Clasificación de los yacimientos minerales

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El estudio de los yacimientos minerales requiere el examen de un gran número y tipos de distritos mineros; sus semejanzas y diferencias deben ser anotadas y descritas. Agrupando juntamente los yacimientos con características similares facilita la descripción y, como es de esperar, permite generalizaciones en lo que concierne a la génesis y localización mineral. Para que pueda usarse, una clasificación debe ser lo más simple posible, especialmente si tiene que usarse en el campo durante el examen de una mina y para la cartografía. Se han hecho muchos intentos para clasificar los yacimientos minerales desde los primeros esbozos de Agrícola; sin embargo, la mayoría fueron abandonados ya que eran en gran parte engorrosos y restrictivos y no podían aplicarse en el campo.

Algunos tipos de yacimientos minerales gradan en otros y sus límites genéticos no pueden definirse de un modo preciso; por lo tanto, la clasificación debe ser flexible. Por ejemplo, en muchos distritos mineros de los Estados Unidos, tales como Butte, Montana, la mineralización en las partes externas del área fue depositada a temperaturas y presiones relativamente bajas, mientras que la mineralización en el centro del distrito se formó a temperaturas y presiones un poco mayores. Es imposible clasificar el distrito solamente en una categoría; no obstante, el distrito está colocado en la categoría que se aplica a la mayor parte d los yacimientos.

Mientras que los intentos pasados en la clasificación han hecho énfasis en la forma, textura y en el contenido mineral y asociaciones de los yacimientos minerales, las clasificaciones más modernas se desarrollan sobre las teorías de la génesis y medios de deposición. Desde los primeros tiempos se reconoció que se podía hacer una clara distinción entre ciertos tipos de menas sedimentarias y otras asociadas con procesos ígneos. Incluso la división en tipos ha sido difícil, ya que los geólogos no pueden ponerse de acuerdo entre ellos mismos en cuanto al origen de muchos yacimientos. No se ha propuesto ninguna clasificación aceptable de los yacimientos minerales y en la actualidad hay tres sistemas de uso común. Los europeos están a favor de la clasificación vulcánico-plutónica de Niggli y de la clasificación mena-asociación de Schneiderhöhn. El esquema más ampliamente usado en los Estados Unidos es la clasificación profundidad-temperatura de Lindgren. Estas tres clasificaciones fueron desarrolladas cada una durante la primera parte de este siglo cuando los tipos más frecuentes de yacimientos minerales eran los filones. Tales yacimientos como los sulfuros masivos asociados con masas volcánicas, yacimientos diseminados de cobre y molibdeno y yacimientos estratiformes del tipo de Mississippi Valley, si bien conocidos, su valor económico era bastante inferior que el actual. Al mismo tiempo, despertaban poco interés científico. Los estudios modernos han proporcionado una gran cantidad de información y es necesario una revisión y modernización de las antiguas clasificaciones.

Niggli (1929) agrupó las menas epigenéticas en volcánicas, o próximas a la superficie, y plutónicas, o de asentamiento profundo. Los yacimientos plutónicos son divididos en hidrotermales, pegmatíticos-neumatolíticos y subgrupos ortomagmáticos, dependiendo de si las menas se formaron a partir de líquidos o de gases, o como productos directos de cristalización dentro del magma. La clasificación final está basada en asociaciones químicas y asociaciones mena-mineral.

Un esquema de la clasificación de Niggli se da en la tabla 1. Se puede ver que este sistema clasifica los yacimientos en base a su génesis y mineralogía. Por ejemplo, se distingue entre yacimientos volcánicos de oro y yacimientos plutónicos de oro o entre menas hidrotermales de cobre y menas neumatolíticas de cobre. Fundamentalmente, esta clasificación difiere poco de la de Lindgren. La mayor parte de los criterios utilizados en la clasificación de Niggli son aplicables en la de Lindgren. Pero ya que los fluidos de alta presión por encima del punto crítico no son ni gases ni líquidos, la distinción neumatolítico-hidrotermal es artificial. Desafía la aplicación de campo, ya que un yacimiento mineral que se forme a partir de minerales transportados en medio gaseoso no puede distinguirse de los formados a partir de materiales transportados en medio líquido.

