Depósitos Exóticos de Cobre: Formación, Exploración y Geología Estructural

Depósitos Exóticos: Productos de Migración Lateral de Soluciones Supergenas Asociadas a Pórfidos Cupríferos

Los depósitos exóticos se forman como parte de los procesos de **oxidación y enriquecimiento supergénico** que dan lugar a los horizontes enriquecidos dentro del ámbito de los pórfidos cupríferos. Este fenómeno, que comprende la percolación vertical y precipitación de sulfuros de cobre, también puede tener un componente horizontal, produciéndose simultáneamente soluciones ácidas con cobre disuelto que migran lateralmente, conformando un nivel freático. Dependiendo de condiciones adecuadas de Eh y pH de estas soluciones, el cobre puede transportarse a través del paleodrenaje a distancias que empíricamente se han determinado que llegan a 8 km de la fuente de origen, produciéndose horizontes mineralizados prácticamente continuos con óxidos de cobre que se extienden desde el mismo ámbito del pórfido.

Pórfidos Cupríferos

Depósitos de **gran tonelaje y baja ley**.
De origen **magmático-hidrotermal**.
La interacción fluido-roca genera **zonación de alteración hidrotermal**.
Mineralización primaria: **sulfuros de Fe y Cu**.
Depósitos cupríferos de grandes dimensiones y tonelaje (10⁶-10⁹ t) y de ley de cobre baja a mediana (0.2-2% Cu).
La mena está constituida esencialmente por **pirita (Py)**, **calcopirita (Cpy)** y ocasionalmente **molibdenita**.

Mena: Sulfuros primarios en orden de abundancia

Calcopirita: Es el principal mineral hipógeno de interés económico (CuFeS₂; S=35%, Cu=34,5%, Fe=30,5%).
Bornita: Presencia variable, de ausente a mena principal; sulfuro de cobre y hierro (Cu₅FeS₄; Cu=63.3%, Fe=11.1%, S=25.6%).
Calcosina: Más rara (Cu₂S; Cu=79,8%, S=20,2%). En algunos yacimientos, el contenido de arsénico y antimonio es alto, por lo que se observa abundante tenantita, tetrahedrita y enargita. Algunos pórfidos están rodeados por zonas externas con mineralización de Pb, Zn, Mn, Ag y Au, las cuales, si ocurren en vetas relevantes, pueden ser explotables.

Procesos de Alteración Supergena

**Reequilibrio de la mineralogía primaria** a las condiciones oxidantes sobre el nivel freático.
La oxidación de sulfuros libera **cationes metálicos y aniones sulfato**.
Pueden ser redepositados cuando reaccionan con iones carbonato, silicato, sulfato o sulfuro.
Precipitación bajo el nivel de aguas subterráneas → **Enriquecimiento secundario** (calcosina, covelina).
Precipitación sobre el nivel freático → **minerales oxidados de Cu** (malaquita, crisocola, atacamita).

¿Qué es un Depósito de Cobre Exótico?

Minerales oxidados de Cu (silicatos, cloruros, óxidos y carbonatos), depositados en gravas y en la roca de caja subyacente por soluciones derivadas desde los depósitos de pórfidos cupríferos (Münchmeyer, 1996).
Complejo sistema que reúne procesos como el ESE, transporte lateral del Cu y precipitación de minerales (Mote et al., 2001).

Origen

Relacionado con procesos de **oxidación y enriquecimiento secundario** en pórfidos cupríferos.
Componente horizontal de movimiento de soluciones: **migración lateral de soluciones** cargadas de elementos metálicos.
Depositación a cierta distancia de la fuente: depósitos de Cu tipo exóticos.

Los procesos de oxidación y enriquecimiento supergeno en Chile han estado **activos desde el Oligoceno temprano al Mioceno medio** (Sillitoe & McKee, 1996).

Importante **alteración sericítica rica en Pirita (Py)**, responsable de gran parte de la lixiviación y enriquecimiento secundario de Cu en estos sistemas.
Algunos depósitos están hospedados totalmente por gravas.
La actividad supergena habría cesado con el comienzo del período de hiperaridez, aproximadamente a los 14 Ma.

