Depósitos de Placeres 1

PROCESOS SEDIMENTARIOS; DEPOSITOS ALOCTONOS

DEPÓSITOS DE PLACERES

Los placeres corresponden a una concentración gravitacional de minerales pesados porfluidos en movimiento, generalmente por agua, aunque puede ocurrir también en sólidos ygases.

Las condiciones para que ocurra una concentración gravitacional de minerales pesados son:

1. Liberación de la fuente de roca original (meteorización)2. Alta densidad de la fase mineral (Ej. Au 19,3 g/cm3)3. Alta resistencia química a la meteorización (no reactivo)4. Durabilidad mecánica (física)

Los placeres auríferos1 son quizás los más conocidos entre este tipo de depósitos, pero losminerales que cumplen esas propiedades en distintos grados son: casiterita, cromita,columbita, cobre, diamantes, granate, oro, ilmenita, magnetita, monazita, platino, rubí,rutilo, safiro, xenotima y circón.

SnO2 Casiterita (mena de estaño)FeCr2O4 Cromita (mena de cromo)(Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6 ColumbitaC DiamanteFeTiO3 IlmenitaFe3O4 Magnetita(Ce,La,Y,Th)PO4 Monazita (mineral portador de tierras raras)Al2O3 Corindón – Rubí (con Cr; rojo) – Zafiro (con Co, Cr, Ti; azul)YPO4 XenotimaZrSiO4 Circón

A nivel mundial los placeres estaníferos y de diamantes son importantes económicamente.

Los sulfuros se descomponen fácilmente al oxidarse (no son resistentes a la meteorización),por lo que raramente se encuentran concentrados en placeres. Sin embargo, hayexcepciones en paleoplaceres del Precámbrico, debido probablemente a que la atmósferadel Precámbrico no era oxidante.

Los depósitos de placeres se han formado en todo el tiempo geológico, pero la mayoríason del Cenozoico a Reciente. La mayoría de los placeres son pequeños y a menudoefímeros ya que se producen sobre la superficie terrestre, generalmente en o sobre el nivelde base para la erosión, de manera que muchos de ellos son erosionados y soloexcepcionalmente son enterrados como para preservarse como paleoplaceres.

1 Placer aurífero corresponde al tipo de depósito mineral; no confundir con lavadero de oro que corresponde alas labores de beneficio del placer.

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La mayoría de los depósitos de placeres son de baja ley, pero su explotación es posibledebido a que se encuentran en materiales sueltos, no requieren de molienda y puedenexplotarse con plantas relativamente baratas. La explotación por dragado de gravasaluviales es una de las más baratas.

En el caso de paleoplaceres (placeres antiguos preservados en secuencias sedimentarias)estos probablemente estarán litificados, inclinados y parcial o totalmente enterrados bajootras rocas también litificadas. Esto implica que su eventual explotación será mucho máscostosa y que deben ser extraordinariamente de alta ley o contener minerales valiosos comoel oro para ser rentables. Sin embargo, los paleoplaceres del Precámbrico delWitwatersrand de Sudáfrica constituyen una de las mayores concentraciones de oro delmundo, por lo que Sudáfrica por mucho tiempo ha sido el mayor productor de este metalprecioso. También hay ejemplos de conglomerados diamantíferos Cretácicos cerca deEstrella Do Sul en Brasil y en el prospecto de Max Resources en Autralia occidental. Esteúltimo consiste en un conglomerado Terciario de 2-3 m de potencia y 2-3 m bajo lasuperficie, el que tiene una ley recuperable de 0,23 quilates2/m3 con aproximadamente 60%de piedras con calidad de gema.

Existen numerosas clasificaciones de placeres, pero para los efectos de este curso seutilizará una clasificación genética simple, a saber:

Placeres residuales: acumulación in situ durante la meteorización.Placeres eluviales: acumulación en un medio sólido en movimiento.Placeres aluviales: concentración en un medio líquido (agua).Placeres eólicos: concentración en medio gaseoso en movimiento (viento).Placeres de playa: concentración por efectos del oleaje de playas.

