El documento describe los procesos magmático-hidrotermales. Explica que los magmas contienen agua y otros volátiles que se separan del magma al enfriarse y disminuir la presión, formando un fluido hidrotermal rico en metales. También señala que la cantidad de agua en los magmas depende de la roca fundida y que los magmas graníticos pueden contener más agua que los máficos. La saturación del magma en volátiles conduce a la formación de depósitos minerales como los pórf

1. Procesos magmático-
hidrotermales
Dr. Víctor Maksaev

2. Monte Erebus, Isla Ross, Antártica
Es el volcán activo más austral del mundo, parte del Anillo de fuego del Pacífico

3.  En Diciembre de 1986
fumarolas del volcán Monte
Erebus en la Antártica
descargaron diariamente
0,1 Kg. de oro y 0,2 Kg. de
cobre, lo que extrapolado a
10.000 años equivaldría a
365 ton de oro y 730 ton de
cobre.
 Esta evidencia muestra la
capacidad de los magmas
para generar volátiles con
contenido metálico y que
estos volátiles pueden
transportar contenido
metálico.

4. Azufre de derivación magmática
Solfataras (fumarolas sulfurosas)
del volcán Lastarria, II Región
La mayor parte de las menas
hipógenas de metales base son
Sulfuros. Ej. CuFeS2.

5. Procesos Magmático-hidrotermales
 Los procesos hidrotermales usualmente tienen
conexión con magmas: éstos son la fuente de
calor, fluidos, compuestos y metales.
 La concentración de H2O en magmas félsicos
varía de 2,5 a 6,5% en peso, con una media de
3% y su solubilidad en la masa silicatada
fundida depende principalmente de la presión,
también de la t° y composición del magma.
 1 km3 de magma félsico con 3% H2O puede
exsolver 100 Mt de agua, es decir 1011 litros.

6. Fluidos Hidrotermales
 Actualmente se sabe que en la mayoría
de depósitos de origen hidrotermal los
fluidos participantes son principalmente
de derivación magmática.
 Ellos contienen metales para ser
depositados si varían las condiciones
termodinámicas del fluido.

7. El yacimiento El Salvador presenta una etapa inicial con participación de
agua magmática (biotita, anfíbola), luego una mezcla con agua meteórica
(sericita, caolinita) e incrementarse la última más tardíamente (pirofilita).

9. Otros componentes volátiles magmáticos
 El agua no es el único componente volátil del magma,
este contiene también H2S, SO2, HCl, HF, CO2 y H2.
 El SO2 y HCl pueden ser de particular importancia y son
componentes que se fraccionan o particionan
fuertemente en la fase acuosa en exsolución del
magma.
 Todos los metales base y muchos otros pueden ser
extraídos eficientemente de una fase silicatada fundida
(magma) hacia una fase acuosa, siempre que exista
suficiente agua para ser liberada.
 En teoría con un 3% en peso de agua en una fase
silicatada fundida, podría ser extraído aproximadamente
un 95% del Cu contenido en un magma félsico.

11. Agua magmática
¿De donde viene?
 En las etapas iniciales del desarrollo del planeta
tierra probablemente existía muy poca agua en
la atmósfera o en la superficie de la tierra.
 Aparentemente a los 3.800 Ma se desarrollaron
incipientes océanos, cuando la corteza se
estabilizó y el agua de lluvia se acumuló en la
superficie, ya que se preservan sedimentos del
Arqueano temprano y rocas depositadas en
ambiente subacuático.
 Parte de esa agua derivó de la degasificación
de magmas volcánicos que eruptaron en la
corteza temprana y se refiere como agua
juvenil.

12. Aguas magmáticas
 El agua ha sido reciclada sucesivamente a
medida que los procesos de tectónica de placas
dominaron progresivamente la evolución
geológica terrestre.
 Es probable que mucho del fluido liberado en la
superficie por la actividad magmática en
tiempos geológicos más recientes ya no sea
más juvenil sino que reciclada, aunque se sigue
denominando como magmática por derivar de
magmas en cristalización.

