Geoquímica de la Mina Flambeau Cu-Zn-Au

Explorando la Geoquímica de un Depósito VMS Único en Wisconsin Geología y Contexto Tectónico del Distrito Minero de Flambeau Enriquecimiento Supergénico y Geología Hipógena Detallada Análisis Geoquímico Revelando el Origen Magmático y Tectónico

Sumérgete en el fascinante mundo de la geoquímica de la Mina Flambeau, un depósito de sulfuros masivos volcanogénicos (VMS) ubicado en el noroeste de Wisconsin, EE. UU. Descubre por qué, a pesar de ser uno de los varios depósitos VMS en el estado, Flambeau fue el único en ser explotado entre 1993 y 1997, produciendo 1.9 millones de toneladas de mineral rico en cobre (Cu), zinc (Zn), oro (Au) y plata (Ag). A pesar de su completa recuperación, este estudio se enfoca en la geología hipógena a través del análisis de testigos de perforación del Wisconsin Geological History Survey (WGHS).

Sulfuros masivos volcanogénicos (VMS)

La mina Flambeau forma parte de los Terrenos Magmáticos de Wisconsin, originados durante la colisión entre el terreno Pembine-Wausau y el cratón Superior durante la orogenia Penokeana en el Paleoproterozoico. Las rocas huésped, pertenecientes al dominio de Marshfield, revelan flujos piroclásticos máficos y félsicos, sugiriendo un entorno de cuenca de arco de islas.

Mineralización VMS

La zona de enriquecimiento supergénico concentró Cu y Au al remover secuencialmente Zn y Pb. La geología del depósito presenta ensamblajes minerales hidrotermales inusuales, indicativos de una mineralización sulfurosa atípica para sistemas hidrotermales marinos normales. Este proyecto evalúa la afinidad magmática y tectónica de las rocas huésped menos alteradas para comprender la petrogénesis del sistema volcánico Flambeau y su control en la mineralización VMS durante la colisión océano-continente.

Contenido:

1. Introducción a la Geoquímica de la Mina Flambeau

El estudio se centra en la geoquímica del depósito de Cu-Zn-Au de la Mina Flambeau en el noroeste de Wisconsin.
La Mina Flambeau es un depósito de sulfuros masivos volcanogénicos (VMS), siendo el único explotado en Wisconsin debido a la legislación minera.
Se extrajeron 1.9 millones de toneladas de mineral entre 1993 y 1997 con leyes de 4.1% Cu, 1.0% Zn, 1.7% g/t Au y 31 g/t Ag.
Las investigaciones actuales se basan en el estudio de la geología hipógena a través de núcleos de perforación.
El proyecto busca comprender la afinidad magmática y tectónica de las rocas huésped menos alteradas.
El objetivo es obtener información sobre la petrogénesis del sistema volcánico Flambeau y el control en la mineralización VMS durante la colisión océano-continente.

2. Geología de la Mina Flambeau y Marco Tectónico

La Mina Flambeau se encuentra en los Terrenos Magmáticos de Wisconsin.
Estos terrenos están compuestos por rocas plutónicas, volcánicas y sedimentarias acrecionadas durante la orogenia Penokeana (colisión entre Pembine-Wausau y el cratón Superior).
La geología ha sido sobreimpresa por eventos de metamorfismo regional.
Las rocas huésped pertenecen al dominio de Marshfield, con flujos piroclásticos máficos y félsicos, sugiriendo una cuenca de arco de islas.
El depósito Flambeau ha presentado ensamblajes minerales hidrotermales inusuales, indicativos de una mineralización sulfurosa atípica para sistemas hidrotermales marinos normales.
La zona de enriquecimiento supergénico se formó por meteorización y redistribución de metales, concentrando Cu y Au tras la remoción de Zn y Pb.
La geología hipógena del muro colgante es menos conocida debido a la baja mineralización y la escasez de muestras de núcleos.
El mineral hipógeno es rico en Cu y Au pero pobre en Pb para un sistema félsico.
El cuerpo mineralizado presenta una inclinación extrema y se ha interpretado como invertido.
Las unidades de roca menos alteradas son delgadas y consisten en clorita-filita interdigitada, esquisto de ojo de cuarzo, metadacita y esquisto de biotita-feldespato.
Las unidades de alteración del cuerpo mineralizado son ricas en andalucita, donde el metamorfismo regional creó facies de esquisto verde superior.

