petrogénesis de porfidos de cu- dr. osvaldo rabbia.pdf

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Petrogénesis de Pórfidos de Cobre O.M. Rabbia - Lima 2015 1/89Lima, 25 y 26 de Mayo de 2015

Osvaldo M. [email protected]

Instituto de Geología Económica Aplicada,Universidad de Concepción, Chile

Petrogénesis depórfidos de Cu

Petrogénesis depórfidos de Cu

Curso

Universidad Nacional Mayor de San MarcosSEG-UNMSM Student Chapter, Geología

Petrogénesis de Pórfidos de Cobre O.M. Rabbia - Lima 2015 2/89

TEMARIODía 1

1. Definiciones y generalidades sobre los pórfidos de cobre.2. Contexto tectónico:

Subducción. Anatomía de una zona de subducción,parámetros y variables que la controlan.

Estructura , espesor, densidad y estado termal de lalitósfera continental y oceánica.

Resistencia litosférica. Tipos de márgenes continentales activos. Estratigrafía ígnea de un arco. Vuelco mantélico, plumas y LIP’s y la “Big picture” de

la subducción. Perturbadores tectónicos y metalogénesis de arco.

Cuestionario/test

2


Pórfidos de Cu: generalidades…


Distrito de Sierra Gorda (Eoceno tardío) Norte de Chile.

Qué es un Pórfido de Cobre (PCD) ?

Esperanza (Cu-Au-Mo)Esperanza (Cu-Au-Mo)

Depósito de oxidados de CuDepósito de oxidados de Cu

- Un depósito de cobre de gran tonelaje y baja ley?- Una gigantesca anomalía de Cu en la corteza continental?- La principal fuente de cobre de la economía mundial?- otra….?

3


PCD es una gigantesca anomalía deS y Fe en la corteza continental:[S] >10 [Metal]

La calcopirita (CuFeS2) es el sulfurode Cu más abundante.

La Cpy se presenta tanto disemina-da (en la matriz), en pequeñasvetillas, en stockwork (enrejado devetillas) y como relleno de brechas.

Técnicamente…

Se caracterizan por presentar intrusivoscon textura porfídica; de composiciónintermedia (60-75 % SiO2) -roc. félsica-.


Precio del metal Ley de corte

Porcentaje de ganga

Impacto del mercadoRelación mena/ganga según

los depósitos

>95% de los mineralesque transportan estos

camiones es ganga!Pórfidos de cobre

50

60

70

80

90

100

Mn Al Cr Fe Zn Pb Sn Ni Cu Au

Ganga %

Mena

Ley

prom

edio

(%) d

el m

etal

PCD

Son depósitos de baja ley y gran tonelaje.

Técnicamente…

Baja Ley

Alta Ley

4


Los PDC se asocian a stocks y/o enjambres dediques sub-verticales, conectados en profundi-dad (5-15 km) con intrusivos mayores.

Técnicamente…

La alteración varía según un patrón general:Silice masiva (lithocaps; hasta >1 km espesor)Argílica (intermedia → avanzada)Cuarzo-sericítica ± cloritaPotásica (± alta ley Cu -Bn/Cpy-)Sódico-cálcica temprana (estéril)

La vida media de un sistema de PDC es de entre100 Ka hasta varios Ma (1-3).

La alteración en los PCD ocupa un gran volumenen la corteza (10 → >100 Km3).

Prop

ilític

a


Fluidos en los sistemas de PCD ysu circulación a escala cortical.

Pórfidos de Cobre (PDC)

5


Infiltración de fluidos controlada por fracturas en rocas metamórficas de alto grado (granulitas -parteoscura-) que retrogradan por hidratación (anfibolitas -parte clara-). Mt Trollslottet, Queen Maud Land,Antarctida.

La escala de la circulación de fluidos en los sistemas PCDrivaliza con la de los sistemas metamórficos; pero la relaciónfluido/roca en los sistemas PCD es generalmente mayor.

1 m

7 m


Los PCD, tienden a generarse preferentemente en márgenes conver-gentes en donde el espesor de la corteza del arco supera los 30 Km.

Chiaradia, 2014

Pérdida de Cu

Cortezagruesa

Cortezadelgada

Cortezadelgada

Cortezagruesa

A donde va el Cu cuandola corteza del arco superalos 30 Km?

6


Pórfidos de Cobre (PDC) los PDC tienden a agruparse en cluster (5 a 30 km de diámetro), y éstos,

en cinturones lineales de cientos de km de largo, los cuales puedenpermanecer activos por 10 Ma.

Custer de PCDChuquicamata

Cinturón de PCDEoceno Superior -Oligoceno Inferior



Vry et al, 2010

Los centros mineralizados de un cluster pueden tener una fuentemagmática común en profundidad. Al menos 2 centros mineralizados

en el depósito de El Teniente

7



Los centros minera-lizados de un clusterpueden tener unafuente magmáticacomún.

Yerington y Ann-Mason Passvinculados en profundidad a

una misma fuente magmática



Los PDC tienden al gigantismo, es decir a un gran tonelaje de rocamineralizada. Si, bien no hay un consenso sobre los criterios y/olímites de las categorías para la clasificación de los PCD en relacióna su tamaño, hay coincidencia en la existencia de un amplio rango.

