Yacimientos de Pórfido de Cobre: Geología, Alteración y Exploración

Pórfidos de Cobre: De Alta a Baja Ley y su Rentabilidad

El cambio de extracción de alta ley a baja ley fue clave para la rentabilidad de los pórfidos de cobre. Gracias a Daniel C. Jackling, la extracción de Cu pudo ser rentable al aumentar significativamente la producción y venta, pasando de 300 tn/día a 5000 tn/día.

¿Qué es un Pórfido de Cobre?

Un pórfido de Cu es un yacimiento o depósito de gran tamaño (400-3250 millones de toneladas), con leyes de 0,2-2% Cu y cantidades menores de Mo, Au y Ag. Presenta una mineralización diseminada y en vetas, asociada a alteración hidrotermal y relacionada con cuerpos zonados someros e hipabisales. Se forman en arcos volcánicos de subducción y etapas compresivas de edad Mesozoica.

Clasificación de Yacimientos de Pórfido de Cobre

• 1) Lowell y Gilbert: Clasifican los pórfidos en orógenos de América y Andinos.
• 2) Evans (1987): Describe los pórfidos filipinos, caracterizados por una baja razón Sílice/Álcalis (dioríticos). La mineralización está asociada a stocks porfídicos. Las diferencias que presentan con los andinos incluyen:
  • a) Ausencia de alteración fílica y argílica.
  • b) Composición diorítica, monzonítica y sienítica.
  • c) Minerales como magnetita, Au, Mo.
• 3) McMillan y P: Proponen una clasificación basada en el tipo de roca: Clásico, Volcánico, Intrusivo (Topeo).

Tipos de Pórfidos de Cobre por Contexto Geotectónico

Pórfidos de Margen Continental

Son dioritas a granodioritas (tonalitas, monzonitas cuarcíferas y granodioritas). En arcos de isla, predominan las dioritas (granito I, Sr 0,703-0,709). Presentan altos valores de Sr en márgenes continentales activos. La roca caja es sedimentaria, metamórfica y volcánica.

Pórfidos Paleozoicos (Ciclo Gondwánico)

Este ciclo comienza en el Devónico Inferior y termina en el Triásico. La formación de pórfidos ocurre en periodos compresivos. Solo se conserva la parte inferior de los pórfidos (debido a la erosión). Se distinguen dos tipos: uno antiguo (320-250 Ma) y otro joven (250-190 Ma), que marca el fin de la subducción gondwánica en Copiapó.

Franjas Metalogénicas y Características Estructurales

Franjas Metalogénicas de Pórfidos de Cu

• 1) Franja Cretácica (144-65 Ma): Antucoya, Puntillas, Domeyko, Pajonales, Los Loros, Carmen de Andacollo.
• 2) Franja Paleocena (65-55 Ma): Cerro Colorado, Sierra Gorda, Spence, Lomas Bayas.
• 3) Franja Eocena-Oligocena (42-24 Ma): Quebrada Blanca, Collahuasi, El Abra, Radomiro Tomic, Chuquicamata, Escondida, Zaldívar, El Salvador.
• 4) Franja Miocena-Pliocena (20-4 Ma): Los Pelambres, El Teniente, Río Blanco, Los Bronces.

Características Estructurales Clave de Pórfidos de Cu

• 1) Lineamiento Arequipa-Antofalla (150 km).
• 2) Falla Domeyko (125 km).
• 3) Depósitos Pliocenos (130 km).

Evolución Tectónica y Yacimientos Asociados

Etapa Contraccional (Cretácico Superior-Reciente)

Fase compresiva Mochica (Albiano Superior-Campaniano), inicio de la deformación contraccional e inversión de las cuencas de tras-arco. La velocidad de subducción aumenta (12 cm/año). Fase compresiva Peruana, alzamiento del basamento metamórfico.

Faja Cretácica (132-72 Ma)

Existen 10 yacimientos conformados en 3 grupos:

• 1) Antucoya, Galena, Puntillas: Óxidos de Cu, leyes marginales, controlados por fallas NE.
• 2) Andacollo, Domeyko, Pajonales y Los Loros: Andacollo (con enriquecimiento secundario), control estructural.
• 3) San José, Pilcura, Gallete: Mineralización de Cu primario, importancia económica limitada.

Pórfido Antucoya: Un Caso de Estudio en Chile

El Pórfido Antucoya es un yacimiento de baja ley (0,45% Cu) ubicado a 130 km de Antofagasta. En el dominio de la Falla de Atacama, se producen fallas transversales transtensionales. Geología: Rocas intrusivas y volcánicas cubiertas por depósitos salinos y modernos (Formación La Negra intruida por dioritas Buey Muerto). Alteración Hidrotermal: Potásica, cuarzo-sericítica, propilítica, argílica. Mineralización: Zonación vertical hipógena (calcopirita, pirita, bornita, digenita, tennantita, molibdenita). Diseminaciones de magnetita, hematita y rutilo. En superficie, zona de lixiviación, seguida por la zona de oxidación con óxidos de Cu. Inclusiones Fluidas: En cuarzo, predominio de tipo III, seguida por la de tipo I. Temperaturas de 450°C, salinidad de 30-58% NaCl. Inclusiones bifásicas en el dominio hidrotermal principal. Inclusiones mesotermales tipo I (300-200°C, salinidad 15-1%) con pobre mineralización. Inclusiones tipo III (>500°C) con mineralización de magnetita, hematita y escasos sulfuros primarios.

