Los depósitos minerales de sulfuros masivos volcanogénicos , también conocidos como depósitos minerales VMS , son un tipo de depósito mineral de sulfuros metálicos , principalmente cobre y zinc , que están asociados y son producidos por eventos hidrotermales asociados a volcanes en ambientes submarinos. [2] [3] [4]
Estos depósitos también se denominan a veces depósitos de sulfuro masivo alojado en volcanes (VHMS). La densidad generalmente es de 4500 kg/m 3 . Son acumulaciones predominantemente estratiformes de minerales de sulfuro que se precipitan a partir de fluidos hidrotermales en el fondo marino o debajo de él en una amplia gama de entornos geológicos antiguos y modernos. En los océanos modernos son sinónimos de columnas sulfurosas llamadas fumantes negros .
Se encuentran en ambientes dominados por rocas volcánicas o derivadas de ellas (p. ej., volcanosedimentarias), y los depósitos son coetáneos y coincidentes con la formación de dichas rocas volcánicas. Como clase, representan una fuente importante de los minerales de cobre, zinc, plomo , oro y plata del mundo , con cobalto , estaño , bario , azufre , selenio , manganeso , cadmio , indio , bismuto , telurio , galio y germanio como coproductos o subproductos.
En la actualidad, se están formando depósitos masivos de sulfuro volcanogénicos en el fondo marino alrededor de volcanes submarinos a lo largo de muchas dorsales oceánicas y dentro de cuencas de trasarco y rifts de antearco. Las empresas de exploración minera están explorando en busca de depósitos masivos de sulfuro en el fondo marino ; sin embargo, la mayor parte de la exploración se concentra en la búsqueda de equivalentes terrestres de estos depósitos.
La estrecha asociación con rocas volcánicas y centros eruptivos distingue a los depósitos VMS de otros tipos de depósitos minerales similares que comparten procesos de origen , transporte y captura similares . Los depósitos de sulfuros masivos volcanogénicos se distinguen por el hecho de que los depósitos minerales se forman en estrecha asociación temporal con el vulcanismo submarino y se forman por circulación hidrotermal y exhalación de sulfuros que son independientes de los procesos sedimentarios, lo que distingue a los depósitos VMS de los depósitos sedimentarios exhalativos (SEDEX).
Existe una subclase de depósitos VMS, los depósitos de sulfuro masivo alojados en sedimentos y volcanes (VSHMS), que sí comparten características híbridas entre los depósitos VMS y SEDEX. Ejemplos notables de esta clase incluyen los depósitos del Campamento Minero Bathurst , Nuevo Brunswick , Canadá (por ejemplo, Brunswick #12); [5] los depósitos del Cinturón Pirítico Ibérico , Portugal y España , y el depósito Wolverine, Yukón , Canadá.
La ubicación típica de los depósitos de VMS se encuentra en la parte superior de la secuencia volcánica félsica, dentro de una secuencia de epiclásticos tobáceos volcaniclásticos , sílex , sedimentos o quizás tobas finas que suelen estar relacionados con los volcanes subyacentes. La pared superior del depósito está relacionada en líneas generales con una secuencia más máfica de rocas volcánicas, ya sea andesita (por ejemplo, Whim Creek y Mons Cupri, Australia Occidental o Millenbach, Canadá ), o basalto (Hellyer, Tasmania ) o ausente o solo con sedimentos (Cuevas Kangaroo, Australia Occidental).
Los depósitos de VMS están asociados espacial y temporalmente con rocas volcánicas félsicas , generalmente presentes en la estratigrafía debajo del depósito y, a menudo, como el muro de contención directo del depósito. Los sedimentos suelen estar contiguos a los depósitos de VMS de una forma u otra y, por lo general, están presentes como sílex (manganífero) y sedimentos químicos depositados dentro de un entorno submarino.
La pared colgante del depósito puede estar formada por unidades volcánicas esencialmente contiguas y coetáneas a las rocas del muro inferior, lo que indica que la mineralización se desarrolló en una pausa intereruptiva; puede ser una roca volcánica diferente a las rocas volcánicas del muro inferior en los subtipos volcánicos bimodales, o podría ser estratos sedimentarios si la mineralización ocurrió hacia el final de un ciclo eruptivo.
Los depósitos híbridos VMS-SEDEX de las asociaciones siliciclásticas (ver más abajo) pueden desarrollarse dentro de sedimentos de interflujo o dentro de unidades de rocas sedimentarias que están presentes de manera discontinua a lo largo de un paquete volcánico más grande y esencialmente contiguo.
