10. Aplicación de los métodos de exploración en la búsqueda de depósitos minerales en Chile

1. Pórfidos cupríferos

Características

Los pórfidos cupríferos o 'porphyry copper deposits' (en inglés) forman una parte importante de los yacimientos de cobre en Chile. Los pórfidos cupríferos están caracterizados por una mineralización diseminada y extensa. Los sulfuros metálicos importantes de los pórfidos cupríferos son calcopirita, molibdenita y pirita, además pueden participar sulfuros como bornita, calcosina y enargita.

Se ubican en países, que rodean la Cuenca del Pacífico como Chile, Perú, México, los Estados Unidos, Canadá, Filipinas, Papúa Nueva Guinea. Algunos otros están en la Unión Soviética antigua y en Irán.

Los pórfidos cupríferos son productos de la evolución de grandes sistemas hidrotermales causados por intrusiones de pórfidos. Generalmente los pórfidos son plutones pequeños emplazados y enfriados a muy pequeña profundidad (1 a 2km), que representan la parte superior de batolitos de mayor extensión.

Los productos de los pórfidos son Cu, Mo, Zn. Subproductos son:

                   Mo y Au en los pórfidos cupríferos.

                   Zn, W y pirita en los pórfidos de Mo.

                   W, Mo, Bi, F en los pórfidos de Zn.

En los pórfidos cupríferos el contenido medio en Cu varía entre 0,4 y 1%.

Las menas están diseminadas (menas de impregnación) o en vetillas de cuarzo ramificándose de tal manera formando una red de vetillas (tipo stockwork). Los dos tipos de mineralización a menudo existen en el mismo pórfido.

El núcleo de la intrusión posee una textura porfídica.

Los pórfidos cupríferos están relacionados con intrusiones ácidas a intermedias de composición granítica, granodiorítica, tonalítica, monzonítica o raramente diorítica cuarcífera (tipo 'LOWELL & GILBERT') o con rocas plutónicas de la serie diorita, monzonita, sienita (tipo 'diorita').

Normalmente los pórfidos cupríferos están relacionados con granitos del tipo I. Entre los granitos del tipo I se distingue el tipo I de Cordillera, que frecuentemente lleva una mineralización y el tipo I de Caledonia, que raramente esta mineralizado.

En arcos magmáticos las intrusiones están caracterizadas por relaciones iniciales de Sr bajas entre 0,705 y 0,702, lo que indica un origen ubicado en el manto superior o una derivación de corteza oceánica reprocesada. Generalmente las intrusiones mineralizadas situadas en los continentes están caracterizadas por relaciones iniciales de Sr elevadas indicando un origen ubicado en la corteza o una contaminación por material de la corteza terrestre.

Frecuentemente las intrusiones porfídicas forman una fase diferenciada relativamente joven en una serie de intrusiones.

Generalmente las intrusiones porfídicas asociadas con volcanismo se forman en una fase tardía del ciclo volcánico.

Se distingue los pórfidos del tipo LOWELL & GUILBERT y aquellos del tipo diorita. Las características de los dos tipos están compiladas en la tabla siguiente (en base de HOLLISTER de EVANS, 1992):

LOWELL & GUILBERT (1970) describen una distribución de la mineralización y de la alteración hidrotermal por zonas en forma simétrica o asimétrica con respecto al pórfido y sus contactos.

La alteración hidrotermal se extiende a partir de un núcleo de alteración potásica cubierto sucesivamente por capas concéntricas de alteración fílica, argílica y propilítica.

La zona de alteración potásica

·         forma el núcleo de las zonas de alteración,

·         está caracterizada por un reemplazo de los minerales originales por feldespato potásico, biotita, cuarzo, sericita y en muchos casos también por anhidrita a través de vetillas o por difusión,

·         corresponde probablemente a una actividad final del magmatismo (tardimagmática o deutérica),

·         feldespato potásico se ubica en vetillas junto con cuarzo y sulfuros metálicos, reemplaza los feldespatos originarios,

·         biotita sitúa en vetillas junto con calcopirita y anhidrita, forma fenocristales o la masa fundamental, reemplaza feldespato,

·         anhidrita aparece en vetillas junto con cuarzo, ortoclasa, calcopirita, bornita.

La zona de alteración fílica

·         generalmente rodea la zona de alteración potásica,

·         la asociación típica de minerales de esta zona se constituye de cuarzo, sericita, pirofilita, clorita y rutilo,

·         de esta zona se superpone una parte del cuerpo mineralizado caracterizada por un alto contenido en pirita,

·         en el caso de una alteración penetrante los feldespatos son reemplazados totalmente por sericita, la roca pierde su textura original y se transforma en un mosaico de cuarzo y sericita.

La zona de alteración argílica

·         predominantes minerales son cuarzo, caolinita, montmorillonita, sericita,

·         pirita está presente, pero menos abundante como en la zona fílica,

·         los minerales de arcilla se forman principalmente a partir de la plagioclasa.

La zona de alteración propilítica

·         se caracteriza por la asociación mineral albita, clorita, epidota, calcita, especularita, magnetita, turmalina, pirita,

·         ésta mineralización ocupa el mayor volumen de las rocas.

Las zonas de mineralización son concéntricas y coaxiales con las zonas de alteración. Pirita FeS₂ es el mineral más abundante, seguido en una proporción mucho menor por calcopirita CuFeS₂, bornita Cu₅FeS₄, enargita Cu₃AsS₄, molibdenita MoS₂.

