Óxidos de Fe-Cu-Au chilenos

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YACIMIENTOS DE ÓXIDOS DE Fe-Cu-Au CHILENOS El descubrimiento, a mediados de los ochenta, y posterior explotación de los yacimientos de Candelaria y Manto Verde en la Cordillera de la Costa de la III Región, ha hecho que este tipo de mineralización de Cu y Au, ligada a óxidos de hierro, adquiriera notable importancia económica y ha atraído el interés de exploración por parte de las compañías mineras en la Cordillera de la Costa del norte de Chile. El yacimiento Candelaria se ubica 4 km al SW del Distrito Punta del Cobre donde existen varios yacimientos de óxido-FeCu-(Au) conocidos desde el Siglo 17, incluyendo vetas, cuerpos tabulares o lentiformes, stockworks y estratoligados (Marschik and Fonboté, 1996). Sillitoe (2003) ha publicado una revisión detallada de los depósitos de óxidos de Fe-Cu-Au andinos, el lector puede encontrar en dicho trabajo antecedentes más acabados y un modelos metalogénico para el origen de este tipo de depósitos. Candelaria El yacimiento Candelaria se localiza cerca de la localidad de Tierra Amarilla unos 20 km al sur de la ciudad de Copiapó, fue descubierto en 1987 por la compañía minera Phelps Dodge y actualmente se explota mediante rajos abiertos procesando 28.000 t de mineral por día. Los cuerpos mineralizados son mantiformes o lenticulares hospedados por los niveles inferiores de tobas y andesitas de la Formación Punta del Cobre del Jurásico Superior a Cretácico Inferior. Los cuerpos mineralizados se extienden aproximadamente por 2.000 m en sentido N-S, con un ancho de 600 m y una potencia acumulada de más de 350 m. Las reservas mineras en 1995 alcanzan a 366 Mt con 1,08 % Cu y 0,26 g/t Au (Ryan et al., 1995). La mineralización consiste en magnetita, calcopirita y pirita subordinada (la proporción de calcopirita/pirita es de 5/1); en la parte superior del depósito se presenta pirrotina en vez de pirita. El oro se presenta en granos cuyo tamaño es de pocos micrones de electrum rico en Au contenido en la estructura interna de calcopirita y en menor medida en pirita; los minerales de mena se presentan en venillas, rellenos de brechas y diseminación en rocas volcánicas intensamente alteradas de la Formación Punta del Cobre. Las rocas volcánicas huésped de la mineralización de Candelaria fueron afectadas por una alteración potásica temprana que se caracterizó por una biotitización pervasiva con introducción menor de feldespato-K y depositación de magnetita y apatito en las rocas; una etapa posterior (sobreimpuesta) de alteración sódico-cálcica caracterizada por la asociación actinolita, escapolita y albita más la formación de hornblenda y hedenbergita e introducción principalmente de calcopirita y de otros sulfuros muy subordinados (en Candelaria se ha descrito la presencia de: pirita, pirrotina, marcasita, esfalerita, galena, cubanita, arsenopirita y molibdenita, pero estos sulfuros son proporcionalmente menores y el único mineral relevante de cobre es la calcopirita que constituye lejos el sulfuro dominante); la alteración sódico-cálcica también fue acompañada tanto por removilización y como por nueva depositación de magnetita. Una etapa retrógrada caracterizada por anfíbola, clorita, epidota, clinozoicita y sericita menor afectó el conjunto y finalmente ocurrió la introducción tardía de feldespato-K (post-mineralización).

