Pórfiros

Los yacimientos tipo pórfiros son la fuente más importante de cobre y molibdeno, además de ser importantes en contenidos de oro, plata y estaño, y presentan menores leyes de Re, W, In, Pd y Se. Estos yacimientos presentan leyes bajas, pero muy altos tonelajes. Se forman a partir del ascenso y enfriamiento de magmas, liberando fluidos magmáticos, que al ascender transportan y movilizan los metales de interés, generando una serie de zonas de alteraciones características con diferentes tipos de vetillas. Los blancos se ven definidos por estas diferentes zonas de alteración.

Tipo de depósito

Depósito relacionado a magmas intermedios a ácidos someros.

Elementos de interés y leyes

Son la fuente de Cu más importante (50 a 60% de producción mundial) y Mo (95% de producción mundial), pero también de Au, Ag y Sn . Como subproductos se encuentra el Re, W, In, Pd y Se. Las leyes suelen ser bajas(<1% y < 1 ppm ) y tienen altos tonelajes (importante).

De acuerdo a la clasificación de Kirkham y Sinclair (1995) tenemos los siguientes tipos de pórfiros.

Elemento	Leyes
Cu (Mo, Au. Ag)	0,2 a 1,5% de Cu 0,005 a 0,03% Mo Hasta 1,5 g/t de Au
Au ( Ag, Au, Mo, EGP)	0,8 a 2 g/t de Au
Mo ( W, Sn	0,07 a 0,3% de Mo
W-Mo (Bi, Sn)	0,1 a 0,3% de W
Sn (W,Mo, Bi,Cu, Zn, In)	0.2 a 0.5% de Sn
Sn-Ag (W Cu, Zn)
Ag (Au, Zn. Pb)

Ambiente tectónico

Se generan en distintos ambientes tectónicos como rift como algunos pórfiros de Mo o en ambientes colisionales, pero es predominante la formación de estos depósitos en zonas de subducción. Suelen emplazarse en desgarres (Tierings) en las placas tectónicas. Un lugar muy importante para la formación es en la Cordillera de Los Andes, suelen ubicarse en el cruce estructuras regionales como estos tierings de orientación N-S y en estructuras casi ortogonales a ellas.

Rocas/depósitos asociados

Rocas subvolcánicas a volcánicas félsicas a intermedias con texturas porfíricas. Los tipos de magmas condicionan la formación; pórfiros de Cu-Au y Au suelen estar asociados a rocas más máficas y los de Cu-Mo y Mo se asocian a rocas mucho más diferenciadas. Rocas ácidas pero con magnetita estarán asociadas a pórfiros de Cu, Mo y W ; mientras que pórfiros con rocas ácidas que tengan ilmenita estarán asociadas a pórfiros de Sn y Mo.

En cuanto a los depósitos pueden asociarse a vetas polimetálicas, epitermales de alta sulfuración o skarns

Morfología y texturas

Se encuentran varios estilos de mineralización como brechas (brechas de turmalinas conspicuas), stockworksy diseminados.

Las brechas se relacionan con eventos tempranos de las alteraciones (alteración potásica) o con escapes de gases (aquí se genera algo común en los pórfiros de cobres que son las brechas de turmalina). Las brechas que se dan durante los eventos tempranos están formados por clastos de roca de caja y matriz de alteración potásica, en incluso hay hasta venillas. En cambio, las brechas de turmalina suelen ensancharse en profundidad y tener menos potencia en superficie; en las partes más profundas las turmalinas estarán acompañadas por minerales generados por la alteración potásica y hacia más en superficie por minerales más de origen hidrotermal.

Los stockworks tienen una gran diversidad de venillas y se las clasifican mediante letras de acuerdo a su morfología y su mineralogía; para el caso de los pórfiros de cobres encontramos diferentes tipos de vetillas con diferente textura, mineralogía y generada por una alteración.

Muchas veces se reutilizan las vetillas. Comúnmente las vetillas tipo B generan una debilidad en el espacio entre cristales de cuarzo y es aprovechada por fluidos posteriores y presentan sutura con relleno de pirita y/o calcopirita y un halo sericítico. También es frecuente que vetillas tipo C sean reutilizadas por las D o E.

