calcita). Algunas veces la sericita se desarrolla próxima a la veta. En otras alunita y caolín y pirita ubicua en la roca de caja.

Clasificación de Lindgren (1920-1930) Los depósitos hidrotermales se agruparon en tres tipos cuya mineralogía y el modo de ocurrencia indican las condiciones diferentes de origen a saber: depósitos hipotermales, mesotermales y epitermales (Tabla 12): Tipo Hipotermal Las temperaturas de formación son bastante altas (300-500 C) y generalmente a profundidades considerables (varios km.) incluyendo depósitos de pórfido cuprífero Tipo Mesotermal La presión y temperatura son moderadas (200-300 C) y aproximadamente 1-5 km profundidad). Los sulfuros incluyen calcopirita, esfalerita, galena, tetrahedrita, bornita y calcocita. La ganga incluye cuarzo, carbonatos (calcita, siderita, rodocrosita) y pirita. La mayoría presentan abundantes fenómenos de reemplazamiento. Algunos se asocian con rocas ultramáficas mica verde) y presentan estructuras de listón paralelas a las vetas de las paredes. Esta categoría incluye los depósitos de tipo pórfido cuprífero. Las zonas de alteración contiene cantidades variables de sericita, cuarzo, calcita, doiomita, pirita, ortoclasa, clorita y minerales de arcilla. Están relacionados espacial y genéticamente con rocas ígneas cuyos ejemplos clásicos son: Distrito Motherlode, California; Distrito Coeur d'alene, Idaho; Distrito Cassiar, B.C. y filones arcaicos de oro en Ontario, Quebec y Manitoba. Depósitos epitermales Los depósitos epitermales de oro se forman en sistemas hidrotermales relacionados a actividad volcánica. Mientras están activos, estos sistemas descargan en la superficie como fuentes termales o como fumarolas. Así, el estudio de los sistemas hidrotermales activos brinda información de los procesos hidrotermales que se relacionan con transporte de minerales y depositación. A la vez, esta información puede usarse para predecir como se forman los depósitos de oro, y donde encontrarlos. Los depósitos de oro epitermal ocurren en su mayoría en arcos volcanoplutónicos (arcos de islas así como también los arcos continentales) asociados con las zonas de subducción, con edades similares a la del volcanismo. Los depósitos se forman a profundidades someras, de <1 a 2 km, y se

emplazan principalmente en rocas volcánicas. Los depósitos epitermales ocurren como sistemas pequeños de venas (menos de un millón de toneladas en tamaño), pero con tenores buenos. Características 1. La Mineralización se da cercana a superficie con una profundidad máxima de alrededor de 2 km. El rango vertical del depósito es de aproximadamente 350 m. 2. Las venas son el emplazamiento mas común con zonas de brecha, estovercas e inclusive con reemplazamiento de capas de grano fino. 3. Los sistemas de fractura están comúnmente, pero no necesariamente asociados con el colapso de grandes estructuras volcánicas a gran escala (calderas). 4. Los depósitos se forman en ambientes tectónicos extensionales con fallamiento local de tipo normal. 5. Asociación cercana a rocas piroclásticas subaéreas e intrusiones subvolcánicas. Pueden estar presentes depósitos de fuentes termales y fumarolas en depósitos que no han sido fuertemente erodados. 6. Minerales de mena y los asociados son depositados en espacios abiertos con texturas bandeadas, coloformes, costriformes, en drusa y en peine. 7. Los minerales de mena incluyen sulfoantimoniuros y sulfoarseniuros(polibasita, estefanita, pearcita, pirargirita, proustita), teluros de oro y plata (silvanita, calaverita y hessita), estibina, argentita (acantita), cinabrio, mercurio nativo, electrum, oro nativo, plata nativa, seleniuros, poca galena, esfalerita y calcopirita. 8. El oro y la plata son los principales minerales económicos con cantidades menores de Hg, As y Sb. 9. Los minerales de ganga son principalmente cuarzo y calcita con menores cantidades de fluorita, barita y pirita. 