Origen y Evolución de los Fluidos Mineralizantes

La fuente de los metales en los pórfidos de cobre se relaciona con arcos volcánicos de orógenos de subducción, de carácter calcoalcalino. Derivan de la fusión parcial de magmas generados por la placa subductada. Una alta razón La/Yb es notable en pórfidos gigantes, reflejando una depresión en elementos de Tierras Raras (REE) y anomalías de Eu, lo que indica magmas de altas temperaturas y presión donde el granate es estable. El ascenso de magma desde la zona de mash es fraccionado. A 1-3 km, se generan intrusiones polifásicas. La presencia de anfíbol y las intrusiones dioríticas indican hidratación del magma. La fusión parcial de la corteza oceánica genera depósitos de Cu. Las etapas tardías generan alteraciones tardimagmáticas, transicionales, hidrotermales principales y tardías. Investigaciones recientes sugieren que el magma de arco y su fuente se encuentran oxidados y subsaturados en sulfatos. La anhidrita primaria en pumicita y traquiandesitas ha permitido evaluar la presencia de S en sistemas magmáticos. La anhidrita indicaría el contenido de azufre magmático y la alta fugacidad de oxígeno.

Alteración Hidrotermal en Yacimientos de Pórfido de Cobre

Hidrólisis: Proceso Fundamental

La hidrólisis es una alteración hidrotermal típica, caracterizada por la remoción de H+ por cationes como Na, K, etc. Se observa fuerte caolinización y débil cloritización.

Reacciones Comunes de Interacción Solución Hidrotermal-Roca Silicatada:

• Formación de Feldespato K secundario:
  Plg + K⁺ → Feld K + (Na⁺, Ca⁺²)
• Formación de Biotita secundaria:
  Hbl + (H⁺, Mg⁺², K⁺) → Biot + (Na⁺, Ca⁺²)
• Sericitización del Feldespato K:
  3 KAlSi₃O₈ + H⁺ → KAl₃Si₃O₁₀(OH)₂ + 6SiO₂ + 2K⁺
• Caolinitización de la Sericita:
  4 KAl₃Si₃O₁₀(OH)₂ + 6H₂O + 4 H⁺ → 3 Al₄Si₄O₁₀(OH)₈ + 4K⁺
• Alunitización de la Sericita:
  KAl₃Si₃O₁₀(OH)₂ + 4H⁺ + 2(SO₄)^-2 → KAl₃(SO₄)₂(OH)₆ + 6SiO₂
• Alunitización de la Caolinita:
  Al₂Si₂O₅(OH)₄ + 2K⁺ + 6H⁺ + (SO₄)^-2 → 2KAl₃(SO₄)₂(OH)₆ + 6SiO₂ + 3H₂O
• Cloritización de la Biotita:
  Biot + H⁺ → Chl + Qz + K⁺
• Epidotización y Albitización de la Plagioclasa (Propilitización):
  Plg + Qz + H₂O + Na⁺ → Epídota + Albita + H⁺

Zonas de Alteración Hidrotermal Típicas:

• 1) Zona Propilítica (Externa): Caracterizada por clorita, epidota, calcita y albita. Pirita (Py) y óxidos de Fe. Cloritización de biotita y epidota, plagioclasa y albita. Blenda, galena y sulfosales de Cu y Ag. En esta zona exterior, la pirita es abundante (2-6%), presente en vetillas, junto a calcopirita (Cpy), galena, blenda, tetrahedrita y tennantita.
• 2) Zona Argílica: No siempre presente. Mineralización de arcillas (caolinita, montmorillonita), pirita (Py). Fuerte alteración de plagioclasa y en menor grado de feldespato potásico.
• 3) Zona Fílica: Presente, rodea la zona potásica (400-300°C). Implica partición de fluidos meteóricos e hidrólisis. Se observa cuarzo, sericita, pirita (Py), clorita, rutilo e illita, reemplazando feldespato potásico y biotita.
• 4) Zona Potásica: Presente (400-600°C). Adición de K, metasomatismo. Feldespato potásico y biotita secundaria. Sericita en menor concentración.

Zonación de Mineralización y Alteración Específica:

• Zona Envolvente de Mena: Límite entre la zona potásica y fílica. Presenta la mejor mineralización. Relación pirita:calcopirita 1:1. Bornita (Bo) y molibdenita (Mo) 0,03%. Vetas diseminadas, digenita y enargita.
• Zona Interna (Potásica): Coincide con la zona potásica. Baja ley de pirita (Py), calcopirita (Cpy), bornita (Bo), molibdenita (Mo). Óxidos de Fe. Mineralización diseminada.
• Zona de Pirita (Fílica y Argílica): Coincide con las zonas fílica y argílica. Relación pirita:calcopirita 10:1. Ley de Cu 0,1-0,5%. Calcopirita 0,1-3%. Trazas de molibdenita.
• Zona Focal Profunda: Contenidos de óxidos de Fe y pirita (Py).
• Núcleo o Zona Más Interna (Potásica): Coincide con la zona potásica. Ley de Cu 0,3%. Pirita (Py), calcopirita (Cpy), molibdenita (Mo). Óxidos de Fe y magnetita (Mag).