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XI Congreso Peruano de Geología. Trabajos Científicos Sociedad Geológica del Perú

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ZONACIÓN GEOQUÍMICA DEL DISTRITO MINERO

AGUA DE DIONISIO (YMAD), ARGENTINA

Adolfo GUTIÉRREZ*, N. GUERRA S.** & M. C. ALDERETE*

(*) Universidad Nacional de Tucumán, Facultad de Ciencias Naturales e I.M.L. Miguel Lillo 205, (4000) San Miguel

de Tucumán, Argentina: [email protected] – [email protected]

(**) Universidad Católica del Norte, Departamento de Ciencias Geológicas. Av. Angamos 0610, Antofagasta, Chile.

[email protected]

RESUMEN

Se estudiaron los datos químicos de rocas alteradas de superficie, obtenidos por JICA (1987) de algunos

yacimientos del distrito minero Agua de Dionisio (YMAD): 402 muestras tomadas de las zonas de alteración de los Yacimientos Agua Tapada, Santo Domingo, La Josefa, Morro Bola, Alto de la Blenda, Farallón

Negro, Las Pampitas, El Durazno y La Alumbrera, analizados por Au, Ag, Cu, Pb, Zn, Mn, Mo y As.

Los datos químicos fueron sometidos a tratamiento geoestadístico, obteniendo parámetros de estadística

descriptiva, estadística espacial (mapas de tendencia de distribución de elementos) y estadística analítica

(análisis de grupos y análisis de factores). La concentración promedio de los elementos es variable en cada yacimiento del distrito YMAD; sin embargo, existe cierta regularidad en la concentración promedio de

algunos elementos que permite comparar a los yacimientos del tipo pórfido cuprífero con los epitermales.

Las diferencias contrastantes están dadas por los elementos Cu, Pb, Mn, Mo y As. La concentración

promedio de los elementos Cu, Pb y Mo es mayor en los yacimientos tipo pórfidos de cobre que en los epitermales; y al contrario, la concentración promedio de los elementos Mn y As es mayor en los

yacimientos epitermales que en los pórfidos de cobre (Tabla II).

La zonación de elementos en el distrito YMAD, refleja la ubicación de los yacimientos epitermales (Au-Ag-

As), pórfidos de cobre (Cu-Au-Mo) y las zonas periféricas de los mismos (Pb-Zn-Mn). Se interpreta que la

zonación de elementos en el distrito se corresponde con un patrón estructural NW-SE y NE-SW, a la vez que

gradientes de temperatura han controlado la dispersión de los elementos.

La asociación de elementos Pb-Zn-Mn y Au-Cu-Mo son indicativas de la zona media del sistema hidrotermal

del distrito y de la presencia de Au-Cu en el sistema, respectivamente.

INTRODUCCIÓN

El distrito YMAD comprende parte de un edificio volcánico emplazado hacia fines del Terciario en el

extremo norte del ambiente morfoestructural de sierras Pampeanas Nor-occidentales en la provincia de

Catamarca, Argentina (Figura 1).

Este distrito minero aloja yacimientos tipos pórfido de cobre y epitermal. En el sector central del distrito se

encuentran los yacimientos tipo filonianos Au (Mn, Ag, As, Pb, Zn), emplazados en fracturas de rumbo

general NW-SE, con buzamientos subverticales o levemente inclinadas al norte y al sur; y en las periferias del distrito, al norte, este y sur, se han formado los yacimientos tipo pórfido cuprífero (Cu-Au) (Figura 2).

En el extremo sudeste del distrito, en la sierra de La Ovejería, afloran metamorfitas de edad Precámbrico superior-Cámbrico inferior definidas como Formación El Suncho (Mirré y Aceñolaza, 1972); están

integradas por pelitas y psamitas finas de color gris verdoso a verde oscuro caracterizadas como pizarras y

filitas por Durand (1980). Las rocas ígneas de Farallón Negro son predominantemente de afinidad

calcoalcalina con alto contenido de potasio y otras exhiben afinidad toleítica (JICA, 1987; Sasso, 1997). Los afloramientos de rocas graníticas en el sector oriental del distrito, constituyen la prolongación del batolito de

