1Aspectos geolgicos, geoqumicos l i

Depsitos de tipo IOCG

Fernando Tornos

y metalogenticos

QueesunIOCG?

Depsitos de FeOx-(Cu-Au) pobres en azufre (FeOx [mt/hm] > 10%)

Asociacin mineral caracterstica Los xidos de hierro son pobres en Ti Proporcin variable (accesoria) de sulfuros Contenidos elevados de Ag, REE, Co, Bi, U, F, Ba, Mo Presencia de apatito, minerales REE-U Poco cuarzo

Alteracin hidrotermal alcalina-clcica (Na, K) (pinkstone belts) Al i di / i l i ( li ) i bl

2

Alteracin sdico/potsica-clcica (escapolita) tamao variable A veces escala regional Poca alteracin retrgrada Protolitos especficos?

En cinturones magmtico-metamrficos Relacionados con estructuras transcrustales o regionales Magmatismo oxidado alcalino o calco-alcalino (no causativo?) (causativo?)

Remplazamientos, venas y brechas (mono o polignicas) Origen magmtico-hidrotermal (mt-ap)? Origen hidrotermal Formanuntipoindependiente?

Tienenunagnesiscomn?

Aspectosgeoqumicos

Fluidos acuosos hipersalinos (>30 wt% NaCl equiv.), a veces ricos en CO2

Los fluidos hidrotermales se caracterizan por: Valores altos de 18O (5-12) y variables de D

consistentes con un origen magmtico/metamrfico Los istopos de Nd, Pb, Sr y Os indican mezcla de

fuentes juveniles y crustalesAzufre de origen diverso

3

Azufre de origen diverso

Ricos en fundentes y voltiles (P, F, B), muy variables entre los distintos depsitos

La magnetita indica temperaturas de precipitacinelevadas (>500C)

Aspectos econmicos

Importante fuente de Fe-Cu-Au (Fe) (world class Cu y Au) Depsitos muy grandes (103-104 Mt) Cu: 0.5-4% Cu/Au x 1000 2-4 Valor hasta 10000 mUS$ (Au 15-30%)

Ag, Co, U, LREE, Bi, F, P, Nb, Bi, Ba, Mo y otros muchos metales Depsitos Co (Great Bear Lake, 0.1%Co) Depsitos REE (Bayan Obo, 40-100 Mt @ 6%RE2O3)

Subproductos PGE, Ni, Se, Te, ZrEl t i d A B Cl M W (Pb Z )

Kiruna, Algarrobo, El Romeral, El Laco, Kiruna,

4

Elementos asociados As, B, Cl, Mn, W, (Pb, Zn).

Grandes depsitos (100-1000 Mt) y subexplorado

En todos los continentes menos Antrtida (?)

Arcaico Superior a actualidad

Fciles de localizar Geofsica Metalrgicamente interesantes (Au en concentrado Cu)

Medioambientalmente simpticos

Marcona, Mina Justa Olympic Dam, Mantoverde Candelaria Palabohwra

Leyes-tonelaje IOCG

5

Autor?

Leyes-tonelaje IOCG

6

2Algunosproblemas(2010)

Tipo definido recientemente (Hitzman et al., 1992) Definicin emprica

No todo el mundo de acuerdoEs un buen nombre?

Confusin con sistemas similares No todos tienen Cu-Au o Feox

7

Es un nico tipo o son variantes ricas en Feox de otros tipos?Modelo gentico, encuadre tectnico y asoc. rocas gneas problemticoGrupo poco comprendido y controvertido

Todo lo que se llama IOCG es IOCG? Cuales son sus caractersticas comunes? Hay un modelo gentico nico?

