Cobre en Rocas Sedimentarias – GEOLOGIA ECONOMICA

Secretos Sedimentarios del Cobre Mundial

Sumérgete en el fascinante mundo de los depósitos estratiformes de cobre en rocas sedimentarias (SSC), la segunda fuente más importante de producción mundial de cobre (23%) y la principal de cobalto (60%). Descubre cómo estos yacimientos, conocidos también como cobre hospedado en lutitas tipo Küpferschiefer o cobre en redbeds, son una rica fuente de otros metales valiosos como plata, plomo, zinc, uranio, oro y PGE. Explora su génesis ligada a la formación de supercontinentes como Rodinia y Pangea, y a la tectónica de rift intracontinental.

Capas rojas (red-beds)

Estos depósitos se desarrollan en secuencias sedimentarias donde las capas rojas (red-beds) de ambientes oxidantes preceden a sedimentos más reductores de transgresiones marinas someras. Los fluidos salinos movilizan el cobre desde rocas fuente para depositarlo en zonas de cambio redox. Desde la vasta Franja Cuprífera de África Central hasta el histórico Küpferschiefer europeo y los depósitos en Kazakhstan, Bolivia y China, desvelaremos la importancia y la diversidad de estos tesoros geológicos.

Contenido Detallado:

Cobre en Rocas Sedimentarias (SSC)

¿Qué Son los Depósitos Estratiformes de Cobre en Rocas Sedimentarias (SSC)?
- Son depósitos en capas (estratiformes) que contienen diseminaciones de minerales de cobre como cobre nativo, calcosina, bornita y calcopirita.
- Se encuentran alojados en una variedad de rocas sedimentarias: lutitas negras, areniscas y calizas.
- La concentración de cobre típicamente varía entre 1,2% y 5% Cu.
- Las secuencias que contienen cobre a menudo se encuentran cubriendo o interestratificadas con capas de areniscas rojas (redbeds) que contienen evaporitas.
- Se forman en un ambiente sedimentario no-volcánico.
- Los sulfuros de cobre suelen presentarse en estratos de colores grises, verdes o blancos.
Relevancia Económica a Nivel Mundial
- Los depósitos de cobre en rocas sedimentarias son los segundos a nivel mundial en términos de producción de cobre.
- Aproximadamente el 23% de la producción mundial de cobre proviene de este tipo de depósitos.
- Son la mayor fuente de Cobalto (60%) a nivel global.
- Además de cobre y cobalto, contienen importantes recursos de otros metales como Plomo (Pb), Zinc (Zn), Uranio (U), Oro (Au), Elementos del Grupo del Platino (PGE) y Renio (Re).

Cuándo y Dónde se Formaron

¿Cuándo y Dónde se Formaron?
- La formación de los mayores depósitos de tipo SSC coincide con los períodos de amalgamación de supercontinentes, como Rodinia en el Neoproterozoico y Pangea en el Pérmo-Triásico.
- Están típicamente relacionados con procesos de rifting intra-continental.
- Se presentan en secuencias sedimentarias intra-continentales asociadas a rift.
- La secuencia sedimentaria característica incluye:
  - Una parte temprana depositada en un ambiente oxidante que genera capas rojas (red-beds) de origen eólico a evaporítico, o que se oxidaron rápidamente durante el enterramiento y la diagénesis.
  - Estas capas rojas son cubiertas por depósitos sedimentarios resultantes de una transgresión marina somera, con una asociación más reductora de lutitas, carbonatos y evaporitas.
  - El ambiente general de formación es caluroso, árido a semi-árido, cercano al paleoecuador, con sedimentos depositados en ambientes deltaicos, tipo Sabkha lagunar carbonatado o planicies barrosas intermareales.

El Papel de los Fluidos en la Metalogénesis

El Papel de los Fluidos en la Metalogénesis
- Los fluidos involucrados en la formación de estos depósitos se derivaron de la cuenca sedimentaria.
- Su circulación fue promovida por el alto flujo calórico que acompaña el rifting rápido y la subsidencia, además de la permeabilidad creada por los sedimentos clásticos en fallas activas.
- Se cree que los fluidos connatos circulantes eran salinos, relativamente oxidantes y de pH neutro.
- Los metales, como el cobre, probablemente fueron lixiviados de minerales detríticos presentes en el basamento fértil, tales como magnetita, biotita, hornblenda y piroxeno, derivados de la erosión de arcos magmáticos (ej., un arco magmático Paleoproterozoico en el caso de la Franja Cuprífera de África Central).