Algunas Características

Mineralización de cobre como **cemento de gravas aluviales** y, en menor grado, recubriendo los planos de fracturas de las rocas basales.
Pueden presentar zonación de alteración y mineralización que depende de la reactividad de las rocas basales y de la razón Cu/Fe/S del depósito fuente: **Zona Proximal**, **Zona Intermedia** y **Zona Distal**.

Clasificación por Tamaño

Grandes Depósitos: 1.200.000 a 3.500.000 toneladas de Cu fino.
Depósitos Medianos: 160.000 a 400.000 toneladas de Cu fino.
Depósitos Pequeños: 100 a 10.000 toneladas de Cu fino.

Gravimetría en Exploración Minera

La gravimetría es un método geofísico que se enfoca en la búsqueda de depósitos minerales.

Objetivo: **Medir anomalías en el campo gravitatorio de la Tierra**.
Debido a: **Cambios de densidad entre distintos materiales**.
¿En qué consiste?: **Detecta las diferencias de gravedad en distintos sectores**.
Valores altos: **Masas duras de rocas**.
Valores bajos: **Masas ligeras o cavernas y oquedades**.
Mide la aceleración del campo gravitatorio en diversos puntos de la zona a explorar.
Aplicación:
- **Mapeo geológico regional**.
- **Detección de cuerpos masivos**.
- **Detección de zonas de densidad baja**.
- **Cálculo de reservas**.

Resultados a Presentar

Anomalía de Bouguer con corrección de terreno, en mapa de perfiles y contornos a color.
Anomalía residual de Bouguer presentado en mapa de perfiles y contornos a color.
Anomalía regional, presentado como plano de tendencia.
Derivada vertical de la anomalía residual de Bouguer presentado en forma de alto relieve.
Modelamiento con cálculo estimado de reservas.
Informe de interpretación.

Interpretación de Tonos

Los tonos azules representan las zonas con **menor gravedad**.
Los tonos rojos representan las zonas con **mayor gravedad**.

Desventajas del Método

Se debe manejar el **margen de error de las medidas**.

Tipos de Errores

Error de los aparatos de medición.
Error de los operadores.
Error dentro de las correcciones de las medidas.
Error aleatorio.
Error de muestreo.

Gravimetría: Factores a Considerar

Contraste de densidad.
Regularidad de la densidad.
Tamaño del cuerpo en relación a su profundidad.
Cercanía con otros cuerpos.
Topografía de la superficie.
Disponibilidad de cartas topográficas a gran distancia.
Alto costo.

Fallas y su Relación con la Tectónica

Geología Estructural

Rama de la Geología que trata, en el más amplio sentido, de la **descripción y análisis de las formas y relaciones entre masas rocosas**.
Este estudio distingue entre **estructuras primarias**, adquiridas en la génesis de la roca, y **estructuras secundarias**, que se producen por una deformación posterior.

Características Importantes

Las estructuras primarias, como la estratificación y disposición de rocas ígneas, aunque no son la principal preocupación de la geología estructural, son de suma importancia para poder identificar las evidencias de estructuras secundarias, cuyo análisis y descripción son el mayor objetivo de esta rama.
Fuentes de estructuras secundarias: La **tectónica y la gravedad** son los principales agentes responsables de la formación de estructuras secundarias, dado que rigen los regímenes de esfuerzo y tensión que producen la deformación de las rocas.

Formas de Deformación de una Roca

Existen dos formas en que se manifiesta la deformación de una roca:

**Deformación Frágil**.
**Deformación Dúctil**.

Deformación Frágil

Se manifiesta en la **ruptura de la roca**. Dependiendo de la disposición del tensor de estrés, se formarán distintos tipos de **fallas geológicas** (Normal, Inversa, de Rumbo).

Plano de Falla

Este elemento es el que nos permite realizar el respectivo análisis y descripción de una falla.
La identificación de este es por medio de la **medición de su rumbo y manteo** (igual que en un estrato).