TipologadelosIOCG

Tipomagnetita(apatito)(Kiruna,Romeral,ElLaco)

Albititaconmagnetita(Lightning Creek,Valuengo)

Depsitosdemagnetita(CuAu) Pipasdemagnetita(CuMoAu)conturmalina(Taltal) Brechas/remplazamientosconalteracinalcalina(+act)ymtCu

Au (Ral Ernest Henry Candelaria)

(Ghandi,2003)

8

Au(Ral,Ernest Henry,Candelaria) Remplazamientosdemt(CuAu)ligadosaalteracinserictica

(Cala)

Depsitosdehematites(CuAu) BrechasligadasaestructurasopipashidrotermalesconhmCu

Au(Mantoverde,Olympic Dam)

Asociadosacarbonatita,tipoBayan Obo yotrosmuchossinclasificar

Distribucin mundial IOCG

Kiruna (1.88-1.75)

Aitik

Urales S

Bafq

Khetri (0.85-0.75)

Iberia SO(0.35)

Sin Quyen

Wernecke (1.60)

Great Bear (1.87)

Durango

Iron Springs

Adirondacks

SE Missouri

Carajas

Bayan Obo

Ral Condestable (0 11)

9

Zambia O(0.7-0.5) Vergenoeg

Tennant Creek (1.83) Cloncurry(1.50)

Olympic Dam (1.50)Manxman

Marcona (0.14)El Laco (0.02)

CandelariaRomeral

Mantos BlancosManto Verde(0.12)

Ral-Condestable (0.11)

Tipo magnetita-apatito: Kirunavaara

10

Lentejn magnetita masiva de 4 km x 1.5 prof x 90 m potencia buz 60E3000 Mt 60%Fe31 Mt/aoAl menos 40 depsitos con 30-70%Fe, 0.05-5%P

Mapa geolgico Kirunavaara

Secuencia 6 km potencia con Feox en toda ella Muro: Domos? y mass flows traquiandesticos intruidos por sienita Techo: mass flow y epiclastitas de grano fino riodacticas Depositado en ambiente extensional en cratn o en margen

continental estructuras crustales

18803 Ma

Intrusivos: monzodiorita o

i ( )

11

granitos (mt) supracrustales

Kirunavaara: zonacin

Zona superior: estratoide con hm>mt (tipo Haukivaara) con Q-ser-chl-ap-ba-fluo. Pocos sulfuros. Silicificacin-sericitizacin (ser-bt-turm-ank)

Zona intermedia: estratoide con brecha a muro y lateral (mt-Q-act) y poca alteracin hidrotermal (ab-anf-bt-ser-esc-turm)

Zona profunda: brechas mt (chl-act-ab), diseminacin y venillas. Llegan a varios km b j i li i

12

bajo mineralizacin

Mineralizacin bandeada (poco deformada?)mt-(hm)-ap (LREE)-Q-cc-(skarn)-ankLentejones ahy, ba con algunos sulfuros (cp, py)

P: 1-4.5% V alto (300-500 ppm); Ti bajo (100-600 ppm); Co 20-200 ppm; Ni 50-300 ppm; Th: 1-110 ppm; U

3IOCGenlosAndesCentrales

ElLaco

RalCondestable

13Sillitoe 2003

CarmenCu CarmenFeTaltal

FresiaMantoverde

Romeral

cuerpos lentejonares masivos (Romeral, Algarrobo, Marcona)

pegmatita (diques hectomtricos) (Carmen, Fresia)

sistemas extrusivos (El Laco)

Losdepsitosdemagnetita(apatito)

14

magnetita-(apatito) con pocos sulfuros sincrnicos con rocas gneas cercanas alteracin sdica y potsica (no proporcional al

volumen de mineralizacin)

Cuerposlentejonaresmasivos

Grandescuerposdedimensioneskmy>100Mtdemagnetitamasivaconcantidadesaccesoriasdeactap

Encajadoendiorita

Poca alteracin hidrotermal (clanf-kf)

15

Estructuraspullapartconzonasdealimentacin

Desconectadasdeotrasmineralizaciones

Mineralizaciones de magnetita-apatito

m.i.

