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Fundada en 1962

SOC

IEDA

D GEOLOGICA DE CH

ILE

la serena octubre 2015

Nuevos antecedentes magmático-hidrotermales del Oligo-Mioceno de los Andes del norte de Chile (21° y 18°S) Yamila Cajal1*, Osvaldo Rabbia2 y Víctor Valencia3 1 Departamento de Ciencias de la Tierra, Universidad de Concepción, Víctor Lamas 1290, Concepción, Chile 2 Instituto de Geología Económica Aplicada, Universidad de Concepción, Víctor Lamas 1290, Concepción, Chile 3 School of the Environment, Washington State University, Pullman, Washington, Estados Unidos *email: yamila.cajal@gmail.com Resumen. Mediante el uso de imágenes satelitales se

identificaron áreas con características geológicas

favorables para la ocurrencia de actividad hidrotermal

cenozoica en el segmento andino comprendido entre los

21 y 18°S. Estas áreas están constituidas esencialmente

por rocas ígneas, tanto intrusivas como efusivas, afectadas

principalmente por alteración argílica avanzada y en menor

proporción, por alteración argílica intermedia, propilítica y

fílica. A pesar de la alteración hidrotermal, el análisis

geoquímico en roca total permite establecer que se trata de

rocas con afinidad calcoalcalina, con indicios de haberse

formado en un ambiente de arco con corteza engrosada

(señal adakítica). El resultado del análisis geocronológico

en 4 de estas áreas, muestra un rango de edades

comprendido entre los 23,8 y los 9,9 Ma. Los sistemas

magmático-hidrotermales estudiados presentan edades y

características similares a las encontradas en los depósitos

epitermales de alta sulfidación de las franjas de Maricunga

y El Indio, aunque sin mineralización aparente. Palabras Claves: sistemas epitermales, Oligoceno,

Mioceno, alteración hidrotermal, Andes. 1 Introducción En el presente trabajo se dan a conocer resultados preliminares sobre la caracterización de zonas de interés prospectivo ubicadas en el segmento andino chileno, al norte de los 21°S (Figura 1). El segmento de interés presenta un extensa cobertura volcánica Plio-Pleistocena que dificulta el reconocimiento de blancos de exploración, por esta razón el trabajo se centró en áreas específicas o “ventanas” de alteración cenozoicas. En estas áreas con características geológicas favorables para la ocurrencia de actividad magmático-hidrotermal se desarrollaron trabajos de petrología, geoquímica y geocronología a fin de determinar a qué franja metalogénica correspondían y para poder caracterizar los procesos que allí operaron. En el segmento andino de interés (21°-18°S) afloran diferentes litologías, cuyas edades abarcan desde el Precámbrico al Cenozoico. Para el presente trabajo, sin embargo, el período de mayor interés es a partir del Cretácico Superior, momento en que ocurre un cambio en el régimen tectónico y se pasa de un margen de subducción de tipo Mariana a uno de tipo Chileno (Charrier et al., 2007). Este cambio trae aparejado la subsecuente migración del arco volcánico hacia el Este, desde la actual

Cordillera de la Costa hasta la Cuenca de Tarapacá. Así, marca el inicio del Ciclo Andino, en el que tienen lugar una serie de eventos tectónicos compresivos que en el área de estudio dan lugar al desarrollo de pliegues, fallas inversas, inversión de cuencas, acortamiento tectónico y engrosamiento cortical (Mpodozis y Ramos, 1989; Cornejo et al., 2003; Charrier et al., 2007; Blanco y Tomlinson, 2013). Estos eventos compresivos de deformación se vinculan al desarrollo de importantes períodos de mineralización, que incluyen el Paleoceno-Eoceno Inferior, el Eoceno Medio-Oligoceno Inferior y el Mioceno-Plioceno temprano (Sillitoe y Perelló, 2005; Maksaev et al., 2007). Tanto depósitos de tipo pórfidos de cobre (ej.: Collahuasi, Quebrada Blanca, entre otros) como depósitos epitermales de oro y plata (ej.: Choquelimpie, Cerro Márquez, entre otros) se relacionan con la actividad magmática de éstos períodos (Ordoñez y Rivera, 2004).