Depositación del Cobre

Transporte y Mecanismos de Depositación del Cobre
- El transporte del cobre en los fluidos se habría realizado en forma de complejo clorurado, probablemente CuCl32-.
- La depositación de los sulfuros metálicos ocurrió en una interfase de redox, donde los fluidos connatos oxidados que contenían metales se encontraron con sedimentos o fluidos reductores de estratos suprayacentes o con cambios de facies laterales.
Sub-tipos Principales de Depósitos SSC
- Depósitos tipo Küpferschiefer y la Franja de Zambia:
  - Se caracterizan por la depositación en secuencias marinas someras más reductoras que sufrieron una oxidación parcial después de su sedimentación.
  - Presentan rocas sedimentarias rojas (red-beds) estratigráficamente debajo de la zona mineralizada con cobre.

Depósitos hospedados por capas rojas (red-beds)

Depósitos hospedados por capas rojas (red-beds):
- Estas capas rojas probablemente estuvieron oxidadas desde su depositación.
- Las menas precipitaron alrededor de zonas de reducción.
- Ejemplos: Dzhezhkazgan en Kazakhstan, Corocoro en Bolivia, San Bartolo en Chile.
Características de los Fluidos Mineralizadores (Generales para ambos sub-tipos)
- Los fluidos mineralizadores interactuaron con la secuencia sedimentaria clástica, lo que determinó sus características.
- Temperatura: <150ºC o incluso <100ºC.
- pH: neutro (5-9).
- Condiciones: oxidantes (estabilidad de la hematita).
- Salinidad: moderada (hasta 20% en peso de NaCl equivalente), lo que refleja la interacción de los fluidos con evaporitas.
La Emblemática Franja Cuprífera de Zambia (África Central)
- Forma parte de una faja metalogénica mayor que se extiende por Zambia y la República Democrática del Congo.
- En los años ochenta, produjo el 17% del cobre del mundo occidental.
- En 1984, Zambia produjo 531.000 toneladas de cobre con leyes que variaban entre 1.49% y 2.81% Cu, siendo el cobalto un subproducto importante.
- La industria cuprífera de Zambia experimentó un declive, produciendo 330.000 toneladas de cobre en 2002.
- El Congo también posee una de las mayores concentraciones de cobre y cobalto de alta ley, aunque su producción en 2002 fue significativamente menor.
- Ubicación precisa: se sitúa en Zambia y la República Democrática del Congo en una antigua zona de rift.

La mineralización de Cu-Co

La mineralización de Cu-Co se encuentra en lutitas, lutitas dolomíticas y areniscas plegadas del Neoproterozoico que han sufrido metamorfismo de facies de esquistos verdes (principalmente esquistos de biotita).
Estas secuencias mineralizadas sobreyacen a un basamento compuesto por granito, esquistos y cuarcitas.
Se identifican niveles de 15-20 metros de potencia que contienen bornita (Bo), calcopirita (Cp) y calcosina (Cs), junto con cobalto (Co) y hierro (Fe).
El Clásico Küpferschiefer del Norte de Europa
- Se trata de una pizarra o lutita rica en cobre (pizarra calcárea bituminosa).
- Se localiza cerca de la base de la Formación Zechstein del Pérmico Medio.
- El Küpferschiefer tiene un espesor promedio de tan solo 60 cm, pero se extiende por una vasta área de 600.000 km² desde el norte de Inglaterra hacia el este a través de Holanda, Alemania y hasta Polonia.
- No toda el área presenta leyes económicas; solo el 1% del área tiene leyes >0,3% Cu y el 5% tiene >0,3% Zn.
- Su formación está ligada a la extensión del mar somero del Zechstein (Pérmico Superior) de Europa Central.

Plata (Ag), plomo (Pb), zinc (Zn), y trazas de molibdeno (Mo)

