GEOLOGIA Y VULNERABILIDAD DEL COMPLEJO BRECHASBRADEN: NUEVOS ANTECEDENTES, EL TENIENTE, CHILE

URIBE, F. y FLOODY, R.

CODELCO, División El TenienteMillán 1040, Rancagua, Chilefuribe@codelco.cl; rfloody@codelco.cl

INTRODUCCIONEl Complejo Brechas Braden (CBB), es un cuerpo mayor de brechas hidrotermales, emplazadoen la parte central del yacimiento cuprífero El Teniente (Chile Central, VI Región). Esta unidadha albergado históricamente toda la infraestructura subterránea de la mina y a través de ella seextrae el mineral explotado desde áreas adyacentes a su periferia. La profundización de laactividad minera y de la Cavidad El Teniente alrededor del complejo, a aumentandoprogresivamente su grado de desconfinamiento y deformación, condiciones que se veránincrementadas en el tiempo con el desarrollo del plan minero a largo plazo (más de 30 años),dentro del cual se considera la explotación de nuevas áreas adyacentes a ésta, a tazas deextracción mayores a las actuales. En este trabajo se exponen nuevos antecedentes sobre lageología y geotecnia de esta unidad, y es una contribución al plan de desarrollo de los futurosproyectos de la mina.

MARCO GEOLOGICO REGIONALTres unidades formacionales cenozoicas comprenden la zona en que se ubica el yacimiento ElTeniente: Formación Abanico (o Coya-Machalí), Formación Farellones y Formación Colón-Coya(Figura 1).

GEOLOGIA DEL AREA EL TENIENTEEn el área El Teniente, la Formación Farellones es atravesada por las siguientes unidades (Figura2): Complejo Máfico El Teniente (ex Andesitas de la Mina): alberga la mayor parte de lamineralización del yacimiento, constituida por gabros, diabasas, basaltos, pórfidos basálticos yandesitas basálticas, Mioceno Superior (Morel y Sprönhle, 1992; Skewes y Arévalo, 1997;Burgos, 2002; Skewes et al., 2002); Complejo Félsico (Mioceno a Plioceno), incluye a: Tonalita(K/Ar 7,4-7,1 Ma, Cuadra, 1986; Ar40/Ar39 5,7 Ma, Maksaev et al., 2001); Pórfido Dacítico(Skewes et al., 2002; Rojas, 2003; K/Ar 4,6-4,7 Ma, Clark et al., 1983 y Cuadra, 1986; U/Pb5,28±0,1 Ma, Munizaga et al., 2002); Pórfido Latítico (K/Ar 5,3-4,8 Ma, Riveros,1991 y Cuadra1992; Ar40/Ar39 4,8-4,4 Ma, Maksaev et al., 2001); intrusivos menores (K/Ar 3,8-2,9 Ma,Cuadra, 1986); brechas hidrotermales: entre las cuales destaca el Complejo Brechas Braden(Ar40/Ar39 4,6-4,7 Ma, Maksaev et al., 2001).

Figura 1. A: Mapa geológico regional (modificado de Charrier et al., 1996). (1) Formaciones Veta Negra yLo Prado (indiferenciadas): depósitos de cuenca de intra-arco (dominio volcánico) volcánicos y marinossedimentarios (Jurásico superior a Cretácico inferior); (2) Depósitos volcánicos continentales (Cretácicoinferior a superior); (3) Granitoides cretácicos; (4) Formaciones Baños del Flaco, Leñas-Espinoza, RíoDamas, Nacientes del Teno, (indiferenciadas), Jurásico marino y continental; (5) Formación Colimapu,Jurásico superior a Cretácico inferior marino; (6) Formación Coya-Machalí: Paleógeno volcánicocontinental; (7) Formación Farellones: Neógeno volcánico continental; (8) Granitoides del Paleógeno-Neógeno; (9) Plio-Pleistoceno volcánico; (10) Cuaternario continental clástico.B: Mapa geológico distrital (modificado de Cuadra, 1986 y extraído de Gómez, 2001) (3) Formación Colón-Coya: depósitos laháricos (Plio-Pleistoceno); (4) Morrenas (Holoceno); (5) Relleno Fluvial moderno; (6)Stocks y sills andesíticos (Plio-Pleistoceno); (7) Zona de alteración hidrotermal (Mioceno Medio-Plioceno);(8) Complejo Brechas Braden (Plioceno Inferior); (9) Relleno artificial; (10) Deslizamiento Sapos(Holoceno); (11) Eje de pliegue; (12) Lineamiento; (13) Falla inversa; (14) Cavidad El Teniente; (15)Carretera El Cobre; (16) Curso Fluvial; (17) Areas de exploración.