Figura 1. Mapa con la ubicación de las zonas estudiadas (en amarillo) y de las muestras datadas (en rojo U-Pb en circones y en naranjo K-Ar en alunitas).

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2 Metodología Mediante el uso de imágenes satelitales se identificaron ventanas de alteración hidrotermal, de las cuales, algunas fueron verificadas en terreno. Allí se efectuó un levantamiento de información geológica y un muestreo para análisis posteriores. La caracterización petrográfica de estas zonas se efectuó mediante una combinación de estudios que incluyeron la descripción macroscópica y microscópica de muestras y el análisis mediante espectrometría infrarroja de reflectancia (Terraspec4 Hi-Res). La caracterización geoquímica, se realizó vía análisis químicos de roca total, que incluyó la determinación de elementos mayoritarios, minoritarios y trazas, mediante una combinación de técnicas analíticas (XRF, ICP-MS e INAA) en alícuotas preparadas por fusión total con metaborato-tetraborato de litio en los laboratorios de Actlabs Ltda. (Canadá). A fin de determinar la edad de los eventos magmáticos e hidrotermales, se llevaron a cabo dataciones radiométricas en muestras seleccionadas, mediante los métodos de U-Pb (LA-ICP-MS) en circones y K-Ar (ICP-MS) en alunitas, en los laboratorios de ZirChron LLC-WSU (Estados Unidos) y Actlabs Ltda. (Canadá) respectivamente. 3 Resultados 3.1 Petrografía Si bien las áreas estudiadas presentan litologías variadas, en general, están constituidas por rocas ígneas intrusivas y volcánicas, incluyendo rocas piroclásticas (tobas vítreas, cristalinas y líticas), que son las más abundantes y también las más afectadas por la alteración hidrotermal. En algunas áreas, se observó la presencia de cuerpos intrusivos subvolcánicos, que corresponden a pórfidos andesíticos a dacíticos y que podrían ser los precursores de la actividad hidrotermal. Las rocas volcánicas de composición intermedia a félsica, corresponden a andesitas, dacitas y riolitas, generalmente constituyen la cobertura estratificada más joven que en muchos casos no fue afectada por los procesos hidrotermales. En general, las áreas estudiadas presentan una alteración de tipo argílica intermedia a avanzada, correspondientes a zonas con un gran desarrollo de arcillas (illita, esmectitas, caolinita/dickita), alunita (Figura 2a), pirofilita y óxidos de hierro; mientras que en forma más restringida se reconocen zonas con paragénesis de alteración transicional entre fílica (cuarzo-sericita) y propilítica (calcita-clorita). El predominio de estas asociaciones de alteración en la mayoría de las áreas estudiadas se debe a que el análisis por imágenes espectrales utilizado como mecanismo de selección, se basó en la espectrometría dentro del rango del espectro visible e infrarrojo a partir del cual se privilegia la identifican de espectros característicos de los minerales y asociaciones minerales mencionadas. Si bien en general

los resultados de este tipo de análisis garantizan la presencia de dichos minerales, esto no necesariamente significa que tengan un origen hidrotermal, por lo que el trabajo de terreno resulta fundamental.

