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405 F u n d a d a e n 1 9 6 2 S O C I E D A D G E O L O G I C A D E C H I L E la serena octubre 2015 Mineralización y Alteración Hidrotermal del Depósito IOCG Diego de Almagro, III Región de Atacama, Chile Nicole Loyola 1 , Fernando Barra 1, 2 , Ariel Gatica 3 , Martin Reich 1, 2 , Eduardo Salazar 1 , Gisella Palma 1 1 Departamento de Geología, Universidad de Chile, Plaza Ercilla 803, Santiago, Chile 2 Centro de Excelencia en Geotermia de los Andes (FONDAP-CEGA), Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile, Plaza Ercilla 803, Santiago, Chile 3 Compañía Minera Sierra Norte, El Golf 150, piso 16, Las Condes, Chile * email: [email protected] Resumen: El yacimiento Diego de Almagro corresponde a un depósito de óxidos de hierro-cobre-oro (iron oxide copper-gold-IOCG) dominado por hematita especular con sulfuros de cobre, principalmente calcopirita. El yacimiento se ubica en las cercanías del poblado de Diego de Almagro y pertenece a la Franja de IOCG andina, que se extiende desde el sur de Perú hasta la IV Región de Chile. El yacimiento Diego de Almagro se emplaza en secuencias volcánicas de la Formación La Negra. En el depósito se han reconocido dos cuerpos mineralizados dentro de una franja NW-SE: Esther en el sector norte y Carmen-Paulina en la zona sur de la franja. La disposición de los cuerpos mineralizados está controlada por fallas de dirección NS, de carácter subhorizontal a subvertical. La mineralización ocurre como brechas hidrotermales y stockwork de especularita con sulfuros de cobre, mientras que la alteración hidrotermal está dominada por feldespato potásico con menor desarrollo de clorita y sericita. Localmente se reconoce además la presencia de brechas de turmalina. Las características mineralógicas y de alteración de este yacimiento son similares a las observadas en el yacimiento IOCG de Mantoverde. Palabras Claves: Depósito tipo IOCG, brecha de hematita, Diego de Almagro, Chile 1 Introducción La génesis de los depósitos tipo IOCG andinos de edad mesozoica es aún controversial, ya que existe escasa información básica respecto a las características geológicas de los numerosos yacimientos y ocurrencias que existen en la Franja de IOCG de la Cordillera de la Costa del norte de Chile. Actualmente existen dos modelos genéticos propuestos para explicar el origen de estos depósitos; el primero es un modelo de fuente magmático-hidrotermal, donde los fluidos mineralizadores son fundamentalmente derivados de magmas (Pollard, 2000, Sillitoe, 2003; Tornos et al., 2005), mientras que el segundo modelo propuesto por Barton y Johnson (2000) sostiene que los fluidos mineralizadores son derivados de cuencas ricas en evaporitas y que los plutones espacialmente asociados actúan solo como una fuente de calor. El depósito Diego de Almagro pertenece a la Compañía Minera Sierra Norte y se sitúa en la III Región de Atacama, a 70 km al este de Chañaral. Este depósito es del tipo IOCG dominado por hematita que cubre un área de 3 x 2 km 2 y que comprende dos cuerpos mineralizados principales (Esther y Carmen-Paulina) ubicados en una franja NW-SE. La mineralización en estos cuerpos es de hematita con cobre y oro, y ocurre como brechas hidrotermales y stockwork de especularita con sulfuros (pirita, calcopirita, bornita) y en menor medida minerales oxidados de cobre. Estudios anteriores indican que los recursos del yacimiento son de más de 70 Mt con leyes de 0.65% CuT y 0.05 gr/ton Au (Herrera et al., 2008). El propósito de este estudio es entregar nuevos antecedentes geológicos y mineralógicos del yacimiento Diego de Almagro con el fin de aportar a la generación de conocimiento acerca del origen y características de los depósitos tipo IOCG en el norte de Chile. 2 Geología del yacimiento Diego de Almagro 2.1 Marco geológico y metalogénico El yacimiento Diego de Almagro se ubica en la Franja Metalogénica del Cretácico Inferior (Fig. 1). Dentro de esta franja se encuentran además otros tipos de depósitos, tales como los yacimientos de tipo magnetita-apatito (e.g., Cerro Negro y Carmen) y algunos pórfidos cupríferos (e.g., Inca de Oro). Estos yacimientos se encuentran ligados a la Zona de Falla Atacama (ZFA) y se asocian a rocas volcánicas de edades jurásicas y cretácicas (Sillitoe, 2003). Los IOCG andinos presentan una conexión espacial con batolitos dioríticos a granodioríticos del Cretácico Inferior, sin embargo aún no está claro si existe una relación genética entre el magmatismo y la mineralización. Los IOCG andinos se han clasificado en aquellos dominados por magnetita (tipo Candelaria) o dominados por hematita (tipo Mantoverde). Dentro de las características hidrotermales de los yacimientos IOCG se encuentran una fuerte alteración sódica y potásica con menor desarrollo de alteración sericítica y silícica. Las rocas estratificadas que afloran en el área de Diego de Almagro corresponden a secuencias volcánicas con