10. La alteración hidrotermal es amplia y conspicua con tipos como fílica y argílica envueltos en una zona de alteración propilítica; con minerales como clorita, sericita, alunita, ceolitas, adularia, sílice, pirita y calcita. 11. Los ciclos repetitivos de mineralización son evidentes incluyendo re brechiación y bandeado en diferentes etapas. 12. En rocas antiguas estos depósitos han sido removidos normalmente por erosión, algunas veces han sido preservados por fallamiento. 13. La mayoría de estos depósitos son de edad terciaria, sin embargo existen algunos más antiguos. Los depósitos Toodoggone son del Jurásico temprano(aprox. 180 m.a.). 14. Presentan grandes similitudes con las modernas fuentes termales. 15. A menudo están tan diluidos con aguas subterráneas que el contenido de mineral es muy bajo. Otra analogía con las modernas fuentes termales. Como los sinters típicos, sin embargo algunos contienen sulfuros y oro libre. Génesis Los depósitos epitermales se forman de aguas diluidas (con menos de 5% en peso de NaCl) que experimentan ebullición o efervescencia de desgasificación, mezcla de fluidos y oxidación a

temperaturas en el rango de 200-300 C. La ebullición y mezcla de fluidos parecen ser los mecanismos de enfriamiento más importante. Estudios de los recientes y activos sistemas geotérmicos, tales como Henley y y Ellis (1983), Weissberg (1969) han demostrado la relación entre los hot spring y los depósitos epitermales. El concepto de una fuente magmática ascendiendo con fluido hidrotermales ha sido eliminado, principalmente basados en el estudio de inclusiones fluidas e isotopos estables. Se considera ahora que los depósitos epitermales se forman a partir de agua con cloro, con un Ph cercano a neutro a débilmente alcalina relativamente diluida que experimenta ebullición o desgacificación efervescente, mezcla de fluidos y oxidación a temperaturas generalmente entre 200-300 C y mas comúnmente entre 230 260 C. La ebullición o mezcla de fluidos a medida que ellos ascienden o migran lateralmente parecen ser los mecanismos de enfriamiento. La migración descendente de fluidos ha sido documentada en una localidad, Creede, Colorado, donde fluidos hidrotermales en al menos una parte del sistema han sido mezclados con salmueras mas densas y frías. Los depósitos epitermales ocurren en todo tipo de rocas, particularmente aquellas que tienen grandes sistemas de fracturas abiertas durante la actividad hidrotermal. McKee (1979) en Nevada, observó que en 98 distritos mineros con producción económica significativa, sólo 5 distritos estaban en tobas siliceas; la mayoría de los depósitos minerales estaban en rocas volcánicas andesiticas hipoabisales y rocas volcánicas extrusivas. Rocas piroclásticas andesíticas o brechas de flujo presentan preferencialmente zonas de permeabilidad primaria alta durante la actividad hidrotermal. Además las andesitas pueden tener fallas y fracturas relacionadas a estructuras de dilatación, tal como estructuras sigmoidales. MODELO IDEALIZADO PARA DEPÓSITOS DE TIPO EPITERMAL. Buchannan (1981) integró toda la información de los depósitos epitermales de USA y planteó el siguiente modelo 1. Una zona de mineralización ocurriendo dentro de un sistema de fracturamiento casi vertical que va desde la superficie hasta una profundidad de 500m. Cerca a la superficie la fractura se divide en varias estructuras. 2. Depositación de metales preciosos se da a una profundidad de 300m. 3. Encima de la zona de mena son persistentes las drusas de cuarzo, las cuales disminuyen progresivamente hacia arriba como también con los metales. El cuarzo es cada vez más finogranular hacia arriba presentándose como ópalo o calcedonia en la parte superior. 4. Si los sulfuros hidrotermales son muy ricos en sílice y logran descargar en la superficie como fuentes geotérmicas formaran una capa de sinter silíceo (material opalino, conocido como Geyserita) de forma de hongo.