GEOLOGIA DEL COMPLEJO BRECHAS BRADENEl CBB se emplaza en la zona de convergencia de las tres unidades geológicas mayores citadasanteriormente: Complejo Máfico El Teniente; y los complejos intrusivos félsicos “PórfidoDacítico” y “Diorita”, ubicados en sus extremos norte y sur, respectivamente. A lo largo de susmárgenes también se reconocen otros intrusivos menores de variable composición y tamaño(Figura 2).

Corresponde a un cuerpo mayor de brechas hidrotermales con forma de cono invertido y ejeprincipal subvertical, del orden de 1 km de diámetro y más de 2 km de extensión en profundidad(Figura 3).

UNIDADES DE BRECHASSe basa en una serie de estudios geológicos desarrollados en diferentes sectores del CBB por laDivisión El Teniente, y que entre otros consideran, extensos programas de sondajes yreconocimientos, así como la aplicación de un sistema de clasificación adaptado a este tipo derocas (Floody, 2000; Uribe, 2000). Empleando los rasgos que a escala macroscópica mejor

A BA

caracterizan la composición del cemento y la fábrica de las brechas (e.g. Laznicka, 1988), se haestablecido formalmente un conjunto de diez unidades litológicas más conspicuas dentro delcomplejo (Uribe, 2002b), cuyos principales aspectos se describen a continuación.

Figura 2. El CBB y principales unidades geológicas a nivel de Teniente 5 (2.284 m s.n.m.). Planocompilado en base a planta oficial de la Superintendencia Geología de El Teniente; límites y unidadesdel CBB extraídas de Uribe et al. (2003); unidades del Pórfido Teniente según Rojas (2003).

Figura 3. Vistas isométricas al NE del CBB desde la superficie al nivel Teniente 8 (1.983 m s.n.m.). Ala izquierda, se destaca la Cavidad El Teniente desarrollada alrededor del complejo (año 1998), y a laderecha, parte de las actuales y futuras áreas de explotación (Uribe, 2000).

2º

2º

2º

2º

1º

1º

1º

1º

2º

1º

2º

1º

PORFIDO TENIENTE

DIORITA SEWELL

PIPA BRADEN

00E

400

E

120

0E

800

E

200

0E

400N

800N

1200N

1600N

400S

800S

00N

00E

400

E

800

E

120

0E

160

0E

200

0E

400N

800N

1200N

00N

400S

800S

1600N

FALLA N

85

82

69

79

55

6172

55

80

SISTEMA FALLA N1

69

74

66

85

87

74

78

82 80

87

80

40

77

7773

77

FALLA N2

PLANO GEOLOGICO (COTA 2284m)NIVEL TENIENTE 5

PORFIDO A

DIQUE LAMPROFIDO

PORFIDO LATITICO

DIORITAS Y TONALITAS

GABROS,DIABASAS,PORFIDOS BASALTICOS,ETC.

BRECHA TURMALINA

BRECHA ANHIDRITA

BRECHA IGNEA DIORITA

PDI IDIOMORFO PLAGIOCLASA

Pórfido Teniente (Pórfido Dacítico, P.D.)

P.D. IDIOMORFO (PDI)

PDI UNIDAD DE CONTACTO

PDI IDIOMORFO ALTERADO

P.D. HIPIDIOMORFO (PDH)

BRECHA BRADEN SERICITA FINA

BRECHA BRADEN CLORITA

BRECHA BRADEN SERICITA

BRECHA BRADEN TURMALINA

BRECHA BRADEN TURMALINA BLOQUES

BRECHA BRADEN SERICITA BOLONES

BRECHA BRADEN MARGINAL TURMALINA

Brechas Hidrotermales

Complejo Mafico

Complejo Felsico

Complejo Brechas Braden

UNIDADES DE MAYOR OCURRENCIA Y DISTRIBUCION (Fig. 4, Lám. 1)