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Fundada en 1962

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la serena octubre 2015

Mineralización y Alteración Hidrotermal del Depósito IOCG Diego de Almagro, III Región de Atacama, Chile Nicole Loyola1, Fernando Barra1, 2, Ariel Gatica3, Martin Reich1, 2, Eduardo Salazar1, Gisella Palma1 1 Departamento de Geología, Universidad de Chile, Plaza Ercilla 803, Santiago, Chile 2 Centro de Excelencia en Geotermia de los Andes (FONDAP-CEGA), Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile, Plaza Ercilla 803, Santiago, Chile 3 Compañía Minera Sierra Norte, El Golf 150, piso 16, Las Condes, Chile * email: [email protected] Resumen: El yacimiento Diego de Almagro corresponde a un depósito de óxidos de hierro-cobre-oro (iron oxide copper-gold-IOCG) dominado por hematita especular con sulfuros de cobre, principalmente calcopirita. El yacimiento se ubica en las cercanías del poblado de Diego de Almagro y pertenece a la Franja de IOCG andina, que se extiende desde el sur de Perú hasta la IV Región de Chile. El yacimiento Diego de Almagro se emplaza en secuencias volcánicas de la Formación La Negra. En el depósito se han reconocido dos cuerpos mineralizados dentro de una franja NW-SE: Esther en el sector norte y Carmen-Paulina en la zona sur de la franja. La disposición de los cuerpos mineralizados está controlada por fallas de dirección NS, de carácter subhorizontal a subvertical. La mineralización ocurre como brechas hidrotermales y stockwork de especularita con sulfuros de cobre, mientras que la alteración hidrotermal está dominada por feldespato potásico con menor desarrollo de clorita y sericita. Localmente se reconoce además la presencia de brechas de turmalina. Las características mineralógicas y de alteración de este yacimiento son similares a las observadas en el yacimiento IOCG de Mantoverde. Palabras Claves: Depósito tipo IOCG, brecha de

hematita, Diego de Almagro, Chile 1 Introducción La génesis de los depósitos tipo IOCG andinos de edad mesozoica es aún controversial, ya que existe escasa información básica respecto a las características geológicas de los numerosos yacimientos y ocurrencias que existen en la Franja de IOCG de la Cordillera de la Costa del norte de Chile. Actualmente existen dos modelos genéticos propuestos para explicar el origen de estos depósitos; el primero es un modelo de fuente magmático-hidrotermal, donde los fluidos mineralizadores son fundamentalmente derivados de magmas (Pollard, 2000, Sillitoe, 2003; Tornos et al., 2005), mientras que el segundo modelo propuesto por Barton y Johnson (2000) sostiene que los fluidos mineralizadores son derivados de cuencas ricas en evaporitas y que los plutones espacialmente asociados actúan solo como una fuente de calor.