13. Aguas magmáticas
 La subducción de corteza oceánica que ha sido
alterada e hidratada por aguas marinas
percolantes explica el contenido de agua de la
mayoría de los magmas andesíticos y basálticos
relacionados a magmatismo de arco.
 Por lo tanto, los magmas de arco
probablemente contienen agua derivada de la
mezcla de fluidos primitivos derivados del manto
y agua de mar. También es posible una
contribución menor de aguas meteóricas.

14. Deshidratación de placa en subducción y
fusión parcial de manto litosférico
Los magmas son
generados en
zonas de subducción
por hidratación de
las rocas del manto
astenosférico, por lo
que contienen agua
(y otros volátiles)
desde su fuente.
Son oxidados porque
el ión H+ es muy
liviano y se pierde
preferencialmente
al oxígeno.

15. Generación de Magmas
Temperatura vs. presión
para peridotita
El material arriba del
liquidus estará 100% líquido
El material entre el liquidus
y el solidus estará en dos
fases
La descompresión de A a B
resultará en fusión parcial
(dorsales oceánicas)
La adición de H2O de X a Y
bajará el punto efectivo de
fusión (zonas de supra-
subducción; manto
astenosférico).

16. Aguas magmáticas
 Mucha del agua presente en magmas graníticos
deriva de la deshidratación de minerales de la
corteza, los que fueron fundidos para originar el
magma por fusión cortical.
 La cantidad de H2O es de 8-10% en muscovita,
3-5% en biotita y 2-3% en anfíbolas.
 La actividad de agua en magmas formados por
la descomposición de esos minerales hidratados
varía y un precursor rico en muscovita por
anatexia generará un magma más rico en agua
que uno derivado de la fusión de una anfibolita.

17. Las preguntas que surgen son:
 ¿En que momento se separa una fase
fluida del magma?
 ¿Porqué se separa o fracciona una fase
hidrotermal de una fase magmática?
 ¿Cómo y por qué el fluido es capaz de
secuestrar metales desde el magma?

18. Gráfico P vs. tº mostrando las condiciones aproximadas bajo las cuales
la fusión por deshidratación de muscovita, biotita y hornblenda ocurriría
en relación a un gradiente geotérmico de 25ºC/km. Los magmas
generados en A, B y C probablemente contendrán distintos contenidos
iniciales de agua.

19. Aguas magmáticas
 La fusión de metasedimentos (ricos en
muscovita o muscovita + magnetita) genera
composiciones graníticas peraluminosas, tipo S.
 A ese tipo de granitos se asocian depósitos de
Sn-W-U (Ej. Faja estannífera de Bolivia) y ellos
contendrán alto contenido inicial de agua.
 Normalmente se trata de magmas reducidos
(Serie Ilmenita de Ishihara, 1977) que heredan
su baja fO2 por fusión de material meta-
sedimentario con grafito.

20. Aguas magmáticas
 La fusión de rocas metaígneas (con biotita o
biotita y hornblenda) genera composiciones
graníticas metaluminosas, de tipo I.
 Estos son típicamente inicialmente más secos
que los de tipo S y a ellos se asocian los
pórfidos de Cu-Mo, como es el caso de Chile.
 Se caracterizan por tener alta fO2 (Serie de
Magnetita de Ishihara, 1977)

21. Solubilidad de H2O en magmas
 Los magmas generados en distintos
marcos tectónicos tendrán distintas
cantidades iniciales de agua y esto es
función de la cantidad de agua provista
por el material que se fundió para originar
a los magmas.
 Sin embargo, hay un límite máximo de
agua que pueden disolver los magmas.
 La solubilidad del agua en magmas está
determinada fuertemente por la presión y
en menor medida por la temperatura.

