Yacimientos de elementos del grupo del platino

Universidad de Granada
Yacimientos minerales I (asociados a rocas ígneas)
Yacimientos de elementos
del grupo del platino
Fernando Gervilla Linares
Yacimientos ligados a complejos estratiformes
(90% de los recursos mundiales)
Yacimientos de sulfuros de Ni-Cu
Otros: yacimientos asociados a complejos de tipo
Alaska-Ural y placeres derivados de ellos
Mascara funeraria. Indios Tolita. Siglo I

Elementos del Grupo del Platino
Ru Rh Pd
Os Ir Pt
101,07 102,9 106,7
190,2 192,2 195,09
44 45 46
76 77 78

Ru Rh Pd Os Ir Pt
R. Metálico (Å) 1,34 1,34 1,37 1,35 1,36 1,38
R. Iónico M2+(Å) 0,50 0,52
R. Iónico M3+(Å) 0,69
R. Iónico M4+(Å) 0,65 0,67 0,66
T. fusión (°C) 2500 1970 1560 2700 2450 1770

COMPORTAMIENTO GEOQUÍMICO
 Carácter siderófilo
Meteoritos férricos, condritas y
Núcleo terrestre.
 Carácter calcófilo
Condiciones de fO2 y fS2 del manto
y de la corteza terrestres

COMPORTAMIENTO DURANTE
LA FUSIÓN PARCIAL DEL MANTO
 Carácter siderófilo/calcófilo.
Comportamiento altamente compatible
Permanecen atrapados en la red de los
sulfuros/aleaciones intersticiales de las
peridotitas mantélicas hasta que el 100%
de estas fases funde (tasa de fusión >25%):
MORB  Boninitas

LHERZOLITAS
Ir: 3,15 ppb
Pd: 6,12 ppb
S: 240 ppm
Pd/Ir=1,94
Fusión parcial
<20%
MORB
Ir: 0.01 ppb
Pd: 1.0 ppb
S: 400 ppm
Pd/Ir=100
HARZBURGITAS
Ir: 2,39 ppb
Pd: 2,35 ppb
S: 50 ppm
Pd/Ir=0,98
Elementos del Grupo del Platino:
Comportamiento durante la fusión parcial

LHERZOLITAS
Ir: 3,15 ppb
Pd: 6,12 ppb
S: 240 ppm
Pd/Ir=1,94
Fusión parcial
<20%
MORB
Ir: 0.01 ppb
Pd: 1.0 ppb
S: 400 ppm
Pd/Ir=100
HARZBURGITAS
Ir: 2,39 ppb
Pd: 2,35 ppb
S: 50 ppm
Pd/Ir=0,98
LHERZOLITAS
Ir: 3,15 ppb
Pd: 6,12 ppb
S: 240 ppm
Pd/Ir=1,94
Fusión parcial hidratada
>25%
BONINITA
Ir: 0,11 ppb
Pd: 1,19 ppb
S: 25 ppm
Pd/Ir=10,8
HARZBURGITAS
Ir: 2,39 ppb
Pd: 2,35 ppb
S: 50 ppm
Pd/Ir=0,98
DUNITAS
Ir: 0,55 ppb
Pd: 0,72 ppb
S: 15 ppm
Pd/Ir=1,31
Elementos del Grupo del Platino:
Comportamiento durante la fusión parcial

Elementos del Grupo del Platino: Concentración
por inmiscibilidad de un magma sulfurado
COMPORTAMIENTO DURANTE
LA CRISTALIZACIÓN FRACCIONADA
 Carácter calcófilo
Comportamiento controlado por el grado
de saturación del magma en azufre
Dmagma sulfurado/magma silicatado>103
Un magma sulfurado segregado de uno silicatado
concentra la mayor parte de los elementos del
grupo del platino

Comparación entre
yacimientos de EGP y de Ni-Cu
Contenido de Pt y Pd en las
Condritas C1 (Naldrett y Duke,
1981):
Pt = 1,020 ppm
Pd = 0,545 ppm
Valores normalizados a las
condritas C1, una vez
recalculados a 100% sulfuros

Concentración de EGP en función de las proporciones
relativas de fundido silicatado y fundido sulfurado: FACTOR R

Elementos del Grupo del Platino: Comportamiento
durante la fraccionación de un magma sulfurado
Experimentos en el sistema Fe-Ni-Cu-EGP-S
Li et al. (1986)

Coeficientes de reparto del
Ni, Cu, Rh, Pt, Pd e Ir
entre la
solución sólida monosulfurada
y
el líquido residual
Li et al. (1986)