El enriquecimiento en Cu de los PDC respecto del contenidopromedio en la corteza, es decir la ley de Cu en el depósito (0,5g/tn) respecto del clarke (27 ppm), varía entre 100 a 300 veces.

Clasificación de PDC

Small: <0,06 MTn CuIntermediate: 0,06-2,0 MTn Cu

Giant: >2,0-24 MTn CuSupergiant: >24 MTn Cu

Clasificación de PDC

Small: <0,1 MTn CuModerate: 0,1-0,32 MTn Cu

Large: 0,32-1,0 MTn CuVery large: 1,0-3,2 MTn Cu

Giant: 3,2-10 MTn CuSupergiant: 10-31,6 MTn Cu

Behemoths: >31,6 MTn Cu

Singer (1995)

Clark (1993)

small intermediate giant supergiant

small moderate large very large giant supergiant behemoth

0,1 1 10 100(MTn Cu) Río Blanco-Los Bronces = 200 MTn Cu..!

8



Richards (2013)

Ubicación de sistemas porfíricos gigantes



Los PDC representan 75% del Cu; 50% del Mo; 20% del Au yel 100% del Re que se produce anualmente a nivel mundial.

El recurso $ en un solo PCD puede llegar hasta US$ 900.000 M(ej.: Río Blanco – Los Bronces: 200 Mt Cu fino a US$3.40 la libra).

Open pit de la mina Los Bronces, ubicada a 65 km al NE de Santiago

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Clasificación de los depósitos tipo pórfido(según metal dominante)

ORO ESTAÑO MOLIBDENO COBRE

Au SnMo

Mo-(W)Mo-Cu

Cu-(Au-Ag)Cu-(Mo-Au)

Cu-(Mo)Cu-(Au)

Modificado de Einaudi 1997

Pórfido Paleoceno de Cu-(Mo)Cerro Verde, Perú

Principales familias de depósitos tipo pórfido


Clasificación de los pórfidos de cobre (PDC)Pórfido COBREMetales Cu-(Au-Ag) Cu-(Mo-Au) Cu-(Mo-Re-Au) Cu-(Mo) Cu-(Au)Trazas +/- Te Mo, Ag

TectónicaArco isla asociado

c/rifting; probable-mente accrecionados

al continente

Retroarco cont.Extensional,

Transtensional

post-subduction,post-collisionalenvironment

Eje de arcocontinental

Eje dearco de

islas

Intrusivos Sienita, Monzonita,(Alcalina)

Qz-Monzonita,Monzonita, (KCA)

Qz-Monzonita aGranodiorita (CA)

Ton, DioQz-Dio (CA)

Rocasígneas

coetáneasMonzonita, Mzdio,

Gabro alcalinoMz, Mzdio,Traquiand.

Qz-Monzonita,Granodiorita,

Andesita, Dacita

Qz-Mz,Qz-Dio

Dio, And

EjemplosGalore Creek; Cariboo-

Bell Copper MtnIngerbelle; Afton (BC);

Skouries (Grecia)

Bingham, BajoAlumbrera Ok Tedi,

Grasberg, Cerrillos (NewMex) A. O. (Colorado)

Sta. Rita (NM)

Pagoni Rachi/Kirki;Konos, Maronia,

Melitena (Grecia),Vardenis (Armenia)?

Yerington, El SalvadorChuqui, RT, Potrerillos

Ray (Arz), Tanama (PR),Los Pelambres, Río

Blanco - Los Bronces,El Teniente, Escondida,

El Abra, Collahuasi.

FSE, DizonSto. ThomasGuinaoangBatu HijauPanguna

Alteraciónvetillas

Sin vetillas de Qz. Alte-ración Na-Ca: Px, Ep

escapolita, granate; Mt

vet qz A, B Asoc. K (Bt,Kf) Ser-Py en borde

vet qz A, B Asoc. K (Bt,Kf) Ser-Py en borde

Kf raroSer-débil

Mt-Hm, AA

Notas0.5-1.0%Cu <10g/t Mo0.3g/t Au Muchos son

peq. (<65Mtn)

± rico en Au muchos con% Cu = g/t Au hasta 2 g/t

AuCon rheniite

comun’ ↓Au 0.5-1.5%Cu 0.01-0.03% Mo0.03g/t Au 1.0 g/t

Ag

0.35-0.7%Cu<10g/t Mo, 0.5g/t Au

1.5 g/t Ag

Modificado de Einaudi 1997

10


Sistema de pórfido cupríferoSistema de pórfido cuprífero

Modificado de Hedenquist et. al. (1996)

SistemaGeotermal

Sistema Volcánico-Hidrotermal

500o- 900o

SO2; HCl; CO2 200o- 300o

CO2; HCl; SLago ácido(cráter)100°C CO2 ; H2S

Aguas Termales

1 km

Epitermal de altasulfidación Au-Cu

Pórfido de Cu

400°30

0°

200° 300°Epitermal de bajasulfidación Au-Ag

ebullición

Fluido ácido

Aguameteórica

200° Fluido

magmático salinoFlujo del fluidoAscenso de vapor

Neutralizaciónprimaria

Depósitotipo-skarn


Países productoras de cobre

Codelco (Chile) - 1,757 MTn de Cu

AndesAndes

OrógenoAndino

11


Contexto tectónico



Tradicionalmente los PDC se mues-tran como ejemplos típicos de sis-temas mineralizados asociados azonas de subducción (El Salvador,Chile).