22. Solubilidad de H2O en magmas
 Los estudios experimentales sugieren que
el contenido de agua es fuertemente
dependiente de la presión y los magmas
en la base de la corteza (~10 kbars)
pueden disolver entre 10 a 15% H2O.
 Los magmas félsicos pueden disolver
(contener) más agua que los magmas
máficos a cualquier presión dada.

23.  En condiciones de alta presión y
temperatura, el agua es altamente
soluble en un magma, solubilidad
que decrece fuertemente con el
descenso de la presión litostática al
ascender el magma en la corteza.
 Magmas félsicos son capaces de
disolver mayor cantidad de agua que
los magmas félsicos.
 El magma al ascender va perdiendo
su capacidad de disolver agua y
eventualmente se saturará en
volátiles y se producirá la exsolución
(separación) de una fase acuosa
desde la fase silicatada fundida.

24. Composición del magma
 Bajo las mismas condiciones de presión y temperatura, un magma
granítico es capaz de disolver más volátiles que un magma de
composición basáltica. Es decir, un magma félsico es capaz de exsolver
sus volátiles a una menor presión (= menor profundidad) que un magma
máfico.

25. Solubilidad de H2O en magmas
 El agua en un magma (a tº > 800ºC) existe
esencialmente como grupos hidroxilo (OH),
aunque a altas presiones y con alto contenido
de agua también pueden existir moléculas
individuales de agua (H2O).
 La solubilidad de agua en magmas se piensa
que está controlada por la siguiente reacción de
equilibrio
 H2O(molecular) + Oº  2OH

26. Solubilidad de H2O en magmas
 En la reacción anterior el Oº corresponde al
oxigeno que sirve de puente o polimeriza la
estructura silicatada del magma.
 Los magmas de baja viscosidad tienen una baja
proporción de Oº que los magmas graníticos
altamente polimerizados.
 Consecuentemente, los magmas basálticos
pueden acomodar menos grupos OH en sitios
substitutos de Oº, lo que puede explicar que
pueden disolver menos agua que un granito.

27. Solubilidad de H2O en magmas
 Cuando cristaliza un magma la asociación del
liquidus está dominada por minerales anhidros y
la concentración de elementos incompatibles,
incluyendo el H2O y otros volátiles aumenta por
procesos similares a la cristalización
fraccionada magmática.
 Tarde o temprano, en algún punto de la
secuencia de cristalización el magma se
saturará en H2O, lo que resultará en la
exsolución de una fase acuosa de la masa
silicatada fundida.
 Proceso denominado saturación de H2O, pero
también denominado “ebullición” o “saturación
de vapor”.

29. Agua en magmas
 Si no se menciona la presión, temperatura y
composición de una solución acuosa
magmática, no se puede saber si existe como
líquido o vapor o como una fase homogénea
supercrítica.
 En ese caso se denomina “fluido H2O”
 Ya que la fase acuosa es mucho menos densa
que la fase silicatada fundida de la que deriva y
porque puede contener otras especies volátiles
de baja solubilidad como CO2 o SO2, a menudo
se denomina “vapor” o “fase volátil”.

31. Agua en magmas
 Un fluido supercrítico es uno que
efectivamente llenará su contenedor y en
este caso debe ser considerado gas o
vapor, aunque su densidad puede ser
mucho mayor que la del gas que podemos
encontrar en la superficie terrestre.
 Consecuentemente, los términos
saturación en H2O, ebullición y saturación
de vapor son equivalentes.

32. Primera y segunda ebullición
 El proceso por el cual la saturación de vapor se
logra por el descenso de presión (Ej. Por el
ascenso del magma o por despresurización de
la cámara magmática por falla) se denomina
“primera ebullición”.
 Como se mencionó antes, la saturación
respecto a un fluido acuoso se puede lograr
también por la cristalización progresiva de
minerales anhidros en condiciones isobáricas y
este proceso se denomina “segunda ebullición”,
a veces referida también como “ebullición
retrógrada” porque ocurre al disminuir la tº.

