U N I V E R S I D A D D E C O N C E P C I Ó N DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA 10 CONGRESO GEOLÓGICO CHILENO 2003

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1 U N I V E R S I D A D D E C O N C E P C I Ó N DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA 10 CONGRESO GEOLÓGICO CHILENO 2003 ANTECEDENTES GEOLÓGICOS DEL YACIMIENTO LA ESCONDIDA Gerencia de Geología Minera La Escondida Av. De la Minería 501 Casilla 690 walter.o.veliz@bhpbilliton.com jorge.h.camacho@bhpbilliton.com VÉLIZ W., CAMACHO J. GENERALIDADES El propósito del presente trabajo es aportar nuevos antecedentes al conocimiento geológico del yacimiento La Escondida. La información que se presenta proviene principalmente del mapeo de sondajes y de bancos, así como también de trabajos inéditos realizados en el área. El yacimiento La Escondida está ubicado en el borde occidental de la Cordillera de Domeyko, en la Segunda Región, a 130 km al sureste de la ciudad de Antofagasta y a una altitud media de m s.n.m. El acceso se logra a través de un camino asfaltado que comunica directamente de la ciudad de Antofagasta con las dependencias de la mina ( Figura N 1). Figura N 1. Ubicación y accesos al yacimiento La Escondida Todas las contribuciones fueron proporcionados directamente por los autores y su contenido es de su exclusiva responsabilidad.

2 LITOLOGÍA El yacimiento La Escondida, está asociado genéticamente a un complejo intrusivo de composición monzonita a granodiorita, claramente en contacto de intrusión con rocas volcánicas andesíticas de la Formación Augusta Victoria, cuerpos subvolcánicos tardíos de composición riolítica y diques dacíticos. ROCAS VOLCÁNICAS Están representadas por volcanitas andesíticas de la Formación Augusta Victoria (García, 1967) del Cretácico Superior a Terciario Inferior. Macroscópicamente las andesitas en el yacimiento se caracterizan por exhibir una textura porfídica compuesta por abundantes y difusos fenocristales de plagioclasas, moderadamente alterados a sericita-arcillas. Los máficos corresponden a biotitas y hornblendas que por lo general, se presenta con intensa alteración a biotita secundaria y débil cloritización, en ocasiones totalmente decolorados. La masa fundamental es afanítica a microfanerítica con abundante biotita secundaria intersticial, parcialmente cloritizada, o bien de color blanquecina alterada a sericitaarcillas. De acuerdo al tipo e intensidad de la alteración que afecta a esta unidad, presenta un color característico entre las cuales se reconocen andesitas de color gris verdosa, gris oscura, verde oliva, verde-amarillento y blanco grisáceo con variaciones a ocre-amarillento. Su distribución es amplia en el yacimiento y son intruidas por el Complejo Intrusivo Feldespático Escondida (CIFE), Pórfido Cuarcífero y diques dacíticos. Las andesitas se exponen mayoritariamente en el sector suroeste del rajo, extendiéndose fuera de los límites del diseño del pit final (ver figura N 2). La mineralización asociada a esta unidad, se presenta mayoritariamente llenando fracturas y corresponde a limonitas (zona de lixiviación), con cuerpos restringidos de mineralización oxidada de cobre y mixta (mezcla de oxidados y sulfuros de Cu) dispuesta principalmente en fracturas e impregnaciones. En menor proporción, se reconocen sulfuros de cobre secundarios y primarios en vetillas y fracturas. ROCAS INTRUSIVAS Corresponden al Complejo Intrusivo Feldespático Escondida (CIFE), Pórfidos Cuarcíferos y cuerpos tardíos estériles tales como Dacitas. - COMPLEJO INTRUSIVO FELDESPÁTICO ESCONDIDA (CIFE). Perelló 1986 en Quiroz 1998 menciona que varias fases de intrusión pueden estar presentes en La Escondida. A su vez, Quiroz (op.cit.) ha identificado cuatro fases de intrusión en el CIFE. Este complejo intrusivo, denominado informalmente Pórfido Feldespático, tiene composición intermedia variando de monzonita a granodiorita y exhiben textura porfídica compuesta por fenocristales de plagioclasas que constituyen el 40% a 60% del volumen total de la roca. Estos cristales tienen formas subhedrales a euhedrales y tamaños que varían entre 0,5 mm y 7 mm. Del mismo modo, ocurren notables books de biotitas y hornblenda, de tamaño no superior a 3 mm que representan del 3% al 5% del volumen total de la roca. Los cristales de cuarzo reconocidos son subredondeados y su porcentaje volumétrico es variable de 1% a 6%.