• Brecha Braden SericitaRepresenta una de las dos unidades de mayor ocurrencia en el CBB, e incluye brechas, mayoritariamentetipo matriz-soportadas y composición sericítica, se distribuyen en forma masiva o cuerpos tabulares devariables dimensiones, a través de la parte norte y superior del complejo. La matriz contiene generalmentealta proporción de partículas clásticas finas junto con el cemento mineral (“polvo de roca”). Los clastoscorresponden a roca alterada (andesita, latita, dacita, brechas hidrotermales, entre otros), y fragmentosmonominerales, principalmente de cuarzo; raramente superan los 5 mm de diámetro, exhiben formasprismáticas a subesféricas y bordes subredondeados. La alteración más común es fílica (cuarzo-sericita-opacos), y argílica, y afecta con variable intensidad tanto a la matriz como a los fragmentos. A escalamicroscópica se verifica el alto contenido de partículas clásticas aun más finas, de tamañosubmicroscópico (<2µm), cementadas por un agregado de cuarzo y sericita (Lámina 2). El análisis pordifracción de rayos X demuestra que dicho agregado corresponde mayormente a filosilicatos,principalmente micas (tipo muscovita-illita), y menores cantidades de cloritas (clinocloro), anhidrita, yeso,y arcillas en general.

• Brecha Braden CloritaJunto con la unidad anterior representan más del 80% del CBB, agrupa a brechas de composiciónsericítica y clorítica, que se distribuyen principalmente hacia la parte sur y niveles más profundos delcomplejo. De fábrica variable, clastos polilitológicos, con formas subprismáticas y bordessubredondeados; generalmente en dos rangos de tamaño: 0,5-5 cm y 2-5 mm, y gradaciones a variedadesmás gruesas. La matriz, de característico color gris verdoso, aparece bajo el microscopio constituida porun agregado con alto contenidos de fragmentos clásticos más finos y un cemento mineral de sericita,clorita, turmalina, y arcillas (Lámina 3).

• Brecha Braden TurmalinaSe presenta generalmente en forma de diques y cuerpos tabulares irregulares, pero con variaciones localeshacia cuerpos masivos de brechas más gruesas, y se distribuyen a través de todo el CBB, exhibiendo unadisposición general concéntrica subparalela a sus márgenes. Son brechas predominantemente matriz-soportadas, color gris a gris oscuro, cuya matriz (70-90% de la roca), se caracteriza por un cementomineral de turmalina, con menores contenidos de clorita, sericita y cuarzo (Lámina 4). Los clastoscomúnmente exhiben intensa sericitización y argilización, y normalmente se presentan en dos rangos detamaño, de 2 a 5 mm y 0,5 a más de 3 cm.

UNIDADES DE MENOR OCURRENCIA Y DISTRIBUCION (Fig. 4, Lám. 5)

• Brecha Braden Turmalina BloquesBrechas gruesas, clasto a matriz-soportadas, con clastos y bloques angulosos en varias familias de tamaño(variables entre 1 a más de 30 cm), intensamente sercitizados y en gran medida argilizados. La matriz,presenta alta proporción de fragmentos de menor tamaño, y un cemento de turmalina con menorescontenidos de cuarzo, clorita y sericita. Conforman diques y cuerpos subverticales de formas irregulares yvariable potencia; se reconocen en todos los niveles del complejo, mayormente en zonas periféricas.

• Brecha Braden Sericita BolonesBrechas clasto-soportadas, color gris a pardo claro, cuya fábrica aparece dominada por clastospolilitológicos redondeados y de gran tamaño, comúnmente de 1 a más 10 cm. La matriz, generalmentebien consolidada, exhibe un alto porcentaje de partículas clásticas finas, cementadas por un agregado desericita, cuarzo, arcillas, y pirita, entre otros. Estas rocas constituyen cuerpos masivos y tabulares, decontactos tajantes y variables tamaños, que se reconocen en todos los niveles dentro del complejo.

Figura 4. Distribución de unidades litológicas en el Complejo Brechas Braden (modificado de Uribeet al., 2003).

SECCION 600E

1º

2º

750.