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Arévalo et al. (2000) publicaron edades 40Ar/39Ar plateau en biotita de 111.0 ± 1,7 y 110.7 ± 1,6 Ma (Albiano) que interpretaron como la edad de mineralización de Candelaria, la que de acuerdo a estos autores ocurrió al mismo tiempo que la deformación dúctil de cizalle de las rocas y menas que afectan a porciones del yacimiento. Ulrich y Clark (1999) también publicaron edades 40Ar/39Ar plateau en biotita de 114.2 ± 0.8 y 114.1 ± 0.7 Ma para el metasomatismo temprano estéril y de 111.7 ± 0.8 Ma para la mineralización de cobre-oro en Candelaria. En los niveles sobreyacentes al yacimiento Candelaria que corresponden a rocas sedimentarias carbonatadas neocomianas del Grupo Chañarcillo presentan alteración de tipo skarn de andradita-diópsido, en éstas se localizaban depósitos de tipo skarn de cobre constituyendo cuerpos mantiformes menores como los explotados en las minas Lar y El Bronce. La existencia de dicha mineralización de cobre es lo que llevó a explorar el área y al posterior descubrimiento del depósito mayor subyacente hospedado por rocas volcánicas. El yacimiento Candelaria era un depósito ciego, es decir no estaba expuesto en superficie por lo que el grueso de la mineralización económica es hipógena primaria y los procesos secundarios no tienen gran relevancia. Existen unas 180.000 t de mineral oxidado con neotocita (silicato hidratado con óxidos de Mn, Fe y Cu diseminados) cuya ley de cobre es igual al del mineral primario subyacente, no existiendo enriquecimiento con sulfuros supergenos; el desarrollo de procesos supergenos fue limitada debido a la poca exposición del yacimiento al ambiente oxidante y por la poca pirita o pirrotina necesarias para producir acidez y lixiviación del contenido de cobre en la porción superior. A pesar que las asociaciones de alteración de Candelaria son de alta temperatura (∼450º600ºC) y pueden calificarse de “tardimagmáticas” no se ha identificado una fuente ígnea directa (intrusivo) para la mineralización. El gran tamaño del depósito, su profusa mineralización, su alteración potásica temprana, mineralogía simple de sulfuros, limitado conjunto de metales contenidos y su abundante apatito recristalizado sugieren que la mineralización original puede haber estado relacionada a un sistema de pórfido emplazado en la pila de rocas volcánicas. Las rocas volcánicas huésped, la ausencia de un intrusivo relacionado a la mineralización, la forma tabular mantiforme del depósito y la abundancia de magnetita son rasgos atípicos de depósitos de tipo pórfido cuprífero. Sin embargo, algunas de estas características de Candelaria están presentes en pórfidos de Cu-Au relacionados a intrusivos alcalinos en British Columbia, Canadá (Lang et al., 1995) y también con el depósito proterozoico australiano de Olympic Dam (Oreskes y Hirtzman, 1993). Por otra parte, Candelaria se ubica en la porción oriental de la Faja Ferrífera Chilena, tiene una edad similar a la mineralización de magnetita-apatito de esta faja e incluye la presencia de abundante magnetita (10 a 15 % de la mena) y apatito recristalizado. Consecuentemente puede considerarse también como un yacimiento de hierro que tuvo adiciones paragenéticamente tardías de cobre y oro (Ej. Sillitoe, 1996). Lo expuesto anteriormente ha llevado a considerar a Candelaria como un depósito intermedio entre depósitos de tipo magnetita-apatito y pórfidos cupríferos (Marschik y

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Fonboté, 1996). En realidad el yacimiento Candelaria es un depósito de origen metasomático con particularidades que lo hacen uno en su tipo, de modo que perfectamente podría calificarse como una mineralización de óxido-Fe-Cu-Au “Tipo Candelaria”. Manto Verde El yacimiento de cobre Manto Verde se localiza 32 km al SE de Chañaral dentro de la Zona de Falla de Atacama y contiene 120 Mt con 0,72 % Cu (ley de corte 0,2 % Cu) de mineral oxidado, con reservas mineras de 85 Mt con 0,82 % Cu total. El yacimiento se explota a razón de 15.000 t/día por un rajo abierto, con lixiviación en pilas y electro obtención, produciendo 48.000 t de cátodos de Cu al año. La mineralización está hospedada en rocas cataclásticas andesíticas e intrusivas (pórfido diorítico) del Cretácico Inferior, existiendo tres unidades de brechas paralelas a la Falla Manto Verde que tiene rumbo NNW y manteo de 40º-50ºE y corresponde a una estructura subsidiaria de 12 km de longitud presente entre dos fallas maestras N-S del sistema