3 La masa fundamental, es esencialmente cristalina y de composición felsofídica. En el ambiente de alteración potásica se reconoce feldespato potásico y biotita intersticial. La edad de intrusión, de acuerdo a Richards (1999), en dataciones U-Pb es de 37, Ma. Este complejo instruye a las rocas volcánicas de composición andesítica y a su vez es instruido por pórfidos cuarcíferos, cuerpos de brechas y diques de composición dacítica (ver figura N 2). El CIFE o Pórfido Feldespático, es la unidad litológica de mayor relevancia en el yacimiento, tanto por su extensa exposición volumétrica, como por su estrecha relación con la mineralización de Cu-Mo. Constituye un cuerpo elongado, cuya orientación principal es N W, la cual coincide con la orientación de la mineralización secundaria y primaria en el yacimiento. En esta unidad, se reconoce una zona lixiviada con mineralización de limonitas, esencialmente hematíticas, oxidados de cobre, mixtos (mezcla de óxidos y sulfuros de cobre), mineralización secundaria, principalmente calcosina, covelina y mineralización primaria que está representada por pirita, calcopirita, molibdenita y bornita. La mineralización reconocida se presenta de variadas formas, siendo las ocurrencias principales la diseminación, vetillas y relleno de fracturas. - PÓRFIDO CUARCÍFERO. De composición equivalente a una riolita. Se caracteriza por un color variable de blanco a gris claro con notable textura porfídica, constituido por fenocristales de plagioclasa de hábitos tabulares y formas subhedrales a euhedrales y tamaños variables entre 0,5mm y 4 mm, que representan el 20% a 30% del volumen total de roca. Presenta cristales de cuarzo ( ojos ) de formas anhedrales a euhedrales (generalmente con embahiamiento y fracturamiento evidente) con tamaños de hasta 3mm, cuyas cantidades son iguales o superiores al 7% del volumen total de la roca. También se observan books de biotitas euhedrales de 1mm a 2 mm, parcial a totalmente decoloradas, que representan menos del 5% en volumen total de la roca. La masa fundamental, exhibe textura variable entre afanítica y fanerítica fina y de composición felsofídica. En el extremo este del yacimiento, que coincide con la pared este del rajo actual, el pórfido cuarcífero tiene forma elongada en sentido NS. En el se reconocen estructuras de flujo y cuerpos de tobas líticas cristalinas. Por otro lado, en el centro del depósito, pared norte del actual rajo, este pórfido cuarcífero se reconoce en forma de estructura dómica y cuyo conducto ha sido reconocido en profundidad a través de sondajes (ver figura N 2 y N 3). La edad de intrusión de este pórfido cuarcífero de acuerdo a dataciones en K-Ar es de 34,7 +- 1,7 Ma (Richards, op.cit.). De acuerdo a últimas observaciones de terreno tales como contactos de intrusión, vetillas de cuarzo y tipo de mineralización, el pórfido cuarcífero de la pared este, sería más antiguo que el (CIFE). De prosperar esta hipótesis, habrían dos eventos de intrusión, de distintas edades para el pórfido cuarcífero de composición riolítica. La principal mineralización asociada a esta unidad corresponde a limonitas (zona lixiviada) con sectores restringidos que presentan mineralización primaria y secundaria de Cu y Fe. Esta