A continuación se observa una tabla donde se encuentran distintas características de los tipos de venillas en los pórfiros.

Venilla	Morfología	Mineralogía	Alteración hidrotermal	Halo de alteración
EB	Sinuosas y sin simetría	Biotita± albita, anhidrita, actinolita, andesina ± Sulfuros (bornita, calcopirita y pirita)	Potásica	Escaso y raro de albita
M		Magnetita, actinolita,cuarzo	Potásica
A	Discontinuas y sin simetría interna	Cuarzo,feldespato potásico y anhidrita Bornita± calcopirita	Potásica	No siempre están presentes pero podría haber de feldespato potásico
B	Bordes rectos, regulares y continuas	Cuarzoy anhidrita Molibdenita± calcopirita	Potásica	No hay o son escasos
C		Cuarzo,calcopirita± sericita	Propilítica o fílica	Si, puede haber decuarzoo clorita
D	Bordes rectos	Cuarzo, sericita,pirita± calcopirita, galenay esfalerita	Fílica	Sí, muy desarrollados decuarzoy sericita

Mineralogía

Difieren en cuanto al tipo del pórfiro, a continuación la siguiente tabla se observan las mineralogía.

Tipo de pórfiro	Mena	Ganga
Cu	Bornita, calcopirita, molibdenita, electrum y tetraedrita-tenantita	Cuarzo, pirita, feldespato potásico, magnetita, clorita, biotita, turmalina, epidoto
Au	Oro nativo, electrum, bornita y calcopirita	Pirita, magnetita, cuarzo, feldespato potásico, biotita, clorita o epidoto
Mo	Molibdenita, wolframita, scheelita, casiterita, bismutinita, calcopirita	Cuarzo, pirita, arsenopirita, fluorita, moscovita, biotita, topacio
W-Mo	Wolframita, scheelita, molibdenita, casiterita, bismutinita, calcopirita	Cuarzo, pirita, arsenopirita, fluorita, moscovita, biotita, topacio
Sn	Casiterita, estanita, wolframita, esfalerita, plata y bismuto	Cuarzo, pirita, arsenopirita
Ag	Freibergita, estefanita, acantita, esfalerita y galena	Cuarzo, pirrotina, pirita, arsenopirita, calcita, fluorita

La Azurita se genera en las zonas de oxidación de pórfiros de cobre enrquecidos. Cátedra de Yacimientos, UBA.

La Calcosina es el mineral producto de alteración supergénica de un pórfiro de cobre que más aumenta la ley de CU. Cátedra de Yacimientos, UBA.

La covelina es un mineral que se genera cuando los pórfiros de cobre sufren enriquecimiento supergénico; como consecuencia aumenta la ley de Cu. Imagen tomada de Mindat.org

Molibdenita, principal minerales de mena en los pórfiros de cobre. Tomado de Mindat.org

Principales minerales de mena en los pórfidos de cobre Fotos tomadas de Mindat.com — Calcoprita, principales mineral de mena en los pórfiros de cobre. Foto tomadas de Mindat.org

Fluidos de formación y alteración

Según Lowell y Gilbert,1970 propone un arreglo concéntrico y en donde existe una zonación vertical y lateral.

Arreglo concéntrico del modelo de pórfiros de cobre (Izquierda), según Lowell y Gilbert (1970). En centro y derecha se observa una muestra con alteración potásica y una con alteración propilítica. En la alteración potásica se observa la mineralización; en este caso molibdenita.

Alteraciones hidrotermales en los pórfiros basado de Corbett y Leach (1988)

Molibdenita diseminada. Colección Geodepósitos.

Formación

Para que se formen los pórfiros de cobre, que son los de mayor importancia a nivel mundial, deben tenerse un magma fértil (oxígeno, cloro, agua, azufre y señal adakítica), tiene que existir una relajación del ambiente compresivo donde nos encontramos (debe existir extensión) , rocas de caja competente y debe haber múltiples inyecciones magmáticas.

