CURSO DE BRECHAS HIDROTERMALES

Notas de Curso

Pascua (Febrero 2006)

Dictado por: Richard Sillitoe Notas: N. Marchese, G. Mercado, O. García Participantes: Geólogos de Argentina, Chile y Perú

Introducción: Entre los dias 16 y 19 de febrero participamos de un curso sobre brechas hidrotermales dictado por R. Sillitoe en el Proyecto Pascua. Del Proyecto Frontera (Sector Argentino) concurrieron los geólogos N. Marchese, K. Mykietiuk, G. Mercado, E. Lopez y O. García. Además también tomaron parte de este curso los equipos de geólogos de Famatina (Arg), Pascua (Chile) y Alto Chicama (Perú). El presente es un aporte de nuestro equipo y que tiene como objetivo dejar una referencia y difundir en el resto del equipo los temas abordados. Las notas y conclusiones aquí transcriptas son resúmenes tomados en base a los debates generados con Sillitoe y en general se prescindió de interpretaciones propias. El curso se focalizó principalmente en las brechas hidrotermales que se generan en ambientes de Pórfido y Epitermales. Tipos de Brechas: Volcánicas (Piroclásticas) BxV Sedimentarias BxS Tectónicas BxT Hidrotermales BxH Definición de brecha: Roca fragmentál constituida principalmente por clastos y matriz pero también por cemento y espacios abiertos ocasionalmente. Lo importante de las brechas no son las brechas en si sino definir los procesos y mecanismos de formación, determinar su ambiente de formación y su relación con la mineralización. Brechas Volcanicas Fragmentación de las rocas subsuperficialmente como tobas, brechas de caída, brechas de flujo (como las ignimbritas), brechas laharicas (mas distales), autobrechas (como las que generan un basalto perdiendo velocidad y temperatura, frenándose y rompiéndose nuevamente) o las hialoclastitas (como las generadas por un basalto al entrar en agua) Brechas Sedimentarias: Fragmentación de las rocas superficialmente y generalmente bajo agua. Brechas Tectónicas: Fragmentación producida por la fuerza tectónica. Puede incluir fragmentos tamaño bloques hasta polvo de roca. Suelen tener una fábrica bien definida y, en ese caso, es importante medirla.

Brechas Hidrotermales: Son rocas fragmentadas en ambientes subsuperficiales. Involucran agua y gradiente térmico el que juega un papel importante en su génesis. Algunas de estas brechas pueden llegar a la superficie dependiendo de la energía del evento. Se desarrollaran solo las brechas del tipo hidrotermal: Brechas Freatomagmáticas: Características: Estas brechas son las más explosivas y es el único tipo puede cortar distintos ambientes desde el de pórfido hasta las freáticas, cortando generalmente la superficie. Esto suele generar un notorio cruce estratigráfico en la composición litológica de los fragmentos de hasta 3 Km. y el transporte genera una atrición importante. La matriz es siempre harina de roca. Tienen algún componente juvenil o tobaceo al menos y líticos finos subredondeados. Los elementos determinativos pueden ser tales como cualquier feno quebrado incorporado suelto en la matriz. En el caso de un quimismo acido será posible ver ojos (cristales) de Qz sueltos. En el caso de quimismos más básicos podrán observarse plagioclasas o fragmentos de estas. Otros fragmentos considerados como juveniles son los fragmentos deformados tipo chicle, y un tercer componente puede ser fragmentos tipo pumice. Estos últimos son más difíciles de ver porque implican una situación del magma especial donde esta sufriendo una deshidratación y un sobrecalentamiento lo que genera una vesiculación interna. En este sentido la actividad freatomagmática NO suele causar vesiculación. La presencia de este tipo de fragmentos es interpretada como una transición entre el ambiente freatomagmático y el magmático. En algunos casos pueden generarse una toba de lapilli acresional. Este tipo de depósitos suele ser un producto casi exclusivamente generado en ambientes relacionados a las brechas freatomagmáticas. Suelen ser estériles en el ambiente de pórfidos porque son posteriores a la etapa de mineralización. En el ambiente de HS puede ser mena o estéril dependiendo del momento de la explosión respecto a la etapa de mineralización. Alteración El ambiente de alteración de este tipo de brechas suele ser argílica intermedia a argílica avanzada. Génesis – Mecanismos Se generan por interacción directa entre el magma y agua meteórica. En esta circunstancia hay transferencia de magma que, con el agua fría, se establece una reacción tipo Combustible – Refrigerante. Este es un proceso muy energético y puede ser que lleguen a la superficie, en este caso suelen generar un cráter importante rodeado por un anillo de tobas y suelen ser destructoras de mineralización de depósitos en el caso de ambientes pórfidos.