Capillitas (González Bonorino, 1951). Estas rocas, datadas en 449 +/- 15 Ma por Mc Bride et al. (1975)

intruyen a la Formación El Suncho. Los afloramientos forman parte del cerro Bola de Atajo y del intrusivo ubicado al sur de la sierra de La Ovejería donde se encuentra el Bajo de San Lucas (Figuras 2 y 3).

mailto:[email protected]




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Afloramientos de sedimentitas continentales de edad Mioceno (similares a las descritas por Turner, 1962 en

las sierras de Las Cuevas y Chango Real) se observan en el sector noreste en los flancos del cerro El

Durazno y en las partes altas de la sierra La Ovejería-Bajo de San Lucas, al sudeste del distrito (Figuras 2 y

3). Están constituidas por areniscas y limolitas pardas rojizas, calcáreas, micáceas, que intercalan con conglomerados y arcillitas de poca potencia. Las areniscas se apoyan discordantes sobre las rocas graníticas

y metamórficas y están cubiertas e intruídas por rocas volcánicas del Complejo Volcánico Farallón Negro

(Durand, op cit.). González Bonorino (1950) describe a las rocas del área de Farallón Negro como El Complejo Volcánico, definido posteriormente en detalle como el Grupo Volcánico Farallón Negro por

Llambías (1970). Posteriores trabajos de Porto y Fernández (1982) y Porto y Danieli (1984) incluyen a las

rocas volcánicas de Farallón Negro en el Grupo Aconquija (Mon y Urdaneta, 1972), asignándoles el carácter de Subgrupo.

El Complejo Volcánico Farallón Negro, está limitado al noreste y sudoeste por las Fallas horizontales

dextrales Amanao y Ampujaco, respectivamente; y en su interior se presentan estructuras de rumbo preferencial NW-SE y otras de rumbo NE-SW menos frecuentes (Gutiérrez, 2000).

MÉTODOS GEOQUÍMICOS Y GEOESTADÍSTICOS

En el año 1987 como parte de los trabajos de exploración de las vetas epitermales de Alto de la Blenda, la

Empresa JICA realiza el muestreo y análisis químico de las rocas alteradas de las zonas de Agua Tapada (vetiforme y pórfido de cobre), Alto de la Blenda y Farallón Negro (vetiformes), Las Pampitas, El Durazno y

La Alumbrera (pórfidos de cobre) (Figura 2). En total se tomaron 402 muestras, las que fueron sometidas a

análisis químico para determinar ocho elementos: Au, Ag, Cu, Pb, Zn, Mn, Mo y As. Oro fue analizado por

ensayo al fuego y los otros siete elementos con el método de absorción atómica. Los límites de detección fueron los siguientes: Au: 0.005 ppm; Ag: 1 ppm; Cu: 2 ppm; Pb: 5 ppm; Zn: 2 ppm; Mn: 5 ppm; Mo: 5 ppm

y As: 2 ppm.

En la zona referida como Agua Tapada, el muestreo de rocas alteradas incluye manifestaciones minerales

vetiformes y tipo pórfido de cobre. De oeste a este, estas manifestaciones minerales toman diferentes

nombres: Agua Tapada, es un pórfido de cobre al cual se piensa está asociada mineralización vetiforme (JICA, op cit.) y las vetas epitermales Santo Domingo, La Josefa y Morro Bola (Figura 2). Estas vetas

epitermales están constituidas por filones de cuarzo y carbonatos conteniendo minerales de oro, plata y

manganeso (JICA, op cit.), al igual que las vetas epitermales de Farallón Negro y Alto de la Blenda

(Malvicini y Llambías, 1963; Pantorrilla, 1995).

Los datos químicos fueron sometidos a tratamiento geoestadístico. Se obtuvieron parámetros de estadística

descriptiva (Tabla I), estadística espacial (mapas de tendencia de distribución de elementos, Figuras 4 y 5) y estadística analítica (análisis de factores, Tabla III y análisis de grupos, Tabla IV); parámetros a través de los

cuales es posible interpretar el grado de dependencia de las variables y relacionarlos a los procesos que

produjeron la distribución de los elementos en el medio natural (Lepeltier, 1969; Sinclair, 1974; Saager y

Sinclair, 1974; Levinson, 1980; Siegel, 1992). La Tabla II es un cuadro comparativo de las concentraciones promedios de los elementos.