Tabla 1 – Clasificación de Niggli de los yacimientos minerales.

Plutónico o intrusivo

Ortomagmático

Diamante, platino-cromo
Titanio-hierro-níquel-cobre

Neumatolítico a pegmatítico

Metales pesados-alcalino térreos-fósforo-titanio
Silicatos-álcalis-fluoro-boro-estaño-molibdeno-wolframio
Asociaciones turmalina-cuarzo

Hidrotermal

Hierro-cobre-oro-arsénico
Plomo-cinc-plata
Níquel-cobalto-arsénico-plata
Carbonatos-óxidos-sulfatos-fluoruros

Volcánico o extrusivo

Estaño-plata-bismuto
Metales pesados
Oro-plata
Antimonio-mercurio
Cobre nativo
Volcanes subacuáticos y depósitos bioquímicos

Schneiderhöhn (1941) clasificó los yacimientos minerales de acuerdo a : 1) la naturaleza del fluido mineral; 2) las asociaciones minerales; 3) distinción entre deposición cercana a la superficie y deposición profunda, y 4) el tipo de deposición, huésped o ganga. La categoría significativa en esta clasificación es el grupo segundo, asociaciones minerales. Schneiderhöhn propuso una lista detallada de asociaciones minerales típicas, clasificándolas según los tipos de mena, huésped y ganga encontrada en cada una. Las categorías principales de su clasificación se reproducen en la tabla 2.

Tabla 2 – Clasificación de Schneiderhöhn de los yacimientos minerales.

Yacimientos intrusivos y líquido-magmáticos
Yacimientos neumatolíticos

Filones pegmatíticos
Filones neumatolíticos e impregnaciones
Reemplazamientos neumatolíticos de contacto

Yacimientos hidromertales

Asociaciones de oro y plata
Asociaciones de pirita y cobre
Asociaciones plomo-plata-cinc
Asociaciones plata-cobalto-níquel-bismuto-uranio
Asociaciones estaño-plata-wolframio-bismuto
Asociaciones antimonio-mercurio-arsénico-selenio
Asociaciones de no sulfuros
Asociaciones de no metales

Yacimientos exhalativos

El sistema de Schneiderhöhn es conocido en Europa y defendido por muchos americanos. Noble (1955) sostiene que es la mejor clasificación genética ya que las asociaciones minerales representan asociaciones metálicas en los fluidos formadores de las menas. Aunque los esquemas de Schneiderhöhn y Lindgren tienen semejanzas fundamentales, sin embargo, difieren en el énfasis. Según el sistema de Schneiderhöhn, un yacimiento que no se adapte a ninguna de las asociaciones dadas mena-mineral o sus subdivisiones es rápidamente clasificado formando solamente un nuevo grupo o subdivisión. El éxito de este sistema para uso de campo, sin embargo, es inversamente proporcional al número de grupos principales necesitados para acomodar todos los yacimientos minerales; es decir, cada nueva categoría que se necesite debilita la clasificación. Un ejemplo más detallado del sistema de Schneiderhöhn (para el grupo III A) es como sigue:

III. Yacimientos hidrotermales.

Asociaciones de oro y plata.

Cortejo hipoabisal (asentamiento profundo).

Filones catatermales de oro-cuarzo (equivalente a hipotermal).
Yacimientos de impregnación llevando oro en rocas silicatadas.
Yacimientos de reemplazamiento llevando oro en rocas carbonatadas.
Yacimientos mesotermales de oro-plomo-selenio.

Cortejo subvolcánico (cercano a la superficie).

Filones epitermales propilíticos de oro-cuarzo y filones de plata-oro.
Filones epitermales de oro-teluro.
Filones epitermales de oro-selenio.
Yacimientos aluníticos de oro.
Yacimientos epitermales de plata.

Lindgren introdujo sus sistema de clasificación (tabla 3) en 1913; se usa hoy día casi en su forma original (Lindgren, 1933). Se han añadido términos tales como "teletermal" (Graton, 1933) y "exotermal" (Buddington, 1935). Ridge (1968) reconoció la necesidad de revisión, si bien conservó los principios básicos de Lindgren.

