AMBIENTES TECTÓNICOS, EL CICLO DE WILSON Y METALOGÉNESIS

¿Qué es el Ciclo de Wilson? ¿Quién fué Wilson? John Tuzo Wilson Wilson, Tuzo (14 July 1962). "Cabot Fault, An Appalachian

Equivalent of the San Andreas and Great Glen Faults and some Implications for Continental Displacement". Nature 195 (4837): 135–138.

Wilson, J. Tuzo (1966). "Did the Atlantic close and then re-open?". Nature 211 (5050): 676–681.

Wilson, J. Tuzo (1966). "Are the structures of the Caribbean and Scotia arc regions analogous to ice rafting?". Earth and Planetary Science Letters 1 (5): 335–338.

Wilson, J. Tuzo (December 1968). "A Revolution in Earth Science". Geotimes (Washington DC) 13 (10): 10–16.

J. Tuzo Wilson Gefísico y geólogo canadiense; pionero

en el estudio de la tectónica de placas. "I enjoy, and always have enjoyed,

disturbing scientists." ¿Qué es el Ciclo de Wilson? Es un ciclo cuasi-periódico de agregación

y dispersión de la corteza terrestre. Existen distintas opiniones respecto a si

la corteza terrestre está aumentando, disminuyendo o se mantiene igual, pero sin duda la corteza se está reconfigurando permanentemente.

Ciclo supercontinental Un ciclo supercontinetal completo dura

entre 300 a 500 Millones de años.

Reconstrucción del supercontinente de Pangea en el Paleozoico Superior

Supercontinentes

Cox & Singer (1986) clasificación de depósitos minerales por ambientes geológicos (39 modelos de depósitos y 88 tipos)

0. Situación inicial: Un cratón continental rodeado por placas oceánicas, totalmente estable. Ausencia de procesos tectónicos, volcánicos y metalogénicos.

1. La perturbación se inicia como consecuencia de la irrupción de una pluma del manto. En la superficie se origina un hot-spot. Como resultado se forma un domo e inicia un magmatismo bimodal, asociado al cual se forman numerosos yacimientos minerales de interés económico

2. Inicia el estadio embrionario o de rift continental , en el que la corteza continental se empieza a adelgazar mediante el desarrollo de grabens. En sus inicios el rift se caracteriza por la formación de cuencas lacustres y series sedimentarias continentales. Asociados a estos sedimentos se forman yacimientos de Cu y de U. Además, continúa el magmatismo bimodal que puede originar yacimientos minerales (carbonatitas).

3. Avanza el proceso de rifting y el adelgazamiento cortical. La depresión tectónica (rift ) es invadida por el mar, y se depositan potentes series sedimentarias marinas profundas.Metalogénicamente, este estadio es de gran importancia por el desarrollo de yacimientos de Pb-Zn, especialmente de tipo sedex.

4. Si la actividad de la pluma del manto persiste se puede partir la masa continental abriéndose una nueva cuenca oceánica (estadio de juventud). El magmatismo derivado de la pluma se concentra a lo largo de una dorsal medio-oceánica, en la que se genera corteza oceánica. Estas zonas se caracterizan por un intenso hidrotermalismo submarino, que origina depósitos de sulfuros masivos (volcanogénicos).

5. Cuando en uno de los márgenes de placa la corteza oceánica se desprende y se flexiona debido a su elevada densidad empieza el proceso de subducción (decadencia de la cuenca oceánica). Como resultado de la subducción se origina un arco magmático y en ocasiones una cuenca de trasarco. En este estadio la metalogénesis es muy importante; se forman pórfidos cupríferos, depósitos epitermales de Au-Ag, volcanogénicos, etc.

6. La colisión continental (estadio relicto) entre un margen continental y una zona de subducción es la consecuencia final de un proceso continuo de subducción, y origina cinturones montañosos y el engrosamiento de la corteza. Este proceso puede exhumar yacimientos y terrenos formados previamente (cromitas ofiolíticas). Además se forman yacimientos metalíferos ligados al metamorfismo regional (orogénicos) y al magmatismo colisional (Sn-W).

7. Finalmente, la estabilización tectónica, seguida de la erosión y peneplanización conllevan nuevamente a la formación de una zona cratónica estable, aunque mucho más compleja que el cratón inicial.La riqueza mineral de países como Canadá o Brasil se debe a que los sus cratones registran varios ciclos de Wilson y preservan parte de los yacimientos formados durante miles de millones de años.