La presencia de pómez indica una condición de deshidratación y alta temperatura, donde el magma esta vesiculándose por desgasificación. Esto es típico de un ambiente mas bien magmático que freático. Dentro del conducto los pómez están alineados paralelo a la dirección de aplastamiento, la que suele estar a su vez paralelo a las paredes del conducto de la diatrema. Las diatremas suelen tener plugs postdiatremas (post brechas) que aparentemente ascienden pasivamente por el mismo conducto (generalmente por sus bordes) relativamente poco tiempo después de la explosión, cuando la diatrema esta aun no litificado y probablemente con agua. Diatremas: (Silltitoe utiliza este término como sinónimo de brecha freatomagmática y / o Tuff ring) Tiene implicancias principalmente genéticas y geométricas. Suele ser un conducto cónico con eventos freatomagmáticos y freáticos involucrados. Es posible, incluso común, que tengan plugs post diatremas Una de las expresiones en superficies mas comunes de este tipo de eventos suelen ser los tuff ring y los depósitos de maar. Brechas de intrusión (Brechas intrusivas / Brechas Igneas): Existe una participación importante del magma como matriz de este tipo de brechas. En un extremo pueden ser vistas como una gran concentración de xenolitos en el pórfido-magma. En si son inyecciones previa o singenética de magma. Son Ciegas, es decir no cortan la PS (Paleosuperficie) porque la energía se disipa mucho antes de llegar a ella. En ambientes pórfidos puede verse una gradación que va desde las Brechas Igneas a las Magmáticas Hidrotermales. Suelen tener el mismo tipo de alteración que las brechas del tipo magmáticas hidrotermales (Potásica, Qz - sericítica,) y suelen ser estériles.

Foto Nº 1 Brecha freatomagmática perteneciente a brecha Dafne, Alto Chicama Perú. La roca tiene matriz de harina de roca de filitas (basamento) (indica rechazo estratigráfico importante) frg de sulfuros, frg opalinos angulosos (sello siliceo) y frg deformados tipo chicle.

Brechas Freáticas Autosellante: Características: Este tipo de brechas no muestran vinculación con el magma y pueden estar o no mineralizadas. La matriz suele ser de roca finamente molida, que mezclada con agua genera un barro. También puede ser hidrotermal (como calcedonia gris o negra si no esta oxidada). En el caso que la brecha sea postmineral pueden contener fragmentos mineralizados (si el evento energético corto una zona que estaba mineralizada previamente). Puede que ocurra que el brechamiento sea sincrónico con la mineralización o sea premineralización, en cualquiera de estos dos últimos casos tendrá mejor contenido metálico que en el primero. Pueden ser tanto estériles como mena. Tienen menor continuidad vertical que las freatomagmáticas. En general son monomícticas y de fragmentos angulosos debido a que no suelen tener mucho transporte ni rechazo estratigráfico. Pueden ser polimictícas pero con distinto tipo de fragmentos silicificados con al menos una moda de fragmentos siliceos (opalinos) los que son la evidencia de al menos un sello silicieo roto. A veces pueden contener otro tipo de clastos siliceos (con vuggy por ej.) como los de un sector, nivel o estructura silicificada. Estos fragmentos silíceos suelen ser neutros a las reacciones de los flujos. Como el Ph no sube de 3.3 (pto de precipitación de la jarosita / limonitas) y el vuggy se forma al Ph 2 o menos, sería de esperar que se forme en etapas tempranas cuando los fluidos no están tan mineralizados. Vale decir que los fluidos mineralizados serian posteriores a la formación del vuggy. En el caso que solo se observe el vuggy limpio, sin restos de óxidos ni arcillas, es posible que la acidez de los flujos no haya permitido la depositación ni de jarosita ni de limonitas en ese cuerpo hasta que cambie su Ph. Cabría esperar que estos se depositen en zonas algo mas alejadas, periféricas, donde los fluidos comiencen a neutralizarse con la roca de caja y cambie ese valor de Ph. La alteración de estas brechas suele ser de argílica débil a moderada Génesis – Mecanismos Se establecen con la participación principal de fluidos predominantemente meteóricos muy diluidos es decir con bajo contenido de Cl. Estos fluidos, si bien se los denomina meteóricos no son exclusivamente de agua meteórica. Estos fluidos calentados no suelen ser formadores de mena. Suelen ser eventos superficiales (no más de 1000 m). El 95% de los fluidos sigue una permeabilidad secundaria (es decir por fracturas) y suelen tener entre 200 y 300ºC. En ocasiones el deposito de sílice hace que se sellen los conductos – estructuras generándose el seal cap (sello), por debajo de ese sello puede generarse un gas cap. Este sello permite que no se pierda tanta temperatura y el gas que se acumula es más efectivo al momento de transmitir presión a la roca suprayacente (a través de algún mecanismo como presión de vapor por ejemplo.)