¿Cómo se forma un magma fértil?En una zona de subducción los fluidos aportados por la losa subductada (contiene agua, sulfatos, cloruros, dióxido de carbono, etc) generan una hidratación de la cuña astenosférica. La hidratación de la cuña induce a la fusión generando magma basáltico de arco, oxidado e hidratado. Se cree que los fluidos y/o fundidos oxidantes derivados de la losa agotan los sulfuros del manto (pirita, pirrotina, calcopirita, pentlandita, etc) durante la fusión parcial en la cuña, lo que incrementa el contenido inicial de Cu y Au en los magmas basálticos hidratados. En cortezas engrosadas estos magmas ascienden y se acumulan en el límite manto-corteza. En la corteza inferior ocurre cristalización fraccionada de hornblenda y granate (en cortezas engrosadas) o plagioclasas (en cortezas delgadas); el Fe+2 de los magmas es consumido para formar a hornblenda y el granate dejando al Fe+3 en el magma como consecuencia genera un ambiente oxidante haciendo que en el magma el S-2 pase a SO4. Como consecuencia de esto el magma queda muy enriquecida en Cu y Au. En algún momento, el anfíbol en cortezas engrosadas experimenta lo que se llama “break down del anfíbol”, a condiciones de 800-900ºC y profundidades de 40 a 70 km esto empapa la corteza inferior generando aún más agua en el magma y oxidandolo. Una vez que ocurre esto, el magma experimenta una extensa diferenciación en estos reservorios mediante cristalización fraccionada, asimilación cortical y mezcla. La profundidad promedio de esta diferenciación depende del espesor cortical y el ambiente tectónico. La profundidad controla las fases en el líquido y la duración de la actividad magmática. El emplazamiento prolongado de un sistema magmático rico en agua en la corteza inferior es clave para generar fluidos formadores de yacimientos suficientes que alimenten un sistema hidrotermal somero. El magma evolucionado asciende luego para formar una cámara magmática en la corteza superior (∼5–15 km de profundidad), alimentada periódicamente por magmas del reservorio de corteza inferior. El ascenso depende de la composición y cristalinidad del magma, el régimen tectónico regional y el estado térmico de la corteza superior. El magma alcanza rápidamente saturación de fluidos, debido a la cristalización fraccionada y la baja solubilidad de H₂O a baja presión (primera y segunda ebullición). El fundido saturado en fluidos intruye en la corteza somera (1–7 km de profundidad), formando cuerpos digitados («plugs«), y la mineralización de Cu pórfido ocurre alrededor de estosplugs por precipitación de sulfuros ricos en Cu a partir de los fluidos mineralizantes liberados.

blank — (1) Los fluidos oxidantes y los fundidos hidratados liberados de la losa en subducción causan la hidratación de la cuña del manto. (2) Se genera la fusión manto, generando un magma basáltico hidratado y oxidado. Se cree que los fluidos y/o fundidos oxidantes derivados de la losa agotan los sulfuros del manto durante la fusión parcial en la cuña, lo que aumenta el contenido inicial de Cu y Au en estos magmas. Los magmas hidratados ascienden y se acumulan cerca del límite manto-corteza, formando reservorios a múltiples profundidades en la corteza media a inferior (∼30–70 km de profundidad). (3) El magma experimenta una extensa diferenciación en los reservorios de la corteza media a inferior mediante cristalización fraccionada, asimilación cortical y mezcla. La profundidad promedio de esta diferenciación magmática depende del grosor cortical y del entorno tectónico. El emplazamiento de un sistema magmático de larga vida y rico en agua en la corteza inferior puede desempeñar un papel esencial en el suministro de suficientes fluidos formadores de mena para generar un sistema hidrotermal somero. (4) El magma evolucionado asciende luego para formar una cámara magmática en la corteza superior (∼4–10km de profundidad), la cual es alimentada periódicamente por magmas del reservorio de la corteza inferior. El ascenso del magma depende de su composición, cristalinidad, el régimen tectónico regional y el estado térmico de la corteza superior. El magma pronto se satura de fluidos, debido a la cristalización fraccionada y la baja solubilidad de H₂O a baja presión. (5) El fundido saturado de fluidos se introduce en la corteza somera a profundidades de 1–7 km, formando plutones digitados, y la mineralización de pórfido cuprífero ocurre alrededor de estos plutones. Tomado de Park (2021)

¿Cuál es el rol que cumple el flat slab en la formación de un pórfido?

