Revisión de los controles tectonomagmáticos en la exploración de pórfidos de cobre (página 2)
Datos estructurales obtenidos en campo tanto en la faja
costanera y cordillera occidental, muestran un régimen
transcurrente con desplazamientos dextrales y sinestrales. Las
direcciones de estas estructuras
son en promedio N 315º y están representados por el
sistema de fallas Incapuquio (SFI) y el sistema de
fallas de la cordillera de la costa (SFCC). Según
nuestros datos
estructurales e interpretaciones regionales, el SFI se prologa en
dirección NO y se amalgama con el sistema
de Cincha-Lluta, e incluso se prolonga mas arriba del
paralelo 16º. Asimismo existe estructuras con
dirección N 70º más antiguos que son
desplazados por el SFI-SFCC. Uno de los argumentos es que
en toda su extensión, se emplaza el batolito de la
costa, y el arco Toquepala, con edades similares,
tiene estructuras transpresivas tipo flor positiva
(Cincha-Lluta, Moquegua, Toquepala y Pachia-Palca) y por
ultimo los DPC, se encuentran en este sistema.
Fig. 1 Esquema mostrando los mayores rasgos
geológicos del sur de Perú. El arco
jurásico-cretáceo aflora extensamente a lo largo de
la faja costanera y depresiones del antearco, cuyos afloramientos
corresponden a la Formación Guaneros y los batolitos de
Punta Coles e Ilo. El arco cretáceo-paleoceno esta
emplazado en la Cordillera Occidental, representado por el
Grupo
Toquepala y el batolito de Yarabamba. Nótese que falta
resolver la posición del batolito jurásico al NO de
Arequipa conocido como "Batolito Torconta" que es correlacionable
en tiempo con el
batolito de Punta Coles; ¿ha sido desplazado por un
fallamiento transcurrente dextral hacia el interior?, o
pertenecen a una fuente magmática diferente que el de la
faja costera?.
Se cuenta con datos aeromagnéticos entre Tacna
y Arequipa, que comprende la faja costera y la cordillera
occidental. Estos datos son una herramienta poderosa para
interpretaciones estructurales y de posibles cuerpos
magnéticos ocultos bajo cobertura. Para las
interpretaciones estructurales se estudio mapas reducido al
polo; muestran patrones de desplazamientos transcurrentes que se
superponen al SFI y SFCC, demostrando que existe la
posibilidad de una correlación entre los datos
magnéticos y estructurales de campo. Se interpretaron
desplazamientos de estructuras con alta y baja intensidad
magnética, interpretándose como desplazamientos
transcurrentes sinestrales o dextrales. Estos desplazamientos se
ubican en la cordillera occidental y faja costera, especialmente
entre Arequipa y Tacna. La superposición de las
interpretaciones magnéticas y los datos estructurales de
campo, muestra una
excelente correspondencia, incluso se pueden sugerir la presencia
de cuencas sedimentarias tipo "pull apart" (baja intensidad en
azul) como la de Moquegua.
Estudios realizados en el norte de Chile por
Richards, 1999., 2004, Tosdal & Richards, 2001, Richards
et al 2001, muestran la intersección del sistema de
fallas Domeyko de dirección N-S, con antiguos
lineamientos regionales de carácter continental con dirección N
120-130° (Salfity, 1985). La intersección
crearon zonas de debilidad estructural, por donde se intruyeron
cuerpos magmáticos responsables de la generación de
importantes yacimientos de DPC como; Collahuasi, El
Abra, Chuquicamata, la Escondida etc. Asimismo
depósitos de oro como El
Guanaco, Qda. Blanca, La Colpa, El Indio etc. (Fig.
2). Estos sistemas de
fallas translitosfericas funcionaron por lo menos desde el
paleozoico en Perú, comportándose en ese periodo
como extensionales y que se invirtieron en transcurrentes a
partir del cretáceo superior. Por lo tanto la
generación de los DPC se desarrollaron posiblemente en
condiciones transpresivas e indistintamente entre el intervalo
Paleógeno al Mioceno-Plioceno.
Fig. 2 Comparación estructural entre el
norte de Chile (en Richards et al, 2001) y el sur de
Perú; Nótese las intersecciones entre el SFI y los
lineamientos aeromagnéticos que después de rotados
N60° (Perú) son similares a los interpretados entre
los paralelos 21º y 30° de Chile (N 120º-130°).