33. Saturación en volátiles
 Es obvio que aparte de la fuerte
dependencia de la presión la saturación
de fluidos es función del contenido original
de agua del magma.
 Los magmas más ricos en agua y volátiles
se saturarán antes, relativo al progreso de
la cristalización, que los que contienen
pocos volátiles.

34. Exsolución de una fase fluida del magma
 Los datos experimentales coinciden en
indicar que un magma granítico (félsico)
exsolverá un fluido acuoso como una
consecuencia normal de su cristalización.
 Los pórfidos de Cu-Mo, depósitos
epitermales de metales preciosos y
depósitos de tipo skarn polimetálicos
están genéticamente relacionados a estos
procesos magmático-hidrotermales.

35. La saturación en volátiles depende de la presión, pero
también del contenido inicial de agua del magma.
Estudios experimentales indican que un magma granítico a 8 kbar con 2% en peso de H2O comenzaría
a cristalizar plagioclasa a los 1100ºC seguida de la aparición de feldespato-K y cuarzo a la tº del
liquidus; la saturación en H2O ocurriría a una tº justo encima del solidus cuando 80% del fundido ha
cristalizado, el solidus se intersecta a los 650ºC cuando el granito se ha solidificado totalmente (A-A’-A”)
.

36. En el caso improbable de un magma granítico a 8 kbar con 12% en peso de H2O, éste no comenzaría a
cristalizar plagioclasa hasta los 750ºC y la solidificación ocurriría rápido entre 750 y 650ºC siempre con
presencia de agua (B-B’-B”).
Los magmas con altos contenidos de agua inicial
cristalizan en profundidad.

37. Emplazamiento en condiciones someras
Un magma granítico a 2 kbar con 2% en peso de H2O, cristalizaría en un intervalo grande de
temperatura estando subsaturado, pero la saturación se lograría a 700ºC y solo después de 60 a 70%
de cristalización (C-C’-C”).

38. Emplazamiento en condiciones someras
Un magma granítico a 2 kbar con 6-7% en peso de H2O, estaría saturado y la cristalización en
presencia de agua ocurriría en un rango de temperatura más amplio que a mayor profundidad (D-D’-D”).

39. Segunda Ebullición y Generación de Fluidos
Hidrotermales
 La separación masiva y violenta de una fase
hidrotermal será capaz de secuestrar metales antes
de que entren a formar parte de minerales
formadores de roca.
 Esto implica que mientras menos cristalizado este un
magma antes de que comience cristalización masiva
y rápida, existe mejor probabilidad de extraer altos
contenidos de metal.
 La convergencia de parámetros geológicos,
tectónicos y termodinámicos durante el
emplazamiento de magmas será de gran relevancia
en la optimización de procesos hidrotermales
capaces de secuestrar metales desde un magma.

40. ¿Qué pasa con la fase fluida?
 La fase hidrotermal exsuelta de un magma
en cristalización está inicialmente en un
estado supercrítico a temperaturas
magmáticas (~800ºC).
 Al ascender y enfriarse e interceptar su
solvus termodinámico se separará en una
fase vapor y una fase líquida salina
(salmuera).

41. Desarrollo de dos fluidos mineralizadores a alta temperatura a partir de un
fluido magmático con salinidad de 8.5% NaCl
de Ulrich (1998)

42. Separación de fases
 La fase salina concentra cloruros de Na, K
y Fe (con salinidades de 35 a 70%).
 La fase vapor contiene las fases volátiles
ácidas: SO2, CO2, HCl y HF si hay.
 El vapor puede contener Cu, Au, Ag y S,
más As, Sb, Te y B.
 El Fe, Zn, Pb, Mn y posiblemente el Mo se
particionan preferentemente en el líquido
salino.

