Los depósitos de minerales de plomo y zinc alojados en carbonatos son concentraciones importantes y muy valiosas de minerales de sulfuro de plomo y zinc alojados en formaciones de carbonatos ( caliza , marga , dolomita ) y que comparten un origen genético común .
Estos yacimientos minerales contienen entre 0,5 millones de toneladas de mineral y 20 millones de toneladas o más, y tienen una ley de entre el 4 % de plomo y zinc combinados y más del 14 % de plomo y zinc combinados. Estos yacimientos minerales tienden a ser reemplazos compactos y bastante uniformes de sus secuencias de carbonatos anfitriones, en forma de tapón o de tubo, y como tales pueden ser minas extremadamente rentables .
Esta clasificación de depósitos minerales también se conoce como depósitos minerales tipo valle de Mississippi o MVT , en honor a varios depósitos de este tipo a lo largo del río Mississippi en los Estados Unidos, donde se reconocieron por primera vez dichos minerales; estos incluyen el famoso Distrito de Plomo del Sudeste de Missouri en el sureste de Missouri , y depósitos en el noreste de Iowa , el suroeste de Wisconsin y el noroeste de Illinois .
De manera similar, los minerales de carbonato de plomo y zinc de tipo irlandés , ejemplificados por la mina Lisheen en el condado de Tipperary , se forman de maneras similares.
Se desconoce la fuente última del fluido mineralizante en los depósitos MVT. Los fluidos minerales de los depósitos MVT son típicamente de baja temperatura (100 °C–150 °C) y tienen la composición de salmueras de cuenca (10–30 % en peso de NaCl equivalente) con pH de 4,5–5 (amortiguados por carbonatos hospedantes). Este fluido hidrotermal puede o no contener el azufre necesario para formar minerales de sulfuro. Los hidrocarburos móviles pueden haber desempeñado un papel en la entrega de azufre reducido a ciertos sistemas MVT, mientras que el metano y otra materia orgánica pueden reducir potencialmente el sulfato transportado por un fluido ácido. Se sospecha que el fluido mineral se deriva de secuencias de lecho rojo clástico (fuente potencial de metal) que contienen evaporitas (fuente potencial de azufre).
Se han propuesto dos mecanismos de transporte potenciales para el fluido mineral que contiene metales. El primero implica la compactación de sedimentos en cuencas con sedimentación rápida. Los fluidos mineralizantes dentro de la cuenca quedan atrapados dentro de acuíferos discretos y sobrepresionados y escapan episódicamente y rápidamente. El segundo mecanismo de transporte de fluidos es el flujo de fluido gravitacional impulsado topográficamente. Esto ocurre durante el levantamiento que se asocia comúnmente con un evento orogénico. Un borde de una cuenca se eleva durante la formación de un pliegue de antepaís y un cinturón de empuje, y los fluidos de la cuenca migran lateralmente alejándose del frente de deformación a medida que la cuenca se eleva. La migración de los fluidos a través de porciones profundas de la cuenca puede resultar en la adquisición de metales y azufre contenidos dentro de la cuenca.
La trampa para sulfuros de plomo y zinc alojados en carbonatos es una reacción química que ocurre como consecuencia de la concentración de azufre, a menudo hidrocarburos, y zinc y plomo que son absorbidos por los hidrocarburos. Los hidrocarburos pueden filtrarse fuera de la zona de falla o plegarse, dejando un stockwork de vetas de carbonato y sulfuro débilmente mineralizadas, o pueden degradarse por pirólisis en el lugar para formar betunes .
Una vez que los hidrocarburos se convierten en betún, su capacidad para quelar iones metálicos y azufre se reduce y da como resultado que estos elementos sean expulsados al fluido, que se satura de zinc, plomo, hierro y azufre. Se forman así minerales de sulfuro como galena , esfalrita , marcasita y pirita .
Comúnmente, los depósitos MVT se forman por la combinación de pirólisis de hidrocarburos que libera iones de zinc y plomo y azufre para formar una solución ácida que disuelve la formación de carbonato huésped y la reemplaza con acumulaciones masivas de sulfuro. Esto también puede adoptar la morfología de stockworks alojados en fallas, reemplazos tabulares masivos, etc.
Las calizas porosas pueden formar minerales diseminados, sin embargo la mayoría de los depósitos MVT son sulfuros masivos con márgenes en forma de cuchillo entre mineralogías de carbonato y sulfuro.