5. En la base de la zona de acumulación metálica se dan dos tipos de terminación de las mena. La cantidad de metales disminuye hacia abajo y las vetas de cuarzo son estériles o con pirrotina y calcopirita. Más común, los metales preciosos, galena y esfalerita con pirita y calcopirita se presentan en cantidades económicas. 6. Las zonas de alteración son intensas, pudiendo alcanzar varios km. de extensión. La depositación de la mena y la alteración de la roca de caja es el resultado de la ebullición y oxidación de los fluidos hidrotermales al ascender. Las diferentes caídas de presión originarían la ebullición y la precipitación de los minerales a consecuencia de lo cual se dan las múltiples etapas de depositación y texturas bandeadas simétricamente. La tabla 13 presenta las principales características de tipos y subtipos de depósitos epitermales de sulfuración baja (BS), intermedia (SI) y alta (AS) según Sillitoe y Hedenquist, (2003). La tabla 14 presenta las características de los depósitos epitermales de baja sulfuración según Camprubí et al., (2003). La tabla 15 presenta las características generales de los depósitos epitermales de oro de alta y baja sulfuración (As y BS) asociados con rocas volcánicas subaéreas según Aoki,( 2001). LA Tabla 16 presenta la nomenclatura moderna para depósitos de tipo epitermal. (Tomada de Hedenquist et al., 2003). La figura 14 presenta el modelo geológico de los depósitos epitermales de alta y baja sulfuración y su relación con intrusivos porfídicos, según Camprubí et al., (2003).

Epitermal Mesotermal Pórfidos Epitermales de Baja Sulfuración 100ºC Sinter ph 6-8 Agua Subterránea Oxigenada Manantiales calientes Mena con cuarzo, adularia y calcita Alteración Propilítica Cuarzo Au-Ag Agua Bicarbonatada Agua Meteórica Zn-Pb-Cu Neutralización primaria de volátiles magmáticos Interacción agua-roca 400ºC ~100ºC CO2 H2S Ebullición Bonanza Salmueras magmáticas Aguas ácido sulfatadas calentadas por vapor, ph=2-3 H2S+2O 2=H2SO4 Nivel Freático 1000ºC Estoverca Cu-Au Fluidos magmáticos Agua Subterráne Alteración Propilítica Agua bicarbonatada Agua meteórica Cámara magmática Epitermales de Alta Sulfuración Núcleo de sílice porosa (Vuggy sílica) Fluidos magmáticos contenidos en la estructura Oxidación y acidificación Caolinita-alunita Co2H2S Hcl H2SO4 Au-Cu Alteración propilítica Zona de influencia magmática dominante 4SO 2+4HO=3HSO 2 2 4+HS 2 Cl+2HO=3HCL+O 2 2 200-300ºC CO2 HCl S Litología permeable o estructura subsidiaria Transición Frágil-Dúctil Depósitos metálicos en Pórfidos Cu, Au, Mo Baja Sulfuración Sm Cl sílice Z Cc/Do Cl Sm Q/Ca Z Cc/Do Cl Q/Ca Ad/Ab Cc/Do Cl Q Ep Z Cc/Do Ad/Ab Cl Q Ep Ad/Ab Cc/Do Ep Ac Cl Q Fp Cc/Do Ac Q Fp Cl Bi Ac Fp Q Bi Fp Px Mt Asociaciones de alteración Sm Cl sílice Cb Cl Sm Sm Q/Ca Cb Cl Cb I-Sm Q/Ca Cl I Ab/Ad Q/Cb Se Fp QCl Cb mica/se Fp Cb Q+/- Cl mica Fp Q+/- Cb Alcalino Sm Sílice Sm Cb Q/Ca I-Sm Q/Ca Cb I Q Cb Se Q Cb mica/se QCb mica Q +/-Cb mica Co Q Propilítica Potásica Ha Sm Sílice KSm Sílice +/- Si KSm Q+/- Si K I-Sm Q+/- Si KDc I/I-Sm Q+/- Si Dc I Q+/- Si Dc Pi Se Q Pi Se Q mica/se Pi Q And mica Q And mica Co Q Ha Sílice K Sílice K Q KDc Q+/-Dp Dc Q+/-Dp Dc Pi Q+/-Dp Pi Q+/-Dp And Pi Q Ácido Al Ha Sílice K Sílice Al K Q Al KDc Q+/-Dp Al Dc Q+/-Dp Al DcPi Q+/-Dp Al Pi Q+/-Dp And Al Pi Q Fílica (Sericítica) Subpropilítica Alta Sulfuración Al Op Cr Tri Al Q And Al Q Op Cr Tri Q Argílica avanzada Argílica Aguas meteóricas Illita-esmectita Liberación de fluidos magmáticos Figura 33. Izquierda: esquema comparativo (no a escala) de la estructura, procesos, tipos de alteración, volátiles liberados, temperaturas, ph, tipos de fluidos y reacciones involucradas en la formación de los depósitos epitermales de baja y alta sulfuración. Igualmente se muestra su relación