II.- INTRODUCCIÓN Los grandes yacimientos con boro en el mundo son formados por un grupo de boratos hidratados de calcio y sodio, depositados en

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1 II.- INTRODUCCIÓN Los grandes yacimientos con boro en el mundo son formados por un grupo de boratos hidratados de calcio y sodio, depositados en ambientes sedimentarios continentales con relación a la actividad volcánica del Neogeno y en escenarios tectónicos activos asociados con límites de placas (Ozol, 1977). Los principales minerales económicos en este tipo de depósitos son: bórax (Na 2 B 4 O 7 10H 2 O), colemanita (Ca 2 B 6 O 11 5H 2 O), ulexita (NaCaB 5 O 9 8H 2 O) y kernita (Na 2 B 4 O 7 4H 2 O), los cuales son precipitados en un ambiente lacustre a partir de la concentración de soluciones procedentes de hidrotermalismo, exhalaciones volcánicas y/o por la lixiviación superficial de las rocas circundantes. Las regiones tectónicas en donde se concentran la mayor parte de los depósitos minerales de boratos que aportan más del 90% de la producción mundial de boro son: 1) En la zona que se extiende desde el este del Mediterráneo, a través de los Himalayas hasta la republica de China, sobresaliendo los del oeste de Turquía que se formaron en un régimen tectónico de colisión (Barker y lefond, 1979). 2) En el suroeste de los Estados Unidos de América (Barker y Lefond, 1979) y noroeste de México. Tan sólo en California, Nevada y Oregon existen cerca de 35 depósitos de boratos y dos más en el noroeste de México, en el Estado de Sonora, en la región de Magdalena y Tubutama. El régimen tectónico de formación de estos depósitos fue del tipo extensional. 3) En Sudamérica, a lo largo del tren montañoso orogénico de 885 km de longitud que forma La Cordillera de los Andes, en donde existen alrededor de 40 depósitos, ubicados en los límites de Perú, Argentina, Bolivia y Chile (Norman y Santini, 1985) Este tipo de depósitos se forman bajo condiciones de climas áridos que ayudan a la formación y preservación de los minerales salinos de boro, ya que se requiere un exceso de evaporación que propicie la precipitación e impida la disolución por sobre flujo de agua. Es importante mencionar que no existen reportes de depósitos de boratos continentales de este tipo, con edades más antiguas a los 20 Ma (Smith, 2001). Por otro lado, dentro de estos depósitos, comúnmente se generan procesos diagenéticos y autigénicos, el primero ocasionado por el sepultamiento sedimentario con la subsiguiente generación de presión y temperatura (Muessing, 1959), y el segundo 3

2 ocasionado a partir de la alteración de las fracciones vítreas contenidas en los sedimentos, como es el caso de los depósitos de Kirca en Turquía, en donde se han definido zoneamientos simétricos en las composiciones de las zeolitas que se relacionan así mismo, con los cambios mineralógicos de los boratos (Helvaci, 1995). Existen otros tipos de depósitos de boratos menos comunes relacionados a intrusiones graníticas que forman aureolas de metamorfismo del tipo skarn, en las cuales hay formación de silicatos de boro asociados a minerales de óxidos de hierro (Kistler y Helvaci, 1994). En forma aún menos común existen depósitos de boratos asociados con óxidos de magnesio relacionados a sedimentación marina como ha sido mencionado por Kistler y Helvaci (1994). Los depósitos que se localizan en el noroeste de México, en las regiones de Magdalena y Tubutama, se originaron en ambientes sedimentarios continentales lacustres, muy similares a los localizados en la porción sureste de Estados Unidos de América. La mineralización en los depósitos situados en territorio mexicano es principalmente de colemanita (Ca 2 B 6 O 11 5H 2 O) y hawlita (Ca 2 B 5 SiO 9 OH 5 ), con asociaciones tardías de mineralización de yeso, estroncio (celestita) y arsénico (oropimento-rejalgar), así como minerales autigénicos zeolíticos del tipo clinoptilolita, analcima y phillipsita. Estos últimos aparecen en las facies sedimentarias clásticas que se interestratifican con la mineralización. II.1.- Localización y Acceso La cuenca Magdalena se localiza en el noroeste de México, en la porción centronorte del Estado de Sonora, a 182 km al norte de la ciudad de Hermosillo y a 85 km al suroeste de la ciudad fronteriza de Nogales. La población de Magdalena de Kino, prácticamente se encuentra localizada en la porción norte de dicha cuenca. El acceso desde la ciudad de Hermosillo, Sonora se desarrolla por la carretera Federal 15 que lo une con la ciudad fronteriza de Nogales pasando por la ciudad de Santa Ana, hasta llegar a la ciudad de Magdalena de Kino, Sonora (figura 1). 4