Figura 2. Fotomicrografías. a) Alunita (Al) remplazado a plagioclasas (Plg) en nicoles cruzados. b) Hornblenda (Hbl) con bordes de opacitación en luz polarizada plana. Los cuerpos subvolcánicos identificados en algunas áreas muestran evidencias de emplazamiento somero, partiendo por su textura porfídica, además de la presencia de texturas de desequilibrio como bordes de opacitación en hornblenda (Figura 2b), que indica un emplazamiento a presiones <1Kbar dado a ~3,5 Km (Rutherford y Devine, 2003). Algunas muestras también exhiben cavidades miarolíticas, rellenas con minerales de una alteración temprana o tardimagmática, característica que indica magmas ricos en volátiles. La presencia de turmalina, sulfuros, sulfatos y carbonatos hidrotermales dan una idea del tipo de volátiles presentes. 3.2 Geoquímica Los resultados geoquímicos indican que las muestras analizadas presentan composiciones que varían desde andesitas a riolitas, con afinidad calcoalcalina y contenidos medios a altos de potasio. Otras características propias de magmas de arco presentes en las muestras incluyen, un enriquecimiento de tierras raras livianas en relación a las pesadas (normalizadas al condrito) y un enriquecimiento de elementos con bajo potencial iónico (LILE) en relación a los de alto potencial (HFSE) en diagramas spider o multielementales (normalizados al manto primitivo). En algunos casos, también se observa patrones de las tierras raras con forma lístrica o de “cuchara”, lo que implica que el fraccionamiento de hornblenda y/o de fases accesorias como titanita, apatito y circón (Richards y Kerrich, 2007). La mayoría de las muestras estudiadas presentan señal geoquímica adakítica, evidenciada por altas razones La/Yb y Sr/Y (Figura 3), que se relaciona con procesos de fusión y/o cristalización a alta presión (> 10Kb) de rocas máficas y/o abundante cristalización de hornblenda en corteza inferior a media. Estas condiciones suelen estar asociadas a procesos tectónicos de engrosamiento cortical, una característica favorable para la formación de depósitos minerales. La señal geoquímica adakítica es importante, ya que la mayoría de los sistemas de pórfido con mineralización económica la presentan. Sin embargo, no todos los magmas que presentan esta señal están asociados

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AT 2 geología económica y recursos naturales

a este tipo de yacimientos.

Figura 3. Diagrama de la razón Sr/Y versus el contenido de Y (ppm), con los campos de adakitas y lavas intermedias a ácidas de arco tomados de Richards y Kerrich (2007). Los contenidos de metales base y preciosos son en general bajos. Los valores máximos son: 68 ppm para el Cu, 2 ppb para el Au, 0,4 ppm para la Ag y 5 ppm para el Mo, lo que coincide con la observación de ausencia de minerales de mena en muestras de mano y en secciones delgadas. 3.3 Geocro o ogía Cuatro dataciones radiométricas (U-Pb en circones) en rocas subvolcánicas (pórfidos) entregan edades para el magmatismo en el rango de 23,8 ± 0,3 a 9,9 ± 0,3 Ma (Oligoceno Superior y el Mioceno Superior, Figura 1). Mientras que dos edades obtenidas para los eventos de alteración hidrotermal (K-Ar en alunitas hipógenas) se ubican alrededor de los 20 Ma (Mioceno Inferior). Lo anterior, confirma una relación espacio-temporal entre los eventos de magmatismo y la actividad hidrotermal al menos para los sistemas más viejos del área de estudio. 4 Discusiones Aun cuando la actividad hidrotermal ha modificado la composición original de las rocas ígneas estudiadas, en la gran mayoría de éstas, aún es posible reconocer características geoquímicas adakíticas (Figura 3). Para el subgrupo de muestras con valores de Y inferiores a a12 ppm y relaciones Sr/Y inferiores a a20 (Figura 3) se sugiere una afinidad adakítica modificada por pérdida de Sr durante los eventos de alteración argílica. Resulta difícil asignar a priori un valor prospectivo a esta señal geoquímica adakítica, dado que varias de las áreas estudiadas estarían ubicadas sobre, o en las inmediaciones de, la extensión septentrional de la traza del cinturón