16

Cuerpos lensoidales Poca alteracin hidrotermal Estructuras pegmatticas Gradan a filones mt, venas ap-anf o lentejones hm Zonas enriquecidas Cu-Au

Inclusionesenapatito

VL

17

Fluidoinmiscibleseparadodeunmagmasaturadoenfluidoabajapresin

L H V

hm LV

H

G

mt

El Laco

18

4El Laco

Complejo volcnico calcoalcalino (2.10.1 Ma) andesita-dacita similar al resto en el rea?

500 Mt mt masiva (60%Fe) cuerpos estratoides (300-700 m) venas y diques ricos mt-(ap-cpx)remplazamientos intensa alteracin cida argiltica

19

zonas ricas yeso-alunita

T=710-840C 18Omt= 8 mt pobre en TiO2 y rica en V y REE

La clave del debate magmtico-hidrotermal!

Remplazamiento completo de coladas

Intensa alteracin hidrotermal

Es difcil que magmas tan densos suban tan alto en la corteza

Bajo contenido en Ti

Presencia de tubos y chimeneas

El Laco: Evidencias remplazamiento hidrotermal

20

ElLaco:Evidenciasmineralizacinmagmtica

texturalmente distinta a todas las lavas cercanas (coladas, lapilli, escorias)

px = rocas cercanas

no es incompatible con alteracin hidrotermal

magmas densos pueden ascender

21

El Laco: Rocas volcanoclsticas

22

El Laco: Chimeneas

23

Inclusionesvtreas

Inclusionesvtreasindicaninmiscibilidadmagmticaenprofundidad

G

Smt

24

S

G

mtvidrioinmiscibles?

5El Laco: modelo geolgico

25

Unmodeloparalosdepsitosdemtap

26

Magmasmuydensos Ascensoestructuras

Pocacristalizacinfraccionada Contenidoaguaesel

inicial Noenriquecimientoen

metales

Magmas inmiscibles

Hay rocas ricas en magnetita producto de magmas inmiscibles

1. Rocas intrusivas profundas ligadas a anortositas o complejos gneos alcalinos a intermedios

2. Magmas toleticos3. Carbonatitas

Mltiples experimentos (Lled, 2003) indican amplio campo de inmiscibilidad andesita - magnetita+apatito

27

de inmiscibilidad andesita - magnetita+apatito

Magmas fraccionan voltiles, Fe, Mn y son poco viscosos (poca SiO2) pero muy densos. Altos contenidos en voltiles y fundentes bajan la solidus

Estos magmas son equivalentes a los magmas que dan lugar a los sulfuros masivos magmticos (Ni-Cu) pero a mayor fO2 o menor fS2

Bushveld

Costabona

Los plutones de albitita

Intrusiones mesozonales de albitita con abundantes roof pendants de caliza (ca. 520 Ma; U-Pb circn)

Skarns granatferos estriles

Jalonan el contacto de un core l d d d b

28

complex de edad Cmbrica con metamorfismo de alta T/baja P

La geoqumica isotpica (87Sr/86Sri& Ndi) sugiere derivacin de rocas crustales

En la zona superior abundantes brechas hidrotermales

Los diques de albita-magnetita

Venas ab-mt con textura magmtica pero sin alteracin hidrotermal

Gradan en sistemas hidrotermales Poca importancia econmica (no Cu-Au) Datadas en 340 Ma Incluyen dos magmas inmiscibles

ab-mt y kf-ab-Q (mnimo eutctico) 640-730C

29

640 730 C

Techo y muro de los diques de albita-magnetita

30

Techo: Brechas hidrotermales y remplazamiento

Muro: Esquistos con escapolita ricos en magnetita intercalados con mrmol

Evidencias generalizadas de anatexia sin a post-tectnica y generacin de magma de albita-magnetita

6La gnesis de los diques?

b

31

ap

abab+mt

protolito(Qbtmtamphab)