Los mayores DPC se encuentran en estas intersecciones, mostrando
un régimen de cizalla sinestrales/dextrales y cuencas de
pull-apart asociadas.
Estas condiciones estructurales son aplicativas para el
sur de Perú, existe un sistema de transcurrencia (SFI) con
dirección N 315º y antiguos lineamientos con
dirección N 50º-70º los cuales se interceptan
con el SFI, y que son similares en dirección (N
120-130°) a los estudiados en Chile por Salfity
(1985). Estas áreas de intercepción originaron
zonas de debilidad estructural, por donde se emplazaron
intrusiones magmáticas durante el lapso de 70 a 50 Ma.
Varias de estas zonas de debilidad están asociadas a
importantes yacimientos de pórfidos de Cu: Cerro Verde,
Chapi, Cuajone, Quellaveco, Toquepala, así como a
anomalías hidrotermales y prospectos: Los Calatos,
Huaracane, Yarito, Huacanane Grande, Ilabaya etc. Por otro
lado los pórfidos de Cu emplazados en la costa sobre
terrenos jurásicos-cretáceos, sugieren que
también están asociados a este tipo de estructuras
transcurrentes, como ejemplos tenemos los prospectos La Llave,
Cachuyo y Cachuyito, estos se encuentran afectados por SFCC,
en este caso el fallamiento dextral El Fiscal. Los
datos magnéticos interpretados determinaron áreas
de baja presión
(zonas de alta y baja intensidad magnética), como primer
orden y de segundo orden. Las zonas de primer orden están
alineadas a lo largo del arco Toquepala y Yarabamba siendo
los más favorables para un emplazamiento magmático,
los de segundo orden se encuentran en los sectores occidental y
oriental, estando también alineados y sus
litologías aflorantes pertenecen a la Formación
Guaneros. Estas áreas estructuralemente débiles se
comportaron de régimen extensional, facilitando la
canalización de fluidos magmáticos en forma
vertical u horizontalmente. Estas áreas de debilidad se
ubican entre Cerro Verde (Arequipa) y la frontera con
Chile. Las similitudes estructurales entre el SFCC
y el Sistema de Fallas de Atacama (N-S), así como
el SFI con la prolongación norte del sistema Domeyko
(N-S), es al parecer continua, esto también se basa en
argumentos estratigráficos y
magmáticos[1]Los DPC se encuentran
emplazados en estas zonas de baja presión y debilidad
trans-litosférica. Otras intersecciones a lo largo del SFI
son potencialmente áreas de exploración, siendo las
mayores perspectivas a lo largo de 225 km de longitud y un ancho
promedio de 40 km, este ultimo es la línea de
afloramientos en superficie y subsuelo del Grupo Toquepala y
Batolito Yarabamba.
Control
litológico / geoquímico
Los tipos de rocas tienen una
fuerte influencia en el emplazamiento de pórfidos,
generalmente estos yacimientos se desarrollan en magmas
calcoalcalinos muy fraccionados con potasio medio y altas
concentraciones de sílice. Estas condiciones potenciales
las tiene el Grupo Toquepala, y los cuerpos intrusivos
asociados a la Formación Guaneros.
Óxidos Mayores
La Formación Guaneros químicamente
son andesitas basálticas, andesitas y traquiandesitas con
promedio de SiO2 entre 52 y 60% y bajo potasio a excepción
de las facies superiores compuestas de ignimbritas soldadas con
alto porcentaje de SiO2: 62 a 72%.
El Grupo Toquepala muestra valores de
SiO2 entre 65 y 75% comprendiendo mayormente las dacitas,
traquidacitas y riolitas, que se encuentran como flujos
piroclásticos (Huaracane) muy soldados y
restringidos flujos de lavas
(Paralaque/Quellaveco).
Tierras raras (REE)
El Grupo Toquepala muestra espectros
cogenéticos entre las diferentes muestras obtenidas de las
secuencias inferiores. La anomalía negativa de Eu,
puede ser indicativo de fraccionación de plagioclasa
durante la evolución de magma (Fig. 4). Las
razones de Lan/Yb., para las formaciones Huaracane y
Quellaveco (asociados a los DPC) se encuentran entre 5
y 15 respectivamente y la relación Eun/Eu* < 1.