metalogénico del Eoceno medio - Oligoceno temprano, y por lo tanto, el carácter adakítico del magmatismo Mioceno podría ser simplemente una consecuencia esperable para un arco emplazado en una corteza engrosada previamente durante el Eoceno-Oligoceno. Las zonas estudiadas reúnen varias de las características básicas encontradas en depósitos epitermales, que incluyen actividad magmática somera en zona de subducción y asociación espacio-temporal de la actividad magmática con hidrotermalismo de baja temperatura, que para la mineralogía reconocida estaría en el rango de ~100 a 300ºC de acuerdo con lo establecido por Cobertt y Leach, (1998) y Camprubí et al. (2003). Las características generales de las zonas de alteración estudiadas son similares a aquellas observadas en depósitos epitermales de intermedia a alta sulfidación, según la clasificación de Hedenquist et al. (2000). Las edades obtenidas de los eventos magmáticos asociados a las zonas de alteración estudiadas, se ubican principalmente en dos rangos, uno entre los 23-20 Ma (Oligoceno Superior-Mioceno Inferior) y el otro entre los 12-9 Ma (Mioceno Medio-Superior). Estas edades son relativamente similares a las encontradas en los depósitos epitermales del alta sulfidación del norte de Chile, los que se habrían formado principalmente durante el Mioceno, entre los 24-20 Ma y los 11-5 Ma (Urbina y Suroga, 2009). Este tipo de depósitos también se reconocen en el norte de Perú y el noroeste de Argentina (Sillitoe, 2010; Urbina y Suroga, 2009), siendo Yanacocha de 13-8 Ma el más importante. Sin embargo, en las áreas estudiadas no se reconocen minerales de mena en superficie, tampoco contenidos importantes de Au, Ag o Cu, o de elementos tales como As y Sb comúnmente asociados a los anteriores en estos ambientes. Por esta razón no es posible, por el momento, hablar de la existencia de depósitos minerales. Cabe mencionar que, la presencia de niveles con alteración argílica avanzada es también una guía de exploración para pórfidos, los que pueden estar asociados a sistemas epitermales someros, no obstante, es muy prematuro establecer la existencia de este tipo de sistemas en profundidad dentro de las zonas estudiadas. 5 Conclusiones Las zonas estudiadas están constituidas principalmente por rocas ígneas intrusivas (pórfidos dacíticos a andesíticos), efusivas (andesitas, dacitas y riolitas) y piroclásticas (tobas vítreas, cristalinas y líticas) afectadas por alteración hidrotermal, dominantemente de tipo argílica avanzada (alunita, pirofilita, sílice, caolinita/dickita) y, en menor proporción, argílica intermedia (illita, esmectitas), propilítica (calcita, clorita) y fílica (cuarzo, sericita).

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La afinidad de los magmas es calcoalcalina con contenidos de potasio medio a alto y se habrían formado en un ambiente de arco volcánico con corteza gruesa (señal geoquímica adakítica). En las áreas estudiadas la actividad magmática se concentra en dos ciclos: 23,8 a 20,4 Ma (Oligoceno Superior-Mioceno Inferior) y 12,8 a 9,9 Ma (Mioceno Medio-Superior). El hidrotermalismo datado en 2 de las áreas, arrojó edades de 20,4 y 20,6 Ma (Mioceno inferior) resultando contemporáneo con el primer ciclo magmático. Los sistemas magmático-hidrotermales estudiados abarcan el período comprendido entre el Oligoceno Superior y el Mioceno Superior, presentando edades y características similares a las encontradas en depósitos epitermales de alta sulfidación del Norte de Chile (franjas de Maricunga y El Indio). Pese a no haberse reconocido la presencia de minerales de mena, ni contenidos importantes de metales de interés en las áreas estudiadas, los antecedentes relevados muestran que se repiten los patrones geológicos favorables de dos períodos fértiles para la mineralización, lo que abre las posibilidades de exploración en la zona. Agradecimientos Agradezco a la Vicepresidencia de Exploraciones de Anglo American por el financiamiento de este estudio, por todas las facilidades que me brindaron para trabajar en éste y a todo su equipo de trabajo por la ayuda entregada, especialmente al Gerente de Exploraciones, Esteban Urqueta. También a mis profesores y otros geólogos que colaboraron en este trabajo, especialmente al equipo del Instituto de Geología Económica Aplicada de la Universidad de Concepción. Referencias Blanco, N.; Tomlinson, A. 2013. Carta Guatacondo. Región de

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