En la zona centro-norte de Chile, enlos últimos 200 Ma → 5 franjas dePDC en 2000 km del margen Andi-no. Si c/u duró 10 Ma → 50 Made productividad metalogénica →25 %; o sea 75 % del tiempo lasubducción Andina fue improduc-tiva (no generó sistemas PCD).

123451

2

3

4

5

12


Cinturón MiocenoPERÚ (54)

Cinturón Mioceno tard.-Plioceno temp-CHILE Central (170)

Cinturón Eoceno tard.- Oligocenotemp. Norte de CHILE (260)

Cinturón Paleoceno-Eoceno temp.Sur del PERÚ - Norte de CHILE (53)

BUTTE (35)

BINGHAM (29)

CERRO COLORADO (14)

PEBBLE (13)

ANTAMINA (12)

LARAMIDE Arizona-Sonora SW-USA (217)

© Mpodozis 2006

Tectónica, magmatismo y mineralizaciónen el margen Andino

Tectónica, magmatismo y mineralizaciónen el margen Andino

Si la subducción y elmagmatismo fue ± continuodurante los últimos 200Ma…

Por qué la formaciónde depósitos

minerales tipo PCDha sido discontinua!

Cambia la evolución de losmagmas durante los

períodos de fertilidadmetalogénica del arco…?


PlanetaTierra

Perspectiva globalPerspectiva globalEl magmatismo yla metalogénesis

asociada a zonas desubducción, resultan de

una compleja interacciónentre procesos corticalesy mantélicos profundos.

¿Qué procesos gobiernan una zona desubducción y cuál es su anatomía básica?

Metalogénesis ↔ Magmatismo ↔ Subducción

Pórfidos deCobre (PDC)

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Inicio de la subducción profunda → tectónicade placas modernaInicio de la subducción profunda → tectónicade placas moderna

Historia Térmica del Planeta Tierra

Modificado de Labrosse, Poirier, Le Mouel (2001); Ismirnov (2011)

t0 t1 t3 t4

4550 Ma Presente4525 Ma >2000 Ma

sólido +líquido líquido

ss l s

sl s

Arqueano FanerozoicoProterozoico

t2

>3500 Ma

s

t0 = Consolidación planetaria ~4550 Mat1 = Formación temprana de un núcleo metálico, líquido y denso ~4525 Mat2 = Subducción local, esporádica, de bajo ángulo y poco profunda >3500 Mat3 = Subducción profunda → inicio de un núcleo sólido >2000 Ma y para <2000

Masubducción moderna.

t4 = Presente

líquido



Parche silíceorico en hierroParche silíceorico en hierro

Modificado de Buffet et al., (2001)

Capa silíceaparcialmente

fundida ??

ULVZ= ultra lightvelocity zone

(1-2 km espesor)

Capa silíceaparcialmente

fundida ??

ULVZ= ultra lightvelocity zone

(1-2 km espesor)

Equilibrio Qco.Núcleo-MantoEquilibrio Qco.Núcleo-Manto

Fe

Silicatos

1mm

Mantoinferior

Núcleoexterno

capa“D”

Plumas ricas enelementos livianos

(?)

Fe fundido

200

100

0 kmULVZ

Capa “D”: transiciónNúcleo-Manto

Capa “D”: transiciónNúcleo-Manto

(zona de transferencia de masa y energía desde el núcleo)

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Aspecto actual de la Capa “D”Aspecto actual de la Capa “D”(resultado de tomografía sísmica proyectado en superficie)

Petrogénesis de Pórfidos de Cobre O.M. Rabbia - Lima 2015 28/89Davies & Richards (1992)

Perfil de viscosidaddel Manto

Perfil de viscosidaddel Manto

1000

2000

3000

18 20 22 24Log viscosidad

(Pa.seg)

Prof

undi

dad

(km

)

(D-660 Km)

Astenósfera

MantoInferior

Mantosuperior

Núcleo externo

Corteza Continental

Velocidadondas S (km/s)

3 4 5 6 7900

800

700

600

500

400

300

200

100

(g)

(f)

(e)

(d)

(c)

(b)

(a)

Prof

undi

dad

(km

)

Litosfera

Corteza Oceánica

Astenósfera

Peridotitasólida

Cambio a >

MohoMoho

(D-410)

(D-660)

Transición

Superior

Inferior

Cambio a >

Corteza Continental

Velocidadondas S (km/s)

3 4 5 6 7900

800

700

600

500

400

300

200

100

(g)

(f)

(e)

(d)

(c)

(b)

(a)

Prof

undi

dad

(km

)

Litosfera

Corteza Oceánica

Astenósfera

Peridotitasólida

Cambio a >

MohoMoho

(D-410)

(D-660)

Transición

Superior

Inferior

Cambio a >

Estructuradel MantoEstructuradel Manto

Sistema dedoble

convección(Empaquetamientos más densos)

d. Ol Sp (D-410)f. Sp Perv (D-660)

Zonas de Transición:

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Rocas del manto involucradas en lasubducción y el magmatismo de arcoRocas del manto involucradas en la

subducción y el magmatismo de arcoOlivino

ClinopiroxenoOrtopiroxeno

Harzburgita Wehrlita

Websterita

Ortopiroxenita

Clinopiroxenita

Peridotitas

Piroxenitas

90

40

10

10

Dunita

Websterita olivínica

Lherzolita

(Mg,Fe)2SiO4

CaMgS2iO6(Mg,Fe)2Si2O6

Peridotita + H2O(in) = serpentinita ↔ Serpentinita + T°C = Peridotita + H2O(out)


Densidad de las rocas de laCorteza y el Manto

Densidad de las rocas de laCorteza y el Manto

C. Continental ~2.75 gr/cm3

C. Oceánica ~2.85 gr/cm3 M. Litosférico ~3.37 gr/cm3M. Astenosférico ~3.30 gr/cm3

Lherzolita (Ol-Cpx-Opx)Eclogita (Px-Gr-Rt)(Ol) Dunita

(Ol-Opx) Harzburgita

ContinentalManto

OceánicaManto superior Base(4.4)

LitosféricoCorteza

(gr/cm3)

rocas

2.8 3.6 3.7 3.83.2 3.3 3.4 3.5 3.9 4.03.13.02.92.7

Astenosférico

Las eclogitas son rocas corticales con densidades superiores a lamayoría de las rocas mantélicas (a igual profundidad)

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Subducción: Placa tectónica (Litósfera)Subducción: Placa tectónica (Litósfera)

CortezaContinental

MantoConvectivo

Manto Rígido

LitósferaContinental

Astenósfera

CortezaOceánica

LitósferaOceánica

(rígida) (rígida)

(dúctil)

(hasta ~200Km)

(hasta ~100Km)(?)1250°C


Subducción: LitósferaOceánica vs. Edad

Subducción: LitósferaOceánica vs. Edad

100 3320 4840 6856(Ma)

Edad del piso oceánico

150 100 50 0 500 1000 1500

0

2

4

6

Prof

undi

dad

(km

)

Edad (Ma) Distancia (km)

10 (mm/a)

Dorsal centrooceánica

8

~4°C~4°CEnfriamientoy alteración

~1100°CCorteza oceCorteza oceáánicanica

150 100 50 0 500 1000 1500

0

2

4

6

0

2

4

6

Prof

undi

dad

(km

)

Edad (Ma) Distancia (km)

10 (mm/a)10 (mm/a)

Dorsal centrooceánica

8

~4°C~4°CEnfriamientoy alteración

~1100°CCorteza oceCorteza oceáánicanica

(~3.20)(~3.33) Densidadde la placa

Espesor (km)

0

20

40

60

80

100

120

140

160020406080100120140160180200

Circulación deagua de marhasta ~65Ma

Edad (Ma)

Manto litosférico

(oceánico)

Manto litosférico

(oceánico)

Cortezaenfriamiento y

alteración

Edad crítica

Mantosuperior

Espesorcalculado

Dorsal

Gr

Sp

Espesor real

Espesor calculado

(3.07 gr/cm3)

(3.77 gr/cm3)

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CRATON• Escudo• Plataforma

CRATON• Escudo• Plataforma

Subducción: Litósfera Continental vs. EdadSubducción: Litósfera Continental vs. Edad

• Orógeno• Orógeno

Núcleoestable(Cratón)

EspesorFlujo térmico

Edad

Cinturónmóvil

(Orógeno)

© Rabbia 2008

Orógeno(cinturón móvil)

EscudoPlataforma

(cuencas)

(~2500 Ma)(~1100 Ma)

Cratón(<570 Ma)

(PCD)


Modificado de Sleep (2005)y Chulick y Mooney (2002)

Litósfera continental Americana(Mapa simplificado)

Litósfera continental Americana(Mapa simplificado)

Núcleo estable(Cratón)


Edad

Cinturón móvil(Orógeno)

Núcleo estable(Cratón)


Edad

Cinturón móvil(Orógeno)

(PCD)

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Variación del espesorcortical de la litósferaVariación del espesorcortical de la litósfera

CollisionOrogen

CollisionOrogenSubduction

OrogenSubduction

Orogen

Profundidaddel Moho (Km)

Gravity imagesfrom the GRACE

project.

(PCD → litósfera gruesa)


Para un mismo gradiente geotérmico (igual espesor de placa) perocon diferentes espesores corticales.

Subducción: Resistencia litosféricaSubducción: Resistencia litosférica

corteza corteza

manto mantoResistencia

Moho

1250°C1250°C1250°C1250°C

MohoAlto Bajo

Placa

Placa

1250°C1250°CResistencia

corteza corteza

mantomanto

Alto BajoMoho

1250°C1250°C

MohoPlaca

Placa

Para gradientes geotérmicos diferentes (espesores de placadistintos) pero con iguales espesores de corteza.

19


A B

Manto

Transectas

CortezaContinental

CortezaOceánica

A B

E F

C D

Máximaresistencia

Mínimadeformación

E F

Manto

C D

Manto

Mínima resistenciaMáxima deformación

Arcomagmático

Dorsaloceánica

Placa SudamericanaResistencia litosférica y deformaciónResistencia litosférica y deformación


Margen Continental ActivoMargen Continental Activo

Litósfera Oceánica

Cuña del manto

AstenósferaAstenósfera

Arco Magmático

Eje delarco

Manto litosférico

Litósfera Continental

Mantolitosférico

CortezaCorteza

Prisma AcrecionalRetroarco(antepaís)

FosaAntearco

Raíz oquilla

PCD

20


Espesor y DensidadEspesor y DensidadCorteza Oceánica

(70%)

Corteza Continental(30%):2.75 gr/cm3

: 2.85-3.07 gr/cm336 km

Litósfera oceánica

corteza

(10-35 Km) (4-8 Km)

Has

ta~1

00km

Astenósfera:3.34 gr/cm3

MantoManto

CortezaLIP’s (10% C.O.)