Cuando una placa oceánica (ej.: Nazca) subduce bajo un continente (Sudamérica), puede ocurrir unachatamiento (flat slab), donde la losa subducida deja de hundirse abruptamente y se mueve horizontalmente por un tiempo. Esto tiene dos efectos principales:

Compresión: Aplasta la corteza continental,engrosándola (hasta 70 km en los Andes centrales).
Deshidratación retardada: La losa no se calienta lo suficiente para liberar fluidos, lo quefrena el magmatismo en la superficie (por eso hay «gaps» volcánicos sobreflat slabs).

El engrosamiento cortical crea condiciones para generar pórfiros de cobre:

La cristalización de hornblenda y granate generan magmas oxidados
El cobre y oro se encuentran en fundidos andesíticos en la corteza superior y precipitan mediante los procesos de ebullición del magma
La presión alta en corteza gruesaretrasa la saturación de fluidos, permitiendo que el magma acumule más metales antes de liberarlos.
La compresión porflat slab frena el ascenso magmático, dando tiempo a que los fluidos hidrotermales precipiten metales en zonas someras (1–7 km).

Algo para sumar es que la geometría oblicua de la subducción que se desarrolla en la subducción entre la placa de Nazca y la sudamericana generó corredores perpendiculares a la subducción (escape cortical E-O, lineamientos transcurrentes y corredores magmáticos), esto genera una vía de ascenso para los fundidos. La generación del flat slab pampeano se relaciona con la subducción de una dorsal asísmica que se subducto de N-S; cuando la dorsal se subductaba en un cierto sector se generaba engrosamiento cortical y cuando esta desciende latitudinalmente empezaron a generarse esta extensión en los corredores permitiendo el ascenso de magmas ricos en Cu, Au y Mo. Por ejemplo, en Bajo La Alumbrera; durante elflat slab (Mioceno medio), la región estuvo bajocompresión intensa, engrosando la corteza (~50 km). Al retroceder la losa (~8 Ma), se generó:

Magmatismo recurrente: Inyección de magmas desde el manto metasomatizado.
Corredores extensionales E-W: Fallas como laFalla Tucumán canalizaron fluidos.

¿Cuáles son las características químicas tienen los fundidos de acuerdo a los diferentes tipos de pórfiros?

Cu-Mo: Está asociado a intrusivos ácidos oxidados tipo I generados por fusión de cortezas oceánicas en zonas de subducción. Los magmas tienen un contenido inicial relativamente bajo de agua (H₂O), derivados de la fusión de un protolito anfibolítico. Estos magmas al tener poca agua pueden ascender más rápido en la corteza antes de cristalizar significativamente. Al alcanzar niveles altos de la corteza cristalizan como rocas volcánicas y subvolcánicas (porfídicas) con una composición poco diferenciada (granodiorita o riodacita). En estas condiciones de baja profundidad , el agua satura al sistema y se separa como vapor (primera ebullición); como consecuencia (si hay cloro) este gas en el vapor se complejiza con el cobre y lo transporta. En estos niveles someros el molibdeno (Mo), a pesar de comportarse como elemento incompatible, tiende a permanecer en el magma y no en el vapor a comparación del cobre (Cu).
Mo:Al igual que el de Cu-Mo están asociado a intrusivos ácidos oxidados tipo I generados por fusión de cortezas oceánicas en zonas de subducción. Se forman a partir de magmas con un contenido inicial de agua ligeramente mayor, posiblemente derivados de la fusión de un protolito con biotita. Estos magmas no ascienden tan alto en la corteza como los magmas más secos de los depósitos de Cu–Mo. Como consecuencia aumenta mucho la cristalización antes de que se sature de agua. Durante este proceso, los minerales que cristalizan extraen cobre (Cu) del magma. El Cu es un elemento compatible, lo que significa que tiende a incorporarse en los minerales que se forman (como sulfuros). Como resultado, el Cu se distribuye en las rocas circundantes y no queda disponible en grandes cantidades en el magma residual. El Mo queda en el magma ya que es incompatible, cuando se alcanza la segunda ebullición se genera la mineralización de Mo.
W-Mo: En el caso de estos, los magmas tienen una impronta tipo S , más profundos en comparación a los de Cu y estos poseen ilmenita. En condiciones reducidas el W se comporta como elemento incompatible, cosa que no ocurre en condiciones oxidantes. En cambio , el Mo se comporta de forma más compatible en zonas más reductoras. Como consecuencia el magma residual tendrá más W que Mo. Entonces el W va a ser el elemento predominante en comparación al Mo cuando se origine el pórfido a partir de la partición del agua del magma diferenciado.