43. TIPO II - Líquido, con
gran burbuja de vapor
TIPO III - Vapor,
fluido, sólidos
TIPO III - Multifase,
Vapor, líquido, minerales
hijos
Inclusiones fluidas de Bajo de la Alumbrera
(Stultz, 1985)

44. Trayectoria I -
Fluido caliente de
ascenso rápido que
intersecta el solvus y
produce una salmuera y
vapor diluido.
Trayectoria II -
Ascenso más lento de
líquido más frio que no
intersecta el solvus y no
genera una fase vapor;
Tiene baja salinidad, pero
sigue siendo magmático.
De Shinohara y
Hedenquist (1997)

45. Sillitoe, 2010

46. Proffett (2009) Geology, v. 37, p.675-678
 La profundidad de la fuente de los fluidos puede tener un
efecto fundamental en las características de los pórfidos
cupríferos asociados.
 Pórfidos Cu asociados con cámaras magmáticas someras
(techos 3-4 km de prof.)  zonas de alta ley asociadas a
intrusiones más antiguas con abundantes vetillas A,
alteración de feldespato y asociaciones de sulfuros altas
Fe/Fe+Cu, bajas S/Fe+Cu sulfuros – óxidos. Bornita-
Magnetita (poca Py); Mgt/Bo = 2 a 4
 En techos de la cámara magmática >5 km los pórfidos
cercanos en edad a la mineralización están menos
relacionados con la mineralización.

47. Proffett (2009) Geology, v. 37, p.675-678
 Techo >5 km  leyes más altas con enjambres de
vetillas con halos de alteración que incluyen sericita
además de feldespato y biotita.
 Las asociaciones de sulfuros son de más bajo
Fe/Fe+Cu y más alto S/Fe+Cu. Calcopirita dominante;
poca Bo y Mgt poco comun y vetillas A – abundantes.
 Las diferencias en las características de los depósitos
parecen corresponder al cambio de fluidos de dos
fases, con cloro que se exsuelven de un magma a
poca profundidad a uno de una sola fase en
profundidad.

48. Segunda ebullición (retrograda)
 Dependiendo de las condiciones físico-químicas
imperantes en el magma en cristalización, los
metales como el Cu, Zn, Pb, Au, Ag, etc.
tendrán un comportamiento compatible o
incompatible.
 Si su comportamiento es compatible serán
incorporados a la fase cristalina como trazas en
minerales formadores de roca y no estarán en la
fase fluida.
 Si se comportan como incompatibles, como
ocurre en magmas oxidados, se particionarán a
la fase fluida y estarán disponibles para
participar en los procesos hidrotermales
formadores de depósitos minerales.

49. Otros elementos
 Otros componentes importantes para el
sistema hidrotermal también deben
particionarse a la fase fluida. Ej. el Cloro
que es un elemento que se libera del
magma en cristalización y arrastra al Cu.
 El azufre también se liberará del magma
en forma de SO2 si el magma tiene alta
fugacidad de oxígeno.

50. Efectos mecánicos de la ebullición
 Un fluido acuoso restringido a la zona del techo
de una cámara magmática félsica tendrá poco
efecto en la concentración de metales, a menos
que pueda circular eficientemente dentro y
alrededor del complejo intrusivo del que deriva.
 Sin embargo, la aparición de un fluido acuoso
exsuelto de un magma está también
acompañada de la liberación de energía
mecánica, ya que el volumen por unidad de
masa del fundido silicatado más el fluido
acuoso es mayor que el de la del magma
saturado en agua (Burnham, 1979).

51. Cambio de volumen
El volumen por unidad de
masa del fundido silicatado
más el fluido acuoso
exsuelto es mayor que el
de la del magma saturado
en agua.

52. Cambio de volumen (ΔVr) y energía mecanica (PΔVr) asociada con la cristalización
de un magma saturado en H2O (modificado de Burnham, 1972, 1985).
Bodnar R J et al. Geology 2007;35:791-794

53. La capacidad del magma en cristalización para
producir fracturamiento hidráulico está condicionada
por la presión litostática (profundidad).