:3.37 gr/cm3

hasta ~200 km

Litósfera continental

Corteza

7 km15 km (30-50 Km)(10-70 Km)

Zonas establesZonas de subducción


(abundante aporte de sedimentos)AcrecionalAcrecional

Tipos de márgenes activosTipos de márgenes activos

Climahúmedo

Climahúmedo

21


Clima secoClima seco

No-acrecionalNo-acrecional

Tipos de márgenes activosTipos de márgenes activos

(escaso aporte de sedimentos)


Commission on the limits of continental shelf (1999)

Tipos demárgenes

activos

Tipos demárgenes

activosNo-acrecional

Acrecional

Acrecional No-acrecional

Fosas (triángulos) asociadas con márgenesconvergentes, en rojo márgenes accecionales (56%),

en amarillo márgenes no-accecionales (44%).

22


Tectónica en arcos magmáticos

Modificado de De Saint Blanquat et al 1998 sobre trabajosoriginales de Fitch 1972, Beck 1983, Teyssier et al 1995

Una parte importante de la componente lateral de convergencia es acomodada por el ejedel arco magmático, mientras que las regiones de antearco y trasarcoabsorben principalmente la componente de acortamiento.

Rabbia (2007)

Tectónica transpresiva


Como es la “estratigrafía ígnea” dela corteza en el eje del arco?

Como es la “estratigrafía ígnea” dela corteza en el eje del arco?

Winter (2001); Richards (2003)

Sección cortical deleje del arco

23


Complejos intrusivos intermedios (tonalíticos)y complejos migmáticos (félsicos)

Complejos volcánicos (± sed. ± pórfidos)

Corteza ContinentalCorteza Continental

Complejos intrusivos félsicos(Granodioríta-granito)

Complejos batolíticos actuales

Zona de MASH y subplacado máfico(basáltico)

Complejos migmáticos máficos (gábro-dioríticos)

© Rabbia 2008

Corteza Oceánica

Prof

undi

dad

(km

)

Manto litosférico

??

?

?

X•

?

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45


EjercicioComplete la figura conlas principales litologíasque conforman unasección típica de cortezacontinental de un arcomagmático activo, porejemplo un segmentoandino de 35 km deespesor.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Prof

undi

dad

(km

)

Manto litosférico

CortezaOceánica


Sección esquemática del Batolito de laCosta del Perú (0-15 km)

Los plutones con forma de campana con techos planos y poco profundos y paredes vertica-les son emplazados por stopping. Pulsos sucesivos pueden localizarse en una sola área.

Modificado de Myers (1975)

Granodiorita Huampi PirurocTonalita CorralitoTonalita HuaricangaGabro-diorita Patap

Volcanitas CalipuyVolcanitas CasmaOtras rocas de caja

Granito San JerónimoGranito Puscao 1-4

Movimiento de bloqueMovimiento de magma

Nivel de superficie actual

Mineralización

Costa Cordillera

24


© Richards(2003)

… y la cortezamedia?

Bloque esquemático de la corteza continentalBloque esquemático de la corteza continental


Perfiles de velocidad sísmica en arcos deislas y arcos continentales modernos

Perfiles de velocidad sísmica en arcos deislas y arcos continentales modernos

Vp 6,3

Vp 7,0

Moho

Hb-gabronorita

Gabronorita

Gr-gabro

Arco de islas(Jurásico)

Gabronorita

Talkeetna(Gr-gabro)

Kohistan(Gr-gabro)

Arcoscontinentales

Delaminación

>30 km Moho

eclogita

25


Corteza ContinentalCorteza Continental(delgada a promedio)

(gr/cm3)

(félsica)Alta

(máfica)Baja

Granodiorita – tonalita(diorita – gabro)

Granulita máficaanfibolita

Manto

Media(intermedia)

Arco MagmáticoArco Magmático (<30-35 km)

Raíz boyante(estable)



Granodiorita - tonalita(diorita – gabro)

Alta

Media(intermedia)

(félsica)

(máfica)Baja

Arco MagmáticoArco Magmático

Granulita máfica - anfibolita

Eclogita

(>35 Km)

Eclogita

Manto

Corteza

2.8 3.0 3.2 3.4

Gr

Granulita-Gr

cm3gr

20

40

Pl + Cpx + Px ± Hb

Gr + Cpx + OpxRaíz densa(inestable)

Litósfera

(gr/cm3)

EclogitaAstenósfera

3.63.2 3.3 3.4 3.53.1()(gruesa)

26


Zona de subducciónZona de subducción

1. Corrientes de convección en elmanto tiran la placa oceánica hacia abajo

1

2. La cuña del manto permanece estacionaria

2

3. Calor friccional sumado al astenosférico calientan y fundenel techo de la litósfera oceánica (corteza + sedimentos) más lacuña del manto

3

4. Los fundidos de la placa descendente ascienden hacia la superficiey eruptan por los volcanes

4Cuñadel

manto¿Cómo opera?¿Cómo opera?