0 N

-600

.0 N

TEN-8

TEN-7 EXTR. Y TRASP.

TEN-6

TEN-5

TEN-3

TEN-1

S N

1983m

2063m

2165m

2284m

2401m

2627m

SECCION 100N

TEN-8

TEN-7 EXTR. Y TRASP.

TEN-6

TEN-5

TEN-3

TEN-1 1º2º

W E

1983m

2063m

2165m

2284m

2401m

2627m

E-10

0.00

E+1 3

00.0

0

TENIENTE 7(COTA : 2042 m.s.n.m.)

+200

E

+400

E

+600

E

+800

E

+100

0E

-200S

0-0

+200N

+600N

+400N

-200S

0-0

+200N

+600N

+400N

+200

E

+400

E

+600

E

+800

E

+100

0E

-400S -400S

Lámina 1. Característicasprincipales de las unidadeslitológicas de mayor ocurrenciay distribución en el CBB(modificado de Uribe, 2002b).

Lámina 2. Fotomicrografía deunidad Brecha Braden Sericita, Ay B, aspecto a nícoles paralelos ycruzados, respectivamente. Fl:fragmentos líticos; Q1: cuarzoprimario; Q2+Ser: alteracióncuarzo-sericítica; Anh: anhidrita;Cc: calcita; Op: mineralesopacos; M: cemento de cuarzo,sericita y arcillas. Magnificación100x (extraído de Uribe, 2002a).

Lámina 3. Fotomicrografía deunidad Brecha Braden Clorita, Ay B, aspecto general a nícolesparalelos y cruzados,respectivamente. T: turmalina;M: cemento de cuarzo, sericita,clorita y arcillas. Magnificación200x (extraído de Uribe, 2002a).

Lámina 4. Fotomicrografía deunidad Brecha Braden Turmalina.A y B, aspecto a nícoles cruzadosy paralelos, respectivamente. Ar:arcilla; M: cemento de turmalinay arcillas. Magnificación 20x(extraído de Uribe, 2002a).

Brecha Braden Sericita Brecha Braden Clorita Brecha B raden Turm alina

M atriz a clasto soportadas M atriz a clasto soportadas M atriz soportadas

Brecha Gravilla B recha Transición

% RO CA 80-60 (40) Variable 20-60 Variable 50-80COLOR Gris claro-pardo claro Gris-pardo verdosa G ris oscuro (negro)

PARTIC.F INA Alta proporción Alta proporción Alta proporciónALTERACIO N Sericit/Argílica Sericit/Argílica Argílica/Sericit

% RO CA 20-40 (60) Variable 40-80 Variable 20-50

TAM AÑO(S) 2-5 m m 0,5-5 cm ; 2-5 m m 2-5 m m ; 0,5 > 3cmCO MPOSICION Polilitológicos Polilitológicos Polilitológicos

FO RM A Subesféric./subred. Subprism átic./subred. Subprism ./subred.ALTERACIO N Sericítica/Argílica, Turm al., Clorit. Ser/Arg.intensa, C lorit., Turm al. Argílica (S ilic if.)

M ATR IZ

CLASTO S

CEMENTO

Brecha B raden Concreto

Sericita,cuarzo (turmalina,clorita) Sericita,clorita,cuarzo (turm alina)

DENOM INACIONES ANTERIORES

UN IDAD LITOLOG ICA MA YO R

Cuerpos irregulares, ocupa la m ayor parte del complejo,

predom inantem ente en su m itad norte.

Cuerpos irregulares, de amplia distribución, principalm ente en la

parte sur y hacia niveles m ás profundos del complejo. También

com o diques de poco espesor.

Variable, sim ilar al concreto de tono verdosoVariable, sim ilar al concreto

FABRICA GENERAL

ASPECTO M ACRO SC OPICO

OCUR REN CIA

Brecha B raden Turmalina

M oteada, fragm entos fuertem ente alterados

Turm alina, cuarzo (sericita,clorita)

Cuerpos irregulares y tabulares, de am plia

distribución; de disposición general anular y siguiendo el

m argen del complejo. Contactos difusos,

transicionales.