Residuales: acumulados inmediatamente encima de las rocas madres o fuentes (Ej. vetascon oro o con casiterita; Fig. 1) por descomposición y remoción de materiales más livianosde la roca; estos pueden gradar hacia abajo a vetas meteorizadas.

Eluviales: típicamente formados en pendientes de montañas en “acarreos” e incluyenminerales liberados de la roca fuente cercana (Fig.1). Los minerales pesados se concentransobre la superficie pendiente debajo de la fuente, mientras los minerales más livianos y no-resistentes son disueltos o arrastrados pendiente abajo o volados por el viento. Estoproduce una concentración parcial por reducción del volumen, un proceso que continúa conel deslizamiento pendiente abajo. Es obvio que para que haya un depósito de interéseconómico mediante este proceso incompleto de concentración se requiere de una fuenterica. En algunas áreas con placeres eluviales, los materiales económicos se hanconcentrado en bolsonadas en las superficie de la roca subyacente al material noconsolidado (circa).

2 Quilate: se refiere aquí a una unidad de peso de los diamantes, perlas y otras gemas. El quilate métricoequivale a 0,2 gr o 200 mg. y es un standard en muchos países del mundo. No confundir con los kilates quecorresponden a la proporción de oro puro en una aleación (ej. oro 18 kilates significa 18/24 de pureza o 18partes de oro con 6 partes de otro metal).

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Placeres Aluviales: Este ha sido uno de los tipos de placeres más importanteshistóricamente y la minería primitiva correspondió a este tipo de depósitos (Ej. Egipcios,Incas). La fácil extracción ha hecho que sean muy buscados y ellos han sido la causa de las“fiebres” de oro y de diamantes (Ej. fiebre del oro de California y del Yukón en el SigloXIX).

Fig. 1 Formación de placeres residuales (izquierda) y eluviales (derecha) por lameteorización de vetas con casiterita.

Mecanismo de concentración gravitacional: En general la fracción de minerales pesadosde un sedimento es de grano más fino que los componentes livianos. Hay varias razonespara esto, primero los minerales pesados son naturalmente de grano más fino que el cuarzoo feldespato en rocas ígneas o metamórficas de las que derivan. Segundo, la selección ycomposición de los sedimentos está controlada tanto por la densidad como el tamaño de laspartículas, conocida como la razón hidráulica, por lo que un grano grande cuarzo requierede la misma corriente que uno pesado y pequeño para moverse. Si existe una corrientefuerte todos los granos de arena de un sedimento estarán en movimiento, pero si lavelocidad decrece se depositarán primero los minerales pesados gruesos, luego losminerales pesados finos y solo después los minerales livianos gruesos. Si la velocidad de lacorriente no disminuye más, se producirá una concentración de minerales pesados en elsedimento. Consecuentemente, estas concentraciones ocurren en condiciones de flujoirregular y esto puede ocurrir en varias situaciones, dado que la roca fuente esté dentro delárea de captura (cuenca).

El primer ejemplo donde se dan las condiciones para la concentración de minerales pesadoses la emergencia de un cañón a una cuenca o zona de sedimentación; en el cañón oquebrada encajonada con fuerte pendiente la depositación de sedimentos es virtualmentecero, pero al salir del sector montañoso, abrirse el cauce y disminuir la gradiente(pendiente) hace que cualquier mineral pesado tienda a depositarse mientras los livianosserán arrastrados aguas abajo. Asimismo, si existen salientes rocosas en el lecho del caucelos minerales pesados serán retenidos por estas (Fig.3). Otros sitios de acumulación

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corresponden a caídas o saltos de agua y remolinos (Fig.2). Asimismo la confluencia de unafluente menor con un río más grande con flujo más lento (Fig.4). Uno de los lugares queprovee condiciones muy favorables para la concentración de minerales pesados son loscauces con meandros; mientras más rápido sea el flujo en la parte externa de un meandro,mas lento será el flujo en su parte interna y a medida que el meandro migra puede originaruna concentración de minerales pesados (Fig.5).