DESCRIPCIÓN DEL COMPORTAMIENTO GEOQUÍMICO DE LOS ELEMENTOS

Los análisis estadísticos realizados, determinaron que el 80% del elemento plata, el 57% del elemento

molibdeno y el 49% del elemento arsénico presentan valores que se encuentran por debajo del límite de detección (1 ppm; 5 ppm y 2 ppm, respectivamente) (Tabla I).

El patrón de distribución de los elementos en el distrito YMAD, coincide con la ubicación de los tipos de yacimientos. La distribución del elemento oro muestra el extremo sur de una forma elíptica. El patrón de

dispersión NE de este elemento se corresponde con la orientación NW-SE de los vetiformes en la zona

central del distrito, y la tendencia de dispersión NW tiene su origen en los yacimientos tipo pórfidos de

cobre El Durazno–La Alumbrera (Figura 4a).


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Las curvas de distribución de los elementos plata y arsénico, se corresponden con la ubicación de los

yacimientos vetiformes en la zona central y tienen la misma tendencia de dispersión NE (Figuras 4b y 5d).

Un patrón lineal NW-SE caracteriza la distribución del elemento plata y curvas abiertas hacia el SW corresponden a la distribución del elemento arsénico.

El patrón de distribución del elemento cobre muestra una forma semicircular, la dispersión tiene tendencia E-W y se produce a partir de la ubicación de los pórfidos El Durazno–La Alumbrera (Figura 4c).

El patrón de distribución de los elementos plomo, zinc y manganeso tiene forma curva, abierta hacia el norte y la dispersión de los elementos se produce hacia el sur (Figuras 4d, 5a y 5b), abarcando a todos los

yacimientos muestreados.

El patrón de distribución del elemento molibdeno presenta una forma curva, abierta hacia el SW; la dispersión se produce hacia el NW a partir de la ubicación de los pórfidos La Alumbrera-El Durazno

fundamentalmente y curvas de tenores bajos se corresponden con los pórfidos de Agua Tapada-Las Pampitas

(Figura 5c).

El análisis multivariado de los elementos, determinó tres factores (Tabla III). En el primer factor se

encuentran los elementos Pb-Zn-(Mn), manganeso se presenta subordinado; el segundo factor está

representado por los elementos Au-Cu-Mo y en el tercer factor están presentes los elementos Ag-As. Los elementos correspondientes a los factores uno y dos, están espacialmente asociados formando grupos de

elementos (Tabla IV). Los elementos Pb-Zn-Mn tienen además la misma tendencia de dispersión (hacia el

sur) (Figuras 4d, 5a y 5b) y los elementos Au-Cu-Mo tendencia general hacia el NW (Figuras 4a, 4c y 5c). Los elementos Ag-As del tercer factor están relacionados espacialmente con la asociación Ag-Pb-Zn-Mn-As

(Tabla IV) y tienen tendencia de dispersión hacia el NE (Figuras 4b y 5d).

PATRÓN DE DISPERSIÓN GEOQUÍMICA DEL DISTRITO

En el proceso de formación de un yacimiento a partir de un fluido hidrotermal, la depositación de los minerales en el ambiente primario hace que los elementos químicos se concentren o se dispersen en torno a

él en función de su movilidad hipógena, configurando por lo tanto una zonación geoquímica vertical y

horizontal (Rose et al., 1979; Levinson, 1980; Cruzat, 1984; Silberman and Berger, 1985; Pirajno, 1992); y

en algunos casos, el patrón de distribución puede dar indicios sobre la fuente del yacimiento ó sobre los procesos que forman mena (Krauskopf, 1967). En el distrito YMAD, el patrón de dispersión de los

elementos, claramente se asocia con los tipos de yacimientos epitermales (Au, Ag, As) y pórfidos de cobre

(Cu, Au, Mo) evidenciando la fuente del fluido hidrotermal; y los elementos Pb-Zn-Mn forman una aureola de concentración periférica (Figura 6). En este proceso, los complejos sulfurados como constituyente

importantes de menas de afiliación ígnea (intermedias y silíceas), controlan la migración y precipitación de

minerales, al igual que lo hacen los complejos clorurados en los diferenciados máficos (Park and Mac

Diarmid, 1964; Skinner, 1979).