En conjunto, se ha interpretado que estas características geológicas muestran una asociación de depósitos VMS con sistemas hidrotermales desarrollados por encima o alrededor de centros volcánicos submarinos.
Los depósitos de VMS tienen una amplia variedad de morfologías, siendo los depósitos en forma de montículo y de cuenco los más típicos. Las formaciones en forma de cuenco se formaron debido a la ventilación de soluciones hidrotermales en depresiones submarinas; en muchos casos, este tipo de depósito puede confundirse con depósitos sedimentarios exhalativos . Los depósitos en forma de montículo se formaron de una manera similar a la de los depósitos de sulfuros masivos modernos, a través de la producción de un montículo hidrotermal formado por sucesivas chimeneas de humo negro. Los depósitos que se han formado en entornos dominados por rocas sedimentarias o rocas volcánicas altamente permeables pueden mostrar una morfología tabular que imita la geometría de las rocas circundantes.
Los depósitos VMS tienen una forma ideal de un área cónica de roca sedimentaria volcánica o volcanogénica altamente alterada dentro de la zona de alimentación, [ definición necesaria ] que se llama zona de sulfuro en cadena o stockwork , cubierta por un montículo de exhalitas masivas y flanqueada por sulfuros exhalativos estratiformes conocidos como delantal .
La zona de stockwork generalmente consiste en sulfuros alojados en vetas (principalmente calcopirita , pirita y pirrotita ) con cuarzo , clorita y, en menor medida , carbonatos y barita .
La zona de montículos está formada por pirita laminada masiva a brechada , esfalrita (+/- galena ), hematita y barita. El montículo puede tener hasta varias decenas de metros de espesor y varios cientos de metros de diámetro.
La zona de plataforma es generalmente más oxidada , con sedimentos sulfídicos laminados estratiformes, similares a los minerales SEDEX , y generalmente está enriquecida con manganeso , bario y hematita, con cherts , jaspes y sedimentos químicos comunes.
La mayoría de los depósitos VMS muestran una zonificación de metales, causada por los entornos físicos y químicos cambiantes del fluido hidrotermal circulante. Idealmente, esto forma un núcleo de pirita y calcopirita masiva alrededor de la garganta del sistema de ventilación, con un halo de calcopirita- esfalrita -pirita que se gradúa en una facies distal de esfalrita- galena y galena- manganeso y finalmente una facies de sílex -manganeso- hematita . La mayoría de los depósitos VMS muestran una zonificación vertical de oro , con las porciones superiores más frías generalmente más enriquecidas en oro y plata.
La mineralogía de VMS se compone de más del 90% de sulfuro de hierro, principalmente en forma de pirita , siendo también calcopirita , esfalrita y galena los principales constituyentes. La magnetita está presente en cantidades menores; a medida que aumenta el contenido de magnetita, los minerales se degradan hasta convertirse en depósitos masivos de óxido. La ganga (el material de desecho antieconómico) es principalmente cuarzo y pirita o pirrotita . Debido a la alta densidad de los depósitos, algunos presentan marcadas anomalías gravitacionales ( Neves-Corvo , Portugal ), lo que resulta de utilidad en la exploración.
Los halos de alteración desarrollados por depósitos VMS suelen tener forma cónica, aparecen mayormente estratigráficamente debajo de la ubicación del flujo de fluido original (no necesariamente el mineral en sí) y suelen estar zonificados.
La alteración más intensa (que contiene la zona de sulfuros en hileras) generalmente se ubica directamente debajo de la mayor concentración de sulfuros masivos, dentro de la secuencia volcánica del muro inferior. Si la zona de sulfuros en hileras se desplaza de los sulfuros, a menudo es producto de una deformación tectónica o de la formación de un depósito distal de sulfuros híbrido de tipo SEDEX.
Los conjuntos de alteración de la zona de alteración del muro inferior son, desde el núcleo hacia afuera;
En todos los casos, estas zonas de alteración son efectos de metasomatismo en el sentido más estricto, lo que da como resultado la adición de potasio, sílice, magnesio y la disminución del sodio. Los minerales de clorita suelen tener una composición más magnésica dentro de la zona de alteración del muro inferior de un depósito VMS que las rocas equivalentes dentro de la misma formación distalmente. El muro superior de un depósito VMS suele estar débilmente empobrecido en sodio.