El sistema de Lindgren está considerado como el mejor para uso en el campo. Una modificación que parece esencial es una atenuación del papel del magma. Por consiguiente, en la tabla 8-3, el origen del calor no se especifica. El término "hidrotermal" significa simplemente "agua caliente" y no implica asociación magmática. Tal cambio en el sistema de clasificación fue sugerido por K.L. Williams y se adapta bien con los descubrimientos de los estudios de inclusiones fluidas e isotópicos.

Las denotaciones de temperatura y presión en el esquema de Lindgren son a lo más solamente aproximadas y sujetas a modificación constantes. Por ejemplo, aunque la mayor parte de la metalización en los yacimientos mesotermales tiene lugar posiblemente entre los 300º y 200º C, los estados iniciales y finales de la deposición mineral pueden pasar de estos límites.

Tabla 3 – Clasificación de Lindgren de los yacimientos minerales, modificados.

Depósitos producidos por procesos químicos de concentración; las temperaturas y presiones varían entre límites amplios.

En magmas de procesos de diferenciación.

Yacimientos propiamente magmáticos, yacimientos de segregación magmática, yacimientos por inyección. Temperaturas entre 700º y 1500º C; presiones muy altas
Pegmatitas. Temperatura muy alta a la moderada, presión muy alta.

En formación de rocas

Concentración efectuada por introducción de sustancias extrañas a las rocas (epigenético)

Origen dependiente de la erupción de rocas ígneas.

Yacimientos vulcanogénicos asociados normalmente a acumulaciones volcánicas. Temperaturas entre 100º y 600º C; presión atmosférica o moderada.
A partir de masas efusivas. Sublimados, fumarolas. Temperatura de 100º a 600º C; presión atmosférica o moderada.
A partir de masas efusivas. (Yacimientos ígneo metamórficos). Temperaturas oscilando probablemente entre 500º y 800º C; presión muy alta.

Por aguas calientes ascendentes de origen incierto, probablemente magmáticas, metamórficas, oceánicas, connatas o meteóricas.

Yacimientos hipotermales. Deposición y concentración a grandes profundidades, temperatura y presión elevadas. Temperatura entre 300º y 500º C. Presión muy alta.
Yacimientos mesotermales. Precipitación y concentración a profundidades intermedias. Temperatura de 200º a 500º C; presión alta.
Yacimientos epitermales. Precipitación y concentración a poca profundidad. Temperatura de 50º a 200º C; presión moderada.
Depósitos teletermales. Precipitación a partir de "soluciones gastadas". Temperatura y presiones bajas; es el término más alto del rango hidrotermal.
Depósitos xenotermales. Precipitación y concentración a profundidades someras, pero a temperaturas altas. Temperatura alta a baja; presión moderada a atmosférica.

Origen por aguas meteóricas circulando a profundidades moderadas o ligeras. Temperatura superior a 100º C; presión moderada.

Por concentración a sustancias contenidas en el propio conjunto geológico.

Concentración por metamorfismo dinámico o regional. Temperatura superior a 400º C; presión alta.
Concentración por agua subterránea de circulación más profunda. Temperatura 0º a 100º C; presión moderada.
Concentración por desintegración de las rocas y alteración residual cerca de la superficie. Temperatura 0º a 100º C; presión moderada o atmosférica.

En medios acuosos

Vulcanogénicos. Emanaciones termales submarinas asociadas con vulcanismo. Temperaturas altas a moderadas; presión baja a moderada.
Por interacción entre soluciones. Temperatura de 0º 70º C; presión moderada

Reacciones inorgánicas.
Reacciones orgánicas.

Por evaporación de los disolventes.

Yacimientos producidos por procesos mecánicos de concentración. Temperatura y presión moderada a baja.