CortezaCorteza

© Rabbia 2014

Cuñadel

manto

Corteza ContinenteContinente

© Rabbia 2006

Zona de subducciónZona de subducción

1. Diferencias de densidad tiran la placaoceánica (C+M) más densa hacia abajo

4. Los fundidos basálticos hidratados (1-7 % H2O) ascienden, evolucionany se enfrían dentro (~80%) o sobre (~20%) de la corteza continental

4¿Cómo opera?¿Cómo opera?

3. Los fluidos ácueos liberados provocan: 1) una fuerte caída (100-150°C) de la T°C de fusión (solidus) de la cuña del manto y 2) unafusión parcial (10-25%) de la cuña del manto afectado por los fluidos

31Manto

2. El incremento de la presión y la temperatura con laprofundidad desestabilizan los minerales hidratadosliberando fluidos hacia la cuña del manto caliente (>1200°C)

2


Fuerzas de SubducciónFuerzas de Subducción

Fd

Ft

Ffn(flotabilidad positiva)

Diapiromantélico

Dorsal Rd

Rao Rac

Ft: Tiro de la placa Ffn: Flotabilidad negativaFd: Empuje de la dorsal Fsf: Succión de la fosaRao;ac:Arrastre del manto Rp: Resistencia inicialRf: Flexuramiento litosférico Ra: Acople de placas

Rp

Rf

Ra FsfFosa

Continental.Oceánica

Litósfera

(flotabilidad negativa)

Flujo delmanto porrollback

27


Motor de la subducciónDensidad de la Litosféra OceánicaDensidad de la Litosféra Oceánica

0

25

50

75

100

0 20 40 60 80 100

0

20

40

60

80

100

Edad (Ma)

Espesor

Den

sida

d Placa Oceánica(peridotitas + basaltos)

Altadensidad

Bajadensidad

0

25

50

75

100

0 20 40 60 80 100

Eclogitización

DensidadPr

ofun

dida

d (+)

(~50 Km)

(~3.0)

(~3.5)

Corteza Oceánica

(~3.3) Manto

(basaltos)Bajadensidad

Altadensidad

(60-80 Ma)Edad crítica

Cambio del régimende enfriamiento

Cabio de densidad porla edad de la placa

Cabio de densidad poraumento de la presión


Litósferadelgada de

baja

Litósferagruesa de

alta

~70Ma TipoChileno

TipoMariana

Edad del piso oceánico y tipo de subducciónEdad del piso oceánico y tipo de subducción

alta baja

28


Tipo-Precámbrico Subducción de bajo ángulo de placas oceánicas delgadas (calientes e hidratadas) induce la fusión parcial de su corteza, generando magmas félsi-cos que forman la suite TTG. Residuos de la fusión de la corteza oceánica, densos yricos en granate, constituyen la principal fuerza de tiro de estas placas.

Evolución de la subducciónEvolución de la subducciónTectónica de subducción: Arqueano - Proterozoico

Pórfidos de Cu: raros o ausentesPórfidos de Cu: raros o ausentes

Fusión parcial de corteza oceánica

3.34 g/cm3

20km20km

Residuos eclogiticos 3.35-3.47 g/cm3

3.22 g/cm3

3.37-3.40 g/cm3

Alto gradiente TºC →C.O. de baja →

Subducción de bajo Modificado de Komiya (2007)


100 kmFusión parcial de la cuñadel manto

3.34 g/cm3

7 km 3.07 g/cm3

3.37 g/cm3

Fluidos~3.35 g/cm3

~3.38 g/cm3

Residuos eclogiticos3.35-3.47 g/cm3 Bajo grad. TºC →

C.O. de alta →Subducción de alto

Modificado de Komiya (2007)

Tipo-Fanerozoico Subducción de mayor ángulo de placas oceánicas más densas. Enlugar de fundirse, la placa oceánica se deshidrata liberando fluidos hacia la cuña delmanto, provocando su fusión parcial y generando magmas basálticos hidratados.

Evolución de la subducciónEvolución de la subducciónTectónica de subducción: Fanerozoico (<542 Ma)

Pórfidos de Cu: frecuentesPórfidos de Cu: frecuentes

29


Subducción yMetalogénesis

asociada

Subducción yMetalogénesis

asociadaEvolución en el

tiempo

Inicio de la Tectónica de PlacasInicio de la cristalización del núcleo interno

SuperplumasPrincipales eventos de volcamiento mantélico

?Ni en Komatitas

Ni, Cr, PGE en Complejos Máficos

Ni en Lateritas

ARQUEANO PROTEROZOICO FANEROZOICO

3500 2500 1500 500 Ma

U U en Discordancias

U en SST U en Lutitas negrasAu Filoniano (Lodes)Au

Modificado de Wyborn (2004)

IOCGSn

Cu, Zn vulcanogénico

EvaporitasFm FerríferasFe

Pórfidos de CuKurocoPb, Zn en SEDEXPb en MVT

Pb, Zn, Cu

Zn, Pb en lutitas

BIFBIF

Cu, Zn

Ciclo tectónico Andino


TomografíaSísmica

La gran novedad de los ’90…!

TomografíaSísmica

La gran novedad de los ’90…!

