DEPOSITOS MAGMÁTICOS HIDROTERMALES. MAGMAS Y GRANITOS  Yacimientos Minerales  Por:  Lucas Ochoa Landín.

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1 DEPOSITOS MAGMÁTICOS HIDROTERMALES

2 MAGMAS Y GRANITOS  Yacimientos Minerales  Por:  Lucas Ochoa Landín

3 Las rocas graníticas o granitoides, (cuarzo y dos feldespatos), presentan una gran variedad de orígenes, fuentes, génesis y procesos de evolución, diferentes niveles estructurales de emplazamiento y diferentes regímenes tectónicos, en distintos ambientes geodinámicos. Características Generales Los granitoides son el principal componente de la corteza continental. Para el estudio de los granitos se debe precisar bien: 1) su nombre, 2) su AFM asociación mineral, 3) datos de campo, 4) petrografía y; 5) tipo de emplazamiento. Descripción modal….. Paul A. Damon

4 Composición química de granito: SiO 2 60-75 Al 2 O 3 12.5-16.5 MgO<2.5 Fe 2 O 3 <5 MnO<0.1 TiO 2 <1 P 2 O 5 <0.4 CaO<4.5 Na 2 O3-4 K 2 O3-6 Cox et al., (1979) La línea de Irvine and Baragar(1971), separa los magmas alcalinos-subalcalinos

5 Características de las series magmáticas Los magmas subalcalinos se pueden dividir en magmas calcoalcalinos y toleiticos. Las dos series magmaticas pueden ser diferenciadas en términos de sus trends, considerando el diagrama AFM

6 Índice de saturación en alúmina: Al 2 O 3 / (K 2 O+Na 2 O+CaO) Las relaciones son molares!! Dividir % en peso del óxido entre el peso molecular del óxido. Saturación en alúmina El concepto de salturación de alumina, ayuda en la diferenciación de magmas peralcalinos, metaluminoso y peraluminoso Tipo S Tipo I Ayuda a reconocer los tipos I y S de Chapell y White, (1974)

7 Discriminantes geoquímicos para ambientes tectónicos

8 Magmas subalcalinos toleiticos, son empobrecidos en K, Ba, U, Th, Pb, Zr y REE Magmas calcoalcalinos son restringidos en su ocurrencia a zonas de subducción.

9 coeficiente de partición El comportamiento de elementos trazas, puede ser considerado en términos de su partición (coeficiente de partición) D=concent en el mineral/concent en el liquido Con D<<1 incompatibles- K, Rb, Sr, Ba, Zr y REE D>>1 compatibles Mg, Fe, Ni, Cr, etc. La primera regla de Goldschimdt es la mas usada y se aplica en la cristalización de un magma al enfriarse. Aquellos iones que no caben o entran dentro de minerales formadores de roca, se les conoce como incompatibles. Se acumulan dentro del magma residual. Los elementos incompatibles, se acumulan en las etapas tardías (aplitas, pegmatitas y vetas hidrotermales). Los elementos que corresponden a esta grupos incluyen: K, Rb, Ca, Sr, Ba, REE, Zr, Hf, Nb, Ta, Th y U.

10 High Field Strength Low Field Strength Large Ion Litophile Elementos con similar tamaño iónico y carga, tienden a comportarse geoquímicamente de similar manera In detail there are degrees of compatibilty and incompatibility and trace elements will vary in their behaviour in melts of a different composition. For example, P is incompatible in a mantle mineralogy and during partial melting will be quickly concentrated in the melt. In granites, however, even though P is present as a trace element, it is compatible because it is accommodated in the structure of the minor phase apatite. Mayormente ass a magmas peralcalino- alcalinos

11 Variación en un aumento del coeficiente de partición en diferentes tipos de magmas. Note como el coeficiente de partición se incrementa en los magmas ácidos, con mayor concentración de REE. (Incompatibilidad)

12 En magmas mas evolucionados Zr, apatito y esfena (refractarios), pueden fuertemente fraccionar las REE.

13 COMPOSICION QUIMICA DE ROCAS IGNEAS Y SEDIMENTARIAS

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15 Classification of granites according their magmatic origin results in the formation of two contrasting groups: S-types and I-types. S-types result from the partial melting of metasedimentary source rocks, a process called anatexis or ultrametamorphism. I-types are derived from source rocks of igneous composition that have not gone through the surface weathering process, or from crystal fractionation of magmas. Características distintivas entre granitos tipos S- y I (Rob Kanen, 2001) Los granitos, los cuales son de amplia ocurrencia, pueden ser distinguidos por criterios químicos, mineralógicos y de campo Los granitos, los cuales son de amplia ocurrencia, pueden ser distinguidos por criterios químicos, mineralógicos y de campo. White, Chappell and their coworkers (1974, 1978, Hine et al, 1978)