Diagrama 1: Resume las características principales de las brechas freáticas y de las freatomagmáticas. En el caso de Brecha Central, Pascua, la brecha esta emplazada en granitos de importante potencia dejando con escasa validez a uno de los principales argumentos para establecer su génesis como es el rechazo estratigráfico. Otras características como la presencia de cristales de cuarzo sueltos en la matrix que en general serían considerados determinativos como indicadores de actividad freatomagmática tampoco tiene mayor validez en este caso debido a la composición original de la roca. Tampoco aparecen fragmentos deformados tipo chicle. Por estas razones la brecha central quedaría tentativamente clasificada como freática aunque todavía no se puede descartar un origen freatomagmático.

Foto Nº 2 Muestra de superficie de Brecha Central, Mtx sostén monomíctica (podría indicar escaso rechazo estratigráfico, pero ese concepto quizás no sea del todo aplicable en este caso). Obsérvese el frg señalado, es opalino perteneciente a algún nivel de sello que habría afectado únicamente el lugar de emplazamiento de la brecha en si. A poca distancia fuera de la brecha la silicificación disminuye hasta desaparecer.

Muestras de testigos de la Brecha Central, Pascua.

Brechas freáticas (relacionadas a intrusiones) En general el agua meteórica no puede entrar en los sistemas magmáticos / porfírico ya que este mientras esta activo suele ser un sistema hermético. Hacia el final de la actividad magmática, al ir disipando su temperatura y bajando su presión interna, es cuando podría ingresar agua externa al sistema. Génesis – Mecanismos Este tipo de brechas se generan cuando la transferencia de calor (no de magma) asciende y los fluidos descendentes se mezclan produciéndose un cambio de fase y se produce el flushing (paso violento de agua a vapor con roca molida). Este evento no suele tener fuerza suficiente para llegar ha superficie porque suele generarse en ambientes relacionados a pórfidos, profundos. No se involucra magma en el proceso pero si su calor. El caso podría ser el emplazamiento de un domo o intrusión de un dique con agua fría en los sedimentos adyacentes. Estos eventos de todos modos no suelen ser mineralizadores, suelen ser más bien destructores de mineralización si ya estaba preexistente. En el mejor de los casos puede contener clastos mineralizados incorporados en la brecha. Diagrama 2: Muestra la relación entre las brechas freáticas y freáticas relacionadas a porfidos. Obsérvese el sector prospectivo importante que queda por fuera de la brecha en el caso que esta sea postmineralización.

Brechas Magmáticas Hidrotermales: Para determinar este tipo de brechas, al igual que la mayoría de las brechas hidrotermales, es importante aclarar la relación de la brecha con su entorno, datos como geometría, tamaño, alteración y mineralización son importantes. Alteración: La alteración suele ser potásica (que puede migrar a sericítica o a fílica (Qz, Sericita, Py) Las inclusiones fluidas indican fluidos de alteración salinos y calientes (soluciones ricas en Cl y con Tº C entre 300 y 600ºC.) Esta alteración suele afectar tanto a la matriz como a los fragmentos. Génesis – Mecanismos La paragenesis Tur – Qz – Sulf.(Calcopirita / Bornita o Pirita) – Carbonatos indica una evolución controlada por la TºC. Los sulfuros suelen depositarse a temperaturas mas bajas que los silicatos. La fragmentación suele ser hidráulica (por sobrepresión hidráulica). La matrix es de polvo de roca y minerales hidrotermales. La geometría de estos cuerpos puede ser de pipes pero de escasa disipación o apertura hacia fuera y un control sobre su forma que puede ser estructural por sheeting en el contacto con la caja en forma poligonal visto en planta (es común la geometría hexagonal). En ambientes pórfidos suelen tener dos ubicaciones principales: Adentro del mismo pórfido, cortándolo y constituyendo menas y afuera del mismo, dispuestos como halos en torno al pórfido, en el halo sericítico o propilítico. Sus sulfuros en este último caso suele ser pirita estéril. En el primer caso es difícil reconocerlos ya que la brecha contiene clástos monomícticos del mismo ambiente. En el segundo caso, al estar en un halo más externo suelen estar más oxidados y por ende mas fácil de reconocer. (ej.: Bx Rio Blanco, Los Bronces, Pelambres?) Es posible también que en vez de generarse una sola brecha (aunque sea con distintos pulsos pero superpuestas espacialmente) la disipación de la energía se logre en un arreglo de cluster de brecha – pipes, a modo de anillo en torno al pórfido. En este caso sería posible que la mineralización también se disipe y que en definitiva ninguna de las brechas sea económicamente rentable. En el caso de que la matriz de las brechas sea solo pirítica podría ser que la mineralización todavía esté focalizada en algún sector del sistema y esas brechas en general estarían indicando un sector marginal del pórfido.