con las rocas magmáticas como fuente de calor, fluidos y componentes químicos para estos depósitos, comprendiendo desde una cámara magmática en proceso de enfriamiento, la formación de depósitos metálicos relacionados a pórfidos (cupríferos, auríferos, o molibdeníferos), hasta el ambiente epitermal (modificado de Sillitoe, 1995; con base en los datos de Hedequist y Lowenstern, 1994; Gammons y Williams-Jones, 1997; Corbett y Leach, 1998). La posición de la transición frágil dúctil se ha ubicado en temperaturas de ~ 400ºC, y a 5 7 km de profundidad (p.e. Fournier, 1991; Nielson et al., 1999). Derecha: esquema de la composición mineralógica de las alteraciones hidrotermales asociadas a la formación de depósitos minerales epitermales, mesotermales y porfídicos, según el ph de las soluciones mineralizantes (modificado y simplificado de Corbett y Leach, 1998). Abreviaciones: Ab = albita, Ac = actinolita, Ad = adularia, Al = alunita, And = andalucita, Bi = biotita, Ca = calcedonia, Cb = carbonatos (de Ca, Mg, Mn y/o Fe), Cc = calcita, Cl = clorita, Co = corindón, Cr = cristobalita, Dc = dickita, Di = diápora, Do = dolomita, Ep = epidota, Fp = feldespatos potásicos, Ha = halloysita, I = illita o illita esmectita, K = caolinita, Mt = magnetita, Op = ópalo o sílice opalina, Pi = pirofilita, Px = clinopiroxenos, Q = cuarzo, Se = sericita, Si = siderita, Sm = esmectita o esmectita illita, Tri = tridimita, Z = zeolitas (de menor a mayor temperatura: natrolita, chabazita, mordenita, heulandita; laumontita; wairakita). (Tomado de Camprubí et al., 2.003).

Tabla 13. Principales características de tipos y subtipos de depósitos epitermales. (Tomado de Sillitoe y Hedenquist, 2003). Ejemplo Rocas volcánicas relacionadas genéticamente Minerales claves en la alteración proximal Ganga de sílice Ganga de carbonato Otra ganga Magma oxidado Alta sulfuración El indio, Chile (vena) Yanacocha, Perú (Diseminado) Principalmente andesita a riodacita Cuarzo-alunita/APS; Cuarzopirofilita/dickita en profundidad (Magma reducido) 1 Potosí, Bolivia Riodacita Cuarzoalunita/APS; Cuarzodickita en profundidad Silicificación de grano fino masivo y cuarzo residual en Vuggy Ausente Barita común, típicamente tardío Sulfuración intermedia Baguio, Filipinas (rico en Au); Fresnillo, México (rico en Au) Principalmente andesita a riodacita, pero localmente riolita Sericita; adularia generalmente poco común Cuarzo en peine y crustiforme rellenando venas Común, incluye variedades manganíferas Barita y silicatos manganíferos presentes localmente Abundancia de sulfuros 10-90% vol 5->20% Especies de sulfuros claves Principales metales Minerales secundarios Especies de Te y Se Enargita, luzonita, famatinita, covelina Acantita, estibina Esfalerita, galena, tetrahedritatenantita, calcopirita Baja Sulfuración Magma subalcalino Midas, Nevada Basalto a riolita Calcedonia y cuarzo coloforme y crustiforme rellenando venas; texturas de reemplazamiento de carbonatos Presente, pero típicamente poco y tardío Barita poco común; fluorita presente localmente Típicamente <1-2 % vol (pero hasta 20% en vol en basaltos) Magma alcalino Emperor, Fiji Basalto alcalino a traquita Illita/esmectitaadularia Roscoelitaillita-adularia Calcedonia y cuarzo coloforme y crustiforme rellenando venas; deficiencia de cuarzo común en las primeras etapas Abundante, pero no manganífero Barita, celesita, y/o fluorita común localmente 2-10% vol Arsenopirita de poca a muy poca +/- pirrotina; poca galena, esfalerita, tetrahedrita-tenantita, calcopirita Au-Ag, Cu, As-Sb Ag, Sb, Sn Ag-Au, Zn, Pb, Cu Au+/-Ag Zn, Pb, Bi, W, Mo, Sn, Hg Teluros comunes, seleniuros presentes localmente Bi, W Mo, As, Sb Zn, Pb, Cu, Mo, As, Sb, Hg Ninguno conocido, pero pocos datos Teluros comunes localmente; seleniuros poco comunes Seleniuros comunes; teluros presentes localmente Teluros abundantes; seleniuros poco comunes