Hipocentro (1)

Estructura de bajavelocidad sísmica

“Imagen” delsector anómalo

Hipocentro (2)

“Imagen” delsector anómalo

Estaciones sismográficas

30


Límite 660

Material de laplaca oceánicasubductada ?

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

Límite Manto-Núcleo

(Km.)

ChinaChina

Manto SuperiorManto Inferior

Alta v, Placa fríaBaja v, Placa caliente

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 kmZona de

subducciónactiva

Sección a través de Chinay las Kuriles. La sismisidadacompaña con precisióna la placa oceánica del

Pacífico hasta 500 km deprofundidad.

TomografíaSísmica

TomografíaSísmica


IndiaIndia

OcéanoIndico

OcéanoIndico

Alta v, Placa fríaBaja v, Placa caliente

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 km

India(continental)

Eurasia(continental)

Tethys ??(oceánica)Sección a través del

Océano Indico a lo largodel límite entre India yPakistán hasta China.Colisión entre India yEurasia.

TomografíaSísmica

TomografíaSísmica

Zona decolisión

(subducción)activa

31


Vista 3-D de la zona de subducción de Fiji mostrando undesprendimiento de placa (vieja y sin sismicidad!)

Tomografía SísmicaTomografía Sísmica


Astenósfera

Moho

compresión

levantamiento levantamiento

fuerte

débi

l

débi

l

Arco Magmático(Vn. Láscar)

Salar deAtacama

Cordillera deDomeyko

(PCD) Puna

SFD

BA

Schurr, & Rietbrock (2004)

M

FP

Arco Extinto(Cretácico-Paleoceno)

Norte de Chile (23°S)Norte de Chile (23°S)

TomografíaSísmica

32


Subducción, volcamiento mantélico, plumas, LIP’s,subducción de LIP’s the big picture…!

Subducción, volcamiento mantélico, plumas, LIP’s,subducción de LIP’s the big picture…!

Lo que la tomografíaayudo a mostrar!


Large Igneous Provinces(Modified after Coffin and Eldholm, 1994).Régimen de vuelco mantélico a gran escala

Episodios MOMOEpisodios MOMO

ARC LIP LIP

PLUMA

Distribución de Provincias ígneas de gran tamañoDistribución de Provincias ígneas de gran tamaño

Ontong JavaPlateau

Corteza oceánica> 30km!

representan ~10% del piso oceánico actual

33


Subducción de corteza oceánica engrosadaSubducción de bajo ángulo (alta flotabilidad)

Arco

Cortezaoceánica

viejaDorsalnueva

Eje de lafosa

Desgarre dela placa

Placadoblada

Fallatransformante

Segmento consubdución debajo ángulo

Segmento consubdución debajo ángulo

Nivel delmar

c.o.jovenc.o. vieja


ArgentinaChile

Placa deNazca

Dorsal de Juan Fernández

PlacaSudamericana

(Corteza oceánica engrosada)

Subducción de corteza engrosada: consecuencias..?Subducción de corteza engrosada: consecuencias..?

C° Aconcagua

SierrasPampeanas

34


C° Uritorco 1949 m (Cba, Argentina)

Vn Pocho (Cba, Argentina)

C° Champaquí 2884 m (Cba, Argentina)

Subd

ucció

nde

la d

orsa

l de

Juan

Fern

ánde

zSu

bduc

ción

de la

dor

sal d

e Ju

an Fe

rnán

dez

Vulcanismo

Orogénesis


Hollings et al (2004)

Subducción decorteza oceánica

gruesa

Perturbacióntectónica

Mineralización..??


gruesa

Perturbacióntectónica

Mineralización..??(Cinturón de pórfidos

Mio-Pliocenos deChile central)

35


Perú

Hollings et al (2004)

Qué ocurre en elresto del vecindario

Andino..??

Qué ocurre en elresto del vecindario

Andino..??


… y qué ocurre enel resto delplaneta ?

… y qué ocurre enel resto delplaneta ?

36


Asia CentralAsia Central

Reko Diq and Sar Chesmeh porphyry Cu-Au deposits and the Sungun porphyry Cu-Mo deposit (650 Mt at0.76% Cu and 0.01% Mo; Kirkham and Dunne, 2000).

(Afganistan e Irán)

Cooke et al (2005)


Tectonic elements of Indonesia and the southern Philippines. Also shown are the locations ofthe Batu Hijau, Tampakan, Grasberg, and Ok Tedi porphyry copper-gold deposits. Bold arrowsindicate the direction of relative plate motions. Diagram modified from Garwin (2002).

RooRise

SnelliusPlateau

(Indonesia, Filipinas, Papúa Nueva Guinea)

Modificado de Cooke et al (2005)

Sudeste asiáticoSudeste asiático

37


Tectonic elements of thePhilippines and the locations ofthe young (<20 Ma) giantporphyry deposits listed in Table2. Active volcanoesare denoted by gray triangles.Diagram modified from Sillitoeand Gappe (1984). The boldarrow indicates the direction ofrelative plate motionsCooke et al (2005)

(Filipinas)

SudesteasiáticoSudesteasiático


EuripikRise

Cooke et al (2005)

Tectonic elements of Papua New Guinea, Irian Jaya, and the Solomon Islands showing thelocations of the giant porphyry deposits including Lihir, the largest known low-sulfidationepithermal Au deposit. Active volcanoes are denoted by gray triangles. Modified fromGemmell et al. (2004).