• Brecha Braden Sericita FinaBrechas color gris claro, matriz-soportadas, que se caracterizan por estar constituidas esencialmente porun agregado muy fino e indiferenciado de partículas clásticas y un cemento microscópico de minerales dearcillas y sericita-illita (“polvo de roca”). Estas brechas conforman cuerpos irregulares de diversostamaños, y representan comúnmente el relleno de diques de reducida potencia que atraviesanprácticamente a todas las unidades descritas anteriormente.

• Brecha Braden SulfurosPresentan escasa distribución dentro del CBB, mayormente en sectores periféricos, y corresponden abrechas de clastos polilitológicos, que se caracterizan por presentar un cemento con variables contenidosde cuarzo, sericita, arcillas, tenantita, molibdenita, calcopirita, bornita y yeso.

Lámina 5. Característicasprincipales de las unidadeslitológicas de menorocurrencia y distribución enel CBB (modificado deUribe, 2002b).

UNIDADES DE DISTRIBUCION PERIFERICA (Fig. 4, Lám. 6)

• Brecha Braden Marginal TurmalinaUnidad de distribución marginal en el CBB, conformada por brechas color gris oscuro, cuyo cemento, deturmalina y cuarzo, presenta además contenidos menores de clorita, anhidrita y calcopirita. Esta y demásunidades marginales, se diferencian de las anteriores, por estar en general constituidas por materialfragmental anguloso y monolitológico, provenientes de rocas adyacentes al complejo (brechasautóctonas). Se distribuyen en diferentes sectores aunque alcanzan mayor expresión hacia nivelessuperiores, donde conforman cuerpos de alta ley que han sido intensamente explotados en el pasado.

• Brecha Braden Marginal CloritaBrechas color gris oscuro verdoso, en cuya matriz predomina un cemento mineral de cuarzo, clorita, ycontenidos variables de turmalina, anhidrita, sericita, calcopirita y bornita. Constituyen franjas de variablepotencia, de 10-15 m de ancho, que se intercalan con las otras unidades marginales, comúnmente a lolargo de la zona de contacto con las rocas del Complejo Máfico El Teniente.

• Brecha Braden Marginal AnhidritaDe escasa ocurrencia y restringida a aislados sectores periféricos del CBB, conformada por brechas colorgris claro a blanquecino, cuya matriz se caracteriza por el predominio de un cemento mineral compuestopor sericita, cuarzo, anhidrita y menor proporción de turmalina, calcopirita y bornita. Son brechas clasto-

Brecha Braden Turmalina Bloques

Brecha Braden Sericita Bolones

Brecha Braden Sericita Fina Brecha Braden Súlfuros

Clasto soportada Clasto soportada Matriz-soportada fina Clasto/matriz-soportadaBrecha Braden Concreto

Brecha AglomerádicaPebble dikes

% ROCA Variable 10-60 Variable 10-60 > 90 Variable 20-50COLOR Gris oscuro (negro) Gris-pardo claro Gris-pardo claro Gris a gris oscuro, metálico

PARTIC.FINA Variable proporción Variable proporción Alta proporción Baja proporciónALTERACION Argílica/Sericit Sericit/Argílica Sericit/Argílica Cuarzo-sercítica (silicif.)

% ROCA Variable 40-90 Variable 40-90 < 10 50-80

TAMAÑO(S) 1 > 10 cm; 2-10 mm 1 > 10 cm; 2-10 mm 2-10 mm 2-5 mm; 0,5 > 10 cmCOMPOSICION Polilitológicos Polilitológicos Polilitológicos Monolitológicos

FORMA Subprismátic./subred. Subprismátic./subred. Subesféric./subred. Subprismátic./subred.ALTERACION Sericita/Argílica Sericítica/Argílica Sericítica/Argílica, Turmal. Argílica/Sericítica (Silicif.)

DENOMINACIONES ANTERIORES

UNIDAD LITOLOGICA MENOR

Cuerpos en general de poco espesor, tabulares, inyecciones.

Fino, homogéneo, similar a una toba.

FABRICA GENERAL

ASPECTO MACROSCOPICO

CEMENTO Sericita, cuarzo (turmalina, sulfuros)MATRIZ

CLASTOS

Bolones y bloques. Mineralización puede ser importante

Turmalina, cuarzo (sericita,clorita, pirita, calcopirita)

Cuerpos irregulares y tabulares; en general de contactos netos, o

transicionales hacia brechas más finas.