3 . Figura 1.- Localización de la zona de estudio. II.2.- Definición del problema y objetivo del estudio Los depósitos que contienen boro en la región de Magdalena se conocen desde hace décadas y han sido estudiados tanto desde la perspectiva económica como académica por varios investigadores como McAnulty y Hoffer (1972), Lefond y Baker (1979) y Miranda-Gasca et al. (1998). A partir de estos estudios se han planteado una serie de discusiones y problemáticas acerca del origen y depositación del boro. Por ejemplo, Miranda-Gasca et al. (1998), asocian la adquisición primaria del boro a un proceso magmático debido a que este elemento es incompatible con las principales rocas que forman los silicatos, sin descartar la posibilidad de que haya sido lixiviado de rocas circundantes por fluidos hidrotermales. En cambio, otros investigadores sugieren que el 5

4 origen del boro se deriva de los procesos de formación del Magdalena Metamorphic Core Complex (MMCC). Sin embargo, edades de rocas volcánicas e intrusivas que afloran dentro y alrededor de la cuenca de Magdalena así como nuevos datos geoquímicos, complican los modelos teóricos establecidos previamente, por lo que algunos de estos razonamientos tendrían que ser replanteados. En base a estas dudas, el objetivo principal de este estudio se enfoca en definir: 1) El origen primario del boro, su proceso de depósito en las cuencas y su probable relación con los procesos de actividad ígnea y volcánica. Esto en el marco de una tectónica post-subductiva del tipo extensional (?) o de transición que provocó además, la exposición superficial de los núcleos metamórficos y la formación de las cuencas de Magdalena y Tubutama. 2) Así mismo, se pretende determinar si este tipo de cuencas sintectónicas, además de su secuencia sedimentaría, podría presentar una mineralización salina distintiva del resto de las cuencas terciarias en el Estado de Sonora. Para esto, se generaron dos hipótesis de trabajo que consisten en probar la fuente primaria de boro. Por un lado, se consideró la posibilidad de que este elemento provenga del MMCC y por el otro, de que dicho elemento se asocie en origen a las rocas volcánicas calcoalcalinas-shoshoniticas de composición riolítica altamente potásicas presentes en la cuenca en forma de flujos, tobas y diques. II.3.- Metodología Los depósitos de boratos de Magdalena y Tubutama son los únicos en su tipo conocidos en México, por lo que un conocimiento más extenso de los mismos representa una herramienta útil para definir los procesos geológicos paralelos a la génesis de estos yacimientos. El presente estudio, incluye la descripción geológica y la interpretación del ambiente de depósito de los yacimientos de boratos asociados a la evolución formacional de la cuenca Magdalena. En este trabajo se llevaron acabo análisis químicos de las distintas rocas cristalinas que afloran dentro y alrededor de esta cuenca. Se realizaron también análisis puntuales de varios minerales autigénicos y diagenéticos asociados a la mineralización de boro. De manera regional se hicieron estudios isotópicos de azufre en yesos obtenidos de diversas cuencas del Estado, así como una 6