El transporte de materiales por una corriente es por saltos o en suspensión, pero en lamayoría de las situaciones fluviales y litorales marinas el transporte de arena y partículasmás grandes es en forma de una capa de tracción en la cual la depositación es pocoimportante. Lo importante es que los granos o clastos más grandes y livianos quesobresalen en la capa serán arrastrados en mayor medida por la corriente y que losintersticios en sedimentos gruesos atrapan a los minerales pesados más finos, por lo que lasgravas serán mejores trampas que la arena para los minerales pesados. Esto frena el

Fig. 2. Los pozos de caídas o saltos de agua y hoyos generados por remolinos de aguapueden ser lugares donde se concentran minerales pesados.

Fig. 3. Salientes de cuarzo en una secuencia de lutitas pueden servir como trampasnaturales para la acumulación de oro en placeres.

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Fig. 4. La confluencia de un afluente de alta energía con un curso mayor de flujo más lentopuede constituir el lugar de concentración de minerales pesados.

Fig. 5. Formación de placeres (punteado) en un cauce de flujo rápido con meandrosmigrantes. 1. Posición original del cauce; 2. Posición intermedia; 3. Posición actual.Note que la acumulación de placeres se extiende lateralmente y aguas abajo.

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desplazamiento de los minerales pesados más finos y produce un enriquecimiento de ellosmientras son transportados en una capa gruesa de sedimento en el fondo del cauce. Lamayor parte de la producción de estaño se obtiene en placeres de casiterita en Brasil yMalasia; también los placeres son importantes productores de oro.

Placeres de Playa: En las playas el efecto del oleaje y de corrientes costeras tambiénpuede producir la concentración de minerales pesados. Las olas lanzan material a la playay la resaca arrastra los materiales más livianos, los cuales son transportados por la deriva alo largo de la costa, de modo que se producen concentraciones de minerales pesados en lasplayas, sobre todo durante la acción del oleaje durante tormentas (Fig.6). Las variacionesde nivel por las mareas también son relevantes, porque grandes mareas exponen una fajamayor de playa para la acción de las olas. Consecuentemente los placeres de playa seforman en la actualidad en sectores donde los vientos dominantes son oblicuos a la costa yexisten corrientes marina paralelas a la costa, puesto que ambos factores promueven laderiva a lo largo de la costa. Esta situación ocurre en las costas de Australia y Africa,donde existen importantes concentraciones de minerales pesados.

Fig. 6. Sección esquemática para ilustrar algunos lugares de formación de placeres deplaya, los que se muestran por el punteado grueso. El retrabajo posterior de estos placerespor el viento, puede dar origen a placeres eólicos.

Los minerales más importantes de placeres de playa son: casiterita, diamante, oro, ilmenita,magnetita, monazita, rutilo, xenotima y circón. Ej. placeres de oro de Nome, Alaska,placeres de playa en costa occidental de la isla de Chiloé, Chile, placeres diamantíferos deNamibia, arenas de ilmenita – monazita – rutilo de Travencore y Quilon, India, arenas derutilo – circón –ilmenita de Australia del este y oeste y arenas de magnetita de la NorthIsland, Nueva Zelanda. Obviamente para producir estas concentraciones debe existir unafuente, la cual pueden ser rocas costeras o vetas aflorantes a lo largo de la costa o fondomarino, o aporte de ríos u depósitos más antiguos retrabajados por el mar; en Chiloé elmaterial original corresponde a morrenas glaciales retrabajadas por el mar. Los placeresmarinos recientes se presentan a diferentes niveles topográficos debido a cambios del niveldel mar durante el Pleistoceno.

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Existen placeres de playa importantes por su producción de rutilo y circón que se extiendenpor 900 km en la costa oriental de Australia. Están en sedimentos cuaternarios que formanuna faja costera de hasta 13 km de ancho y generalmente 30 a 40 m de potencia.

Placeres Eólicos: Los más importantes se producen por el retrabajo de placeres de playapor el viento; la generación de dunas es un fenómeno común en sectores costeros e implicamovimiento de materiales clásticos y obviamente se mueven más fácilmente los materialesmás livianos, de modo que se concentran o reconcentran las acumulaciones de mineralespesados. Ej. depósitos de arenas ferríferas de titanomagnetita de North Island, NuevaZelanda, los que se estima que contienen más de 1000 Mt de titanomagnetita.