La alteración no asociada con el proceso de formación del mineral también puede ser omnipresente tanto por encima como por debajo del depósito masivo de sulfuro. Las texturas de alteración típicas asociadas con la desvitrificación de rocas volcánicas submarinas, como los vidrios riolíticos , en particular la formación de esferulitas , de perlita , litofisis y la alteración del subsuelo marino en facies de prehnita-pumpellyita de baja temperatura, son omnipresentes, aunque a menudo están sobreimpresas por eventos metamórficos posteriores.
Los cambios mineralógicos, texturales y estructurales metamórficos dentro de la secuencia volcánica anfitriona también pueden servir para disfrazar aún más los conjuntos minerales metasomáticos originales.
Numerosos investigadores han clasificado los depósitos de esta clase de diferentes maneras (por ejemplo, fuentes de metales, ejemplos de tipos, entorno geodinámico; véase Franklin et al. (1981) y Lydon (1984)). Los conjuntos magmáticos de los depósitos VMS están asociados con un entorno tectónico y geológico variable durante la formación del VMS. Las siguientes cinco subclases tienen conjuntos petroquímicos específicos que se asemejan a un entorno geodinámico específico durante el evento de formación: [7]
Los depósitos de VMS están asociados a entornos geológicos dominados por rocas máficas, comúnmente secuencias de ofiolitas . Los ejemplos de ofiolitas de Chipre y Omán albergan y los depósitos de ofiolitas se encuentran en los Apalaches de Terranova y representan distritos clásicos de esta subclase.
Yacimientos VMS asociados a ambientes dominados por rocas volcánicas máficas, pero con hasta un 25% de rocas volcánicas félsicas, siendo estas últimas las que albergan a menudo los depósitos. Los campamentos Noranda, Flin Flon-Snow Lake y Kidd Creek serían distritos clásicos de este grupo.
Los depósitos VMS están asociados con proporciones subiguales de rocas volcánicas máficas y siliciclásticas; las rocas félsicas pueden ser un componente menor; y las rocas intrusivas máficas (y ultramáficas) son comunes. En terrenos metamórficos pueden conocerse como depósitos VMS asociados a rocas pelíticas-máficas. Los depósitos Besshi en Japón y Windy Craggy, BC representan distritos clásicos de este grupo.
Los depósitos VMS asociados con entornos dominados por rocas sedimentarias siliciclásticas con abundantes rocas félsicas y menos del 10 % de material máfico. Estos entornos suelen ser siliciclásticos-félsicos o siliciclásticos bimodales ricos en esquisto. El campamento minero de Bathurst en Nuevo Brunswick , Canadá ; [5] el Cinturón de piritas ibéricas , España y Portugal ; y las áreas del lago Finlayson, Yukón , Canadá son distritos clásicos de este grupo. [ cita requerida ]
Depósitos VMS asociados a secuencias bimodales donde las rocas félsicas son más abundantes que las rocas máficas con solo rocas sedimentarias menores. Los depósitos de Kuroko, Japón; los depósitos de Buchans, Canadá; y los depósitos de Skellefte, Suecia son distritos clásicos de este grupo.
En el pasado geológico, la mayoría de los depósitos de VMS se formaron en entornos de rift asociados con rocas volcánicas. En particular, se formaron a lo largo del tiempo geológico asociados con centros de expansión de dorsales oceánicas, centros de expansión de trasarco y centros de expansión de antearco. Un tema común a todos los entornos de depósitos de VMS a lo largo del tiempo es la asociación con la expansión (es decir, un régimen geodinámico extensional). Los depósitos suelen estar asociados con secuencias bimodales (secuencias con porcentajes subiguales de rocas máficas y félsicas, por ejemplo, Noranda o Kuroko), entornos félsicos y ricos en sedimentos (por ejemplo, Bathurst), entornos máficos y ricos en sedimentos (por ejemplo, Besshi o Windy Craggy) o entornos dominados por máficos (por ejemplo, Chipre y otros depósitos alojados en ofiolitas ).
La mayoría de los depósitos del mundo son pequeños, y alrededor del 80% de los depósitos conocidos se encuentran en el rango de 0,1 a 10 Mt. Algunos ejemplos de depósitos VMS son Kidd Creek , Ontario , Canadá; Flin Flon en el cinturón de piedra verde de Flin Flon , Manitoba , Canadá (mina 777 y Trout Lake); Brunswick #12, Nuevo Brunswick , Canadá; Rio Tinto , España ; mina Greens Creek, Alaska , EE. UU.
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