Tabla 14. Características de los depósitos epitermales de baja sulfuración (Tomada de Camprubí et al., 2003). Epitermales de baja sulfuración (BS) Rocas volcánicas relacionadas Controles de emplazamiento Extensión de la zona de alteración periférica Alteración asociada Minerales clave de alteración proximal Geometría del cuerpo mineralizado Carácter de la mineralización económica Ganga de cuarzo Otros minerales de la Vulcanismo subaéreo, rocas ácidas a intermedias (andesita riodacita riolita) Encajante de cualquier tipo. Cualesquiera fallas o zonas de fractura estrechamente relacionadas a centros volcánicos. Generalmente bastante restringida y de visualización muy sutil, aunque puede abarcar áreas relativamente extensas. Extensa alteración propilítica en zonas adyacentes con baja relación agua/roca. Gran cantidad de mica blanca en zonas con alta relación agua/roca. Alteración argílica dominante conforme disminuye la temperatura. Los gases escapados a partir de ebullición pueden originar alteración argílica o argílica avanzada en la periferia, o bien superpuesta a partir de fluidos profundos. Clorita: común. Generalización: alteración sericítica argílica. Sericita o illita ± adularia; roscoelita (mica-v) en depósitos asociados a rocas alcalinas; a veces, clorita. Tamaño variable y morfología tabular. Característicamente como relleno de cavidades o porosidad, en vetas con contactos netos con el encajante. Típico relleno de filones en bandas, comúnmente con brechificaciones polifásicas. Hacia la superfície se presenta en stockwork o diseminada, según la naturaleza de la permeabilidad primaria y secundaria local. Cuarzo y calcedonia dispuestos en todo tipo de texturas primarias, de recristalización o reemplazamiento de carbonatos. Calcedonia: común, en bandas. Carbonatos: presentes, comúnmente calcita y rodocrosita. Adularia: diseminada y en vetas. Alunita y pirofilita: escasas. Barita y/o fluorita: presentes localmente; la barita se halla

ganga por lo común por encima de la mena. Illita. Azufre nativo: ausente. Tabla 14. Tabla comparativa de las características de los depósitos epitermales de baja sulfuración y el depósito aurífero de La Coqueta. (Tomada de Camprubí et al., 2.003). (Continuación). Profundidad de formación En su mayor parte, entre 0 y 1,000 m. Rango de temperaturas de formación Carácter de los fluidos Edad Abundancia de sulfuros Minerales metálicos clave Distancia lateral de formación desde el foco de calor Metales predominantes Generalmente, entre 100 320º C (la mayoría entre 150 250º C ). Baja salinidad (0 15% en peso de NaCl eq.). Aguas meteóricas; posible interacción con fluidos de origen magmático. Reducidos. ph aproximadamente neutro; puede volverse alcalino debido a ebullición; los gases separados pueden ser oxidados y producir fluidos ácidos. Por lo general, Terciaria o más reciente. Ejemplos hasta el Neoproterozoico y Paleoproterozoico. 1 20% del volumen total, pero típicamente menos del 5%, pirita predominante. Contenido de azufre total típicamente bajo. Bajo contenido en metales base (Pb, Zn), aunque en numerosos depósitos son relativamente abundantes. Pirita, esfalerita, marcasita, galena, electrum, oro (sulfosales de Ag, arsenopirita, argentita, calcopirita, tetraedrita). Telururos: relativamente abundantes en algunos depósitos. Enargita: muy raramente. Seleniuros: poco comunes. Bismutinita: muy raramente. Hasta varios kilómetros lateralmente, mas cercanos al foco de calor en el subtipo de epitermales de sulfuración intermedia. Au, Ag (Zn, Pb, Cu) Metales presentes localmente Manifestaciones de sistemas análogos actualísticos Mo, Sb, As (Te, Se, Hg) Sistemas geotérmicos con fuentes termales de ph neutro, mud pools.