Remplazamientos hidrotermales

La albitita (primaria y sin magnetita) tiene abundantes evidencias de exsolucin de fluido

Mineralizacin situada en el endo- y exocontactode intrusiones de albitita o asociada a diques de albita-magnetita

La mineralizacin remplaza rocas de silicarosclcicos, esquisto y pizarra

32

Muestra una grosera zonacin con una zona externa de ab-act-mt que grada en act-mt y mtmasiva

Irregularmente enriquecida en fluorita (hasta 50%) pero con pequeos contenidos en apatito. Ricos en U, REE, Ni, y Co. Leyes irregulares y bajas en Cu.

Pipas de magnetita-Cu-Mo-Au

Alteracin anfiblica en zonas apicales plutones epizonales Cortada por pipas turmalinita Mineralizacin mt-cp-mo-py-Au Envuelta en zonas alteracin potsica Gradan a (y son cortados por) sistemas hm-cp

33

Depsitos de magnetita-Cu-Mo-Au

Brechas de turmalina en zonas apicales de plutones epizonales de diorita-tonalita con intensa alteracin potsica

Alteracin anfiblica superimpuesta con mineralizacin mt-cp-mo-py-Au

Gradan a (y son cortados por) sistemas hm-cp ligados a brechas hidrotermales

34

turm

clanf+Q++py+cp

012cm

La evolucin hidrotermal

turmIIVIII

012cm

35

turm

mt

tonalitaaltK

mochl+cc+Q+ep

clanf+Q++py+cp

III

IV

Relaciones con los prfidos?

Formados a mayores profundidades Brechas accesorias relacionadas con inmiscibilidad de fluidos Mineralizacin remplazante Inclusiones fluidas

Relacionados con rocas gneas ms bsicas Enriquecimiento en Fe & Ca

36

Enriquecimiento en Fe & Ca Elevados contenidos en Mo, presencia de turmalina? Contaminacin crustal?

Poca alteracin cida

Sistemas mas pobres en agua?

7Depsitos IOCG de Australia

37

Williams (2005)

Ernest Henry

Explotacin: 1997-2012? (Xstrata)

10 Mt/ao

167 Mt @ 1.1%Cu y 0.54 g/t Au

Alto Co-MoModerado U, REE, Ba, F

38

Ernest Henry: corte geolgico

39

Ernest Henry encuadre tectnico

40

Ernest Henry: brecha

41

1. Alteracin Na y Na-Ca pervasiva y destructiva (Na2O >5%) y alto Na/K. ab-(di-act-mt) rica en brechas y venas. 12 km

2. Alteracin K-Fe-Mn: bt-gr (alm-sp)-mt-kf. Centrada depsito 1-2 km3. Alteracin K-Ba4. Alteracin K-Fe-Mn directamente asociada a la brecha5. Carbonato

Ernest Henry: mineralizacin

Brecha dctil-frgil (30-50SE) monomctica polifsica con fragmentos roca volcnica flsica en matriz con mt (20-25%), sulfuros (9%) y cc-Q-bt-gr-chl

Potencia 250 m, anchura 300 m. Abierto en profundidad

Cuerpo mineralizado con

42

Cuerpo mineralizado con contacto neto y limitado por la brecha

nica zonacin: Incremento py/cp hacia el borde

mt, cp, py, Au (invisible en cp)

Zona superior oxidada (hasta 150 m pot.) e incluye 12% recursos (rico Cu-Au)

8Los Andes Centrales - Candelaria

Distrito complejo y enigmtico 800 Mt @ 1%Cu

Encajado en andesita y rocas volcanoclsticas y caliza superiores encima de un batolito complejo

112-110 Ma

Mineralizacin y alteracin irregularesAlt i bt b hl di t l ( lbitfi )