16 Chappell and White (Chappell and White, 1974) Distinguen granitos tipo I y granitos S, usando numerosos parámetros químicos:I-types Tienen alto Na2O > 3.2%, en variedades felsicas, decreciendo en mas del 2.2% en tipos maficos.S-types Tienen relativamente bajo, Na2O normalmente < 3.2% en rocas con aproximadamente 5%K de K2O, decreciendo a <2.2% en rocas con aproximadamente 2% K2O. S-types tienen una relación de Al2O3/(Na2O+K2O+CaO) >1.1 y los tipo I < 1.1. El cornidon normative en los tipo S es > 1%. En los tipo I, es< 1%, si la diopsida esta presente. Métodos geoquímicos

17 Granitos IGranitos S Hornblenda+biot- Muscovita+biot Magnetita+ilmenita- Ilmenita Apatito inc en biot- Apatito libre Var. Petro. Amplias- Var. Petr. Restr. Enclaves básicos- Enclaves metased. Rel.intrusivas- Rel. concordantes SiO2 56-75 %- SiO2 66-75 % Al/(Na+K+Ca) 1.1 1% Al2O3 norm 1% Al2O3 norm

18 isotope compositions Another important geochemical feature of S- and I-type granites is the various isotope compositions. S-types being higher The initial Sr87/Sr86 ratios being higher in because have been through an earlier sedimentary cycle. A critical boundary of 0.7060 is suggested by Kistler(1974) and Armstrong et al (1977). Chappell et al (1974) suggest a boundary of 0.708. I-type granites have initial Sr87/Sr86 ratios between 0.704 and 0.706 (Chappell and White, 1974). Isochrons of I-types give a regular linear set of points whereas those of S-types show a scatter of points within a broad envelope, reflecting variations in initial Sr87/Sr86 within a single pluton as a result of a heterogeneous source material. Classification based Sr87/Sr86 ratios are valid. Cont……

19 Some of the geochemical aspects of S- and I-type granitoids are reflected in the mineralogy. Hornblende is common in the more mafic I-types and is generally present in the felsic types also. In the felsic S-types, hornblende is absent, but muscovite is common, while in the mafic S-types, biotite is often very abundant. Monazite is the usual accessory in the S-types whereas sphene is common in the I- types. Garnet and cordierite may occur in S-type xenoliths as well as in the granites themselves. Apatite inclusions are common in biotite and hornblende of I-types, but occurs in larger individual crystal in S-types. I-types characteristically contain biotite+hornblende ± sphene ± monazite. S-types contain biotite ± muscovite ± cordierite ± garnet ± ilmenite ± monazite. Características Petrográficas

20 Métodos de Campo Algunas característica de campo, pueden a veces ser distintivas. Chappell and White (1974) determinaron, en las rocas igneas mas maficas tipo-I, contiene xenolitos con hornblende; en cambio en los tipo-S, los xenolitos con hornblendas son raros. -Presencia observable de granate, corindon, dos micas…

21 geochemical, petrographic and field methods The methods that may be used to distinguish between S- and I-type granites include geochemical, petrographic and field methods. Not one single method may be used universally Not one single method may be used universally to make a clear distinction since outside influences such as post orogenic alteration and reaction with wall rock material may drastically change some of these criteria. geochemical methods In general, geochemical methods seem to be the most successful contrasting the differences between S- and I- type granites. Petrographic and field observations are extremely useful to supplement geochemical data. Conclusión

22 Hannah and Stein (1990), the granite ‘‘alphabet soup’’, have been recognized

23 Petrogénesis de granitoides (Bernard Barbarin, 1999 )

24 Clasificación de Granitos (Bernard Barbarin, 1999 ) Peraluminoso Calcoalcalinos metaluminosos Toleitico peralcalino

25 Química de granitoides. Peraluminoso Calcoalcalinos metaluminosos Toleitico peralcalino

26 Read (1956), Hay de granitos a granitos Clasificación petrogenética de granitoides

27 La composición de las biotitas, reflejan la composición del magma, de acuerdo a los trabajos experimentales, que muestran que la biotita continuamente equilibra con los líquidos residuales (hospedantes). Algunos petrólogos, consideran que muchos granitos derivan de la corteza continental. Entonces, la diversidad de granitos no resulta de diferentes orígenes, sino de varias fuentes, que pueden mezclarse para dar diferentes magmas graníticos. Muchos petrólogos, en la actualidad consideran tres posibles orígenes: 1) origen cortical; 2)mantélico y 3) mezcla de ambos. Materiales derivados de la corteza y del manto, tienen distintas firmas geoquímicas, los cuales se pueden distinguir a partir de su Índice de Saturación de Aluminio ASI: ASI = Molar. Al2O3/(CaO + Na2O + K2O) Discrimina entre peraluminosos ASI>1 y metaluminosos ASI<1 Los granitos metaluminosos, pueden ser divididos en calcialcalinos (molar Al2O3>Na2O + K2O) o alcalino (molar Al2O3<Na2O + K2O. Datos isotópicos y geoquímicos señalan que los peraluminosos son de origen cortical y los metaluminosos son una mezcla en su origen. Granitos Clasificación.