Líquido
sulfurado
MSS (Fe y “Ni”)
con
Os, Ir, Ru y Rh?
ISS (Cu y Fe)
con
Rh?, Pt, Pd
y
As,Sb,Se,Te,Bi
Fraccionación
cristal-líquido
Inmiscibilidad

Yacimientos de Elementos del Grupo del
Platino
Recursos (en toneladas) y ley (en gr/tn) de EGP en los
yacimientos de tipo reef
Merensky Reef UG-2 Platreef MSZ J-M Reef
Ley (EGP+Au) 8,1 8,71 7,27 4,7 22,3
(gr/tn)
Pt 10.323 13.547 4.960 4.130 217
(tn)
Pd 4.371 11.315 5.425 2.936 713
(tn)
Recursos EGP 16.957 32.054 11.377 7.892 1.057
(tn)
Bushveld Gran Dique Stillwater
Recursos EGP 22,4 42,3 15,0 10,4 1,4
(% del total)

Platino
Recursos (en toneladas) y ley (en gr/tn) de EGP en
los yacimientos de Ni-Cu
Ley (EGP+Au) 3,8 0,91
(gr/tn)
Pt 1.550 105
(tn)
Pd 4.402 112
(tn)
Recursos EGP 6.200 217
(tn)
Noril’sk Sudbury*
Talnakh
Recursos EGP 8,2 0,3
(% del total)

Platino: Mineralogía de los EGP
MINERALOGÍA
Minerales del
Grupo del Platino
Sulfoarseniuros
Arseniuros y Sulfuros

YACIMIENTOS TIPO
REEF
Sulfuros de Pt y Pd
Cooperita: PtS
Braggita: (Pt,Pd,Ni)S
Vysotskita: (Pd,Pt)S
Aleaciones de Fe y Pt
Isoferroplatino: Pt3Fe
Laurita: RuS2
Sperrylita: PtAs2
Telururos de Pt y Pd
Moncheita: PtTe2
Merenskyita: PdTe2
YACIMIENTOS DE
Ni-Cu
Sperrylita: PtAs2
Bismutotelururos de Pt
y Pd
Moncheita: Pt(Te,Bi)2
Merenskyita: Pd(Te,Bi)2
Michenerita: PdBiTe
Kotulskita: Pd(Te,Bi)
Froodita: PdBi2
Estannuros de Pt y Pd
Rustenburgite: Pt3Sn
Niggliite: PtSn
Atokita: Pd3Sn

Sulfuros de Platino y Paladio
Cooperita, PtS, Braggita, (Pt,Pd,Ni)S y Vysotskita, (Pd,Pt,Ni)S
50 µm
po
MoS2
mon
Cooperita
(PtS)
pn
cpy
Hartley

Sperrylita PtAs2
50 µm
sperrylita
po
Unki
Sperrylita
(PtAs2)
Galena
Froodita (PdBi2)
Electrum
Atokita (Pd3Sn)

50 µm
Moncheita
(PtTe2)
Po
Cpy
Pn
Telururos de Pt, Pd y Ni

50 µm
Moncheita
(PtTe2)
cpy
po pn
Hartley

Po
Pn
Merenskyita (PdTe2)
10 µm

sperrylite
cpy
po
hollingworthite
50 µm
Sulfoarseniuros de elementos del grupo
del platino

Po
Irarsita
(IrAsS)
Pn
Cobaltita (Rh)
50 µm
del platino

50 µm
Cobaltita (Rh)
Merenskyita (PdTe2)
del platino

Estannuros de Pt y Pd
Froodita
(PdBi2)
Atokita (Pd3Sn)
con exsoluciones de
Rustemburgita (Pt3Sn)
Altaita
(PbTe)

SULFUROS
Pirrotina: Fe1-x S
Pentlandita: (Fe,Ni)9S8
Calcopirita: CuFeS2
ARSENIUROS
Niquelina: NiAs
Maucherita: Ni11As8
SULFOARSENIUROS
Gersdorffita: (Ni,Co)AsS
Cobaltita: (Co,Ni)AsS

Yacimientos de tipo Reef
Asociados a complejos estratificados máficos-ultramáficos

Yacimientos de Elementos del Grupo del Platino:
Complejo de Bushveld
?
?
?
?
?
?
26º S
25ºS
24ºS
30ºE
29ºE
28ºE
27ºE
26ºE
0 20 40 60 80 100Km
JOHANNESBURG
PRETORIA
ARGENT
MARIKANA
ZEERUST
IMPALA
RUSTENBURG
UNION
AMANDELBULT
ROOIBERG
WARMBATHS
POTGIETERSRUS
PIETERSBURG
ATOK
STEELPOORT
MIDDELBURG
HENDRINA
BETHAL
NALDRETT (1989)
BUSHVELD GRANITE SUITE
BUSHVELD GRANOPHYRE SUITE
ROOIBERG FELSITE GROUP
LAYERED ROCKS OF BUSHVELD
MERENSKY REEF
PLATINUM MINE
Naldrett, 1981