Esto sugiere que el Grupo Toquepala inferior tenía
poca fraccionación de anfíbol y bastante de
feldespato sugiriendo la "poca influencia de agua y bajas
condiciones de oxidación" en el sistema. Los DPC
de Chile para el Paleoceno tienen razones Lan/Ybn:
9-16 y anomalías negativas de Eu, muy similares a
Toquepala (Camus, 2003). Los espectros de tierras raras
(REE) normalizados al manto primitivo muestran
empobrecimiento en Nb, Ti y Ni (< 30 ppm) y altas
concentraciones de Pb, Rb (100-200 ppm) y Sr (200-500
ppm).. En la Fig. 3, se observa que no hay
anomalías de Eu marcados y de Dy a Lu (HREE) los
espectros son paralelos, esto nos indica que no hay en el residuo
la presencia de granate, y los espectros de La a Sm
presentan una pendiente pronunciada esto nos indica que los LREE
se van del liquido y se acumulan en la cristalización de
los minerales como
plagioclasa.
Una comparación con los grandes yacimientos de
Chile, de edad Eocena- Miocena, muestran razones Lan/Ybn
entre 10-30 para los intrusivos asociados a los
DPC, y Eun/Eu* entre 0.9 – 1.2, (ver Fig.
4) esto se interpreta como magmas "altamente hidratados y
fuerte oxidación"[2] (Richards,
1999, Richards et al, 2001). La alta fraccionación de
los magmas parentales evolucionaron desde condiciones con
presión intermedia (1 Gpa?), con generación de
anfibola hasta condiciones de altas presiones (> 1.5 Gpa) y
dominada por granate. Este cambio de
condiciones libero agua (reacción anfíbol a
granate), con lo cual se formaron magmas mas hidratados capaces
de transportar a los metales base mas
eficientemente y a niveles de corteza superior. Por ultimo estos
magmas se emplazaron como posibles pórfidos de cobre,
molibdeno y oro.
Los cuerpos subvolcánicos asociados a la
Formación Guaneros, muestran buena
fraccionación y linealidad entre las muestras. Las
relaciones Lan/Ybn se encuentran entre 12 y 22 (Fig.
5)
Fig. 3 Diagramas de tierras raras
seleccionados del Grupo Toquepala y Cuerpos Subvolcánicos
asociados a la Formación Guaneros. Datos normalizados a la
Condrita. Los valores de
Lan/Ybn
sugieren fraccionación de los magmas en las dos unidades.
Observe la correspondencia de los cuerpos subvolcánicos
con la Formación Guaneros.
Fig. 4 Discriminante Eun/Eu* vs
Lan/Ybn, para varias muestras volcánicas jurásicas
(Lavas) y cretáceas (mayormente ignimbritas). Los datos
fueron normalizados a la Condrita cuyos valores para Lan/Ybn
sugieren una tendencia al fraccionamiento de anfíbol
(hornablenda) versus Eun/Eu* como indicador de fraccionamiento de
feldespatos (plagioclasa/sanidina). Los valores Lan/Ybn para las
secuencias jurásicas muestran valores < 5 y un rango de
0,7 a 1,2 para Eun/Eu* lo que hace pensar en magmas relativamente
secos. Las facies Toquepala muestran valores mas altos en Lan/Ybn
(5-15) y bajos Eun/Eu* (0,7-1) sugiriendo un relativo incremento
de las condiciones hídricas de los magmas. Compare con los
valores de pórfidos terciarios en Chile (Richards, 1999).
Valores de la Condrita de Nakamura, (1974) para las dos razone.