28 Table 18-4. A Classification of Granitoid Rocks Based on Tectonic Setting. After Pitcher (1983) in K. J. Hsü (ed.), Mountain Building Processes, Academic Press, London; Pitcher (1993), The Nature and Origin of Granite, Blackie, London; and Barbarin (1990) Geol. Journal, 25, 227-238. Winter (2001) An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall.

29 Ciclos de Wilson La mejor manera de ilustrar la relación entre los diferentes tipos de granitoides y su geodinámico ambiente es a través de los sucesivos estados de Wilson (1966).

30 PEGMATITAS

31 Pegmatitas Definición (Jahns, 1955): Son rocas halocristalinas que al menos en parte son de grano grueso y cuyos mayores constituyentes incluyen minerales típicamente encontrados en ordinarias rocas ígneas (czo-KF-Mica), con extremas variaciones texturales, especialmente en el tamaño de sus granos. En las pegmatitas los minerales pueden alcanzar grandes tamaños. Pueden formar cuerpos de 1 a 30 metros de espesor y hasta 300 metros de largo. Se han encontrado cristales de cuarzo de hasta 5 metros de largo y dos metros de diámetro, de ortoclasa y berilo hasta 11 m de largo y cristales de turmalina de mas de 20 m2 de área. Los depósitos de pegmatitas son mineralógicamente simples: -amplia distribución en tiempo y en espacio, (Pc-presente) -clara asociación genética con actividad plutónica de preferencia de composición felsica, aunque ass a máficos-ultramaficos (Merensky Reef) en el complejo magmático Bushveld en África del Sur, pero no llegan a ser tan frecuentes y de atractivo económico como aquellas asociadas cuerpos félsicos. Pegmatites son comunmente consideradas como rocas derivadas de magmas que pudieron haber cristalizado en presencia de un fluido aquoso magmático.

32 MINERLOGIA Y COMPOSICIÓN Pegmatitas se componen de una variedad de minerales. Se les conoce como pegmatitas en granito, pegmatita en gabro, pegmatita en sienita o nombres con algún otro prefijo asociado a otra roca plutónica es comúnmente usada. litio, potasio, sodio, rubidio y berilo La mineralogía de las pegmatitas asociadas a cuerpos magmáticos félsicos o pegmatitas graníticas, consisten de cuarzo, pertitas y albita, con accesorios subordinados de muscovita, biotita, elementos LIL (Large Ion Lithopile), tales como litio, potasio, sodio, rubidio y berilo. Las pegmatitas pueden ser divididas en: -homogéneas y no zoneadas: son mineralógicamente simples. Consisten mayormente de cuarzo y feldespato de grano grueso, acompañada de cristales de mica, muscovita-biotita y son ordinariamente uniformes en composición y textura desde una pared a otra. -heterogéneas y zoneadas: resultan de procesos ígneos, mas que de recristalización. Ellas han sido formadas durante un periodo de cristalización, después de la inyección en las últimas etapas de cristalización magmática, durante el cual los primeros minerales formados reaccionaron con fluidos residuales que fueron cambiando conforme avanzaba la cristalización del magma.

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34 Cerny P.,(1993)

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36 The REE and particularly the HREE are in high demand because of recent technological advances that have made them essential components of permanent magnets used in hybrid vehicles and wind turbines, of batteries for energy storage and of phosphors for energy efficient lights, to name a few examples (e.g., Chakhmouradian and Wall, 2012; Hatch, 2012). This demand, coupled with the recent decision by China (which supplies >95% of the World’s REE) to curtail their export, has led to complaints from the United States, the European Union and Japan to the World Trade Organization (WTO) and the classification of the REE as strategic commodities by these countries (Hatch, 2012). In turn, this has led to a surge in exploration for the REE. Peralkaline and alkaline igneous complexes are commonly enriched in rare metals, including the REE and other high-field strength elements (HFSE), Zr, Ti and Nb Comments…

37 Intento de clasificarlas por: internal structure, paragenetic relationships, bulk chemical composition, petrogenetic aspects, nature of parent medium, and geochemical signatures, among others. Clasificación Recientemente se conocen cinco clases geológicas de pegmatitas: abyssal, muscovite, Msrare-element, Rare –element (REL) and miarolitic Fuerte relación con procesos metamórficos Pero….. Peter ČERN´Y y Scott E, (2005)