Naldrett, 1981
6000
0
1000
2000
3000
4000
5000
7000
8000
NALDRETT (1989)
HEIGHT ABOVE
BASE IN METRES
UPPER
ZONE
MAIN
MAGNETITE
LAYER
MAIN
ZONE
BRONZITITE
NORITE
ANORTHOSITE
MERENSKY
REEF
CRITICAL
ZONE
LOWER
ZONE
LG6
CHROMITITE
LAYER
HARZBURGITE
BRONZITITE
DUNITE
PERIDOTITE
Columna estratigráfica
del
Localización de:
Merensky Reef
UG-2

0
0.5
1 m
2
3
3
3
4
1
2
3
3
1
1
3
1
1
3
3
1
CROMITA
CROMITA
CROMITA
CROMITA
CROMITA
CROMITA
CROMITA
CROMITA
BRONCITA
OLIVINO
4.5m
UNION RUSTENBURG MARIKANA ATOK
NALDRETT (1989)

0
0.5
1 m
2
3
3
3
4
1
2
3
3
1
1
3
1
1
3
3
1
CROMITA
CROMITA
CROMITA
CROMITA
CROMITA
CROMITA
CROMITA
CROMITA
BRONCITA
OLIVINO
4.5m
UNION RUSTENBURG MARIKANA ATOK
NALDRETT (1989)
1
metro

Se localiza a unos 500 m por encima del horizonte
de aparición de plagioclasa “cumulus”.
La mineralización está asociada a sulfuros de Ni-Cu
diseminados en, o cerca de, la base de las unidades
cíclicas.
Presenta unas elevadas relaciones Pt/S y Pd/S
Presenta texturas de grano grueso (pergmatoides) y
contiene “potholes”
Los sulfuros están asociados con silicatos hidratados
ricos en Cl-
Características del Merensky Reef

Complejo de Stillwater
Mapa del área del Complejo de Stillwater
Estratigrafía de Stillwater

Mina Hatley
Mina Ngezi
Mina
Uki
Mina Mimosa
100 km
Secuencia máfica
Secuencia ultramáfica
Oberthür
et al. (2002)
Gran Dique de Zimbabwe

Secuencia máfica, + 1150 m
Gabbros, Noritas, Gabbronoritas
Secuencia ultramáfica, + 2300 m
Dunitas/Serpentinitas, Harzburgitas,
Bronzititas olivínicas, Piroxenitas,
Websteritas
Cromititas
Superior
Media
Inferior
Secuencia
broncitítica
Secuencia
dunítica
MSZ
Estratigrafía del Gran Dique

◆ Acumulado magmático:
Bronzita: culumus
Plagioclasa y oikocristales
de augita: postcumulus
◆ Agregados de sulfuros:
intercumulus
◆ Asociación de sulfuros:
Pirrotina, pentlandita,
calcopirita y pirita.
Minoritarios: mackinawita,
cubanita, cobaltita y Au
Petrografía de la MSZ

Mimosa
S,
Ni, Cu
Pt
Pd
EGP-1
EGP-2
EGP-3
Oberthür et al. (2002)

0 10 20 30 40 50
90
75
60
45
30
15
0
-15
-30
-45
-60
-75
-90
-105
-120
(Pt,Pd)-bismutotelururos
(Pt,Pd)S
sperrylita
otros
MGP - Hartley
EGP-3
EGP-2
BMS-1

0 500 1000 1500
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
Pd en pentlandita (ppm) Mina Hartley
ppm
EGP-1
BMS-1
EGP-3
EGP-2

Interpretación genética
Modelos ortomagmáticos
CRITERIOS A FAVOR:
Fuerte correlación entre los reefs y la evolución magmática
de los complejos (base de las unidades cíclicas)
Continuidad lateral y homogeneidad composicional y ley
Control estratigráfico sistemático de los contenidos en
EGP de los sulfuros
Fuerte correlación entre EGP y sulfuros (ortomagmáticos)
CRITERIOS EN CONTRA:
Se necesitan excesivos valores de R y D
Excesiva relación Pd/Ir