Tabla 15. Características generales de los depósitos epitermales de oro asociados con rocas volcánicas subaéreas. (Tomada de Aoki, 2001). Forma del Depósito Baja Sulfuración (BS) (Adularia-sericita) Low sulfidation (LS) Venas de relleno predominantes, estovercas comunes. Mineralización diseminada y de reemplazamiento en poca proporción. Alta Sulfuración (AS) (Sulfato-ácido) High sulfidation (HS) Mineralización diseminada dominante, Las menas de reemplazamiento son comunes, estovercas se presentan en poca proporción, las venas comúnmente subordinadas. Texturas Venas, relleno de cavidades (drusas, Reemplazamiento de la roca caja, coloforme, bandas), brechas. brechas, venas Minerales de mena Pirita, electrum, oro, esfalerita, galena (arsenopirita) Pirita, enargita, calcopirita, tenantita, covelita, oro, teluros Ganga Cuarzo, calcedonia, calcita, adularia, illita, Cuarzo, alunita, barita, caolinita, pirofilita carbonatos Metales Au, Ag, Zn, Pb (Cu, Sb, As, Hg, Se) Cu, Au, Ag, As (Pb, Hg, Sb, Te, Sn, Mo, Bi) Tabla 16. Nomenclatura moderna para depósitos de tipo epitermal. (Tomada de Hedenquist et al., 2003). Ácido Alcalino Sillitoe (1977) Epitermal Buchanan (1981) Enargita-oro Ashley (1982) Tipo Hot spring Giles y Nelson (1982) Alto azufre Bajo azufre Bonham (1986, 1988) Sulfato ácido Adularia-sericita Hayba et al. (1985) Helad et al. (1987) Alta Sulfuración Baja sulfuración Hedenquist (1987) Alunita-caolinita Adularia-sericita Berger and Henley (1989) Tipo 1 adularia-sericita Tipo 2 adularia-sericita Albino y Margolis (1991) Alta Sulfuración Alto en sulfuros + metales base, baja sulfuración Bajo en sulfuros + metales base, baja sulfuración Sillitoe (1989, 1993 a) Alta Sulfuración Sulfuración Intermedia Baja Sulfuración Hedenquist et al. (2000) Geología regional Depósito de Marmato Marmato está limitado por el basamento de la Cordillera Central al E y la secuencia oceánica de la Cordillera Occidental al W, éste límite es paralelo al sistema de fallas de Romeral. El basamento continental es de la era Paleozoica y está constituido por diferentes unidades tectónicas superpuestas, principalmente por un grado de metamorfismo bajo, metasedimentos, un

grado medio de esquistos anfibólicos y una unidad representada por rocas oceánicas. El basamento continental y la unidad ofiolítica, están intruídas por un cuerpo cuarzo monzonítico y granodiorítico del cretácico superior.durante el Terciario Superior un ciclo volcánico de afinidad calcoalcalina fue el responsable del emplazamiento del stock porfirítico dacítico, y de los flujos andesíticos y piroclásticos. Las mineralizaciones de oro y plata están relacionadas con el desarrollo del sistema hidrotermal asociado a éstas rocas volcánicas. (Rosseti y Colombo, 1999) El basamento continental está constituido por rocas del Complejo Arquía, en el sector de Echandía, el basamento está representado por esquistos verdes y en el resto del área por anfibolitas. La secuencia volcánica que intruye al basamento metasedimentario Paleozoico es de edad Mioceno Superior al Plioceno Inferior; ésta unidad volcánica de composición dacítica es puesta en contacto con el basamento por la falla el Obispo, con orientación NE-SW y buzamiento subvertical. (Rosseti y Colombo, 1999). La mineralización esta encajada en rocas hipoabisales andesíticas (dacitas y andesitas porfiríticas), existe una amplia zona de cizallamiento en la que se dan venillas con sulfuros rellenando fracturas de dilatación que desarrollan zonas de enrejados. La mineralización metálica se encuentra diseminada y en venas delgadas. (Ortiz, 1992). La mineralización de oro y plata ocurre como venas polimetálicas, con espesores de venas que van desde mm a unos pocos m, rodeadas por halos simétricos