(Papúa Nueva Guinea)Sudeste asiáticoSudeste asiático

38


Cooke et al (2005)

Tectonic elements ofsouthern Japan. Also shownare the locations of theHishikari low-sulfidationepithermal deposit and theNansatsu high-sulfidationdistrict. Diagram modifiedfrom Sillitoe (1989).

(Japón)

SudesteasiáticoSudesteasiático


EuripikRise

Cooke et al (2005)

EuripikRise

EuripikRise

Cooke et al (2005)

Cooke et al (2005)Cooke et al (2005)

Subducción de corteza oceánica engrosada comoperturbador tectónico y disparador de eventos de

mineralización en arcos magmáticos..?

Subducción de corteza oceánica engrosada comoperturbador tectónico y disparador de eventos de

mineralización en arcos magmáticos..?

39


… hay realmente una conexiónespacio-temporal entre la

subducción de corteza oceánicaanómala y la metalogénesis..?

… hay realmente una conexiónespacio-temporal entre la

subducción de corteza oceánicaanómala y la metalogénesis..?

Veamos el caso peruano…!Veamos el caso peruano…!


Subducción del Ridge deNazca y del Plateau Inca yMineralización en el Perú

Subducción del Ridge deNazca y del Plateau Inca yMineralización en el Perú

Mioceno

Oligoceno

Rosenbaum et al., 2005

40


27Ma

Volcanismo de arcoVolcanismo de arco

25Ma

Volcanismo de arco

23Ma

Volcanismo de arco

21Ma

Volcanismo de arco

19Ma

Volcanismo de arco

17Ma

Volcanismo de arco

15Ma

Volcanismo de arco

13Ma

Volcanismo de arco

11Ma

Volcanismo de arco

9Ma

Volcanismo de arco

7Ma

Volcanismo de arco

5Ma

Volcanismo de arco

3Ma

Volcanismo de arco

1Ma

Volcanismo de arco

Subducción del Ridge de Nazca y delPlateau Inca: Depósitos metálicos del Perú

Subducción del Ridge de Nazca y delPlateau Inca: Depósitos metálicos del Perú


XX

X

XX

X

XX

X

41



Mio

-Plio

cene

de C

hile

Cent

ral

Mio

-Plio

cene

de C

hile

Cent

ral




engrosada…


engrosada…

perturbacióntectónica y

formación dePCD …!

perturbacióntectónica y

formación dePCD …!

42


Cinturón MiocenoPERÚ (54)

Cinturón Mioceno tard.-Plioceno temp-CHILE Central (170)

Cinturón Eoceno tard.- Oligocenotemp.

Norte de CHILE (260)

Cinturón Paleoceno-Eoceno temp.Sur del PERÚ - Norte de CHILE (53)

BUTTE (35)

BINGHAM (29)

CERRO COLORADO (14)

PEBBLE (13)

ANTAMINA (12)

LARAMIDE Arizona-Sonora SW-USA (217)

© Mpodozis 2006

Magmatismo, Tectónicay Mineralización en el

margen Andino

Magmatismo, Tectónicay Mineralización en el

margen Andino

Por qué, lamineralización

ha sidodiscontinua..!

Si la subduccióny el magmatismofueron ± continuoen los últimos 200

Ma…


Por lo tanto, se formarán PCD de clasemundial durante el funcionamiento

“normal” de una zona de subducción?

No!No!

43



Últimos 200 Ma → 5 franjas PDC.

Pero solo 2 de estas franjas con-tienen PCD de clase mundial...!

Si c/u duró 10 Ma → 20 Ma deproductividad metalogénica declase mundial → 10 %

Por lo tanto, los grandes sistemasde PCD son la excepción más quela regla…!!

123451

2

3

4

5

Centro-norte de Chile (2000 km)


Eventos compresivos mayores → PCD, sinembargo, al final del ciclo necesitamos

una relajación del arco…!!

Eventos compresivos mayores → PCD, sinembargo, al final del ciclo necesitamos

una relajación del arco…!!

Relajación/Extensión

Sin-tectónicaPost-tectónica

44


Extensiónasociada a larotación de

bloquescorticales

Extensiónasociada a larotación de

bloquescorticales

“Extensional tales” associatedwith block rotation…

a crustal-scale magmatic (-fluid)pumps…

?Escondida Cluster

La Escondida, Zaldivar, Chimborazo,Escondida Norte, Pampa

Escondida...,

Asociados con la zona extensionaldel Salar de Hamburgo


• Cuál es la respuesta magmática a estoseventos compresivos mayores… ?

• Cuál es su el vínculo con la metalogénesis…?

• Cuál es la respuesta magmática a estoseventos compresivos mayores… ?

• Cuál es su el vínculo con la metalogénesis…?

Age (Ma)

P-E E-O M

La respuesta la vemos mañana…!

45


Preguntas, comentarios… ?


Univer.Centro de

Invest.NegocioMineroGerente

Corporativo

Gerente deExploración

Superintendentede Geología

Profesor,Investigador

PolíticaMineraPolíticaMinera

(Geo-político?)

Brownfield

¿donde quisieras estar?

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MineroExploración

ProducciónComercialización

® O.Rabbia

•Lenguaje•Comunicación•Perspectiva•Prioridades•Plazos•Intereses…

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