Placeres Fósiles: Los ejemplos más notables son los conglomerados con oro y uranio delArqueano a Proterozoico Medio (Precámbrico; 3100-2200 Ma). Los principales depósitosestán en el campo aurífero del Witwatersrand de Sudáfrica (Fig.7), el área de Blind River alo largo de la costa norte del lago Hurón en Canada (solo con trazas de oro) y en SierraJacobina, en Bahia, Brasil; existiendo otros ejemplos en áreas de escudos precámbricos enGhana (Takwa) y Canadá (Elliot Lake). Las rocas huéspedes en Witwatersrand sonconglomerados monomícticos maduros, con clastos bien redondeados de vetas de cuarzo,chert y pirita y matriz de cuarzo, mica, clorita, abundante pirita (o menos comúnmentehematita) y fuchsita; la secuencia sedimentaria sobreyace a granitos y rocas verdes delArqueano, pero los conglomerados no contienen clastos de granito. El oro se presenta engranos angulosos de o,005 a 0,1 mm de diámetro junto con los minerales de uranio(principalmente uraninita) en la matriz de los conglomerados junto con otros materialesdetríticos.

Fig. 7. Mapa del campo aurífero de Witwatersrand, paleoplaceres del Grupo Central Rand,el cual contiene la mineralización principal de Au-U en Sudáfrica, junto con los domosadyacentes de granitos y sitios principales de descarga de sedimentos fluviales

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En Witwatersrand los yacimientos parecen haberse formado en la periferia de un lagointermontano intracratónico subsidente o un mar somero dentro del paleocontinente(Precámbrico) en aquellos sectores donde los sedimentos fueron introducidos a la cuenca(Fig.7). Las áreas mineralizadas individuales se formaron en abanicos fluviales y deltaicosdonde con reselección de los sedimentos por acción de corrientes paralelas a la antiguacosta y por movimientos tectónicos de fallas del margen de la cuenca que alteraron el nivelde base (Fig.8).

Fig. 8. Formación de un abanico deltaico en la cuenca de Witwatersrand. El materialgrueso se muestra por el símbolo de gravas, los depósitos carbonosos de algas con unachurado más fino. El tamaño de los asteriscos indican los valores relativos de oro (másaltos en la porción intermedia del abanico.

El oro se presenta en la porción basal de conglomerados maduros, pero bandas de carbón ysedimentos carbonosos más finos dentro de los depósitos clásticos contienen también oro yuranio (los depósitos carbonosos representan el crecimiento de algas que bordeaban losdeltas donde se produjo la concentración aurífera). La asociación del oro con uranio hasido objeto de controversia en el sentido de determinar si la uraninita presente en losyacimientos de paleoplaceres de la cuenca de Witwatersrand (RSA) tenía origen detrítico ocorresponde a un precipitado químico por el efecto reductor del material orgánico presenteen la cuenca. En la atmósfera actual es imposible que la uraninita sea detrítica, porque encondiciones oxidantes los minerales de uranio meteorizan con gran facilidad, liberando elaltamente móvil U6+. Sin embargo, en la atmósfera del Precámbrico, cuando se formaronestos yacimientos, virtualmente no había oxígeno, era una atmósfera reductora, en la que lauraninita pudo eventualmente actuar como mineral detrítico, al no sufrir meteorización.

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Los depósitos auríferos de Witwatersrand en Sudáfrica constituyen la concentraciónaurífera más grande del mundo, desde su descubrimiento en 1886 produjeron 45.000 ton deoro (1.447 Millones de onzas), lo cual representa 40% de todo el oro producido en elmundo. Hasta 1983 se explotaban menas con una ley promedio de 10 g/t Au y laproducción sudafricana llego a su punto más alto en 1970 con 1000 ton, desde entonces handisminuido a 550 ton/año y las leyes medias actualmente en explotación son más bajas,pero Sudáfrica sigue siendo el mayor productor de oro del mundo con un 24% de laproducción mundial de este metal.

En Blind River, Canadá los depósitos de uranio parecen haberse formado en ambientefluvial o deltaico: Los conglomerados huéspedes son la base de una secuencia de areniscasque parecen ocupar paleovalles excavados en rocas verdes más blandas del basamentometamórfico.