La explotación del Küpferschiefer se ha realizado en Mansfield, Alemania, durante aproximadamente 1000 años, produciendo cobre y cantidades menores de plata (Ag), plomo (Pb), zinc (Zn), y trazas de molibdeno (Mo), renio (Re), vanadio (V), uranio (U), cobalto (Co) y germanio (Ge).
Los depósitos estratiformes más relevantes se encuentran en Polonia, donde el Küpferschiefer presenta un espesor de 0,4 a 5,5 metros y un contenido de 1,5% Cu.
Los depósitos polacos se distribuyen en un área de 30 x 60 km y se encuentran a profundidades de 600 a 1500 metros, con reservas de 3000 millones de toneladas con 1% de Cu, lo que convierte a Polonia en el mayor productor de cobre de Europa.
El Küpferschiefer forma parte de una secuencia transgresiva que incluye un conglomerado basal (debajo del nivel cuprífero) y está cubierto por calizas del Zechstein, lo que parece corresponder a un largo brazo de mar somero del Pérmico de Europa.
La secuencia tiene una base de capas rojas del Pérmico Inferior (conglomerados y areniscas rojas; Rotliegendes), seguida de la lutita del Kupferschiefer y de las calizas del Zechstein del Pérmico Medio a Superior.
El ambiente de sedimentación del Kupferschiefer correspondería a planicies costeras dentro del nivel de mareas o levemente encima de ellas (sabkha) y en condiciones de clima árido a semi-árido; este ambiente se desarrolló a medida que el mar Pérmico transgredió las arenas del desierto.
La mineralización se presenta principalmente en el nivel de lutitas Kupferschiefer, pero se extiende dentro de las calizas superiores y las areniscas rojas del Rotliegendes infrayacentes.
El cobre y otros metales están diseminados en la matriz de las rocas como sulfuros de grano fino, incluyendo principalmente bornita, calcosina, calcopirita, galena y esfalerita.
Estos minerales comúnmente reemplazan el cemento de calcita pre-existente, fragmentos líticos y granos de cuarzo, así como a otros sulfuros.

Venillas de yeso, calcita y metales base

En el distrito de Lubin se observan venillas de yeso, calcita y metales base, que incrementan significativamente las leyes y se han interpretado como resultado de fracturamiento hidráulico.
Además, existe una zona enrojecida conocida como facies Rote Faüle, que tendría un origen diagenético superimpuesto post-sedimentario y que transgrede los contactos litológicos; la mineralización de cobre se presenta inmediatamente encima de esta facies roja, y la mineralización de Pb-Zn se encuentra por encima de la del cobre.
Esto indica que la diagénesis de los sedimentos Pérmicos jugó un rol importante en la formación de los depósitos, y de hecho, la delineación de la facies roja se ha utilizado para localizar nuevos cuerpos mineralizados.
Respecto al origen de los metales, muchos autores europeos han sugerido un origen sedimentario singenético para los sulfuros metálicos del Kupferschiefer. Otros proponen un origen exhalativo sedimentario similar a los SEDEX, donde el aporte metálico provendría de fuentes termales derivadas del volcanismo submarino o gradientes térmicas anómalas.
Las texturas de reemplazo y la existencia de zonas rojas de probable origen diagenético a las que se relacionan los cuerpos de mayor ley de cobre indican que hubo movilización de metales durante los procesos de litificación de la secuencia sedimentaria Pérmica, pero esto no necesariamente descarta que los metales fueran precipitados químicamente en un mar somero, ya que la diagénesis puede haber removilizado metales previamente sedimentados.
Sin embargo, el gran volumen de metales contenidos en el Kupferschiefer plantea interrogantes sobre su fuente.

Movilización de metales durante los procesos de litificación

Ejemplos de Depósitos Locales
- Corocoro en el Altiplano de Bolivia: Se caracteriza por la presencia de calcosina y cobre nativo en niveles lenticulares de areniscas y conglomerados rojos del Terciario con oxidación parcial. Se han producido >500.000 toneladas de Cu en el distrito de Corocoro y >40.000 toneladas de Cu en el distrito de Chacarilla. La fuente del Cu y S se atribuye a la actividad volcánica, y el transporte se habría realizado como complejo clorurado en un ambiente oxidante a través de niveles permeables. El flujo de las soluciones mineralizantes se debió a la compactación de la cuenca e intrusión de diapiros. Se sugiere que la precipitación del Cu nativo o calcosina en ciertos niveles de la secuencia fue favorecida por la presencia de plantas fósiles, restos de algas, petróleo líquido o gas natural que actuaron como reductores.
- San Bartolo en Chile: Presenta cobre nativo y minerales oxidados de Cu en fajas paralelas a la estratificación de areniscas rojas y lutitas de la Formación San Pedro (Mioceno), que representa una cuenca continental. Los depósitos de Cu en capas rojas de Bolivia y Chile pertenecen al sub-tipo de cuencas continentales, por lo que su tonelaje es limitado y generalmente restringido a trampas pequeñas correspondientes a acumulaciones de hojas en canales fluviales.

Autor y Fecha de Publicación:

Profesor: Dr. Victor Maksaev
Semestre de Primavera: 2007

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