de Falla de Atacama. En la mitad sur de la Falla Manto Verde se presenta mineralización cuprífera discontinua en forma de cuerpos tabulares dominados por especularita (minas Manto Verde y Laura), chimeneas de brecha (minas Manto Monstruo y Manto Ruso) y depósitos irregulares tipo stockwork (mina Montecristo). El cuerpo mineralizado de Manto Verde se extiende por 1.500 m a lo largo de la falla homónima, con un ancho de 100 a 350 m en superficie, pero se angosta en profundidad, de modo que a 200 m bajo la superficie tiene unos 60 m de ancho. Las brechas contienen abundante especularita la cual se presenta como matriz de brechas y en venillas. La mineralización de cobre se presenta oxidada hasta 200 m de profundidad y se reconocen dos tipos de menas oxidadas de cobre las brechas del bloque pendiente de la falla contienen abundante hematita con brochantita, antlerita menor, crisocola, malaquita y atacamita, minerales que se presentan en vetillas, parches y diseminados en la matriz de especularita. En la brecha del yacente es más rica en cobre y presenta malaquita, con cantidades subordinadas de crisocola, brochantita, atacamita, neotocita y pitch limonita, los que se presentan como parches o rellenos de fracturas en los fragmentos y la matriz de la brecha. La mineralización hipógena en profundidad se presenta diseminada en la matriz de especularita y consiste en calcopirita y pirita (calcopirita/pirita = 5/1; igual que en Candelaria). Las relaciones texturales indican que los sulfuros se depositaron al mismo tiempo que la especularita, aunque algunos cristales rellenan huecos entre las hojas de especularita y en venillas se depositaron con posterioridad a ella. Entre la zona oxidada y la de sulfuros hipógenos existe una delgada zona subhorizontal de enriquecimiento supergeno débil (3-5 m) que incluye cobre nativo, cuprita, tenorita y calcosina (±covelina) parcialmente reemplazando a los sulfuros hipógenos. Los cuerpos de mayor ley de cobre y oro subordinado se presentaban en cuerpos tabulares en la zona de falla, ellos fuero explotados en forma subterránea previo a la puesta en operación del rajo de la mina Manto Verde en 1995. Estudios preliminares de inclusiones fluidas muestran temperaturas de homogeneización relativamente bajas (180º-250ºC) y evidencias de ebullición; esto último sugiere condiciones hidróstáticas durante la mineralización y su ocurrencia a poca profundidad. Por otra parte, la alta salinidad (30-50 % NaCl eq.) sugiere derivación magmática de los fluidos hidrotermales.

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Las rocas volcánicas e intrusivas en Manto Verde fueron afectadas por una alteración potásica caracterizada por un entrecrecimiento de feldespato-K y clorita con cuarzo menor y hematita. Parte de las brechas presentan feldespato-K y clorita moderadamente alteradas a sericita y arcillas, acompañadas de un aumento de especularita, cuarzo y turmalina finamente diseminada. Además, tardíamente se produjo un vetilleo de calcita. Edades KAr de andesitas alteradas y diques alterados han dado 117 ± 3 y 121 ± 3 Ma (Aptiano), edad que se ha asignado al proceso de alteración-mineralización. El yacimiento Manto Verde presenta un claro control estructural transtensional y corresponde a una mineralización hidrotermal de óxido-Fe-Cu (-Au), la que fue oxidada hasta 200 m de profundidad. Este yacimiento se localiza en la porción norte de la Faja Ferrífera Chilena. Sin embargo la asociación de especularita-clorita-feldespato-K (con ±calcopirita-pirita) difiere de la asociación de magnetita-apatito-actinolita de los yacimientos de hierro y difiere también de las características de Candelaria. Vila et al. (1996) consideran Manto Verde como un miembro extremo de un continuo entre los depósitos de magnetita-apatito pobres en cobre de la Faja Ferrífera y depósitos dominados por especularita ricos en cobre como es Manto Verde. Este depósito representaría una mineralización más somera y en condiciones más frágiles con respecto a los depósitos de Fe-P. Hipótesis sobre el origen de los depósitos de óxidos-Fe-Cu-Au Estos depósitos de óxido-Fe-Cu-Au pertenecen a una clase de depósitos caracterizados por abundante mineralización de Fe, pero pobre en Ti, conocida como depósitos de óxido-Fe de clase (Cu-U-Au-REE) o clasificados como depósitos de Cu-Au con bajo contenido de azufre (Ej., Hirtzman et al., 1992, Barton and Johnson, 1996). La relación genética con rocas plutónicas contemporáneas es controvertida. Algunos autores