54. Efectos mecánicos de la ebullición
 A niveles someros de la corteza el cambio
volumétrico que acompaña la liberación de un
fluido acuoso puede ser de hasta un 30% (a una
Ptotal de 1 kbar).
 Eso genera una sobrepresión en la cámara
magmática y puede causar el fracturamiento
frágil de las rocas circundantes.
 El fracturamiento hidráulico que resulta tiende a
formar fracturas con manteos fuertes (sub-
verticales), ya que la expansión de la masa
rocosa ocurre en la dirección del menor stress,
el cual usualmente está en el plano horizontal.

55. Efectos mecánicos de la ebullición
 El fracturamiento hidráulico emana desde zonas
donde se exsuelve H2O en la porción apical de
intrusivos félsicos en cristalización y pueden
propagarse hacia arriba en las rocas
encajadoras e incluso pueden alcanzar la
superficie.
 Trabajos experimentales han confirmado que el
emplazamiento a nivel alto de magmas
graníticos aumenta la posibilidad de
fracturamiento frágil, tanto en el intrusivo mismo,
como en las rocas encajadoras (Dingwell et al.,
1997).

56. Cambio de volumen
de volátiles exsueltos
El volumen de los volátiles
exsueltos depende de la presión.

57. Concentración de volátiles magmáticos
en apófisis de cúpulas de batolitos
Candela & Piccoli, 2005

59. Efectos mecánicos de la ebullición
 El fracturamiento derivado de la liberación de
una fase acuosa desde un magma en
cristalización a niveles epizonales provee una
permeabilidad secundaria que permite una
circulación eficiente de fluidos que depositan
menas en las fracturas o rocas fracturadas.
 Los factores que permiten el fracturamiento
frágil en sistemas formadores de depósitos
ligados a intrusiones graníticas incluyen la
saturación de volátiles, lo que aumenta la
viscosidad del magma debido a la
deshidratación, vesiculación de burbujas y
enfriamiento rápido.

62. Brecha hidrotermal con matriz de
turmalina; Mina El Teniente

63. Calcopirita-pirita-hematita rellenando
espacios abiertos en brecha de turmalina

64. Protolito y carácter de intrusiones
Gráfico de P vs tº mostrando las condiciones donde ocurre la fusión anhidra de
protolito de anfibolita (I), biotita (II) y muscovita (III) y los niveles esperables de
Emplazamiento en la corteza en función del solidus saturado en agua.

65. Diagrama esquemático mostrando el estilo de emplazamiento y el carácter
metalogénico de granitos formados en las condiciones del gráfico anterior.
Carácter metalogénico de intrusiones

66. Transferencia de masas en sistemas
hidrotermales
 Normalmente las soluciones hidrotermales están
subsaturadas en metales, de modo que su
concentración anómala para formar yacimientos
requiere la circulación de un gran volumen de
fluidos por una unidad de roca, de modo que los
metales se concentren por la precipitación
continua de minerales a partir del fluido
circulante (altas razones agua/roca).

67. ¿Porqué circulan los fluidos hidrotermales?
 La razón principal la constituyen las diferencias de
densidad inducidas termalmente, también las
diferencias de composición.
 Gradientes de presión: compactación sedimentaria,
generación de fluidos metamórficos, dilatación
durante deformación tectónica, diferencias de
elevación, liberación de fluidos de un magma
(típicamente a alta presión y temperatura, como en
pórfidos Cu).

68. Advección o convección de fluidos
 Los fluidos necesitan espacio físico para fluir a través
de la corteza terrestre.
 Muchos minerales de mena son precipitados como
relleno de espacios abiertos.
 La porosidad y permeabilidad de las rocas son
importantes en el control de:
 La ubicación de la mineralización (a escala local y
regional).
 Del tamaño y forma de los depósitos minerales.
Transferencia de masas en sistemas
hidrotermales