3. Depósitos Volcanogénicos de Sulfuros Masivos (VMS)

Los depósitos VMS se forman en ambientes submarinos donde fluidos hidrotermales de alta temperatura reaccionan con agua de mar fría, precipitando minerales sulfurados.
Se formaron en ambientes extensionales submarinos a lo largo de la historia de la Tierra.
Las zonas de mineralización típicamente ocurren como lentes polimetálicos en rocas volcánicas o sedimentarias, siendo importantes fuentes de Zn, Cu, Pb, Ag y Au.
Los depósitos VMS tienen dos componentes principales: un cuerpo estratiforme rico en sulfuros y un sistema discordante subyacente de vetillas de sulfuros diseminados y rocas huésped hidrotermalmente alteradas.
Las asociaciones de alteración se caracterizan generalmente por alteraciones de clorita-sericita y sericita-cuarzo.
Estas asociaciones hidrotermales sobreimprimen diversas litologías volcánicas, y su composición está determinada por las composiciones de los fluidos.
El análisis de elementos traza es crucial para determinar las composiciones primarias de las rocas volcánicas en estos sistemas.

4. Litología y Petroografía de Unidades Menos Alteradas

El esquisto de ojo de cuarzo (Unidad 3a) presenta fenocristales o porfiroclastos de cuarzo azulado (1-8mm) y fragmentos líticos volcánicos alterados en una matriz foliada con biotita.
El esquisto de clorita (Unidades 4b,c) es de color gris claro a verde oscuro, relativamente afanítico y muestra foliación moderada a bien desarrollada, con algunos pórfiroblastos de granate y biotita. En sección delgada, se observan lapilli deformados y elipsoidales compuestos por fragmentos volcánicos intermedios alterados.
La metadacita (Unidad 5) presenta foliación pobre a moderada, es relativamente afanítica y muestra poca o ninguna mineralización, con un color verde pronunciado y textura homogénea sin texturas primarias obvias. En sección delgada, muestra textura variable que a veces parece tufácea, pero puede ser una fábrica estructural o de alteración con cantidades variables de alteración de clorita.

5. Marco Litoestratigráfico y Geoquímica

Se proponen dos posibles entornos litoestratigráficos para el sistema volcánico Flambeau basados en la evolución tectónica interpretada del Terreno Pembine-Wausau: Bimodal-Félsico (dominado por riolita con 20-50% de estratos volcánicos máficos, común en arcos de margen continental en contacto con tras-arcos riftados).
El análisis de las proporciones de Zr/Ti y Nb/Y revela que la mayoría de las rocas huésped tienen una composición máfica a intermedia, mientras que la Unidad 3a (Esquisto de Ojo de Cuarzo) es relativamente félsica.
Esta clasificación apoya la idea de un sistema bimodal formado en un ambiente de rift.
Las proporciones de Zr e Y en las rocas máficas muestran una signatura calco-alcalina con enriquecimiento de Zr, típico de un sistema de arco volcánico continental.
El análisis geoquímico de rocas félsicas (Zr/Y y Y) revela una signatura de elementos traza tipo FI a FII, indicando una derivación en profundidades corticales relativamente someras, común en arcos riftados o ambientes continentales.
Los diagramas normalizados al manto primitivo de elementos de tierras raras (REE) muestran características de arco en todas las rocas, con enriquecimiento de REE ligeras y anomalías negativas de Nb y Ti. Las rocas máficas tienen alto contenido de Zr, lo que sugiere un sistema de arco continental.
Las rocas félsicas muestran características de elementos traza tipo FI a FII, sugiriendo rifting en corteza engrosada.

6. Investigación Previa y Enfoque del Estudio

Investigaciones previas se centraron principalmente en las porciones explotadas del depósito.
Este estudio se enfoca en la geología hipógena y utiliza la geoquímica de elementos mayores y traza de las rocas huésped menos alteradas para evaluar el entorno volcánico y tectónico.
Este es el primer conjunto de datos detallado de elementos traza y tierras raras para el depósito Flambeau y la primera investigación detallada de la petrogénesis.
El análisis geoquímico proporcionará información sobre la petrogénesis del magmatismo de arco/colisión y los controles magmáticos/tectónicos en la mineralización VMS durante la colisión océano-continente.
Este estudio es el primer paso para evaluar la diversidad del volcanismo que ayudó a construir el orógeno Penokeano.
La combinación de estudios de la geología de Flambeau, Eisenbrey y Crandon ayudará a reconstruir el entorno volcánico/tectónico general del terreno Pembine-Wausau y los posibles controles magmáticos en la mineralización.
Datos preliminares revelan una distribución bimodal y características de arco, apoyando modelos previos de un sistema de arco continental.

Autor y fecha de publicación:

El autor principal del artículo es Regan E. Jacobson, junto con el Dr. Robert W.D. Lodge del Departamento de Geología de la Universidad de Wisconsin Eau Claire. La fecha de publicación específica de este documento no se menciona en los fragmentos proporcionados. Se sugiere buscar la fuente original o la publicación donde apareció este trabajo para obtener esa información.

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