4 mineralización al igual que en las andesitas se observa principalmente llenando fracturas y en menor proporción en vetillas. - PÓRFIDO DACÍTICO. Roca de color gris blanquecino y disposición filoniana NW-SE. Su localidad típica se encuentra en la pared este del rajo actual. Presenta textura porfídica y masa fundamental microfanerítica de composición felsofídica. Los fenocristales están compuestos por plagioclasas, biotitas y cuarzo. Las plagioclasas representan el 25% del volumen total de la roca, hábito tabular, forma subhedral a euhedral y tamaños que fluctúan entre 1mm a 7 mm. Presenta Books de biotita, de tamaños variables entre 1mm a 2 mm, representando aproximadamente el 1% del volumen total de la roca. Los cristales de cuarzo reconocidos son translúcidos (2%), subredondeados y de tamaño promedio entre 1mm y 2 mm (ver figura N 2). Figura N 2. Muestra la distribución actual de la litología y estructuras principales en el rajo La Escondida BRECHAS MAGMÁTICA-HIDROTERMAL De acuerdo al tipo de relleno y matriz que contengan, se han agrupado en dos tipos: Brechas Hidrotermales y Brechas Ígneas. Las brechas equivalen aproximadamente al 5% del total de las rocas del yacimiento (ver figura N 2 y N 3). - BRECHAS HIDROTERMALES. Ellas exhiben textura fragmental, con proporción variable de matriz y relleno hidrotermal, con coloración variable de gris oscuro a blanquecino. Los fragmentos presentan tamaños variables entre 2 mm y 20 cm, con formas subangulosas a subredondeadas, pudiendo contener variados tipos de fragmentos, tales como pórfidos feldespáticos, pórfidos cuarcíferos y andesíticos. La matriz, está conformada principalmente por polvo de roca que en ocasiones presenta mineralización diseminada de sulfuros de cobre y fierro. Por otro lado, el relleno corresponde a

5 cristalización in situ de cuarzo y sulfuros de cobre y fierro, siendo de gran importancia económica los contenidos de calcosina y covelina. - BRECHAS IGNEAS. Se caracterizan por tener la matriz de origen ígneo y cuyos fragmentos son monomícticos a polimícticos. Estas rocas muestran textura fragmental. La matriz está conformada por cristales de feldespatos alterados a cuarzo-sericita, relictos de máficos sericitizados y argilizados y relativa abundancia de cristales de cuarzo insertos en una masa de composición felsofídica. Por otro lado, los fragmentos ocupan entre un 20% a 70% del volumen de la brecha, presentando formas subangulosas a subredondeadas, con tamaños muy variables (milimétricos, centimétricos o mayores) formados por fragmentos de pórfido feldespático y en menor proporción de andesitas y brechas. Figura N 3. Sección N, muestra la interpretación litológica sobre la base de sondajes y mapeos de bancos. ROCAS SEDIMENTARIAS En el yacimiento la secuencia sedimentaria corresponde a gravas, las cuales constituyen una secuencia de sedimentos continentales moderadamente consolidadas, de color pardo-rojizo a gris blanquecino, compuesta por fragmentos polimícticos, mal seleccionados, angulosos a subangulosos, con tamaños variables (milimétricos a decimétricos) en los cuales se reconocen los distintos tipos litológicos más antiguos presentes en el yacimiento. La matriz, de proporción variable, está compuesta por detritos tamaño arena y el cemento corresponde a yeso, carbonatos y sales indeterminadas. Su disposición es subhorizontal y sobreyace discordante y en no conformidad a todas las unidades antes mencionadas. En el sector sur-suroeste del rajo, las gravas presentan niveles con pobre mineralización exótica de cobre, principalmente crisocola (ver figura N 2).