5 serie de análisis de aniones y cationes en muestras de agua de distintos manantiales salobres de la cuenca Magdalena y de otras cuencas de la región, en donde se incluyen las cuencas de Mazatán y Tubutama. En la parte final del estudio se definieron correlaciones geológicas y geoquímicas con otros depósitos del mundo, así mismo, se usaron herramientas estadísticas como apoyo en las interpretaciones geoquímicas utilizando bases de datos a partir de los contenidos de elementos trazas y REE presentes en las rocas de la región. II.4.- Antecedentes La complejidad tectónica-geológica del norte-noroeste de Sonora y sur de Arizona, ha despertado desde hace tiempo, el interés de varios investigadores por incrementar el conocimiento acerca de los factores que han influido en el escenario geológico-tectónico actual en esta región. Como estudios pioneros de este tipo, destaca el trabajo de Anderson y Silver (1978), en donde se propone la existencia de un basamento Paleoproterozoico al noreste de Sonora conocido como bloque de Norte América con rocas de edad de ~1600 Ma, y otro al suroeste llamado bloque Caborca, con rocas también Paleoproterozoicas, pero de edades de ~1700 Ma, separados por una megacizalla con una cinemática sinestral denominada Mojave-Sonora de edad Jurásico Tardío. En este contexto son importantes los trabajos de Damon et al. (1981) entre otros, que hablan sobre la distribución espacial de rocas en ambientes de arco que presentan una estrecha relación con un marco tectónico de subducción activo, durante gran parte del Mesozoico hasta principios del Terciario en el noroeste de México. De la misma manera Coney (1980); Davis et al. (1981) y Spencer y Reynolds (1989), describen los núcleos metamórficos por medio de modelos, explicando así el origen de estos elementos extensionales identificados en el noroeste de México y que se extienden a lo largo de la costa oeste de Norteamérica hasta el sur de Canadá. En este último contexto Salas (1968), fue uno de los primeros en cartografiar las estructuras de foliación en estos núcleos metamórficos. En el centro norte de Sonora, durante los años noventa Nourse (1989), Nourse (1990) y Nourse et al. (1994), desarrollaron estudios sobre el MMCC, e identificaron algunos otros intrusivos deformados que clasificaron como núcleos metamórficos. 7

6 Posteriormente Miranda-Gasca y De Jong (1992), publicaron un trabajo sobre la tectónica extensional de la cuenca Magdalena, en donde incluyen fechamientos de algunas unidades litológicas del área. Posteriormente Miranda-Gasca et al. (1998), desarrollaron estudios sobre la mineralización de boratos del noroeste de Sonora en México y proponen un origen magmático del boro sin excluir totalmente la posibilidad de que éste pudo haber sido lixiviado de rocas circundantes por fluidos hidrotermales. Calles Montijo (1999), estudia la sedimentación de las cuencas de Ures, Tubutama y Magdalena, y después de analizar sus similitudes, propone entre otras cosas, que se adopte el nombre de Formación Tubutama para nombrar a los sedimentos de las cuencas sintectónicas formadas durante la orogenia de mediados del Terciario y que dieron origen a los núcleos metamórficos. Recientemente Herrera-Urbina et al. (2006) publicaron un estudio sobre el plutonismo hiperaluminoso asociado al MMCC. En este trabajo se hace una descripción geoquímica de las rocas miloníticas y se dan a conocer algunas edades de U-Pb en circones de estas rocas. Desde el punto de vista económico, McAunty y Hoffer (1972), reconocieron inicialmente la presencia de boro en la zona conocida como La Mesa del Álamo en la cuenca Magdalena. Estos autores hicieron los primeros estudios de difracción de rayos X en las rocas llegando a identificar la presencia de hawlita. Posteriormente en el año de 1975 Materias Primas Monterrey y US Borax desarrollaron trabajos de exploración sobre toda la cuenca, que finalmente culminaron con el descubrimiento del depósito de colemanita en el año de 1982, en la parte conocida como La Tinaja del Oso. Posteriormente, Materias Primas Magdalena continuó con los trabajos de evaluación y caracterización de reservas minerales. 8