PALEOMAGNETISMO EN LOS YACIMIENTOS TIPO PORFIDO CUPRIFERO CHUQUICAMATA Y EL TENIENTE: IMPLICANCIAS TECTONICAS

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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 PALEOMAGNETISMO EN LOS YACIMIENTOS TIPO PORFIDO CUPRIFERO CHUQUICAMATA Y EL TENIENTE: IMPLICANCIAS TECTONICAS ASTUDILLO, N. 1, ROPERCH, P. 2, TOWNLEY, B. 3, FAUNDEZ, M. 3 1 MECESUP. Departamento de Geología, Universidad de Chile, Plaza Ercilla 803. Santiago, Chile. nastudil@ing.uchile.cl 2 IRD/ Departamento de Geología, Universidad de Chile, Plaza Ercilla 803. Santiago, Chile. properch@dgf.uchile.cl 3 Departamento de Geología, Universidad de Chile, Plaza Ercilla 803. Santiago, Chile. btownley@ing.uchile.cl INTRODUCCION Tradicionalmente, el objetivo principal de los estudios paleomagnéticos consiste en intentar definir las rotaciones tectónicas favoreciendo el muestreo de rocas no alteradas que llevan magnetizaciones primarias adquiridas durante la formación de las rocas. Sin embargo y a pesar de las complejidades estructurales y magnéticas encontradas en los yacimientos mineralizados, la magnetización adquirida durante los procesos de alteración y mineralización es un marcador interesante para estudiar la deformación antes, durante y después de la mineralización. En este estudio se presentan dos ejemplos de estudios paleomagnéticos realizados en las minas Chuquicamata y El Teniente. En el caso de Chuquicamata, el estudio paleomagnético presentado a continuación permite entender mejor los mecanismos de deformación que caracterizan a este yacimiento. En contraste, los datos paleomagnéticos obtenidos en El Teniente confirman el menor papel de la tectónica en el principal pórfido de Chile central. Chuquicamata : En el yacimiento Chuquicamata, el rasgo estructural más distintivo corresponde a la Falla Oeste, la que forma parte del Sistema de Fallas de Domeyko [1,2,3,4]. Diversos autores [1,2,3,4] proponen que el Complejo Intrusivo Fortuna (CIF) (Figura 1) estaría desplazado con respecto al Complejo Intrusivo El Abra, siendo éste su continuación por la parte este, atribuyéndole entonces a la falla un movimiento sinistral aproximado de 35 Km. En el yacimiento se definen también varios sistemas estructurales los que en gran parte, son respuesta y consecuencia de la deformación presente y, por consiguiente, del estilo de alteración y mineralización [5,6,7]. A cada uno de estos dominios se le asignan direcciones determinadas e inversiones de movimientos (sinistrales-dextrales), además de tener asociados indicadores, tanto de deformación frágil como dúctil [3]. EL Teniente: El yacimiento tipo pórfido cuprífero El Teniente se encuentra hospedado en rocas volcánicas basálticas e intrusivas, como gabroicas, dioríticas y dacíticas, alrededor y parcialmente dentro del complejo de la brecha de Braden (diatrema). La alteración hidrotermal presente en el depósito es producto de múltiples eventos de alteración/mineralización, entre los que se reconoce la alteración potásica (biotita-magnetita) y clorítica penetrativa, a la que se sobreimpone un evento de alteración fílica. Todas las contribuciones fueron proporcionados directamente por los autores y su contenido es de su exclusiva responsabilidad.