69.  Porosidad primaria: generalmente rocas
sedimentarias o volcánicas (Ej. Rocas clásticas bien
seleccionadas, arrecifes, lavas brechosas y
vesiculares).
 Porosidad secundaria: ¡Importante!
 Inducida tectónicamente: fallas, diaclasas, etc.
 Inducida por el fluido: facturamiento hidráulico,
disolución (Ej. Karsts), dolomitización.
 Preparación del terreno (‘ground preparation’)
condiciones geológicas previas a la circulación de
fluidos hidrotermales que permiten la circulación de
fluidos hidrotermales y concentración de minerales
de mena.
Transferencia de masas en sistemas
hidrotermales

70. Transferencia de masas en sistemas
hidrotermales
 La razón de flujo de un fluido depende de su:
 Densidad
 Viscosidad
 Diferencia de presión
 Permeabilidad del medio
 Se rige por la Ley de Darcy (hidrogeología)
Q = KiA
Q = descarga (m2/seg.)
K = conductividad hidráulica (coeficiente de permeabilidad; m/s)
i = gradiente hidráulico (h/l; diferencia de altura por el trayecto l)
A = área de la sección (m2)
La razón de flujo volumétrico es función del área de
flujo, elevación, presión del fluido y una constante de
proporcionalidad.

71. Transferencia de masas en sistemas
hidrotermales
Difusión
 Movimiento de especies moleculares o iónicas a través de un
medio “inmóvil” (gas, líquido o sólido); generalmente inducido
por gradientes de concentración.
 F = -D(dc/dx) Primera Ley de Fick
 F = flujo difusivo
 D = coeficiente de difusión
 dc/dx = gradiente de concentración
 - signo negativo indica hacia abajo en el gradiente de difusión
 D para iones o moléculas en agua ~10-5 cm2/seg.
 D para iones en sólidos a 1000°C ~10-10 cm2/seg.
 En general la difusión en líquidos es importante solo
cuando el fluido está estático y/o donde la
permeabilidad es baja y la difusión en sólidos es
importante solo a altas temperaturas.

72. Condicionantes físico-
químicas para formación de
pórfidos cupríferos
 Los sistemas porfídicos están
relacionados genéticamente a plutonismo
de arcos magmáticos
 La mayoría de los intrusivos no
desarrollan sistemas de alteración
hidrotermal / mineralización importantes
 ¿Qué características debe tener un
magma para formar sistemas porfídicos?

73. Condicionantes físico-químicas para formación
de pórfidos cupríferos
 Temperatura o contenido calórico del magma
 Contenido de metales
 Contenido de azufre
 Contenido de cloro
 Estado de oxidación (O2)
 Contenido de volátiles (H2O, CO2, etc.)

74. Temperatura o contenido
calórico del magma
 Debe tener suficiente energía calórica
para sostener sistema hidrotermal
 Los magmas félsicos tienen temperaturas
en el rango ~900 - 700°C
 Existencia de una cámara magmática
mayor a >6 km de profundidad

75. Contenido de metales
 Contenido normal en magmas es
suficiente
 Modelo de Cline & Bodnar (1991) predice
que es posible generar un pórfido
cuprífero a partir de un magma
calcoalcalino típico, sin contenido anómalo
de metales
 Un mayor contenido de metales es
favorable, siempre que ellos sean
incorporados en fluidos hidrotermales

76. Contenido de azufre
 Los pórfidos cupríferos son grandes
anomalías de S
 Tienen una relación azufre/metal muy alta
(Ej.: S/Cu>10)
 Sulfuros Fe, Cu, As, Sb, Mo, etc.
 Sulfatos Ca (anhidrita) abundantes
 Magmas félsicos poco S; magmas máficos
más S

77. El Rol del Cloro (Cl-)
 Partición de metales a fase volátil
 El Cl- permite el transporte y
concentración de metales
 El Cl- se concentra fuertemente en la fase
acuosa que se separa de un magma
 El Cl- forma complejos iónicos estables
con metales a alta temperatura
 Los complejos iónicos clorurados se
desestabilizan a temperaturas ~<300ºC