Brecha con matrix de sulfuros, Alto Chicama, Peru

Matrix Turmalínica: La presencia de matrix turmalínica puede indicar que el sistema, además de ser muy caliente, puede haber sellado los conductos para mineralización fácilmente. La turmalina suele ser uno de los primeros minerales en precipitar y en ese caso actúa de sello. La mineralización entonces puede hallar cerrado el paso y las brechas así generadas suelen ser estériles. En el caso de la presencia de turmalina el Bo indica influencia del magma. Puede verse una gradación de temperatura según sus minerales en ambientes pórfidos que va: Tur – Qz – Sulf.(Calcopirita / Bornita o Pirita) – Carbonatos Alteración en brechas: La alteración puede ser un elemento clave para determinar el origen magmático en una brecha. En brechas polilitológicas clastosostén con alteraciones en halo dentro de los fragmentos indicarían una alteración post brechación mientras que vetillas truncadas (en frg) indicarían una mineralización pre brechamiento. (Ej Mt Leyshon, Bx Central, Pascua Foto Nº3) Por ejemplo alteraciones del tipo potásica estarían indicando la cercanía a un ambiente pórfido.

Foto Nº 3 Vetillas tipo A en un fragmento de la brecha Central en superficie, Qda. de Pascua

Foto Nº4 Testigo de Brecha Esperanza Obsérvese como la alteración y vuggy a afectado a la mtx. de la roca.

Exfoliación Hipogénica (fragmentos tipo teja): Este tipo de brechas indican un instante y lugar (profundidad) particular en el sistema. Indica una descompresión masiva importante, violenta (momento de la desgasificación catastrófica en superficie, venteo importante en el conducto o chimenea por ejemplo) y como es manifestada esa descompresión a cierta profundidad y por ciertos tipos y tamaños de bloques que se encontraban sometidos a una determinada presión un instante antes. Este efecto fue confirmado luego de explosiones nucleares subterráneas practicadas en Nevada. Pebble dikes: El redondeamiento de los fragmentos no implica necesariamente transporte. El mecanismo principal de formación de estos depósitos no sería producido por atrición sino por el efecto de descompresión masiva focalizada (en una estructura menor por ejemplo) y se generarían a profundidades importantes, no serían superficiales. Ese mecanismo, conocido como exfoliación hipogena o hipogénica, puede implicar un transporte mínimo o casi nulo, la exfoliación es in-situ por lo que casi no habría mezcla o rechazo estratigráfico. La atrición es otro proceso de redondeamiento pero menos efectivo que la exfoliación hipogénica e implica un transporte importante y por ende un cruce estratigráfico notorio. Los diques de harina de roca (o de matriz) pueden generarse cuando se abren grietas en sistemas que están litificándose pero todavía están activos y el ancho de las grietas ya no permite el paso de los fragmentos mas grandes por lo que solo pasarían los menores que el ancho de la grieta (típicos de la matriz) los que si podrían pasar. Suelen tener mucho transporte (hasta 1 km) por lo que la atrición en esos casos se torna importante.

Foto Nº 5 DDH-GZO-35 fragmentos tipo teja

Lapilli Acresional: El lapilli acresional se generaría en forma similar al granizo, en este caso por acreción de barro en torno a un núcleo cualquiera inicial. Pueden crecer en las nubes surge laterales o piroclásticos de caída en gral. La última capita de los lapillis suele ser más fina y oscura. Suele ser un deposito indicador de ambientes freatomagmáticos. Steam Blast: Se generan de la paleotabla de agua hacia la paleosuperficie. Suelen tener escasa matrix y los cuerpos en si son de tamaños reducidos.

Foto Nº 6 Lapilli acresionales en testigos del pozo DDH GZO 36, Cerro Corazón, Frontera