Modelos ortomagmáticos

CRITERIOS A FAVOR:
Textura típicamente pegmatoide comparada con la de las rocas
adyacentes. Contenido en flogopita y hornblenda
Los sulfuros asociados íntimamente con los MGP están
habitualmente intercrecidos con minerales hidratados intercumulus
(phl, apt, amph) y asociados con alteración tardía de los acumulados
Sulfuros intercúmulus y MGP asociados al contacto sulfuros- silicatos
El apatito y la flogopita son ricos en Cl-
Abundancia de grafito, a veces rico en Cl-, asociado con sulfuros y
fases hidratadas tardías
CRITERIOS EN CONTRA:
Concentración de OH- en los apatitos y las micas extremadamente baja
Si la fH2O es baja  fHS2 es baja
Problema de balance de masas. No hay correlación entre el espesor de
los acumulados y la ley de la mineralización
Modelos hidrotermales

Modelos hidrotermales

Mineralizaciones
de
removilizadas hidrotermalmente

La intrusión bandeada de Keivitsa
Mapa geológico del complejo
Keivitsa-Satovaara

Mineralización de Ni-Cu-EGP
Rocas encajantes
✓ PIROXENITA
Clinopiroxenita olivínica-websterita
olivínica
MINERALES CUMULUS:
olivino y clinopiroxeno
(ortopiroxeno y cromita)
MNERALES POSTCUMULUS:
ortopiroxeno, plagioclasa,
hornblenda, flogopita, apatito y
sulfuros.
1 mm
✓ METAPIROXENITA
MINERALES DE ALTERACIÓN:
anfibol y serpentina,con menores
cantidades de clorita, talco, epidota,
dolomita, flogopita, grafito,
magnetita y escapolita 1 mm

Fases de alteración con sulfuros
✓ ANFIBOL:
2,43% Cl y 2,50% Br
✓ CLORITA:
0,23% F y 2,40% Br
✓ MICA (Flogopita):
0,44% Cl y 3,67% Br
✓ ”APATITO”:
1,22% F y 2,36% Cl
Contenido de elementos
halógenos en las fases
de alteración
Rocas encajantes

✓ ASOCIACIÓN MINERAL
PENTLANDITA, PIRITA Y CALCOPIRITA.
Minoritarios:
pirrotina hexagonal y monoclí-
nica, millerita, heazlewoodita,
niquelina, maucherita, gersdorfita,
bornita, troilita y awaruita.
✓ TEXTURA:
SULFUROS.
- En agregados intersticiales a los
silicatos o intercrecidos-siguiendo
los planos de exfoliación de los
silicatos de alteración
- Microintercrecimientos entre
pentlandita (rica en Ni), pirita y/o
calcopirita
- La millerita y la heazlewoodita
reemplazan a la pentlandita
Pn-Py
Pn
Pn-Py
Cp
Sulfuros de Fe-Ni-Cu

EGP
Clinopiroxenita
olivinica
Metaclinopiroxenita
Metaperidotita
Roca con albita
y carbonatos
EGP
Mineralización
de Ni-Cu-EGP
Distribución
de los
EGP
En
roca total

Moncheita (PtTe2)
50 
Pn-Py
Po-Pn
Mi
Distribución de los EGP
Minerales del grupo del platino

(Pt,Pd)Te2
PtTe2
(Pt,Pd)S
(Pd,Pt)Te2
PtAs2
PtAs2

(Pt,Pd)Te2
(Pt,Pd)Te2
PdTe
(Pt,Pd)Te2
(Pd,Pt)Te2
A B C
D E F

Sulfuros de Platino y Paladio
Cooperita: PtS
Braggita: (PtPd)S
Vysostkita: PdS
Braggita
(Ni,Fe,Pt,Pd)S1-x

Pn Pn-Py Py Cp Gd Nc Mch
0
100
200
300
400
500
600
Fases portadoras de Pd
Pentlandita (Pn)
Pyrita (Py)
Pn-Py
Calcopirita (Cp)
Gersdorfita (Gd)
Niquelina (Nc)
Maucherita (Mch)
Fases portadoras de Pt
Pn-Py
Calcopirita (Cp)
Gersdorfita (Gd)
Niquelina (Nc)
Distribución de EGP en sulfuros, arseniuros
y sulfoarseniuros
(ppm)
Pd
Pt
Rh
EGP en solución sólida en los minerales mayoritarios

450ºC
at%
Relaciones de fase en el sistema Ni-Fe-S a 450ºC
Significado de la presencia de la asociación
pentlandita-pirita-calcopirita

Enriquecimiento en Ni durante la serpentinización

✓ ASOCIACIONES DE SULFUROS A BAJA TEMPERATURA
Paragénesis derivadas de las asociaciones magmáticas
Enriquecimiento en Ni durante la serpentinización
Removilización de S durante la serpentinización-metamorfismo
Millerita
Heazlewoodita