MetalogénesisDefiniciones Básicas

Metalogénesis: Término derivado del griego “metaleion” que significa “mina”, el cual se refiere al estudio de la génesis de depósitos minerales (metálicos o no-metálicos), con énfasis en sus relaciones espaciales y temporales (espacio-tiempo) con los rasgos geológicos regionales (tectónicos, petrográficos, etc). Es decir, el estudio de la relación de los depósitos minerales con su entorno geológico regional.

La metalogénesis estudia la distribución de los depósitos minerales en el espacio y el tiempo, tratando de definir los factores que han contribuido al patrón de distribución de los metales dentro de la parte superior de la corteza. 

Unidades metalogénicas

Provincia Metalogénica: es un área caracterizada por una agrupación de depósitos minerales o por uno o más tipos característicos de depósitos. Una provincia metalogénica puede contener más de un episodio de mineralización.

Época Metalogénica: Es una unidad de tiempo geológico favorable para la depositación de menas o caracterizada por una agrupación particular de depósitos minerales. En una misma área pueden estar representadas varias épocas metalogénicas.

Metalotecto

Término que se refiere a una determinada característica geológica que se cree que ha jugado un rol en la concentración de uno o más elementos (o sustancias minerales) y ha contribuido a la formación de depósitos minerales; puede ser estructural, estratigráfico, litológico, geomorfológico, etc. y puede combinar espacio y tiempo. Ej. Orógeno Andino, una caldera volcánica, rocas volcánicas jurásicas, una falla regional (Ej. Sistema de Falla de Domeyko), etc.

Franja Metalogénica

(id. Faja, cinturón.): Término utilizado en Chile por varios autores debido a un factor de escala. Las franjas metalogénicas existentes en Chile se ajustan a la definición de Provincia Metalogénica, pero en trabajos previos se ha considerado a Los Andes como una Provincia Metalogénica dominada por yacimientos cupríferos. Esto ha llevado a definir en detalle ya sea sub-provincias o franjas metalogénicas.

Mapa Metalogénico

Mapa a escala regional que muestra la distribución de los depósitos minerales (metálicos o no-metálicos) sobre una base geológica adecuada para destacar características relevantes de la mineralización y con una simbología apropiada para indicar la forma, tipo de mineralización y magnitud de cada depósito (el tamaño de los depósitos se muestra independiente del nivel de explotación; no es un mapa de recursos mineros).

El propósito de los mapas metalogénicos es proveer una base o punto de partida sólido para exploraciones mineras regionales.

Composición de Magmas La composición de los magmas, determinada en gran medida

por el ambiente tectónico en el que el magma es generado, juega un rol determinante del tipo de mineralización asociada.

Se entiende por magma a una masa silicatada fundida multi-componente que puede contener materiales en estado líquido, sólido y gaseoso.

La fase líquida (fundido) es la predominante y está constituida principalmente por soluciones alumino-silicicatadas, acompañadas de iones libres como Na, Ca, K, Mg entre otros.

La fase sólida puede incluir olivino, piroxeno, plagioclasa y otros cristales diseminados en el fundido líquido.

La fase gaseosa disuelta está compuesta principalmente por H2O y cantidades menores de CO2, HF, HCl, SO2, H2BO3, etc.

Magmas: Clasificación De acuerdo a contenidos de alcalis (Na2O + K2O)

y de sílice (SiO2) se clasifican los magmas en tres grandes grupos:

Magmas Toleíticos representados principalmente por lavas basálticas en centros de expansión oceánica o dorsales y en arcos de islas jóvenes.

En estos ambientes ocurre fraccionamiento de basaltos, andesitas-basálticas y en menor proporción dacitas-riolitas. Estos magmas son generalmente bajos en K, con un contenido promedio de sílice del orden de 53%.

Los yacimientos asociados a este tipo de magmatismo son los de cromita – platinoides (PGM), Bushveld, Sudáfrica, yacimientos de pirrotina – pentlandita – calcopirita, Sudbury, Ontario, yacimientos de magnetita – ilmenita – (vanaditina), Lago Stanford, EEUU, entre otros.

Magmas en márgenes convergentes Magmas Calcoalcalinos ocurren en zonas de

subducción, en arcos insulares maduros y en los márgenes continentales, con rocas de composición desde gabro a granito (basalto a riolita).