Diferentes factores contribuyen a la zonación mineral de un yacimiento; la permeabilidad, por ejemplo, no

sólo depende de las características de la roca hospedante, sino también de procesos previos o simultáneos a la circulación del fluido hidrotermal, como son silicificación, brechización y fracturación de las rocas. Los

fluidos hidrotermales, constantemente cambian sus caracteres al reaccionar con las paredes de la roca de

caja, y la disminución de temperatura y presión hace disminuir la solubilidad de las sustancias (que también depende de la concentración de volátiles H2S, CO2 y del contenido salino de la solución), provocando la

precipitación de los minerales en forma secuencial hacia zonas de mayor estabilidad, conociéndose la

secuencia temporal de la depositación mineral como paragénesis y la distribución espacial como zonación

(Park and Mac Diarmid, op cit.; Barnes and Czamanske, 1967, Routhier, 1980; Tvalchrelidze, 1993). Se observa que la distribución espacial de elementos en el distrito YMAD, en líneas generales, responde a un

control tectónico NW-SE (Au-Ag-As) al cual se relacionan los yacimientos epitermales y NE-SW (Au-Cu-

Mo) asociado con los pórfidos de cobre (Figura 6); a la vez que el patrón de dispersión geoquímica evidencia la disminución de la solubilidad de las sustancias minerales por efecto de la temperatura, los elementos Au-


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Cu-Mo se concentran en la zona de la fuente hidrotermal y los elementos Pb-Zn-Mn se concentran en las

periferias donde la temperatura del fluido es menor (Figura 6). La zonación puede ser definida por las

diferencias entre especies minerales, por los diferentes tipos de metales asociados, por el contenido de

sulfuros, por el contenido de elementos menores, y otros parámetros, debido a que el carácter de la zonación descrito por diferentes índices físico-químicos no cambia; pero estas aureolas que se forman en torno al

yacimiento, no siempre son regulares, ni simétricas, y tampoco se repiten de un yacimiento a otro, porque la

dispersión de los elementos también depende, principalmente, de la concentración, de las estructuras y de los distintos estadios de mineralización (Thompson, 1993; Tvalchrelidze, 1993).

Al ocurrir ebullición en el sistema hidrotermal, a altas temperaturas, los elementos Zn, Mn, Pb, Ag, entre otros, se separan en la fase de salmuera rica en cloro, mientras que los elementos Cu, As, Au, S, y otros, se

separan en la fase de vapor debido a la acción del HS- (Heinrich et al., 1999); pero por debajo de los 400° C,

la fase de vapor no es efectiva como agente de transporte (Barnes and Czamanske, op cit.). El hecho de que

la zonación de minerales sea la misma en amplios rangos de temperatura, presión y condiciones geológicas, implica que los metales están en solución en la forma de complejos, con similares propiedades

termodinámicas y estequiométricas, y el orden de depositación de minerales adyacentes seguirá la secuencia

de depositación dependiendo de la abundancia relativa en el depósito; así, en un depósito de Zn, primero se deposita esfalerita y luego calcopirita, pero en un depósito de Cu primero se deposita calcopirita y luego

esfalerita (Barnes and Czamanske, op cit.; Barnes, 1979).

Los sulfuros son los minerales más característicos de las vetas, ellos fueron depositados por el fluido ascendente y la zonación mineral está estrechamente relacionada a rangos de temperatura; junto con los

arseniuros de Fe, Ni, Co, Mo, siguen secuencialmente o contemporáneos a la depositación de los óxidos

(Park and Mac Diarmid, op cit.; Krauskopf, 1967; Dana and Ford, 1969). Según la teoría clásica, molibdenita, casiterita, wolframita, magnetita, ilmenita, se encuentran en el rango de temperatura de 500°-

300°C; mientras que oro, galena, esfalerita, pirita, calcopirita, bornita, arsenopirita, tetrahedrita, enargita

constituyen la etapa intermedia entre 300°-150°C y finalmente pirita, marcasita, estibina y cinabrio se ubican entre 150°-50°C (Dana and Ford, op cit.; Sawkins, 1990). Es evidente que en el distrito YMAD nos

encontramos en la parte media del sistema hidrotermal. Esta observación queda demostrada por los grupos

de elementos representados en la Tabla IV y los factores representados en la Tabla III. Pb-Zn-Mn son los

elementos prioritariamente agrupados en la Tabla IV y constituyen el primer factor en la Tabla III, representando a los sulfuros de la parte superior del sistema hidrotermal de los yacimientos tipo pórfidos de

cobre y la parte inferior del sistema hidrotermal de los yacimientos epitermales, entre los 300°-400°C. Au-