El depósito Diego de Almagro pertenece a la Compañía Minera Sierra Norte y se sitúa en la III Región de

Atacama, a 70 km al este de Chañaral. Este depósito es del tipo IOCG dominado por hematita que cubre un área de 3 x 2 km2 y que comprende dos cuerpos mineralizados principales (Esther y Carmen-Paulina) ubicados en una franja NW-SE. La mineralización en estos cuerpos es de hematita con cobre y oro, y ocurre como brechas hidrotermales y stockwork de especularita con sulfuros (pirita, calcopirita, bornita) y en menor medida minerales oxidados de cobre. Estudios anteriores indican que los recursos del yacimiento son de más de 70 Mt con leyes de 0.65% CuT y 0.05 gr/ton Au (Herrera et al., 2008). El propósito de este estudio es entregar nuevos antecedentes geológicos y mineralógicos del yacimiento Diego de Almagro con el fin de aportar a la generación de conocimiento acerca del origen y características de los depósitos tipo IOCG en el norte de Chile. 2 Geología del yacimiento Diego de

Almagro 2.1 Marco geológico y metalogénico El yacimiento Diego de Almagro se ubica en la Franja Metalogénica del Cretácico Inferior (Fig. 1). Dentro de esta franja se encuentran además otros tipos de depósitos, tales como los yacimientos de tipo magnetita-apatito (e.g., Cerro Negro y Carmen) y algunos pórfidos cupríferos (e.g., Inca de Oro). Estos yacimientos se encuentran ligados a la Zona de Falla Atacama (ZFA) y se asocian a rocas volcánicas de edades jurásicas y cretácicas (Sillitoe, 2003). Los IOCG andinos presentan una conexión espacial con batolitos dioríticos a granodioríticos del Cretácico Inferior, sin embargo aún no está claro si existe una relación genética entre el magmatismo y la mineralización. Los IOCG andinos se han clasificado en aquellos dominados por magnetita (tipo Candelaria) o dominados por hematita (tipo Mantoverde). Dentro de las características hidrotermales de los yacimientos IOCG se encuentran una fuerte alteración sódica y potásica con menor desarrollo de alteración sericítica y silícica.

Las rocas estratificadas que afloran en el área de Diego de Almagro corresponden a secuencias volcánicas con

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intercalaciones de calizas de hasta 2500 metros, que pertenecen a la Formación La Negra (Jurásico Medio-Superior; Godoy y Lara, 1998). Las unidades intrusivas de la región se asocian a los plutones Sierra Áspera, Sierra Dieciocho (Cretácico Inferior), y Sierra Merceditas (Cretácico Superior, Godoy y Lara, 1998) que petrográficamente corresponden esencialmente a dioritas y tonalitas. Además, la región se encuentra parcialmente cubierta por las Gravas de Atacama (Mioceno) y depósitos cuaternarios.

Figura 1. Depósitos asociados a la franja metalogénica del Cretácico Inferior. Se muestra la ubicación del proyecto Diego de Almagro. Modificado de Maksaev y Zentilli (2002).

2.2 Geología local Las campañas de sondaje de diamantina y aire reverso realizadas por diferentes compañías de exploración han revelado que las rocas en el área del proyecto corresponden en aproximadamente un 70% a andesitas porfíricas, que se observan masivas o brechizadas y en ocasiones alteradas a albita, clorita, sericita y/o feldespato potásico. Esta secuencia volcánica aparece con intercalaciones de brechas hidrotermales con matriz de

especularita y clastos andesíticos, y con intensa mineralización de calcopirita en vetas y en la matriz. Además de estas brechas de especularita, se ha reportado la presencia de brechas con matriz de turmalina con escasa mineralización de cobre, principalmente al sur del cuerpo Carmen-Paulina. Pequeños stocks de composición diorítica a monzodiorítica que afloran principalmente en la zona norte del área de estudio intruyen a la secuencia volcánica. Todas estas unidades se encuentran cortadas por diques andesíticos de color gris oscuro y con texturas porfíricas. Las fallas que controlan la disposición de los cuerpos mineralizados son de dirección NS, y se presentan tanto subhorizontales como subverticales. La falla Esther es la más importante del área y se ubica en el cuerpo mineralizado del mismo nombre, en donde separa rocas andesíticas al este de las unidades intrusivas en la parte occidental. Esta falla tiene una disposición NNW-NW/45°E. 3 Alteración hidrotermal y mineralización Mediante relaciones de corte y estudios petro-calcográficos preliminares es posible establecer una sucesión de eventos tentativa para la mineralogía de alteración y mineralización. La secuencia paragenética se caracteriza por un primer evento de mineralización de sulfuros; en una primera instancia, cristales de pirita, seguidos por sulfuros de cobre, principalmente calcopirita, en ocasiones reemplazada por bornita y localmente por calcosina. El oro estaría asociado a la etapa de sulfuros. La mineralización ocurre como diseminaciones y vetas en las rocas de caja.