Brecha Braden Turmalina

OCURRENCIA

Sericita,cuarzo (turmalina,clorita)

Diques de poco espesor, contactos netos.

Brecha Tobácea

Bolones y bloques. Moteada, con aspecto metálico

Sulfuros (ten, cpy, bor, py), anhidrita, turmalina, cuarzo,

sericita, yeso, clorita.

Cuerpo de forma cilíndrica, subvertical, reconocido en la parte

central Este del complejo, entre los niveles Ten Sub6 y Ten 4.

soportadas, constituidas por un agregado de fragmentos angulosos de variables tamaños (2-20 mm), eintensamente argilizados.

Lámina 6. Rasgos principales delas unidades litológicas marginalesdel CBB (modificado de Uribe,2002b).

ESTRUCTURASEl CBB es un cuerpo masivo e isótropo de rocas que, en términos generales, exhibe una bajaproporción de estructuras penetrativas de relevancia; las más comunes corresponden a series devetillas y fallas menores sobreimpuestas. Adicionalmente, en algunos sectores del complejo sedestaca el desarrollo de estratificación y drusas.

Las vetillas son finas, están rellenas por yeso y menores cantidades de pirita, sericita, ankerita,hematita, y limonita, presentan espesores milimétricos, generalmente de 1 a 3 mm, aunque sereconocen algunas de hasta 2 y 3 cm de ancho. Pertenecen a una fase hidrotermal tardía, y sedistribuyen conformando enjambres de variable intensidad y disposición en diferentes sectoresdel complejo; hacia el interior, con orientaciones predominantes NE y NW y manteos de diversainclinación, en tanto que hacia su periferia también se reconocen con una actitud subparalela a losbordes. Representan estructuras planares delgadas pero continuas por varios metros de longitud,generalmente selladas, y que en algunos casos exhiben efectos de deslizamiento posterior. Lasfallas, son mayoritariamente de poca envergadura y comúnmente exhiben un desarrollosobreimpuesto en las vetillas de yeso; localmente pueden alcanzar mayor envergadura,conformando sistemas conjugados con diaclasas asociadas, pero sin aparente continuidadindividual.

La estratificación, corresponde a alternancias de brechas en secuencias de capas finas y gruesas,de espesores milimétricos a centimétricos, con contactos poco definidos y que en general noconstituyen discontinuidades de relevancia. Formadas por selección granulométrica alconsolidarse las rocas; se desarrolla fundamentalmente dentro de las unidades Brecha BradenSericita y Brecha Braden Turmalina, mayoritariamente hacia la periferia y parte superior del

Brecha Braden Marginal Turmalina

Brecha Braden Marginal Clorita

Brecha Braden Marginal Anhidrita

Clasto/matriz-sop./inyecc. Clasto-sop./inyección Clasto-sop/inyección

% ROCA 20-50 20-40 20-30COLOR Gris oscuro (negra) Gris oscura verdosa Gris claro (blanco)

PARTIC.FINA Moderada proporción Baja proporción Moderada proporciónALTERACION Cuarzo-sericítica Argílica Argílica

% ROCA 50-80 Variable 40-90 70-80

TAMAÑO(S) 2 > 20 mm 1 > 10 cm; 2-10 mm 2 > 20 mmCOMPOSICION Dacita y/o andesita Mayormente andesita BX Anhidrita y Dacita brechizada

FORMA Subprismátic./subang. Subprismátic./subang. Subprism./subang.ALTERACION Silicif., Argílica Clorítica/Sericítica, Silicif. Ser./ Arg. Intensa, Silicif.

Brecha Marginal Clorita Brecha Marginal AnhidritaDENOMINACIONES ANTERIORES

UNIDAD LITOLOGICA MARGINAL

En la zona marginal de gran parte del complejo; conformando un

anillo continuo de contactos netos y transicionales con otras

unidades

En la zona marginal del complejo, comúnmente en el contacto con las

"andesitas de la mina". Cuerpos discontinuos, aislados, contactos

transicionales.

Ocurren principalmente en la zona periférica de la parte norte del complejo, comúnmente en el

contacto con el "pórfido dacítico". Contactos netos e irregulares.