Cu-Mo es el segundo grupo de elementos en la Tabla IV y el segundo factor de la Tabla III, representando a los sulfuros de mayor temperatura en el sistema hidrotermal de yacimientos tipo pórfidos de cobre. En el

yacimiento La Alumbrera Stultz (1985) determina que la primera fase del fluido hidrotermal habría ocurrido

a 300°-700°C y la segunda fase a 175°-400°C; posteriormente, Ulrich (1998) determina temperaturas de 500°-750°C y 350°-400°C correspondientes a la primera y segunda fase. Malvicini y Llambías (1963)

interpretan que en Farallón Negro el primer estadio de mineralización habría ocurrido a los 300°-350°C;

datos similares obtiene JICA (1988) para el yacimiento Alto de la Blenda, indicando que en el primer estadio

la temperatura habría sido de ~339°C y en el tercer estadio ~151°C.

CONCLUSIONES

En el distrito YMAD el patrón de dispersión de los elementos refleja un control estructural con tendencia

NE-SW asociado a los yacimientos tipo pórfidos de cobre y NW-SE asociado a los yacimientos epitermales

(Figura 6). Los elementos Au-Ag-As describen un patrón NW-SE con tendencia de dispersión geoquímica al NE relacionados con los yacimientos epitermales en la zona central del distrito (Figura 6). Los elementos

Au-Cu-Mo, en cambio, se concentran en la periferia del distrito, asociado con los yacimientos de cobre La

Alumbrera, El Durazno-Las Pampitas, describiendo un patrón NE-SW con tendencia de dispersión NW

(Figura 6). El patrón de dispersión de los elementos Cu-Mo, se extiende también en el sector norte del distrito con tendencia de dispersión hacia el sur, asociado posiblemente al pórfido de Agua Tapada (Figura

6).


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De la Tabla II se desprende, además, que la concentración promedio del elemento manganeso es mayor en

los yacimientos epitermales; y al contrario, la concentración promedio del elemento plomo aumenta en los

yacimientos de cobre.

La distribución zonal de los elementos parece corresponder a un orden de depositación secuencial decreciente de la solubilidad de los elementos como función de la disminución de temperatura, similar a los

modelos de yacimientos descriptos en la literatura (Barnes and Czamanske, 1967; Silberman and Berger,

1985; Sawkins, 1990; Henley and Berger, 1993; Thompson, 1993; Tvalchrelidze, 1993; Heinrich, 1995). Las zonas están representadas por los conjuntos de elementos Au-Cu-Mo-(Ag-As) que se concentran en las

zonas cercanas a la fuente del fluido hidrotermal, y los elementos Pb-Zn-Mn en las zonas de menor

temperatura (Figura 6).

Ulrich et al. (1999), al comparar datos de los yacimientos La Alumbrera y Grasberg (Indonesia), determinan

que existe estrecha correlación entre la distribución de oro y cobre en los yacimientos tipo pórfidos de cobre

en todas las escalas, desde el intercrecimiento textural en el mineral hasta la concentración de elementos en el yacimiento, lo que implica que estos dos metales sean indicadores directos de los procesos de

enriquecimiento hidrotermal. A pesar que los elementos Ag-As-Mo se encuentran por debajo del límite de

detección y estadísticamente pueden no ser representativos, se correlacionan perfectamente con las vetas epitermales (Ag-As) y con los yacimientos de cobre (Mo) (Tabla I).

Existe buena correspondencia entre los parámetros estadísticos determinados. Los elementos Pb-Zn-Mn se

presentan agrupados (Tabla IV) constituyendo el primer factor (Tabla III) y se concentran en las zonas de menor temperatura (Figuras 4d, 5a y 5b); Los elementos Au-Cu-Mo, también forman grupos (Tabla IV),

constituyen el segundo factor (Tabla III) y se concentran en las zonas de mayor temperatura (Figuras 4a, 4c y

5c). Los elementos Ag-As que en los mapas de dispersión están asociados (Figuras 4b y 5d), constituyen el tercer factor (Tabla III) y forman complejos con los elementos Pb-Zn-Mn (Tabla IV).