Ninguno de estos criterios son infalibles; debido a la complejidad y variabilidad de los factores involucrados, los minerales que normalmente se forman en una zona también se forman en otros lugares, a presiones y temperaturas más altas o más bajas. Las zonas deposicionales se caracterizan por ciertas asociaciones de minerales de mena y minerales de ganga (Schneiderhöhn, 1941; Niggli, 1929), así como por la presencia de ciertos productos de alteración de la roca encajante. Algunos minerales, tales como el cuarzo, feldespatos y pirita, tienen amplios rangos de estabilidad y persisten desde las zonas más profundas a las zonas más someras. Las texturas minerales pueden indicar el ambiente de profundidad-temperatura; por ejemplo, los geólogos creen que el bandeado rítmico de grano fino de algunas menas de oro se desarrolla bajo condiciones próximas a la superficie. Las texturas oolíticas y los yacimientos coloidales generalmente se atribuyen también a presiones y temperaturas bajas. Aunque el conocimiento de la termometría geológica es útil, se debe usar con mucha precaución.

Los yacimientos minerales que parecen ser el resultado de la granitización encajarán también en la clasificación de Lindgren, puesto que no se considera el origen último de los metales: cada categoría se define por las condiciones ambientales en el tiempo y lugar de la deposición final.

A pesar de su aparente simplicidad y amplitud, la clasificación de Lindgren ha tenido numerosas críticas, particularmente la categoría "en cuerpos de roca" (IB). A la luz de las ideas modernas, especialmente aquellas obtenidas de estudios de inclusiones fluidas y de estudios isotópicos, muchas de estas críticas están justificadas. En cuanto a su permanente utilidad, cualquier sistema de clasificación debe ser capaz de reflejar nuevos hallazgos, debe ser revisable. El criticar el sistema de Lindgren solamente porque deja sin clasificar un yacimiento particular no es más válido que el discutir que un batolito de granodiorita no puede ser así clasificado porque contiene algo de cuarzo monzonita. Mientras que la clasificación se entienda, se modernice y se reconozcan sus límites, continuará siendo significativa y útil.

Las zonas de Lindgren se basan comúnmente en los minerales presentes sin tener mucho en cuenta sus rangos de estabilidad. Así, pues, la pirrotina y la arseniopirita se consideran frecuentemente como minerales de alta temperatura, lo cual verdaderamente puede ser. Incluso sabemos ahora que la pirrotina puede existir en la forma monoclínica y hexagonal, y que las condiciones de la deposición varían mucho. Muchos minerales que Lindgren consideró que se formaban a temperaturas altas se sabe hoy que se forman también a temperaturas bajas, especialmente a través de largos períodos de tiempo geológico. Cuando se acumulan los datos sobre el equilibrio de fases y estabilidad de los minerales y cuando la geotermometría se van refinando, entonces irán variando las asociaciones minerales propias de una zona con una profundidad determinada. Muchos yacimientos probablemente serán clasificados otra vez, y los límites de temperatura de las zonas hipotermal, mesotermal y epitermal, refinados y redefinidos.

Se ha hecho una crítica más al sistema de Lindgren debido a la incertidumbre de lo que exactamente se entiende por "alto", "medio" y "bajo" cuando se aplicaba a temperaturas y presiones. No es necesario un refinamiento de estos términos. Del mismo modo, cuando las temperaturas y presiones de un fluido hidrotermal cambian, las menas de un cuerpo mineral simple (o incluso de una muestra) pueden representar más de una de las categorías de la tabla. Esto es un problema serio de clasificación, pero parece inevitable en el intento de describir los complejos procesos de formación de menas. La temperatura y la presión en la zona hipotermal permanecen ordinariamente altas a lo largo de la deposición mineral, pero en zonas someras los minerales de baja temperatura pueden estar sobre impuestos sobre filones de temperatura más alta. Del mismo modo, no es raro descubrir que un conjunto mineral de alta temperatura haya sido fracturado y subsecuentemente atravesado por un fluido mineral más frío. En la práctica, tal yacimiento se asigna a una zona particular de Lindgren de acuerdo a su conjunto mineral dominante.