DEGP
magma sulfurado/magma silicatado  104

Los EGP deberían de estar concentrados en los sulfuros
Los MGP han sido removilizados y/o han cristalizado
durante la formación de los anfíboles
Merenskyita
Merenskyita
Merenskyita
Merenskyita
Kotulskita
20 
Stibiopaladinita
Stibiopaladinita
Sperrylita
PtFe
10 
Anfibol
Anfibol
Condiciones de formación de los MGP

✓ La geversita (PtSb2) es estable por debajo de 600ºC (Makovicky, 2002)
✓ La vysotskita (PdS) es estable por debajo de 400ºC en presencia
de millerita (Makovicky, 2002)
✓ La aleación PdCu es estable por debajo de 550-400ºC (Cabri, 2002)
✓ La moncheite (PtTe2) es estable por debajo de 1150ºC (este
límite decrece con el contenido en Bi) (Cabri, 2002)
✓ La kotulskita (PdTe) es estable por debajo de 720ºC (decrece
con el contenido en Bi) (Hoffman y MacLean, 1976)
✓ La asociación geversita+merenskyita es estable por debajo de
400ºC (El-Boragy y Schubert, 1971)
✓ La michenerita (PdTeBi) es estable por debajo de 489ºC (Hoffman y
MacLean, 1976)

Pd Bi
Pd Bi
Te
550ºC
600ºC
650ºC
700ºC
720ºC
600ºC
550ºC
500ºC
700ºC
650ºC
720ºC
Te
Variaciones composicionales de la merenskyita [PdTe2]
con referencia a las relaciones de fase en el sistema Pd-Te-Bi
Hoffman y MacLean (1976)

Braggita
Braggita alterada
Alteración de braggita
“vysotskita”
“braggita”
“cooperita”
Composición de los sulfuros de Pt y Pd comparada con sus límites
composicionales a 700ºC en el sistema PdS-PtS-NiS (Verryn y Merkle, 2002)

S > 0.5%, PGE+Au > 1 ppm.
Ni > 0.15%, PGE+Au > 1 ppm.
N
Cu > 0.2%,
PGE+Au > 1 ppm
N
PGE > 500 ppb
N
PGE+Au>1 ppm
Modelo tridimensional
Distribución de EGP, Ni, Cu y S

MODELO DE TRANSPORTE DE Pt y Pd
EN FORMA DE COMPLEJOS DEL TIPO:
PtCl3
- y PdCl4
2-
PGE > 500 ppb
N
PGE+Au>1 ppm PtCl3
-
PdCl4
2-
PtCl3
-
PdCl4
2-
PtCl3
-
PdCl4
2-
H2O
H2O
H2O
H2O + Cl
H2O + Cl
H2O + Cl
R813-344,30
✓ Infiltración de fluidos acuosos
ricos en cloro a lo largo de
fracturas
✓Lixiviación de los metales nobles
de la mineralización de sulfuros
de Ni-Cu preexistente
✓ Precipitación de los MGP durante
la alteración de la roca ígnea
Concentración de metales nobles en zonas con forma de
chimenea vertical

Mineralizaciones
de
asociados
a
Yacimientos de Ni-Cu

Zonación mineral en el cuerpo
Oktyabr’sky

Distribución
de los
elementos del grupo
del platino
en los
diferentes tipos
de
Mineralizaciones
del cuerpo
Oktyabr’sky
(distrito de Talnahk)

Distribución del Pt en el cuerpo
Oktyabr’sky
Mineralización diseminada
➢ 90-95% en forma de Sperrylita (PtAs2)
➢ En solución sólida en pirrotina y pentlandita
Mineralización masiva
➢ Mineralización de pirrotina: en forma de
Sperrylita
➢ Mineralizaciones ricas en Cu: en forma de
tetraferroplatino (PtFe) y otros MGP del
sistema Pt-Sn-Sb-Te-Bi

Distribución del Pd en el cuerpo
Oktyabr’sky
Mineralización diseminada
➢ 90-95% en s.s. en pentlandita
➢ En forma de MGP del sistema Pd-As-Sb-Sn
➢ Principalmente en s.s. en pentlandita
➢ MGP del sistema Pd-Ni-As-Sb-Sn
Mineralización masiva
Mineralización de pirrotina
Mineralizaciones ricas en Cu
➢ MGP de los sistemas Pt-Pd-Cu-Sn, Pd3Sn-Pt3Sn,
Pd-Pt-Te-Bi-Sb y Pd-As-Sn-Sb

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