Revisión de los controles tectonomagmáticos en la exploración de pórfidos de cobre (página 2)
Enviado por William Mart�nez V.
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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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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