Figura 2. Fotografía de la brecha hidrotermal con matriz de especularita (Esp) y clastos andesíticos angulosos, alterados a feldespato potásico (Feld). Se observa mineralización de calcopirita (Cp) en la matriz.

Cp

Esp

Feld

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AT 2 geología económica y recursos naturales

La segunda etapa comienza con abundante metasomatismo de hierro junto con un evento de deformación frágil, evidenciado por la generación de brechas hidrotermales con matriz de hematita especular, con clastos andesíticos y sulfuros inmersos en la matriz de especularita (Figs. 2 y 3). Este evento se ve acompañado de alteración potásica, en la cual el feldespato potásico reemplaza a los minerales félsicos de la roca caja. Esto continua con un proceso de reducción de la hematita especular, solo observado localmente, a profundidades mayores a 60 m. donde se sustituye por magnetita. La alteración en esta etapa corresponde a actinolita, la cual puede estar reemplazada por epidota. Es posible definir además un tercer evento hidrotermal, el cual se sobreimpone a la mineralización de hierro y cobre y que consiste en la formación de brechas de turmalina. Un evento póstumo estéril corresponde a vetillas y stockwork de minerales carbonatados (siderita, calcita), con abundante cloritización de minerales máficos, y en menor medida yeso y sílice. Finalmente se reconoce un evento de carácter supérgeno con la formación de minerales oxidados de cobre (crisocola y atacamita) junto a limonitas. Este evento es de extensión reducida alcanzando solo unos pocos metros de profundidad.

Figura 3. Fotomicrografía a luz reflejada donde se observan láminas de hematita especular (Esp) entre fracturas de granos de calcopirita (Cp) y pirita (Py). La calcopirita se encuentra reemplazada por incipiente bornita (Bn) hacia sus bordes. Aumento 50x. Nícoles paralelos. 4 Discusión y conclusiones El depósito Diego de Almagro reúne las características mineralógicas de un yacimiento de tipo IOCG dominado por hematita especular. La ubicación estratigráfica (Fm. La Negra) y las asociaciones de alteración y mineralización que se observan son similares a las

Figura 4. Fotomicrografía a luz reflejada donde se observan láminas de hematita especular rompiendo mineralización calcopirita y pirita. La calcopirita se encuentra siendo reemplazada por incipiente bornita hacia sus bordes. Aumento 50x. Nícoles paralelos. descritas para el yacimiento Mantoverde, sin embargo la secuencia de eventos de mineralización difiere en ambos depósitos, ya que en Mantoverde se describe una primera etapa de óxidos con la formación de magnetita y hematita especular seguida por una etapa de sulfuros (Rieger et al., 2010), mientras que en Diego de Almagro la secuencia es inversa, con la formación de sulfuros seguida por una etapa de especularita (Figs. 3 y 4). Mantoverde está ubicado a 20 km al suroeste del depósito, por lo que estudiar las características geológicas de ambos sistemas hidrotermales es de gran interés para entender la génesis de los depósitos tipo IOCG ricos en hematita. Se concluye que Diego de Almagro representaría la parte superficial en el modelo de IOCG propuesto por Espinoza et al. (1996) y adoptado por Sillitoe (2003). Otros estudios se encuentran en ejecución para obtener mayor información sobre el origen de la mineralización en este depósito y su relación con otros depósitos del clan de IOCGs.

Agradecimientos Este trabajo fue financiado por el proyecto FONDECYT 1140780. Se agradece al Núcleo Milenio NC130065 “Trazadores de Metales en Zonas de Subducción”, al Centro de Excelencia Geotermia de los Andes y especialmente Magdalena Weldt, geóloga de Compañía Minera Sierra Norte, por su colaboración y buena disposición para que este trabajo pudiera ser realizado. Referencias

Barton, M.D.; Johnson D.A. 2000. Alternative brine sources for Fe oxide (CuAu) systems: implications for hydrothermal alteration and metals En: Porter T.M. (ed) Hydrothermal Iron Oxide

Py

Cp

Bn

Esp

Py

Cp

Bn

Esp

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