Maciza, moteada .

Turmalina,cuarzo (clorita, anhidrita, calcopirita)

Sericita, cuarzo (turmalina,anhidrita, calcopirita,

bornita)

Moteada, oscura. Maciza, oscura.

Sericita, cuarzo,clorita (turmalina, anhidrita, calcopirita, bornita)

FABRICA GENERAL

ASPECTO MACROSCOPICO

OCURRENCIA

CEMENTO

Brecha Marginal Turmalina

MATRIZ

CLASTOS

complejo, esbozando un patrón general de tipo concéntrico con planos subhorizontales queconvergen hacia el interior del cuerpo. Las drusas en cambio, son cavidades de variablesdimensiones, en cuyas paredes se desarrollan cristales euhedrales y subhedrales de gran tamaño,principalmente sulfuros y minerales no-metálicos, tales como: tenantita-tetraedrita, esfalerita,pirita, calcopirita, galena, yeso, baritina, cuarzo, anhidrita, apatito y calcita. Ocurren en distintasunidades de brechas a través de todo el complejo; hacia los bordes son generalmente de reducidasdimensiones y prácticamente no presentan espacios abiertos, mientras que hacia el interior delcuerpo exhiben mayores tamaños, de varios metros de diámetro, con espacios abiertos ypresencia de megacristales euhedrales.

ANTECEDENTES GEOTECNICOS• Propiedades de las rocasAntecedentes de ensayos geotécnicos de laboratorio realizados en diferentes sectores del CBB,indican en general un amplio rango de variación en las propiedades de estas rocas. Karzulovic(1993) analiza estadísticamente una serie de datos de este tipo, mostrando fluctuaciones, porejemplo, en el peso unitario (PU): 2,4-2,7 ton/m³, la resistencia en compresión uniaxial (UCS):20-160 MPa, y la resistencia en tracción (TS): 1-6 Mpa, entre otros; con valores medios similaresa los de un concreto de buena calidad (PU: 2,53 ton/m³; UCS: 70 Mpa; TS: 2 Mpa).Adicionalmente, análisis de datos de ensayos de carga puntual, permiten a dicho autor demostraruna reducción en la resistencia cercana al 40% en muestras de brechas saturadas respecto deaquellas con humedad natural. Ensayos realizados recientemente en el sector Sala de Chancadodel Proyecto Pipa Norte, donde predominan rocas pertenecientes a las unidades Brecha BradenSericita, Brecha Braden Turmalina, y Brecha Braden Sericita Fina, han permitido a Pereira et al.(2003), caracterizar con más detalle dichas variedades litológicas (Tabla 1); concluyendo que lasdos primeras presentan propiedades geotécnicas equivalentes a las de un concreto de muy buenacalidad, en tanto que la última, a las de un concreto de regular calidad.

TABLA 1. Datos de ensayos geotécnicos de laboratorio en unidades del Complejo Brechas Braden,extraídos de Pereira et al. (2003). BBS: Brecha Braden Sericita; BBT: Brecha Braden Turmalina; y BBSF:Brecha Braden Sericita Fina. Entre paréntesis se indican valores medios.

BBS BBT BBSFPeso Unitario (ton/m³) 2.3-2.5 (2.4) 2.3-2.7 (2.5) 2.2-2.3 (2.3)Porosidad (%) 8-19 (12) 7-18 (11) 20-24 (21)Resistencia Compresión Uniaxial (MPa) 35-120 (95) 40-145 (85) 30-55 (45)Resistencia Tracción Indirecta (MPa) 5-14 (8) 6-11 (6) 1-6 (4)

• Calidad del macizo rocosoLas rocas que conforman el CBB son, en su mayor parte, materiales de elevada dureza, conescaso a bajo nivel de fracturamiento, y durante la fase de excavaciones subterráneas en elcomplejo, las rocas históricamente han exhibido un aceptable grado de estabilidad. Localmente,sin embargo, se reconocen sectores de menor calidad; asociados a la ocurrencia de sistemas devetillas de yeso y fallas, o conformados por rocas de más baja dureza relativa y/o mayor grado deargilización, materiales potencialmente más degradables en el tiempo ante condiciones defiltraciones y humedad.