Tipos de Falla

Una vez identificado el plano de falla, la forma de clasificarlo es por medio del desplazamiento relativo entre los dos bloques unidos por este plano. Los distintos tipos de desplazamiento son:

Normal.
Inverso.
De Rumbo.
Y las distintas combinaciones entre estos.

Falla Normal

**Extensión**. Típicamente en ángulos altos (60°).

Bloque colgante.
Bloque basal.

Falla Inversa

**Compresión**, acortamiento cortical. Bajos ángulos del plano de falla (30-40°).

Falla de Rumbo

Según como sea su desplazamiento reciben el nombre de:

Rumbo Dextral: bloque opuesto se desplaza hacia la derecha.
Rumbo Sinestral: cuando es a la izquierda.

Otros Conceptos

Fallas Mixtas.
Graben.
Set de Diaclasas: Conjunto de diaclasas que se generan bajo el mismo tensor de esfuerzo.
Salbanda: **Molienda muy fina de la roca**, indica alto grado de cizalla.

Diaclasas

Corresponden a **discontinuidades o fracturas** las cuales son solamente producto de tensión y **NO involucran un movimiento relativo entre los bloques**.

Brechas de Falla

**Fracturamiento de la roca** producto de la cizalla.

Inversión Tectónica

Bajo condiciones muy particulares, una falla puede cambiar su sentido de movimiento, pasando, por ejemplo, de normal a inversa o viceversa.

Sistemas de Alteración en Pórfidos Cupríferos (Generalidades)

Núcleo de alteración potásica (feldespato K, biotita secundaria; anhidrita también puede estar presente); desarrollada en presencia de soluciones casi neutras y a altas temperaturas (400º-600ºC); hacia fuera grada a:
Alteración fílica (= cuarzo-sericítica o sericítica); resultado de hidrólisis moderada a fuerte de los feldespatos, en un rango de temperatura de 300-400ºC.
En la zona periférica encontramos **facies argílicas intermedia** (caolinita y/o montmorillonita) o **avanzada** (destrucción total de feldespatos en condiciones de una hidrólisis muy fuerte, con formación de caolinita y/o alunita).
Una zona de **alteración propilítica** (clorita, epidota, calcita) que envuelve el sistema.

Muestreo Geoquímico

El método geoquímico de exploración o prospección es un **método indirecto**. La exploración geoquímica de minerales incluye cualquier método basado en la **medición sistemática de una o varias propiedades químicas de material naturalmente formado**. El contenido de trazas de un elemento o de un grupo de elementos es la propiedad común que se mide. El material naturalmente formado incluye rocas, suelos, capas de hidróxidos de Fe formadas por meteorización llamadas ‘gossan’, sedimentos glaciares, vegetación, sedimentos de ríos y lagos, agua y vapor. La exploración geoquímica se enfoca en el **descubrimiento de distribuciones anómalas de elementos**.

Se distinguen los estudios geoquímicos enfocados en un reconocimiento general y los estudios geoquímicos más detallados aplicados en un área prometedora para un depósito mineral. Además, se pueden clasificar con base en el material analizado.

Método Geoquímico de Exploración

Método Geobotánico

Desde hace mucho tiempo se utilizan las **asociaciones geobotánicas** (y las plantas de color pálido de Agrícola) en la prospección geobotánica. Con el desarrollo de normas cuantitativas en la geobotánica, se empezaron a estudiar en detalle las relaciones geoquímicas entre roca, suelo, agua y plantas. Con este conocimiento, la exploración geobotánica formó parte del ‘remote sensing’ (fotos infrarrojas, imágenes multiespectrales). Se podría considerar la geobotánica como un aspecto visible de la geoquímica, en el que se toman los esquemas especiales del crecimiento de las plantas, la presencia de **plantas indicadoras** y cambios de la morfología o mutaciones de la vegetación como evidencia de anomalías geoquímicas.

La prospección geoquímica utiliza **especies de plantas** (por ejemplo, un miembro de la familia de las mentas puede indicar la presencia de cobre = Cu), **líquenes indicadores** y **especies de musgos** (que indican la presencia de Cu). Además, la prospección geoquímica toma en cuenta el aspecto microbiológico, por ejemplo, identificando especies de bacterias que son frecuentes en suelos encima de depósitos minerales metalíferos.