El algoritmo 
fue
tomado en base a los estudios de Taylor y Mac
Lennan (1985). Datos geoquímicos del Mapa de Rocas
Ígneas del sur de Perú Bol. N° 26, Serie D
Ingemmet 2003
Fig. 5 Discriminante Eun/Eu* vs
Lan/Ybn, para varias muestras de cuerpos subvolcánicos de
edad jurásica entre los sectores de Cocachacra y La
Yarada. Nótese la alta fraccionación de los cuerpos
intrusivos asociados al arco jurásico en
comparación con la Formación Guaneros. Los valores
Lan/Ybn para las secuencias jurásicas muestran valores
menores a 8 y un rango de 0,5 a 1,2 para Eun/Eu*, lo que hace
pensar en magmas relativamente secos. Los cuerpos
subvolcánicos tienen una relación Lan/Ybn entre 14
y 23 lo cual demuestra un fraccionamiento de los magmas
favorables a contener yacimientos económicos. Valore de la
Condrita de Nakamura, (1974) para las dos razones, el algoritmo
fue tomado de
Taylor y Mac Lennan (1985). Datos geoquímicos del
Mapa de Rocas Ígneas del sur de Perú Bol. N°
26, Serie D Ingemmet 2003
Isótopos
Con respecto a isótopos se han realizado algunos
análisis desde la década de los
setentas (James, 1974., Boily et al, (1983 – 1990), estos
autores basados en varias muestras de estos dos arcos
volcánicos mostrando los siguientes valores
isotópicos:
Estos valores sugieren que hay una evolución
desde las fuentes
mantelicas (manto empobrecido) hacia la corteza superior. Puede
decirse que los dos arcos tienen bajas relaciones de Rb/Sr y
Alto Sm/Nd. Las secuencias inferiores de la Formación
Guaneros tienen mas afinidad al manto y
geográficamente se distribuyen entre Ilo y Locumba,
mientras que las secuencias superiores
distribuidos en La Yarada, muestran posiblemente mas
contaminación de sus magmas?.
El Grupo Toquepala muestra similares
características; inferiores menos evolucionadas que las
superiores, esto posiblemente podría interpretarse como
una fraccionación continua de los magmas a medida que la
corteza continental engrosaba en el tiempo. Si se toma en cuenta
las edades se observa que las secuencias inferiores de la
Formación Guaneros muestran edades de 185 Ma
(Boily, et al 1983), mientras que las medias están
en el rango de 150 Ma , las dos secuencias tienen valores de eNd
? diferentes, implicando que tienen 2 fuentes isotópicas
distintas en un lapso de aproximadamente 30 – 35 Ma. El Grupo
Toquepala inferior, con edades de 75 Ma y superior de 60
Ma, también muestra dos fuentes isotópicas en
un intervalo de 15 Ma, esta presunción para Guaneros y
Toquepala es también apoyada por los datos de eSr ?
(ver Fig. 6). En síntesis
las diferentes firmas isotópicas sugieren diferentes
fuentes de magma, e indican que derivaron de fuentes
homogéneas y primitivas de origen mantélico.
Las posibles causas de los cambios isotópicos
serían discontinuidades abruptas en las zonas de fusión
parcial a profundidades de 100 Km. Para fines exploratorios es
importante conocer el nivel de contaminación y la fuente
en diferentes sectores de los arcos volcánicos, teniendo
en consideración que los magmas mas evolucionados (alto
Rb/Sr y bajo Sm/Nd) y con una componente cortical superior
tendrán mas posibilidades de generar un yacimiento mineral
(Camus, 2003).
Aunque se cuenta aun con pocos datos de isótopos
de Pb y Sr (para intrusivos y sulfuros del mismo yacimiento) para
las unidades Guaneros y Toquepala; los estudios realizados
desde el pórfido de Toquepala hasta el Teniente en
Chile (en Camus, 2003), muestran que los grandes
yacimientos denominados "gigantes", muestran razones
isotópicas relativamente más radiogénicas
que los depósitos menores o marginales. Esto demuestra que
los grandes depósitos tiene una componente de
contaminación cortical (sea inferior o superior), y que
comparten similares características petrológicas y
de fuente. Al parecer existieron varias etapas de emplazamiento
de magmas posteriores que trajeron la mineralización
económica y que incrementaron el contenido metálico
y la
contaminación cortical, estos se emplazaron sobre el
arco Toquepala o Guaneros.
Fig.6 Diagrama de correlación
isotópica 143Nd/144Nd vs 87Sr/86Sr (Nd vs Sr),
mostrando las relativas posiciones de los datos isotópicos
de las unidades Guaneros y Toquepala. Observe que las unidades
mencionadas no muestran signos de
contaminación cortical, siendo las secuencias superiores
mas alejadas del manto empobrecido. Las diferentes firmas
isotópicas sugieren diferentes fuentes de magma, e indican
que derivaron de fuentes homogéneas y primitivas de origen
mantélico. Datos de Boily et al, (1983). Diagrama de
Rollinson, 1993.