6 ALTERACIÓN Y MINERALIZACIÓN El desarrollo de la alteración y mineralización en La Escondida es atribuido a cuatro etapas, una temprana o tardimagmática, de transición, hidrotermal principal y hidrotermal tardía (Alcayaga, 1984; Quiroz 1998). ETAPA TEMPRANA O TARDIMAGMÁTICA Relacionada al emplazamiento de los cuerpos intrusivos del CIFE y está constituida por las alteraciones propilítica, potásica (feld. K) y biotítica. La mineralización presente en esta etapa, consiste en calcopirita, pirita, bornita, molibdenita y menor magnetita. - ALTERACIÓN PROPILÍTICA. Esta alteración se caracteriza por la presencia de minerales de alteración tales como clorita, epidota, calcita, y magnetita. Es posible observar esta alteración en las andesitas y pórfidos dacíticos distales y formando un halo alrededor del yacimiento. - ALTERACIÓN POTÁSICA. Su principal asociación está caracterizada por feldespato potásico, biotita, sericita y anhidrita. El feldespato potásico se presenta en finas vetillas de ortoclasa junto a cuarzo y los feldespatos de la roca original están débilmente sericitizados. Esta alteración afecta principalmente al Pórfido Feldespático (CIFE), reconocida en superficie en la pared oeste del rajo y en zonas profundas a través de sondajes. Es característico en esta alteración, la ocurrencia moderada a intensa de vetillas polidireccionales ( stockwork ) de cuarzo-feldespático potásico con mineralización de pirita, calcopirita y bornita. - ALTERACIÓN BIOTÍTICA. Caracterizada por una biotitización de los ferromagnesianos, tanto biotita como anfíboles. Esta alteración se reconoce mayoritariamente en las andesitas, las que exhiben coloración gris oscura a verde oliva, debido a la presencia moderada a intensa de biotita secundaria fina (diseminada, intersticial y en vetillas) y en menor proporción clorita y sericita (ver figura N 3). ETAPA DE TRANSICIÓN Representada por la asociación clorita-sericita y corresponde a la transición entre las asociaciones de alteración potásica-biotítica y cuarzo-sericita. La mineralización asociada a este tipo de alteración esta representada por pirita, calcopirita y molibdenita. - ALTERACIÓN CLORITA-SERICITA. Caracterizada por la alteración de biotita a clorita y plagioclasa a sericita Sus contactos tanto con la alteración superior como con la inferior son gradacionales. Comúnmente se conservan relictos (parches) de alteración potásica (biotitización y feldespato potásico). Es importante señalar que en la mayoría de los casos, este tipo de alteración coincide con un descenso notorio de la ley de cobre, esto debido a que se presenta relacionada a enriquecimiento secundario débil con presencia importante de calcopirita y covelina. Esta alteración presenta mayor variación de leyes, por ende, es más compleja para el control de la producción de la mina. Esta alteración afecta principalmente a las andesitas y en forma secundaria al Pórfido Feldespático (CIFE), debido al carácter más básico de las andesitas respecto al CIFE, producto del mayor contenido de máficos (ver figura N 3).

7 ETAPA HIDROTERMAL PRINCIPAL Se relaciona a la asociación mineralógica cuarzo-sericita que afectaron a las asociaciones y texturas tardimagmáticas preexistentes. La mineralización característica de esta alteración es pirita, calcopirita y molibdenita subordinada. - ALTERACIÓN CUARZO-SERICITA. Esta alteración está constituida por un agregado de cuarzo-sericita que se presenta en forma pervasiva y dominante, obliterando prácticamente la totalidad de la textura original de la roca. También se reconoce en halos de vetillas de cuarzo, cuyos espesores son de milimétricos a centimétricos. Esta alteración, se caracteriza por presentar ausencia de feldespato potásico y los máficos existentes están completamente decolorados o blanqueados. Este tipo de alteración presenta su mejor expresión en el CIFE principalmente, desde el techo de sulfuros hasta la base del enriquecimiento y coincide con las mejores leyes de cobre del depósito. El CIFE con esta alteración, presenta mineralización en forma diseminada, en stockwork o enrejado de finas vetillas de cuarzo, cortadas y coexistiendo con vetillas de cuarzo con halo sericítico, que contienen fina diseminación de calcosina-pirita (ver figura N 3). En sus intensidades moderada a débil se caracteriza por la presencia de sericita de color verde, cantidades escasas de biotita y muy escaso feldespato potásico. Esta fase corresponde a una disminución en la intensidad del fenómeno, por lo que en general la diferencia es sutil y ocurre generalmente en profundidad y en contacto lateral con la alteración de transición clorita-sericita. Figura N 4. Sección N, muestra la interpretación de alteración, sobre la base de sondajes y mapeos de bancos. ETAPA HIDROTERMAL TARDÍA Representada por la alteración argílica avanzada, la cual correspondería al último evento de alteración y mineralización en el yacimiento. La mineralización esta representada por vetas polimetálicas tardías con enargita, calcosina, covelina, pirita, calcopirita y menor esfalerita, relacionado a un sistema de alta sulfidización. - ALTERACIÓN ARGÍLICA AVANZADA. Se distribuye en las partes altas, norte y este del yacimiento. Macroscópicamente las rocas presentan aspecto amorfo, con muchas cavidades, sílice residual, buggy sílica, jarosita, menor hematina y alunita en vetillas y llenando cavidades.