Originalmente, la clasificación de Lindgren atendió a la presión y temperatura como variables dependientes, pero de hecho pueden variar independientemente. Buddington (1935) señaló nueve categorías posibles para zonas de profundidad-temperatura; éstas representan una combinación de valores de temperatura y presión altos, intermedios y bajos. Aunque las altas temperaturas cerca de la superficie son completamente razonables en las proximidades de un plutón, es tal vez irrazonable esperar condiciones de superficie a grandes profundidades. Buddington introdujo el término xenotermal para representar yacimientos de alta temperatura que se forman cercanos a la superficie. No es práctico el distinguir el total de los nueve tipos de yacimiento en el campo, pero el xenotermal se usa bastante actualmente.

La clasificación de Lindgren no tiene en cuenta la química de las rocas encajantes que son indudablemente un factor fundamental en la deposición mineral. Teóricamente esto sería indiferente ya que la profundidad y temperatura son los únicos parámetros usados. Pero se origina un problema cuando las menas son precipitadas prematuramente con respecto a su medio normal de profundidad-temperatura. Algunos yacimientos ígneo metamórficos pueden, por criterios de profundidad-temperatura, encajar en la zona hipotermal de Lindgren o incluso en la zona mesotermal (Stone, 1959, pág. 1028), estando solamente la diferencia en que el yacimiento yace dentro de un huésped de carbonato más bien que en una roca regional menos reactiva. Estas diferencias sugieren que la clasificación de Schneiderhöhn es más apropiada donde la deposición mineral ha sido controlada por diferencias químicas entre los fluidos hidrotermales y las rocas encajantes, mientras que la clasificación de Lindgren va mejor cuando la deposición mineral ha estado controlada tanto por la presión como por la temperatura.

Schmitt (1950a) observó que las gradaciones entre zonas no son tan frecuentes como uno se podía esperar; las gradaciones faltan entre las zonas epitermales y mesotermales, y entre yacimientos de pegmatitas e hipotermales. La ausencia de estas gradaciones nunca ha sido adecuadamente explicada. Sin embargo, se conocen algunos ejemplos de tales gradaciones, y es probable que cuando aumente nuestro conocimiento sobre las condiciones físicoquímicas que controlan la deposición mineral, se podrá ofrecer una explicación favorable. Schmitt (1950b) también propuso un gráfico de clasificación con la ordenada y abscisa definida por los factores de profundidad y temperatura. Este método, si bien más preciso, requiere una información que no es fácilmente obtenida en el campo.

Aunque la clasificación de Lindgren es el modelo en los Estados Unidos, la mayoría de los yacimientos son también clasificados por el contenido en metales, la forma, reemplazamiento o relleno de cavidades, y así sucesivamente. Por ejemplo, un yacimiento diseminado de cobre es solamente uno de los muchos tipos posibles en la categoría mesotermal; una chimenea mineral de plomo-cinc puede ser hipotermal, mesotermal o epitermal, dependiendo del yacimiento en cuestión.

Lovering (1963) introdujo los términos diplogenético y litogenético en el sistema de clasificación. "Diplogenético" se propuso para yacimientos que son en parte singenéticos y en parte epigenéticos. Aunque el término se refiere primariamente al tiempo, en cierto sentido se refiere también al espacio; no lleva ninguna implicación del origen de los constituyentes o del método de formación. Un ejemplo de un yacimiento diplogenético dado por Lovering es uno en el que el catión singenético se une con el anión epigenético para reemplazar la caliza por fluorita. El segundo término de Lovering, "litogenético", se aplica a la movilización de los elementos de una roca sólida y su transporte y deposición en otra parte. Los yacimientos litogenéticos se derivarían de la acción de fluidos magmáticos, metamórficos o meteóricos.

La clasificación genética de Lindgren de yacimientos minerales está estrechamente relacionada al zonado y a la paragénesis. Teóricamente, las zonas de profundidad-temperatura pueden corresponder a las actuales zonas mineralógicas, como en Cornualles, Inglaterra. Similarmente, las zonas de alta densidad corresponden a la fase paragenética más temprana de un distrito. Zonado, paragénesis y clasificación genética son todas expresiones del mismo fenómeno y no pueden propiamente separarse unas de otras. Esto constituye una evidencia clara a favor del esquema de clasificación de Lindgren.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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