2 MUESTREO Y METODOS PALEOMAGNETICOS Figura 1: Muestreo paleomagnético y direcciones paleomagnéticas asociadas al Pórfido Este y la Granodiorita Fiesta. Los símbolos llenos (abiertos) correponden a inclinaciones positivas (negativas). Las direcciones observadas en la granodiorita Fiesta están a más de 90 de la dirección esperada para el Eoceno-Oligoceno. La foliación magnética observada en tres áreas del complejo Chuquicamata está indicada en rojo. En Chuquicamata, el muestreo incluyó 9 sitios dentro de la mina, de los cuales aproximadamente se obtuvieron 90 testigos orientados, además de 40 muestras a partir de 4 sondajes no orientados. Las muestras corresponden a las rocas intrusivas de la Granodiorita Fiesta (CIF) y del Pórfido Este con diversos grados de alteración. En El Teniente, las muestras fueron tomadas dentro de tres zonas distintas (Teniente sub_6, Regimiento y Esmeralda) de la mina subterránea. Los bloques fueron orientados con un compás magnético. Algunas muestras fueron tomadas de un sondaje no orientado. El tratamiento paleomagnético aplicado incluyó la medición del magnetismo remanente natural [8], y la desmagnetización de las muestras por campo alternativo o termal. Una vez concluida la desmagnetización, se obtuvieron direcciones características para cada uno de los sitios.

3 (a) (b) Figura 2: Diagramas estereográficos de los ejes de los elipsoides de ASM.(ariba) y de flynn (abajo) asociados a (a) la Granodiorita Fiesta y (b) el Pórfido Este. El sitio 4 de la granodiorita Fiesta está identificado con símbolos en gris, mientras el sitio 8 está identificado con símbolos negros. También se realizaron mediciones de Anisotropía de Susceptibilidad Magnética (ASM), técnica utilizada para la determinación de fábricas magnéticas de las rocas. La ASM se debe a una distribución u orientación preferencial de minerales magnéticos con anisotropía de forma o cristalina dentro de una roca. Se representa por un elipsoide cuyos tres ejes corresponden a los ejes de susceptibilidad máxima (kmax), intermedia (kint) y mínima (kmin) y sus direcciones respectivas indican las direcciones principales de anisotropía [9]. RESULTADOS Fábricas magnéticas en Chuquicamata: Los datos de ASM asociados al Pórfido Este y a la Granodiorita Fiesta poseen entre un 20 a 30% de anisotropía total, demostrando la importancia

4 del strain tectónico en el emplazamiento de ambos intrusivos. En el caso de la Granodiorita Fiesta, los elipsoides son mayoritariamente oblatos (figura 2a), con un predominio de la foliación v/s la lineación. La foliación magnética es marcadamente sub-vertical de rumbo cercano al E-W, homogénea. Posiblemente la ASM está dada principalmente por la orientación de micas y anfíbolas entre otros. La foliación magnética descrita en este trabajo podría relacionarse a que, en general, estos minerales en el sistema poseen alteración tardimagmática relacionada a formación de magnetita secundaria, la que probablemente tienda a indicar los patrones de foliación preexistentes [8]. En el caso del Pórfido Este (figura 2b), los elipsoides son mayoritariamente prolatos, con un predominio de la lineación sobre la foliación. La lineación posee un rumbo NNW con un buzamiento hacia el N. Lindsay [6] describe lineación asociada a desplazamiento oblicuo, así como la presencia de ejes de pliegues de características similares relacionados a acortamiento paralelo a la dirección de la Falla Mesabi. En este caso preliminarmente se podría relacionar la lineación con el emplazamiento del Pórfido, con un rumbo pseudo-paralelo al contacto con su roca de caja, delimitado por la Falla Mesabi. Direcciones características en Chuquicamata: Las proyecciones de las direcciones paleomagnéticas asociadas al Pórfido Este y la Granodiorita Fiesta se ilustran en la figura 1. En general, para las muestras relacionadas al Pórfido Este fue posible calcular direcciones paleomagnéticas promedio para cada sitio. Algunas de estas direcciones evidencian deformación local relacionada a los sistemas estructurales del yacimiento (ej: sitio 5). Cabe destacar que los resultados paleomagnéticos obtenidos en este estudio no evidencian rotaciones mayores que involucren al bloque mineralizado completo. Para la Granodiorita Fiesta del CIF, las direcciones características de la magnetización remanente in situ presentan inclinaciones negativas con declinaciones hacia el sur-oeste. Estas direcciones son anómalas respecto de las direcciones esperadas para el período de su emplazamiento y aproximadamente a 90 grados de la dirección de polaridad inversa o normal. EL TENIENTE: Las direcciones observadas (figura 3) no son distintas de la dirección esperada para el Plioceno, sugieriendo la ausencia de basculamiento o de rotación durante o después de la mineralización. La anisotropía magnética es baja (el < 5%) y las orientaciones de los elipsoides de ASM son dispersas, sugiriendo ningun estress tectónico durante el emplazamiento y la mineralización (figura 4). DISCUSION Chuquicamata: Los resultados paleomagnéticos de la Granodiorita Fiesta al oeste de la Falla Oeste pueden ser interpretados de dos maneras: (1) por una rotación de aproximadamente 130º antihorario del bloque de la Granodiorita Fiesta; (2) por un basculamiento de 90 hacia el sur, si la magnetización es de polaridad normal, o hacia el norte si la polaridad es inversa. Respecto de la fábrica magnética, un basculamiento hacia el norte o el sur implicaría una foliación magnética subhorizontal durante el emplazamiento, mientras una rotación antihoraria permite mantener la foliación subvertical y con un rumbo NE-SO en mejor acuerdo con evidencias estructurales regionales [10]