favorecen un modelo donde fluidos con metales y azufre se exsuelven desde un magma en cristalización y depositan metales en las rocas de caja adyacentes (Ej. ., Gow et al., 1994, Rotherham et al., 1998, Williams, 1998, Williams et al., 1999). Por otra parte, se ha propuesto un modelo de derivación a partir de fluido derivado de evaporitas y movilizado termalmente para lixiviar y redepositar metales y azufre (Battles and Barton, 1995, Barton and Johnson, 1996, Barton et al., 1998, Ulrich and Clark, 1999). Ambos modelos anteriores han sido propuestos para Candelaria (Ej. Ulrich and Clark, 1999, Marshick and Fonboté, 1996). La alteración potásica y sódico-cálcica de alta temperatura en Candelaria y en la mina Agustina indican que los procesos de mineralización de Cu-Au ocurrieron a temperaturas bien por encima de 400ºC (Ryan et al., 1995; Hopf, 1990). Consecuentemente, el origen de estos depósitos muy probablemente tiene una conexión magmática, aunque una fuente evaporítica no puede descartarse. Los datos de inclusiones fluidas de Manto Verde indican temperaturas menores de formación (180º-320ºC) y ebullición de los fluidos hidrotermales durante la mineralización (Vila et al., 1996). Sin embargo, estos autores favorecen un origen magmático-hidrotermal y plantean un origen similar para los depósitos de magnetita-apatito de la Franja Ferrifera Chilena. Manto Verde es visto por Vila et al. (1996) como un miembro extremo rico en

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cobre de un continuo de depósitos que se extiende desde los depósitos de magnetita-apatito pobres en cobre en el otro extremo. Otros autores han propuesto un modelo genético que intenta relacionar entre sí los depósitos Cretácicos de magnetita-apatito, óxido-Fe-Cu-Au y estratoligados de Cu (Ag) hospedados en rocas volcánicas. Estos depósitos se consideran como distintos niveles de emplazamiento y liberación de fluidos hidrotermales desde intrusiones de magma de Fe-P, siguiendo básicamente el modelo de inyección de magmas de mena tipo Kiruna (Vivallo and Henriquez, 1997, Gelcich, 1999). Sin embargo, el establecer la naturaleza de la relación entre los depósitos de óxido-Fe-Cu-Au y los depósitos virtualmente contemporáneos de óxido-Fe-apatito y que se localizan en el mismo sector de la Cordillera de la Costa del norte de Chile, se dificulta por una larga y clásica controversia no concluyente respecto al origen de los depósitos de magnetita-apatito chilenos. Algunos autores (Ej. Nyström and Henríquez, 1994, 1995) los interpretan como derivados de cristalización de magmas (magmas de mena de óxido de hierro tipo Kiruna), mientras otros indican que son depósitos de reemplazo hidrotermal (metasomático; Ej. Hirtzman et al., 1992; Bookstrom, 1995) y también que posiblemente se formaron a partir de fluidos que tuvieron poca o ninguna interacción con magmas (Barton and Johnson, 1996, Rhodes and Oreskes, 1999). REFERENCIAS Arévalo, C., Grocott, J., Pringle, M. y Martin, W., 2000. Edad 40Ar/39Ar de la mineralización en el Yacimiento Candelaria, Región de Atacama. Actas IX Congreso Geológico Chileno, V. 2, pp. 92-96. Barton, M.D. and Johnson, D.A., 1996. Evaporitic source model for igneous related Fe oxide-(REE-Cu-Au-U) mineralization. Geology, V. 24, p. 259-262. Barton, M.D., Johnson, D.A., and Hanson, R.B., 1998. Evaluation of possible roles of nonmagmatic brines in igneous-related hydrothermal systems, especially Fe(Cu-Au-REE) deposits. Geological Society of America, Annual Meeting, Toronto, Abstracts with Programs, 1998, A-127. Battles, D.A. and Barton, M.D., 1995. Arc-related sodic hydrothermal alteration in the western United States. Geology, V. 23, pp. 913-916. Bookstrom, A.A., 1995. Magmatic features of iron ores of the Kiruna-type in Chile and Sweden: Ore textures and magnetite geochemistry: a discussion. Economic Geology, V. 90, p. 469-473. Gelcich, 1999. Fe and Cu±Fe Mineralization in the Coastal Cordillera of Chañaral, Northern Chile. (extended abstract) Proceedings of the Fourth ISAG, October 4-6, 1999, Goettingen, Germany, p. 261-265. Gow, P.A., Wall, V.J., Oliver, N.H.S., and Valenta, R.K., 1994. Proterozoic iron oxide (Cu-U-Au-REE) deposits: Further evidence of hydrothermal origins. Geology, V. 22, p. 633-636. Hirtzman, M.W., Oreskes, N., and Einaudi, M.T., 1992. Geological characteristics and tectonic setting of Proterozoic iron oxide (Cu-U-Au-REE) deposits. Precambrian Research, V. 58, p. 241-287.

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