Existen escasos antecedentes sobre el desarrollo de deformaciones importantes en el CBB hacialos niveles más profundos de la mina; en algunos sectores sin embargo, rocas consideradas como

de buena calidad geotécnica y sin aparente anisotropía, han presentado deformaciones tales comolevantamiento de pisos, cuyo origen no ha sido aun completamente establecido y es actualmentemotivo de futuros análisis.

• SubsidenciaEl proceso de explotación por hundimiento de bloques (block-caving), ha formado con el tiempola cavidad El Teniente en los alrededores del CBB (Figura 3). Esta cavidad se rellena porsubsidencia con material fragmentado directamente por la explotación y con el proveniente deáreas adyacentes en superficie. El desarrollo subterráneo de la mina va profundizando yampliando la cavidad, aumentando progresivamente el desconfinamiento del CBB; esto severifica por el colapso de bloques en su parte superior, y deformaciones en las laboressubterráneas adyacentes al área de subsidencia en profundidad, todo lo cual ha obligado, entreotras medidas, a abandonar definitivamente los sectores que ya no son productivos y al traslado omodificaciones de infraestructura con riesgo de ser afectada por este fenómeno.

CONCLUSIONESEl CBB está conformado por una serie de cuerpos de brechas hidrotermales de variablecomposición y fábrica, cuyas principales características permiten su reconocimiento y agrupaciónen un conjunto de diez unidades litológicas más elementales. Las de mayor ocurrencia son:Brecha Braden Sericita, Brecha Braden Clorita y Brecha Braden Turmalina, que representancerca del 90% del cuerpo, en tanto que en forma más restringida se reconocen: Brecha BradenSericita Fina, Brecha Braden Sericita Bolones, Brecha Braden Turmalina Bloques, y BrechaBraden Sulfuro. Un caso particular lo constituyen las unidades: Brecha Braden MarginalTurmalina, Brecha Braden Marginal Clorita, y Brecha Braden Marginal Anhidrita, restringidasa la zona periférica del complejo.

Las brechas en general están compuestas por una alta proporción de material clástico, enfracciones de tamaño fino a grueso; en la mayoría de las unidades dicho material evidencia unalto grado de transporte y eventualmente de selección antes de su consolidación, a excepción delas unidades marginales, conformadas por fragmentos angulosos de rocas adyacentes. El cementolo constituye un agregado microcristalino con variables contenidos de: sericita (illita), cuarzo,turmalina, clorita (clinocloro), sulfatos (yeso, anhidrita), carbonatos, y sulfuros, entre otros. Ladistribución y relaciones de contacto indican, en términos generales, cierto grado decontemporaneidad en la consolidación de las brechas; las unidades mayores de sericita y clorita,representan el principal episodio en la formación del complejo, seguida por el posterioremplazamiento de las brechas de turmalina y demás unidades al interior del cuerpo. En cuanto alas unidades marginales los datos son menos concluyentes, indicando en parte una formacióntemprana o simultanea con las brechas hacia en interior del complejo, con posteriores eventos debrechización sobreimpuestos.

La calidad geotécnica es en general buena dentro del complejo, variando a moderada en aquellossectores conformados por brechas finas de sericita, rocas con mayor grado de argilización, o quese encuentran atravesados por fallas y diaclasas asociadas a sistemas de vetillas tardías. Losresultados de ensayos en laboratorio, indican valores medios en las propiedades equivalentes a lasde un concreto de buena calidad para las unidades Brecha Braden Sericita y Brecha BradenTurmalina, y de regular calidad para las de la Brecha Braden Sericita Fina.

Los antecedentes expuestos son solo preliminares, ya que forman parte de un extenso estudiollevado a cabo por la División El Teniente en los últimos años y que actualmente se encuentra ensu fase final. Este considera, entre otros, mayores ensayos geotécnicos de laboratorio e in situsobre las principales unidades descritas en este trabajo; la construcción de un modelotridimensional del CBB; y un análisis conceptual y predictivo del comportamiento global delcuerpo bajo las condiciones de esfuerzos inducidas por la explotación del yacimiento a través deltiempo. Dicho estudio proporcionará información valiosa para la planificación estratégica ydesarrollo de los proyectos mineros actuales, de mediano y de largo plazo.

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