5 Nuestra interpretación de los datos paleomagnéticos con una rotación antihoraria según un eje vertical, está de acuerdo con la evidencia de un fuerte desplazamiento de tipo sinistral, de aproximadamente 35 Km. durante el Oligoceno Superior Mioceno Temprano a lo largo de la Falla Oeste [1,2,5]. El Teniente: Los datos paleomagnéticos no muestran evidencia de una deformación anterior o post emplazamiento de la mineralización. Figura 3: Direcciones de magnetizaciones remanentes características adquiridas durante las etapas tempranas de mineralización en el Yacimiento El Teniente Figura 4: Proyección estereográfica de los polos de foliación magnética y de lineación del área de Teniente sub_6. REFERENCIAS [1] Tomlinson, A. y Blanco, N., Structural evolution and displacement history of the West Fault System, Precordillera, Chile: Part 1, synmineral history. VIII Congreso Geológico Chileno. Antofagasta. Chile. Vol. III, p [2] Tomlinson, A. y Blanco, N., Structural evolution and displacement history of the West Fault System, Precordillera, Chile: Part 1, postmineral history. VIII Congreso Geológico Chileno. Antofagasta. Chile. Vol. III. p [3] Reutter, K., Scheuber, E., y Helmcke, D., The Precordilleran fault system of Chuquicamata, northen Chile: evidence for reversals along arc-paralel strike-slip fault. Tectonophysics, Vol.259, p [4] Dilles, J., Tomlinson, A., Martín, M., y Blanco, N., El Abra and Fortuna complexes: A porphyry copper batholits sinistrally displaced by the Falla Oeste. VIII Congreso Geológico Chileno. Antofagasta. Chile. Vol. III. p [5] Lindsay, D.D., Structural control and anisotropy of mineralization in the Chuquicamata porphyry copper deposits, Chile. Ph.D Thesis. Halifax. NS. Dalhousie Universitie. 381 p. [6] Ossandón, C., Fréraut, C., Gustafson, L., Lyndsay, D. and Zentilli, M., Geology of the Chuquicamata Mine: A Progress Report. Economic Geology. Vol. 96. p [7] Maksaev, V., y Zentilli, M., Marco metalogénico regional de los megadepósitos de tipo pórfido cuprífero del norte grande de Chile. V Congreso Geológico Chileno. Santiago. Chile. Vol.I, p. B109 - B131.

6 [8] Astudillo, N., Roperch, P., Townley, B. y Belmar. M.,, Faundez, M., Effects of hydrothermal alteration on the magnetic properties of rocks: caase studies for two porphyry copper deposits of Chile. Este congreso. [9] Borradaile, G., Magnetics fabrics and petrofabrics: their orientation distributions and anisotropies. Journal of Structural Geology. Vol. 23. p [10] Singer, S., Somoza, R., Tomlinson, A., Lopez de Luchi, M, y Bartolomeu Raposo, I., Magnetic Fabrics in the Antena Granodiorite, Chuquicamata Area, Nothern Chile. Andean Geodinamic, International Symposium, 4 rd ORSTOM-University of Oxford. Extended abstract. p