La distribución zonal de los elementos, los grupos espacialmente asociados y los factores determinados, indican que en el distrito YMAD nos encontramos en la parte media del sistema hidrotermal de los

yacimientos estudiados, correspondiente a la parte superior del sistema tipo pórfido de cobre y en la parte

inferior del sistema epitermal.

AGRADECIMIENTOS

Expresamos nuestro agradecimiento a la Universidad Nacional de Tucumán (Argentina), al Programa de Magíster de la Universidad Católica del Norte (Chile); y a la empresa YMAD por haber facilitado el material

de base para el estudio geoquímico. Nuestro agradecimiento también a la valiosa colaboración del Dr.

Guillermo Chong D.

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Elementos N Válido Promedio Mínimo Máximo Desv. Est. P+2Ds

Au ppm 398 0,02 0,003 1,3 4 8,02

Ag ppm 398 0,6 0,2 13 2 4,06

Cu ppm 398 21 1 3020 5 31

Pb ppm 394 28 15 1021 2,3 33

Zn ppm 394 69,5 7 1862 3 75

Mn ppm 394 409 39 11220 4 417

Mo ppm 398 4 1 130 3 10

As ppm 398 2 0,4 180 5 12

Tabla II - Cuadro comparativo de concentración promedio de elementos (ppm)

1) Levinson, 1980. 2) Krauskopf, 1967. 3) Yacimientos del distrito YMAD

Elementos Corteza Rocas El Agua La Farallón Alto de la Las

interm. Durazno Tapada Alumbrera Negro Blenda Pampitas

Au 0,004 0,004 0,06 0,01 0,05 0,03 0,02 0,02

Ag 0,07 0,05 0,6 0,8 0,4 0,2 0,2 0,2

Cu 55 30 66 15 59 14,5 11 41

Pb 12,5 15 32 37 24 19 18 34

Zn 70 60 96 115 20 70 78 48

Mn 950 540 560 879 163 859 1291 192

Mo 1,5 1 3 4 5 1 1 5

As 1,8 1,9 1,12 5 0,8 5 4 3

1) 2)

Tabla I - Estadística descriptiva. Rocas de alteración. YMAD

Valores aritméticos

3)


- 15 -

Stat.

Factor

Analysis

Factor Factor Factor

Variable 1 2 3

Au ppm 0,027987 0,844515 0,115354

Ag ppm 0,076016 0,037005 0,818632

Cu ppm 0,020308 0,820705 -0,064368

Pb ppm 0,823196 -0,023668 0,265023

Zn ppm 0,913541 -0,005811 -0,072951

Mn ppm 0,662102 0,043558 0,14867

Mo ppm -0,019838 0,734642 -0,023749

As ppm 0,15899 -0,023329 0,732683

Expl. Var. 1,983235 1,930866 1,322658

Prp. Total 0,247904 0,241358 0,165332

Stat.

Cluster

Analysis

Linkage Obj. N° Obj. N° Obj. N° Obj. N° Obj. N° Obj. N° Obj. N° Obj. N°

distance 1 2 3 4 5 6 7 8

0,3063855 Pb ppm Zn ppm

0,4299317 Au ppm Cu ppm

0,5661964 Au ppm Cu ppm Mo ppm

0,5889446 Pb ppm Zn ppm Mn ppm

0,6333537 Ag ppm Pb ppm Zn ppm Mn ppm

0,7146191 Ag ppm Pb ppm Zn ppm Mn ppm As ppm

0,9022926 Au ppm Cu ppm Mo ppm Ag ppm Pb ppm Zn ppm Mn ppm As ppm

Amalgamation rule: Single Linkage

Distance measure: 1-Pearson r

Tabla IV - Distrito YMAD

Amalgamation Schedule

Tabla III - Distrito YMAD

Factor Load. (Varimax normalized)

Extraction: Principal components

(Marked loadings are >0.70)

zonaciÓn geoquÍmica del distrito minero agua de …mica... · elementos, claramente se asocia con...

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