78. Fugacidad de Oxígeno en
Magmas
 Controla la partición del Azufre hacia la
fase acuosa (Burnham, 1979; Ishihara,
1983)
 El azufre en magmas está como SH- (ión
bisulfuro) en tetrahedro SiO2
 El azufre en soluciones acuosas está
como H2S o como SO2
 La solubilidad en magmas del H2S >>>
que del SO2

79. Fugacidad de Oxígeno en Magmas
 Magmas con alta fugacidad de O2:
 El azufre estará en las fases acuosas liberadas del
magma y tendrán tendencia a formar depósitos de
sulfuros de metales sulfófilos (Cu, Mo, Pb, Zn, Ag, Au).
 Típico de magmas producidos por fusión de materiales
máficos ígneos (Tipo I o Serie de Magnetita).
 Magmas con baja fugacidad de O2:
 El azufre se integra a la fase silicatada (no se libera del
magma) y se tendrá tendencia a formar depósitos de
óxidos de metales litófilos (Sn, W, Be, Nb, Ta, Th).
 Típico de magmas producidos por fusión de materiales
sedimentarios pelíticos (Tipo S o Serie de Ilmenita).

80. Temperatura vs
Fugacidad de Oxígeno
Mostrando las fases
sólidas en equilibrio, la
fase vapor y los campos
de los depósitos
minerales
Ohmoto (1986)

81. Contenido de Agua en Magmas
 Determina la capacidad del magma para extraer,
transportar y concentrar metales.
 H2O < 2% en peso  No se genera un sistema
hidrotermal adecuado
 H2O > 5% en peso  Magma se satura en profundidad y
cristaliza a más de 6 km de la superficie
 La generación de depósitos minerales mayores de
origen hidrotermal está limitada a un rango de
contenido de H2O muy estrecho
 Esto explica porque los depósitos mayores son la
excepción y anómalos, a pesar de la asociación
común de magmas con minerales metálicos

82. Cristalización Fraccionada en Magmas
 Se observa que a mayor grado de fraccionamiento del
magma: Cu-Mo  Mo  Ta, Nb, Bi, Be, Ga, REE
 Es importante para concentrar metales en fases residuales
fundidas a niveles epizonales
 El fraccionamiento de plagioclasa e niveles corticales
resulta en una concentración exponencial de Cu en fases
residuales
 Fraccionamiento de hornblenda-Na reduce la razón
NaCl/KCl lo que explica la alteración potásica en pórfidos
aun de composición diorítica
 La cristalización fraccionada produce un progresivo
aumento proporcional de volátiles en las fases residuales
silicatadas fundidas

84. Gustafson, 1979

85. Sillitoe, 1997
Mezcla de magmas

86. Hattori y Keith, 2001
Mineralium Deposita
v. 36, p. 799-806
Contribución de magmas
máficos a mineralización
de pórfidos cupríferos

87. La fuente ígnea
en algunos depósitos
epitermales corresponde
a un sistema de tipo
pórfido cuprífero en
profundidad.
Ej. Pórfido de Cu-Au
Far South East y
Yacimiento epitermal de
Cu-Au Lepanto en
Filipinas (Hedenquist et
al., 1998)

88. Hedenquist, Arribas Jr. y Reynolds (1998)

89. ¿Fuente del Cobre en Pórfidos
Cupríferos?
 ¿Aporte de placa en subducción?
 ¿Fusión parcial del manto?
 ¿Concentración y reciclaje de
corteza continental?

90. ¿Qué determina la capacidad de un
magma para generar pórfidos cupríferos?
 ¿Las condiciones de generación del
magma en su fuente?
 ¿La diferenciación magmática?
 ¿La existencia de cámaras
magmáticas corticales?
 ¿Qué condiciones tectónicas
permiten el desarrollo de cámaras
magmáticas corticales?

91. ¿Qué determina la variación de
tamaño-ley?
 ¿Fluidos conteniendo más metales?
 ¿La existencia de una “trampa”
eficiente para la precipitación
mineral?
 ¿La focalización del flujo hidrotermal
por estructuras o transición frágil-
dúctil?
 ¿Varias etapas de mineralización?