En el caso de arcos insulares dominan las rocas volcánicas, principalmente de composición andesítica (SiO2 del orden de 59%). Estos magmas son derivados de la fusión parcial de la cuña del manto y en menor medida corteza oceánica.

En el caso de arcos continentales las rocas tienden a una composición más silícea, andesitas, dacitas y riolitas y sus equivalentes intrusivos. Son derivados de fusión parcial de la cuña del manto y en menor medida corteza oceánica, con mayor o menor interacción y asimilación de corteza continental inferior.

Yacimientos asociados a este tipo de magmatismo son pórfidos cupríferos, skarns, estratoligados, epitermales, entre otros.

Magmatismo intraplaca

Magmas Alcalinos se dan en zonas de rifting intracontinental, en las zonas de fallas transformacionales y en zonas de trásarco en márgenes continentales activos.

Se fraccionan en shoshonitas (zonas orogénicas) y sienitas (zonas cratónicas).

Son rocas bajas en SiO2 respecto a Na2O + K2O alto. A este tipo de magma se asocian rocas peralcalinas en zonas cratónicas, kimberlitas y lamprófiros (a los cuales se pueden asociar diamantes) y carbonatitas.

Yacimientos asociados a este tipo de magmatismo son apatito – magnetita, Sokli, Finlandia, apatito – titanita, Lozovero, Rusia, magnetita – apatito – actinolita, Kiruna, Suecia, casiterita – wolframita, Jos, Nigeria y diamantes, Sudáfrica, entre otros.

Desde los años setenta que la metalogénesis se asocia con procesos de

subducción Ej. Sillitoe, 1972, 1976

Convergencia de placas

Actividad ígnea calcoalcalina

Fluidos de derivación magmática

Mineralización hidrotermal

Márgenes continentales activos de tipo andino

Márgenes continentales activos de tipo andino

Depósitos de arcos de islas y cuencas intra-arco

Puntos calientes intracontinentales

Zonas de extensión abortadas

Zonas de extensión intracontinental (rift)

Puntos calientes en cadenas de islas

Arco magmático, prisma de acreción y cuenca marginal

Cinturones colisionales de continente con continente

Volcanismo post-colisional

Colisión continental con ofiolitas obductadas

Hay una relación directa entre los marcos geotectónicos globales y la metalogénesis

En particular los marcos geotectónicos en los que se desarrolla la actividad ígnea son determinantes de la naturaleza de los intrusivos y rocas volcánicas, pero también de los tipos de depósitos minerales asociados.

Esto determina la concentración de ciertos tipos de depósitos minerales y/o metales en ciertas partes de la corteza terrestre.

El marco geotectónico es un control de primer orden en la metalogénesis.

Referencias

Cox, D.P. & Singer D.A. 1986. Mineral Deposit Models. U.S. Geological Survey Bulletin 1693, 379 p. (http://pubs.usgs.gov.bul/b1693/Acover.pdf).

Dubé, B., and Gosselin, P., 2007, Greenstone-hosted quartz-carbonate vein deposits, in Goodfellow, W.D., ed., Mineral Deposits of Canada: A Synthesis of Major Deposit-Types, District Metallogeny, the Evolution of Geological Provinces, and Exploration Methods: Geological Association of Canada, Mineral Deposits Division, Special Publication No. 5, p. 49-73.

Hirtzman, M.C., 2000. Iron oxide-Cu-Au deposits: What?, where?, when?, and why?, In: Porter, T.M. editor, Hydrothermal iron oxide copper-gold and related deposits: A global perspective: PGC Publishing, Adelaide, Australia, v. 1, p. 9-25.

Nelson, J., Paradis, S., Christensen, J., and Gabites, J., 2002, Canadian Cordilleran mississippi valley-type deposits; A case for Devonian-Mississippi back-arc hydrothermal origin: Economic Geology, v. 97, p. 1013–1036.

Poulsen, K.H., Robert, F., and Dubé, B., 2000, Geological Classification of Canadian Gold Deposits: Geological Survey of Canada, Bulletin 540, 106 p.

Sillitoe, R.H., 2008. Major Gold Deposits and Belts of the North and South American Cordillera: Distribution, Tectonomagmatic Settings, and Metallogenic Considerations. Economic Geology, v. 103, pp. 663–687.