43

Alteracin bt or ab-chl distal (albitfiro) Clinoanfbol (+kf+ep) Brechas feldespato K (+ep) Skarn accesorio en caliza/andesita Remplazamientos estratoides, diseminaciones,

venas y stockworks mt (hm) cp py (po sph mo-apy)

(REE -alanita) Local anhidrita y turmalina en la mineralizacin

Geologa de Punta del Cobre

44

(Marschik y Fontbot, 2001)

Raul-Condestable: geologa

andesita-dacita Cr3-J1 (117-115

Ma) cuenca tras arco

a arco volcnico

Intruido Batolito Costa

Prfido Qdiortico 117-

45

90 km al S de Lima 32 Mt 1.7%Cu, 0.3 g/t Au, 6 g/t Ag

Q116 Ma

Haller et al. 2006

Ral-Condestable: mineralizacin y alteracin

diseminaciones, remplazamientos en cuerpos estratoides (mantos) en rocas volcnicanicas y volcanoclsticas

controlado por fallas por donde intruye prfido tonaltico

bt -> act -> (mt) -> ser -> ser + chl cp-py-po (mt)

46

Ral-Condestable

47

Depsitos IOCG de Australia

48

Williams (2005)

9Olympic Dam

11 Bt @ 1.2%Cu, 0.5%AuLas mayores reservas de U (1.4 Mt) y las 4 de Cu (42.7 Mt) y Au (55.1 Moz)7 km largo x 1 km profDescubierto 1975 Western Mining CoAbierto 1988 bajo cobertera 300 m

49

300 mAsociacin Co-U-REE-Ba-F

Williams (2005)

Depsito ciego, descubierto por gravimetra y magnetometraModelo errneo buscaban vmsYacimiento atpicoDepsitos de magnetita-apatito en las cercanas

Olympic Dam: Geologa

Granito (15884 Ma) en ambiente intracontinental extensional

Control estructural

Zona de brecha polifsica tubular de 7x5 km con un maar-diatrema en el ncleo (

10

Brechas de hematites-(Cu)

55

Sistemas someros I

56

EXCO

Sistemas someros II

57

Washan

Zonacin vertical

Mesonal a epizonal

Sistemas con importante extensin vertical (3-5 km) y alteracin hidrotermal variable

Continuum vertical? albitizacin + mt

profunda

58

profunda alteracin K + mt

intermedia sericitizacin

silicificacin argilitizacin + hm-mt somera

Y los xidos de Fe en profundidad

Hitzman et al. (1992)

Zonacin vertical en depsitos andinos

No observados trnsitos entre tipos

Cul es el trnsito magmtico-hidrotermal?

??

59

Sillitoe (2003)

??

??

??

Fuentes de fluidos y metales: Modelos genticos

Rocas hidrotermales con alteracin alcalino-clcica (fk + clanf ab bt) y magnetita estn asociadas a la circulacin de fluidos hipersalinos (ricos en CO2) y enriquecidos en 18O. Se pueden formar por la circulacin de tres tipos de fluidos (o sus combinaciones)

Fluidos magmticos

Fluidos derivados de secuencias evaporticas

60

Fluidos metamrficos que involucran metaevaporitas

11

Modelo I: Fluidos, metales y calor derivado de rocas gneas

Hay una relacin espacial y cronolgica con, al menos, dos tipos de rocas gneas que forman sistemas magmtico-hidrotermales tpicos

Las inclusiones fluidas y los istopos estables y radiognicos son consistentes con sistemas magmtico-hidrotermales

La alteracin alcalino-clcica es tpica de sistemas magmtico-hidrotermales y zonada en intrusiones

61

La alteracin alcalina implica a veces muy grandes volmenes de fluido

No siempre hay una relacin espacial y temporal con el magmatismo

Pueden las salmueras alejarse mucho de las intrusiones?