Algunos distritos mineros de Zambia fueron explorados con base en un miembro de la familia de las mentas, que puede indicar la presencia de Cu.

Método Geozoólogico

La geozoología puede contribuir al reconocimiento de áreas mineralizadas por la **observación y el muestreo de mamíferos, aves, peces e insectos**. El examen de los granos minerales llevados a la superficie en las bocas de las termitas fue usado en áreas tropicales: el muestreo de termiteros resultó en la detección de **concentraciones de metales anómalas** y el descubrimiento de, por lo menos, un depósito de oro en Zimbabue, la Mina Termita. Otros métodos más experimentales incluyen el muestreo de miel para análisis de elementos traza (con el conocimiento de que las abejas raramente se alejan de su colmena más de uno a dos kilómetros) y el muestreo de distintas especies de peces. Un ave de América del Sur prefiere vetas de cuarzo como hábitat, por esto se lo llama ‘el minero’.

Geofísica (Anomalía de Contraste)

La geofísica es la ciencia que se encarga del **estudio de la Tierra desde el punto de vista de la física**. Su objeto de estudio abarca todos los fenómenos relacionados con la estructura, condiciones físicas e historia evolutiva de la Tierra. Al ser una disciplina experimental, usa para su estudio **métodos cuantitativos físicos** como la física de reflexión y refracción de ondas mecánicas, y una serie de métodos basados en la medida de la gravedad, de campos electromagnéticos, magnéticos o eléctricos y de fenómenos radiactivos. En algunos casos, dichos métodos aprovechan campos o fenómenos naturales (gravedad, magnetismo terrestre, mareas, terremotos, tsunamis, etc.) y en otros son inducidos por el hombre (campos eléctricos y fenómenos sísmicos). Dentro de la geofísica se distinguen dos grandes ramas: la **geofísica interna** y la **geofísica externa**.

La Geofísica Interna

Analiza el interior de la Tierra y las principales cuestiones que estudia son:

Sismología: Estudia los **terremotos** y la **propagación de las ondas elásticas (sísmicas)** que se generan en el interior de la Tierra. La interpretación de los sismogramas que se registran al paso de las ondas sísmicas permite estudiar el interior de la Tierra.
Geotermometría: Estudia procesos relacionados con la **propagación de calor en el interior de la Tierra**, particularmente los relacionados con desintegraciones radiactivas y vulcanismo.
Geodinámica: La **interacción de esfuerzos y deformaciones** en la Tierra que causan movimiento del manto y de la litosfera.
Prospección Geofísica: Usa **métodos cuantitativos para la localización de recursos naturales** como petróleo, agua, yacimientos de minerales, cuevas, etc., o artificiales como yacimientos arqueológicos.
Ingeniería Geofísica o Geotecnia: Usa **métodos cuantitativos de prospección** para la ubicación de yacimientos de minerales e hidrocarburos, así como para las obras públicas y construcción en general.
Tectonofísica: Estudia los **procesos tectónicos**.
Vulcanología: Es el **estudio de los volcanes, la lava, el magma** y otros fenómenos geológicos relacionados.

La Geofísica Externa

Estudia las propiedades físicas del entorno terrestre:

Geomagnetismo: Estudia el **campo magnético terrestre**, tanto el interno generado por la propia Tierra como el externo, inducido por la Tierra y por el viento solar en la ionosfera.
Paleomagnetismo: Se ocupa del **estudio del campo magnético terrestre en épocas anteriores** del planeta.
Gravimetría: Estudia el **campo gravitatorio terrestre**.
Oceanografía u Oceanología: Estudia el **océano**.
Meteorología: Estudia la **atmósfera y el tiempo atmosférico**, circunscribiéndose a la troposfera.
Aeronomía: Es la ciencia que estudia las **capas superiores de la atmósfera**.
Climatología: Estudio del **clima terrestre actual y en el pasado geológico**.
Estudio de la **ionosfera y magnetosfera**.
Relaciones **Sol-Tierra**.