Es importante notar que estos depósitos gigantes
del sur de Perú, han sido originados en base a las
condiciones estructurales y geoquímicas del magmatismo las
cuales podrían enumerarse:
1. Sistema de Fallas transpresivas.
2. Intersección de fallas que originen
clusters de debilidad estructural.3. Anomalías magnéticas con
áreas de alta y baja presión (contraste de
intensidad en gammas).4. Corteza relativamente engrosada en base a
los isótopos (eNd ? – eSr ? ) y Tierras raras
(LREE/HREE).5. Magmas calcoalcalinos.
6. Alta fraccionación de sus magmas:
La/Yb > 10.7. Componente de Corteza superior.
8. Magmas parentales con eNd ?
negativos.9. Altos valores radiogénicos de Pb y
Sr de los cuerpos intrusivos.10. Alta fugacidad, oxidación (-+) e
hidratados (Eun/Eu* > 1).11. Velocidad de subducción
constante.12. Maduración de la zona
MASH[3](base de la corteza), en un
régimen transpresivo.
La destrucción o no emplazamiento de magmas
asociados a los pórfidos de Cu, podría deberse a
varias causas:
1. Régimen extensional: mucho magmatismo
y escape de fluidos y sulfuros.2. Velocidad de subducción no
constante.3. Condiciones estructurales desfavorables (no
intersecciones).4. Corteza delgada y bajas presiones:
anfíbol no es remplazado por granate (no hay
liberación de agua), que genere magmas ricos en
fluidos y transporten metales base.5. Magmas poco fraccionados (La/Yb <
10).6. Magmas parentales sin una componente
cortical.7. Grandes erupciones volcánicas, que
provoquen el escape de fluidos y sulfuros.
El sector sur occidental de Perú muestra fuertes
evidencias
para potenciales sistemas de DPC, la pregunta sobre porque
algunos depósitos son gigantes y otros marginales son a la
fecha poco conocidos. En este trabajo
mencionamos los lineamientos generales para comprender desde el
punto de vista tectonomagmático como pudieron emplazarse y
desarrollarse como yacimientos al margen de su valor
comercial. Es claro que faltan más estudios
específicos sobre estas ideas. Por lo menos hemos
entendido geoquímicamente que magmas son mas afines a
mineralizaciones y que condiciones estructurales han condicionado
su emplazamiento.
Agradecimientos
A la persona de
Agapito Sanchez Fernández y Oscar Palacios
Moncayo ex Director de la Carta Geológica Nacional
y Director General de Geologia respectivamente (INGEMMET) por
su constante apoyo en mi formación geológica del
territorio peruano
A Pierre Soler (IRD-Perú) por los
comentarios y discusiones sobre magmatismo en el sur de
Perú. De igual modo a Laurence Audin
(IRD-Perú), por las discusiones en la tectónica
actual del Sistema de Fallas Incapuquio.
Por ultimo a Tierry Sempere (LMTG-Francia), por
las discusiones en campo y gabinete, de las secuencias
paleozoicas, jurásicas y cretáceas en el sur de
Perú.
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Perou): Mineralium deposita, Vol. 18. pp. 207-213.
Autor:
William Martínez
V.
Desafío Minero SAC una empresa de
Consorcio Minero Horizonte
Perumin 2009-08-03
[1] El arco Guaneros de la faja costera tiene
su correspondencia con la Formación la Negra que aflora
mayormente entre Arica y Antofagasta; son
estratigráfica, estructural y de tiempo similares.
Similarmente en la cordillera occidental el Grupo Yura se
prolonga al sur y se correlaciona estratigráficamente
con las unidades Chacarilla y San Salvador de edades
jurásicas.
[2] Según Camus (2003), para edades
Eocena-Oligocena: Lan/Ybn : 23-30, y Miocena-Pliocena, Lan/Ybn
: 31-42. sin anomalías negativas de Eu.
[3] Magma, asimilación,
homogenización, almacenamiento
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