Modelo II. Solutos y calor de metamorfismo

Series evaporticas antiguas ricas en esc-ab-turm-bt

Metamorfismo de grado medio-alto destruye escapolita

Lavado hidrotermal por fluidos metamrficos

Explica fluidos salinos, oxidados y ricos en voltiles

Explica altas temperaturas

62

Explica altas temperaturas

Explica alteracin sdica

Sistemas profundos relacionados con anatexia y posible gnesis albititas

Encuadre geolgico poco comn

Egeroy Fyr

Modelo III: Fuente evaportica y calor de rocas gneas

Evaporitas (tpico zona extensional y clima rido) o secuencias con evaporitas Fluidos salinos y oxidados Relacin frecuente con IOCG?

Explica gran volumen e intensidad de alteracin sdica y elevadas relaciones Na/(Na+K)

Fluidos hipersalinos con S no magmtico y elevados contenidos en voltiles (F, B) y P

Alto Cl/S y muchas veces metales>>S

Ausencia de relaciones directas claras con magmatismo

63

Las rocas gneas no siempre muestran evidencias de exsolucin magmtica

Bajo contenido en Ti de las magnetitas

Gnesis de fluidos ricos en CO2 y mecanismo miscibilidad-inmiscibilidad

Presencia de mineralizaciones profundas

No explica temperaturas magmticas ni mineralizaciones mt-ap

Conservacin de evaporitas en series antiguas

El sistema IOCG

Los sistemas IOCG implican muchos estilos/modelos de mineralizacin

Magnetita-apatito Zonas apicales intrusivos Remplazamiento de andesita

64

Sistemas ricos en hm en diatremas/cizallas Sistemas exhalativos

Skarns

Conclusiones

Hay una relacin espacial, geoqumica y temporal entre depsitos de tipo IOCG y de magnetita-(apatito)

Las mineralizaciones de magnetita apatito parecen ser magmticas Inmiscibilidad de magmas contaminados por asimilacin de sedimentos ricos

en hierro intercalados con evaporitas?

Las mineralizaciones de magnetita-apatito parecen mostrar una cierta zonacin dependiente de la profundidad

65

zonacin dependiente de la profundidad

Hay una relacin entre depsitos de tipo IOCG y diversos tipos de magmas: mt-ap, diortico y albitita

Los depsitos de magnetita-apatito no suelen tener Cu-Au asociado La fase fluida se separa de estos magmas o del magma parental?

Conclusiones?

Por lo tanto

No hay un modelo definitivo de IOCG Los datos geoqumicos y geolgicos son coherentes con tres

posibles ambientes Magmtico (y distintos magmas!!) Evaportico

66

p Metamrfico

O sus combinaciones

Se dan las tres situaciones? convergencia de especies

12

Aplicacionesparalaexploracin?

LosIOCGparecenformarsistemashidrotermalesindependientessimilaresalosprfidos,conlosquecompartenalgunosrasgos

Seformanenambientesmasprofundos,conmenosfluidoshidrotermales

Estnligadosaplutonesintermediosconcontaminacincrustal

Los IOCG se pueden formar en relacin con distintas rocas gneas

67

LosIOCGsepuedenformarenrelacincondistintasrocasgneas

LosdepsitosdeCuAuestnligadosasistemasdefallascortantesoplutonesconimportantecristalizacinfraccionada

Losdepsitosdemagnetitaapatitotienenmenosprobabilidadesdedesarrollarmineralizacin

Lossistemasmagmticohidrotermalesdesarrollangrandesaureolasdealteracinpotsica(+mt)

Exploracin: criterios geolgicos

Explorar en provincias IOCG independientemente de modelos genticos Necesita definicin preliminar de IOCG

Presencia de amplias zonas de alteracin alcalina-clcica con magnetita diseminada

Decenas a centenas de km2 de alteracin

Grandes estructuras transcrustales, preferentemente zonas extensionales en orgenos transpresivos

68

Presencia albititas y rocas magmticas intermedias-mficas

Zonas de brecha con intensa alteracin hidrotermal

Magnetita bajo Ti (