¿Cómo es el desarrollo de un pórfiro de cobre a partir de las alteraciones?

Existen 2 a 3 etapas en el desarrollo de un pórfiro de cobre.

Etapa temprana de fluidos magmáticos: Se da a aproximadamente a temperaturas de 700 a 550 ºC . Los magmas comienzan a ascender y se emplazan cerca de la superficie, estos magmas comienzan a enfriarse y los volátiles saturan el magma residual que se encuentra cristalizando. Estos fluidos , principalmente agua, contienen Cu, Mo, Au y S en el caso de los de Cu (elementos incompatibles). Cuando la creciente presión de fluidos supera la litostática, se produce brechamiento y fracturamiento de la roca de caja generando el proceso denominado segunda ebullición. Esta fracturación genera vías para que la circulación de aguas magmáticas deposite su carga metálica. Aquí se genera una etapa temprana de la alteración potásica y propilítica, junto con las venillas que le correspondan. Posteriormente se liberan los gases magmáticos de la primera ebullición y ascienden a través de fallas, cuanto menos presión hay (llegar a superficie) comienzan a aplanarse generando los lithocaps. Los lithocaps son muy interesantes desde el punto de vista de la prospección ya que son zonas superficialmente alteradas (argílica a argílica avanzada) que por debajo se encuentran los pórfiros.
Etapa de aguas meteóricas: Se da a aproximadamente a temperaturas entre 450 a 250 ºC. Al enfriarse el intrusivo comienzan a bajar las aguas meteóricas; por ende hay más agua para transportar metales. Se genera un enfriamiento en el sistema a niveles someros y como consecuencia este enfriamiento cambia la temperatura del agua que transporta metales y desestabiliza los metales haciendo que precipiten. Aquí tenemos una etapa póstuma de la alteración potásica, se desarrollan las alteraciones fílica y argílica avanzada con sus respectivas venillas.
Etapa tardía de las aguas meteóricas: Estos fluidos generan un enriquecimiento supergénico a los pórfiros de cobre en la parte inferior de la freática y por encima de este enriquecimiento se generan oxidados de cobre. Asociado a estos oxidados de cobre también existen depósitos exóticos de cobre que son depósitos generados por la meteorización de los pórfiros de cobre, en donde el cobre migra lateralmente (hasta 8 km desde el pórfiro) y se hospedan en facies continentales detríticas gruesas y está compuesta por óxidos, carbonatos, cloruros y silicatos de cobre, principalmente.

Ejemplos

Chuquicamata, Chile

El teniente, Chile

La Escondida, Chile

Mina Bajo La Alumbrera, Argentina

El Pachón, Argentina

Taca Taca, Argentina

Lindero, Argentina

Mina del Cañón de Bingham, Estados Unidos

X1 Pirita(amarillo latón pálido) y molibdenita (plateado), estq asociación es característica en los porfidos. Ubi porfidos , pirita y molibdenita. — Pirita(amarillo latón pálido) y molibdenita (plateado), Cátedra de Yacimientos, UBA.

Alteración argílica en pórfido de cobre. Cátedra de Yacimientos, UBA

Venillas tipo B de pirita en PCu — Venillas tipo B de pirita y calcopirita en un pórfido de cobre. Cátedra de Yacimientos , UBA.

Venillas de pirita y calcopirita en pórfido de cobre. Cátedra de Yacimientos, UBA.

Venillas de pirita en PCu(3) — Venillas de calcopirita. Cátedra de Yacimientos, UBA.

Cristal de pirita en PCu con alteración filica — Cristal de pirita producto de alteración fílica. Cátedra de Yacimientos, UBA.

Pirita y calcopirita en PCu con alteración potasica(2) — Pirita y calcopirita. Cátedra de Yacimientos, UBA.

Pirita y calcopirita en PCu con alteración potasica(5) — Pirita, calcopirita y bornita. Cátedra de Yacimientos, UBA.

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