fuertemente sericitizados, con buzamientos verticales a subverticales. (Rosseti y Colombo, 1999). Petrografía de las venas Mediante el estudio de más de 100 secciones delgadas pulidas, Rosseti y Colombo, (1999), determinaron las siguientes asociaciones mineralógicas: Asociación 1. Adularia + pirita +/- calcita +/- cuarzo. Típica de la parte baja del sistema. Se divide en dos subtipos. Subtipo 1A. Cuarzo + pirita + adularia, en menor proporción esfalerita, galena y calcopirita, sin calcita. Subtipo 1B. Calcita + adularia + pirita +/- cuarzo, la adularia es mayor al 40% del volumen de la mena, rodeada por calcita. También se encuentra esfalerita, galena, arsenopirita y calcopirita en poca cantidad, se observa el oro como inclusiones en pirita. Asociación 2. Calcita + cuarzo + sulfuros. Típica de la parte superior del sistema. Los sulfuros son principalmente pirita y esfalerita, además galena, calcopirita, polibasita, argentita y freibergita (variedades argentiferas entre tetrahedrita y tenantita). Otras asociaciones: Pirita + siderita Cuarzo + pirita +/- esfalerita Cuarzo + clorita + calcita + pirita +/- esfalerita

Calcita +/- pirita +/- esfalerita Alteraciones hidrotermales Esta principalmente confinada en la unidad volcánica, donde se han reconocido dos tipos principales de alteración: Propilitización: está constituida principalmente por cuarzo, calcita, clorita, pirita y sericita, generalmente la clorita reemplaza el anfibol y la biotita, se caracteriza por que la magnetita está parcialmente reemplazada por pirita. Sericitización: común en la roca encajante, constituida por cristales muy finos de mica blanca, cuarzo, pirita y calcita. Se encuentra asociada al oro, pero la magnetita está completamente reemplazada por pirita, dando como resultado una correlación negativa entre la magnetita y el oro. Otros tipos de alteración de menor importancia son silicificación y caolinización. Los principales minerales son: pirita (90%), esfalerita rica en hierro (marmatita) y oro libre (electrum), se han encontrado en poca cantidad calcopirita, pirrotina, magnetita, arsenopirita, marcasita y plata nativa, la ganga está compuesta por cuarzo y calcita. (Ortiz, 1992). Mora y Cuellar (1982), en Ortiz (1992) indican la existencia de una amplia zona de alteración propilítica rodeando una zona fílica y por último una estrecha zona potásica en profundidad, en este modelo se interpreta y se asocia a la presencia de un yacimiento de tipo pórfido cuprífero en profundidad. Para Marmato parte baja, cuyo titular es la empresa Mineros Nacionales, se tiene que la mineralización consiste en un yacimiento compuesto por 8 filones con rumbo N 50-70 W, y espesores que varían entre 1 y 2 m, emplazados en pórfidos dacíticos y andesíticos. Reservas medidas 100.000 toneladas, con tenor sin dilución de 7,8 g/t de oro. Reservas inferidas de 650.000 toneladas con tenor que oscila entre 7,62 y 13,37 g/t de oro. (Castro y Lozano, 1995). Según Hayba et al., (1985) en Rosseti y Colombo, (1999) el depósito se clasifica como de tipo adularia-sericita de tipo epitermal de baja sulfuración, evidenciado principalmente por la ligera acidez de los fluidos mostrado por la sericitización de la roca de caja, típica de los sistemas de adulariasericita; las temperaturas de homogenización de las inclusiones fluidas ocurre en un rango entre 263 y 312º C. La presencia de adularia +/- calcita en las venas, formadas debido a la llegada de un fluido mas alcalino, es considerada como uno de los indicadores de ebullición (boiling); la ebullición es un factor muy importante en la depositación de oro. Este depósito filoniano es de tipo oro y plata epitermal asociados a cuerpos intrusivos hipoabisales terciarios. (Castro y Lozano, 1995).