38 La división en clases, es basada en criterios geológicos

39 abyssal, muscovite, rare-element and miarolitic Profundas products of partial melting or metamorphic re-equilibration Someras The classes are based on geological criteria, but within individual classes, the subdivision follows geochemical features, mineral assemblages and textural attributes that reflect the P–T conditions of pegmatite consolidation Esquema de P-T d lo campos de estabilidad de las distintas roca que hospedan a las pegmatitas products of partial melting

40 extremes in the geochemical relationships of U and Th to Y, LREE, HREE and Nb Raramente económicas Pegmatites of the abyssal class most commonly correspond to products of partial melting or metamorphic re-equilibration, rocas que encontramos en la frontera entre las rocas metamórficas e ígneas. Regularmente bandeadas y claras y oscuras (leucosoama y melanosoma)

41 Pegmatites of the muscovite – rare-element class, unlike those of the muscovite class, are mostly discordant with respect to the metamorphic foliation of their host rocks, and occasionally show regional zonation with respect to parental granites. Son mas ígneas?

42 This class, es en pegmatitas magmáticas, emplazadas a poca profundidad, y accumulate economic concentration of lithophile rare elements in the more fractionated pegmatite bodies Dos subclases Metaluminoso a peraluminsos, extensional peraluminsos, compresional (tipo I) LREE HREE

43 The MI–REE subclass is related mainly to anorogenic granites that rise to shallow intrusive levels in the crust. Conocidas como: Pegmatitas graníticas

44 Čern´y (1990, 1991a): Utilizando criterios petrologicos, parageneticos y geoqimicos, e introdujo un nuevo concepto de clasificación : (NYF, LCT and mixed) Nb, Y FLi, Cs, Ta Peraluminosos A y Tipo I Metaluminosos Granitos tipo S (peraluminosos) Mix de NYF y LCT P ETROGENETIC F AMILIES OF G RANITIC P EGMATITES

45 TEMPERATURA Y PRESIÓN DE CONSOLIDACIÓN Los rangos de temperatura, designados por inclusiones fluidas, termometría de los feldespatos y otros indicadores, son muy amplios, indicando rangos de 750ºC-150ºC. Las temperaturas generalmente decrecen de los márgenes de zonas internas y de unidades secundarias Las presiones de cristalización no son fáciles de cuantificar. Las inclusiones fluidas estudiadas sugieren un rango de 4 a 1.5 kb y la ocurrencia de andalucita y cordierita sugieren que las presiones deben ser moderadas, generalmente equivalentes al régimen de presión de esquistos incluidos en la facie de anfibolita baja de la serie de metamorfismo Abukuma (AT-BP/corteza continental).

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47 (Burnham, 1997).

48 DISTRIBUCIÓN GLOBAL Campos Pegmatíticos son territorios poblados por grupos de pegmatitas dentro de una geología común y un ambiente estructural, usualmente menos de 10,000 km2 de extensión. Son generadas durante una sola fase tectonomagmática de evolución regional, tiene el mismo tipo de fuente granitoide y son de aproximadamente la misma edad. Ejemplos de ellos son: Arqueano de Cat Lake-Winnipeg River en la Superior Province; campo Erajarvi de Finlandia; la Caledonia y el Campo Nilau-Kulam en Afganistán. pegmatitas

49 Cinturones Pegmatíticos que consisten en campos pegmatíticos relacionados con estructuras lineares a gran escala como lineamientos de fallas profundas, margen cratónico mobilizado, o por movilización a través de un escudo estable. Ejemplos de éstos son el Arqueano del English River y los cinturones Quetico en la Provincia Superior. El cinturón delgado de espodumena Hercyniano en la Provincia Appalachiana, y los que componen la parte oeste de la provincia Parir-Hindukusush

50 Las Provincias Pegmatíticas constituyen la suma de los campos pegmatíticos y los cinturones dentro da una provincia metalogenética simple. Una unidad geológica de larga escala con las características comunes fundamentales de evolución y estilo de mineralización. Dentro una provincia, campos y cinturones pegmatíticos pueden pertenecer a diferentes clases formadas a diferentes etapas de evolución cortical. Las mejor definidas provincias son aquellas de cratones Arqueanos., como las provincias Superior o Esclavo., Pilbara y Yilgarn en el oeste de Australia.

51 Origen. 1.- Cristalización fraccionada de una mezcla. Una mezcla en desequilibrio, reaccionando cristales y liquido residual, creando sucesivas capas. Zoneamiento explicado por cambios progresivos en la solución. Cualquier teoría sobre zoneamiento de pegmatitas graníticas debe de tomar en cuenta ciertas relaciones fundamentales, entre las cuales esta: el arreglo en zonas, el remplazamiento de zonas externas e internas, el progresivo enriquecimiento de Na hacia el centro y la consistente paragénesis de las asociaciones minerales de una pegmatita a otra.

52 Por el momento……