8 Otro aspecto común de esta alteración es la forma de motas o cúmulos irregulares de color blanco. Estudios de difracción de rayos X, indican que estos cúmulos presentan una asociación sericita, alunita, pirofilita y diásporo, insertas en una masa subtranslúcida de color gris, conformada principalmente por sílice y sericita (ver figura N 3). ZONACIÓN MINERALÓGICA La mineralización de mena y ganga en el yacimiento, se distribuye claramente en tres grandes zonas mineralógicas bien definidas, las cuales corresponden a zonas oxidadas, secundaria o de enriquecimiento y primaria. - ZONA OXIDADA. Representada por una zona Lixiviada, caracterizada principalmente por la presencia de hematita, goetita y jarosita y también en menor proporción, óxidos de manganeso. Bajo ella se reconoce la zona de Parcial Lixiviado, caracterizada por la presencia de óxidos de fierro, mezclados con sulfuros de fierro y cobre, tanto primarios como secundarios, los cuales muestran oxidación parcial in situ. La zona de Óxidos de Cobre, está formada por óxidos de fierro y óxidos de cobre, caracterizados estos últimos, por la presencia de brochantita y antlerita como mena principal y en forma secundaria, pseudomalaquita, libetenita, crisocola, turquesa, tenorita, almagrado, cuprita, cobre nativo, copper wad y malaquita. Inmediatamente bajo ella, se encuentra una Zona de Mixtos, en la cual se mezclan sulfuros de cobre y fierro tanto primarios como secundarios, tales como, calcosina, covelina, calcopirita y pirita con óxidos de cobre y fierro (ver figura N 3). - ZONA ENRIQUECIDA O SECUNDARIA. Bajo la zona oxidada, se encuentra la Zona Secundaria o de Enriquecimiento, caracterizada por la ocurrencia dominante y/o continua de mineralización sulfurada de cobre de carácter secundario, tales como, calcosina y covelina. De acuerdo a las asociaciones mineralógicas, esta gran zona se subdivide en dos: una superior, denominada Alto Enriquecimiento, la cual presenta como mena principal a la calcosina en pátina sobre pirita, en vetillas y en reemplazo y en forma subordinada y esporádica covelina y calcopirita. Bajo ella se ubica la sub-zona de Bajo Enriquecimiento, caracterizada por la presencia continua de calcopirita, junto a covelina, pirita y menor cantidad de calcosina (ver figura N 3). Figura N 5. Sección N, muestra la interpretación de zonas mineralógicas, sobre la base de sondajes y mapeos de bancos. - ZONA PRIMARIA. El techo de la mineralización Primaria o Hipógena está definido por la presencia de calcosina y/o covelina, cuyo contenido es menor o igual al 10% del total de sulfuros