Desde el centro del depósito del pórfido cuprífero hacia el exterior la secuencia de mineralización se presenta como sigue:

1.      Calcopirita, pirita, bornita, molibdenita.

2.      Pirita, calcopirita, molibdenita, bornita, oro.

Distribución de la mineralización en zonas

·         La zona central de la mineralización coincide generalmente con la zona potásica. En ella el contenido total de sulfuros es pequeño a moderado, la proporción media de pirita/calcopirita varía entre 3 y 1. La asociación mineralógica incluye calcopirita, pirita, bornita, molibdenita. La zona central constituye la mayor parte del cuerpo mineralizado en los cuerpos, en los cuales predomina la mineralización primaria.

·         La zona fílica se caracteriza por la presencia de una gran cantidad de pirita que alcanza hasta un 16% en peso de la roca. La relación pirita/calcopirita en promedio es 12 a 1. Además de pirita y calcopirita se presenta molibdenita y menores cantidades de bornita, calcosina y enargita. Esta zona constituye comúnmente la parte principal del cuerpo mineralizado, especialmente en los yacimientos caracterizados por un importante enriquecimiento secundario.

·         En la zona argílica la mayor parte de la mineralización sulfurada corresponde a pirita en una alta proporción pirita/calcopirita de más de 20:1. Generalmente esta zona se encuentra fuera del cuerpo mineralizado al menos en su parte primaria.

·         La zona propilítica es la zona más exterior. Esta zona muestra una mineralización generalmente restringida a pirita, en venillas que constituyen el 2 a 6% en peso de roca.

·         En general la parte superior de los pórfidos intrusivos contiene una alteración especialmente argílica o solfatárica. La mineralización correspondiente se constituye de sílice fina, alunita KAl₃[(SO₄)₂(OH)₆], pirofilita Al₂[(OH)₂/Si₄0₁₀], que es un silicato de aluminio de tres capas TOT, diasporo a-AlOOH, corindón, en algunos casos de pirita, calcopirita, enargita Cu₃AsS₄ y hematita.

Este modelo general no incluye los varios detalles en que cada pórfido cuprífero difiere de los otros. Las diferencias entre un distinto yacimiento y otro reflejan en gran parte la influencia de variaciones locales en el marco geológico durante y después del emplazamiento de los pórfidos intrusivos mineralizantes. Los factores de mayor influencia son la composición de las rocas huéspedes, tanto de las rocas, en que intruyó el pórfido como las del pórfido intrusivo, la profundidad del emplazamiento, la disponibilidad y la transmisibilidad de agua meteórica en las rocas huéspedes del pórfido.

Los pórfidos de los Andes tienen edades entre 59 y 4,3 Ma (Terciaria), están alineados en dirección N-S, se ubican en la corteza continental y aparte de Cu llevan contenidos significantes de Mo. La mayoría de ellos esta asociada con plutones intermedios calcalcalinos, algunos pocos están asociados con plutones shoshoníticos (alto contenido en K).

Bibliografía

RUIZ FULLER, C. & PEEBLES L., F. (1988): Geología, distribución y génesis de los yacimientos metalíferos chilenos.

Implicaciones para la exploración de pórfidos cupríferos

La aplicación del método 'Remote sensing' es muy potente en la localización de las zonas de alteración típicas para un pórfido cuprífero tanto en laboratorio como en el terreno mismo.

• En el laboratorio se estudian las imágenes de satélite detectadas por un 'thematic mapper' (TM), basándose en las bandas 5 y 7 y las proporciones de sus porcentajes de reflectancia  respectivamente. Las áreas con valores altos de proporciones de porcentajes de reflectancia entre banda 5 y banda 7 pueden corresponder a zonas de alteración ricas en minerales arcillosos. Si tales áreas reconocidas por el estudio de las imágenes de satélite realmente coinciden con zonas de alteración se averiguan posteriormente en terreno.
• A través del estudio de las imágenes de satélite detectadas por un 'thematic mapper' (TM), basándose en las bandas 3 y 1 y las proporciones de sus porcentajes de reflectancia  respectivamente se puede localizar las áreas caracterizadas por un alto contenido en hidróxidos de Fe como limonita y goethita y en sulfatos de Fe como jarosita. Tales minerales de Fe componen las cubiertas limoníticas llamadas gossan que se forman a partir de pirita encontrándose en un ambiente de oxidación (como la superficie terrestre o niveles muy someras de la corteza terrestre) por la reacción con oxígeno y/o agua. La pirita es uno de los minerales típicos de los pórfidos cupriferos. Si las áreas ricas en los minerales de Fe y localizadas a partir de las imágenes de satélite corresponden con las formaciones de gossan se averiguan posteriormente en terreno.
• En terreno se puede emplear un espectrómetro sensible para ondas infrarrojas cortas que facilita la identificación y la distinción de los minerales arcillos y de otros minerales de alteración difíciles a reconocer macroscópicamente.

La secuencia lateral de zonas de alteración (desde el núcleo hacia la periferia: potásica, fílica, argílica, propilítica) y la correlación de las zonas de alteración con las zonas mineralizadas facilitan la localización de las zonas enriquecidas en las menas.

Método geoquímico: Elementos indicadores son Cu y/o Mo, elementos exploradores son Zn, Au, Re, Ag, As y F.

Métodos geofísicos:

• La polarización inducida es el método geofísico más potente y más frecuentemente empleado para detectar una mineralización de sulfuros caracterizada por una alta conductividad como un pórfido cuprífero.
• La presencia de magnetita en algunos pórfidos cupríferos posibilita la aplicación del método magnético.

En base del modelo desarrollado para el pórfido cuprífero se puede reconocer el nivel del depósito mineral expuesto. A partir de este conocimiento se puede dirigirse lateralmente a otra zona probablemente mineralizada o verticalmente a otro nivel probablemente mineralizado.

Ejemplos

Collahuasi