Los minerales de mena en los depósitos de reemplazo de carbonato son típicamente sulfuro de plomo, galena y esfalrita de sulfuro de cinc . Los equivalentes meteorizados forman anglesita , cerusita , smithsonita , hidrocincita y galena secundaria y esfalrita dentro de la zona supergénica .
Los depósitos de tipo MVT e irlandés se asocian comúnmente con una alteración de "frente de dolomita", que se manifiesta como un lavado de color amarillo crema de dolomita (carbonato de calcio y magnesio) dentro de conjuntos de calcita-aragonito de formaciones de carbonato inalteradas.
La mayoría de los yacimientos minerales son bastante sulfídicos y la mayoría tienen un contenido muy bajo de hierro, con contenidos de pirita y marcasita típicamente inferiores al 30% de la masa de sulfuros. Esto hace que los depósitos de plomo y zinc MVT sean particularmente fáciles de tratar desde un punto de vista metalúrgico . Sin embargo, algunos depósitos MVT pueden ser muy ricos en hierro y algunas zonas de reemplazo y alteración de sulfuros están asociadas con ausencia total de plomo y zinc, lo que da como resultado acumulaciones masivas de pirita y marcasita, que son esencialmente inútiles.
A veces existe una asociación con vetas de cuarzo y sílice coloforme, sin embargo, los minerales de ganga de silicato suelen ser raros.
La importancia y las sinergias entre los canales de captación de hidrocarburos y los depósitos de plomo y zinc de tipo MVT e Irish se conocen desde hace varias décadas. A menudo, la prospectividad de determinadas formaciones carbonatadas para depósitos de plomo y zinc de esta naturaleza se identifica primero mediante perforaciones de núcleos realizadas por exploradores petroleros.
Este concepto de cogeneración de hidrocarburos y salmueras precursoras mediante el mismo proceso permite a muchos exploradores de plomo y zinc utilizar modelos de cuencas de hidrocarburos para predecir si es probable que una secuencia de carbonato albergue mineralización de tipo MVT o irlandés.
La exploración de yacimientos de MVT es relativamente compleja en teoría y sencilla en la práctica. Durante la fase de selección del área, se debe prestar atención a la naturaleza de las secuencias de carbonato, especialmente si se identifica una alteración de "frente de dolomita" dentro de los pozos de exploración petrolera, que suele estar asociada a la mineralización de plomo y zinc.
A partir de entonces, se debe prestar atención a la selección de facies florales de cualquier carbonato de arrecife formado a partir de acumulaciones de arrecifes de coral . La facies de la secuencia de carbonatos es fundamental, ya que está controlada principalmente por fallas que son el objetivo final de la exploración. Una transición entre el arrecife anterior y el arrecife posterior es el "punto óptimo" y, por lo tanto, dependiendo de la edad de la secuencia de carbonatos, se considera esencial estar familiarizado con la paleontología de los corales.
Por último, una vez que se formula un modelo de cuenca de la secuencia carbonatada y se identifican aproximadamente las fallas primarias del margen de la cuenca, se suele realizar un estudio de gravedad , que es la única técnica geofísica que puede detectar directamente los depósitos de MVT. Los estudios de gravedad tienen como objetivo detectar acumulaciones significativas de plomo y zinc debido a su mayor densidad en relación con las rocas anfitrionas circundantes.
Por último, el objetivo principal de un programa de exploración es perforar todos y cada uno de los objetivos gravitacionales en secuencia, sin dar preferencia ni prejuicio a la fuerza o amplitud de ninguna anomalía. Es bien sabido que métodos poco sutiles y poco sofisticados de perforación de patrones han descubierto depósitos MVT que los exploradores más selectivos no detectaron; por ejemplo, los depósitos de la plataforma Lennard en Australia Occidental se encontraron en el penúltimo pozo de un extenso programa de perforación.
Se pueden encontrar estilos de depósitos similares en cinturones carbonatados deformados y cizallados, donde los sulfuros de zinc y plomo se encuentran alojados en el contacto cizallado de carbonatos con secuencias siliciclásticas. Algunos ejemplos incluyen los depósitos de zinc y plomo de la cuenca de Dharwar, en la India, donde los sulfuros se encuentran alojados en cizallas dentro de secuencias de dolomita.