9 de cobre. En esta zona se reconocen principalmente las especies de pirita, calcopirita, molibdenita y dos centros de bornita (ver figura N 3). Figura N 6.- Muestra un esquema ideal de la zonación mineralógica vertical, en el yacimiento La Escondida superficie ZONA LIXIVIADA Presencia exclusiva de óxidos de Fe (+/-Hematita, +/-Jarosita, +/-Gohetita, etc.) ESPESOR DE LAS ZONAS MINERALÓGICAS m ZONA DE OXIDOS DE COBRE (+/-Hematita, +/-Jarosita,+/- Gohetita, +óxidos de Cu, +/-Cuprita) Presencia de óxidos de Fe + óxidos de cobre m ZONA DE MIXTOS Presencia de óxidos de Cu + Sulfuros de Cu (+/-Hematita,+/-Jarosita,+/-Gohetita, +Oxidos de Cu, Cuprita,+Pirita,+Calcosina) m PARCIAL LIXIVIADO Presencia de óxidos de Fe y Sulfuros de Cu y/o Fe (+/-Hematita, +/-jarosita,+/-gohetita,+/- Cuprita, +/-Cu nativo,+/- Pirita,+/- Calcosina, etc.) 15 50m ZONA SECUNDARIA O ENRIQUECIDA ALTO ENRIQUECIDO (+Pirita,+Calcosina,=Cv,=Cpy) Presencia principal de Cc y Py Calcopirita se puede reconocer en pequeñas cantidades, en forma esporádica y discontínua m BAJO ENRIQUECIDO (+Pirita, +Cpy, +Cv,-Cc) Presencia principal de Py, Cpy, Cv y Cc Calcopirita se reconoce en forma continua m PRIMARIO Presencia de minerales primarios. (+Pirita,+Calcopirita,+/-Bornita) Base de enriquecimiento Cc+Cv <= 10% Total de sulfuros de Cu. LIMITADO POR MODELO > 500m ESTRUCTURAS En Escondida se han reconocido cuatro sistemas estructurales que han sido definidos, de más antiguo a más nuevo como sistemas NS, NE, NW y EW. De acuerdo a Vergara (2002), el sistema NS correspondería al sistema principal, el cual está genéticamente relacionado con el sistema de Fallas de Domeyko, siendo este sistema el más antiguo del depósito que habría permitido el emplazamiento del pórfido feldespático (CIFE), y que en definitiva, a partir de sus distintos estadíos de deformación, dio origen al actual esquema estructural de La Escondida. De acuerdo a Padilla (1997), el arreglo estructural en el yacimiento muestra una clara simetría rómbica, que en el marco de la tectónica transcurrente sinestral, característica de la región, sugieren dúplex extensional (Mpodozis et. al. 1993).

10 AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen a Minera Escondida por permitir la confección y publicación del presente artículo, a los colegas geólogos por sus observaciones y a los asistentes técnicos que ayudaron a la realización de las figuras del texto. REFERENCIAS Alcayaga, M. C. 1984, Caracteres geológicos y metalogénicos del sector NW del yacimiento La Escondida. II Región de Antofagasta. Chile, Universidad Católica del Norte. p88. García, F., 1967, Geología del Norte Grande de Chile. Sociedad Geológica de Chile. Symposium sobre el Geosinclinal Andino N 3.p138, edición auspiciada por ENAP. Quiroz, F. L., 1998, Reporte sobre la geología del pórfido cuprífero Escondida, Antofagasta, Chile, Minera Escondida Ltda. p50. Informe interno. Mpodozis, C., Marinovic, C., Smoje, I., (1993). Eocene left lateral strike-slip faulting and clockwise rotations in the Cordillera de Domeyko, west of Salar de Atacama, northern Chile. In International Symposium on Andean Geodynamics, Antofagasta, N 2, p Padilla, R., 1997, Actualización e interpretación de la geología del depósito Escondida. Proyecto de tesis a desarrollar en la Universidad de Tucson, Arizona. p48. Inédito. Richards, J., Noble, S. y Pringle, M. 1999, A revised late Eoceno Age for Porphyry Cu Magmatism in the Escondida Area, Northern Chile. Economic Geology, v. 94, N 8, p Vergara, G. S., 2002, Geología estructural de Escondida, Segunda Región de Antofagasta, Chile; Implicancia de la deformación frágil en el desarrollo de un sistema de pórfido cuprífero. Tesis de pre-grado, Universidad Católica del Norte. p82. Inédito.

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