Download PORFIDO TENIENTE: DOS FASES INTRUSIVAS

UNIVER SIDAD DE CONCEPCIÓN
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA
10° CONGRESO GEOLÓGICO CHILENO 2003
PORFIDO TENIENTE: DOS FASES INTRUSIVAS
CARACTERISTICAS GEOLOGICAS, PETROGRAFICAS Y
GEOQUIMICAS, YACIMIENTO EL TENIENTE
ROJAS, A.
Rancagua, Rafael López 786, VI Región, Chile. [email protected]
RESUMEN
El Pórfido Teniente, está compuesto por una serie de variedades petrográficas de características
primarias y secundarias. Las relaciones de contacto entre las variedades primarias y sus
características petrográficas permiten definir dos unidades litológicas dentro del pórfido
denominadas: Pórfido Dacítico Hipidiomorfo y Pórfido Dacítico Idiomorfo. Estas dos fases
intrusivas se emplazaron en el Complejo Intrusivo Máfico El Teniente, sucesivamente en el
tiempo y a través de sistemas estructurales secundarios. La primera etapa de intrusión y
cristalización, representada por el Pórfido Dacítico Hipidiomorfo, ocurrió hace 5.3 Ma.
Petrográficamente, ambas rocas tienen textura porfídica, y corresponden a pórfidos dacíticos
leucocráticos, compuestos principalmente por cristales de plagioclasa, books de biotita y “ojos”
de cuarzo; masa fundamental de cuarzo y cantidades subordinadas de plagioclasa, biotita y
feldespato potásico pertítico. Químicamente, la roca en ambos pórfidos tiene un carácter
subalcalino metaluminoso de afinidad calco-alcalina, con contenidos de SiO2 variable entre 66 y
68% en peso, altos contenidos de Al2O3 (>17%) y Na2O (>4%), con contenidos medios de K2O
(≈2,5%) y razones variables de Fe2O3/MgO (0,8 a 3). Las Tierras Raras se encuentran
fuertemente fraccionadas con razones [La/Yb]N>17. Las variedades petrográficas secundarias
forman parte del Pórfido Dacítico Idiomorfo, y corresponden a roca fuertemente alterada, donde
las características texturales y composicionales primarias se encuentran modificadas.
INTRODUCCION
El propósito de la presente contribución, es exponer a la comunidad geológica los resultados
[1]
obtenidos en el estudio desarrollado como Memoria para optar al título de Geólogo , cuyo
objetivo fue realizar una caracterización geológica, petrográfica y geoquímica del Pórfido
Teniente, el cual es uno de los más importantes y controversiales intrusivos que conforman al
yacimiento El Teniente.
La investigación contó con el auspicio de la Superintendencia Geología de la División El
Teniente, CODELCO-CHILE, y fue una contribución al “Modelamiento Geológico del
Yacimiento El Teniente” dirigido especialmente al sector norte del yacimiento, con el propósito
de apoyar al Proyecto Desarrollo Teniente - 25 años.
Todas las contribuciones fueron proporcionados directamente por los autores y su contenido es de su exclusiva responsabilidad.
GEOLOGIA
El Pórfido Teniente, se emplazó en el Complejo Intrusivo Máfico El Teniente a través de
sistemas estructurales secundarios ubicados dentro de la Zona de Falla Teniente (ZFT). El cuerpo
tiene forma tabular de 1.300 m de longitud y actitud subvertical, cuyo eje de emplazamiento
sigue una orientación aproximada NS en coordenadas mina (Norte mina: 14º19’34’’ respecto al
norte astronómico). Su extremo sur se encuentra truncado por la megaestructura Chimenea de
Brechas Braden (Figura 1).
[1, 2]
Al interior del Pórfido Teniente, se reconocen dos variedades petrográficas principales
, y
cada una conforma a una unidad litológica, denominadas Pórfido Dacítico Hipidiomorfo y
Pórfido Dacítico Idiomorfo (Figura 1).
El Pórfido Dacítico Hipidiomorfo, se ubica en la porción occidental de la parte sur del Pórfido
Teniente, y conforma un cuerpo de actitud subvertical de sección tabular de 500 m de largo de
orientación general NS, con anchos variables entre los 50 y 150 m en el nivel Ten-7 (2.063 m
s.n.m.) (Figura 1). El contacto con las rocas del Complejo Intrusivo Máfico El Teniente es en gran
medida tajante y de contornos sinuosos, exhibiendo en general un bajo contenido relativo de
xenolitos de la roca de caja sin alterar.
El Pórfido Dacítico Idiomorfo, en el nivel Ten-7 (2.063 m s.n.m.), conforma un cuerpo elongado
de 1300 m de largo de actitud subvertical, con anchos que varían entre los 20 y 100 m. En la
porción oriental de la zona sur del Pórfido Teniente, el cuerpo tiene una orientación NS, mientras
que en el sector norte se distribuye según una orientación N20ºW (Figura 1). En el contacto con
las rocas del Complejo Intrusivo Máfico El Teniente, se desarrolla una franja de hasta 100 m de
ancho, denominada PDIc (Figura 2), la cual presenta contenidos variables de xenolitos y
megaxenolitos de rocas máficas parcial o totalmente alterados, los cuales se encuentran en una
matriz de roca de Pórfido Dacítico Idiomorfo. La franja presenta una estructura interna, donde es
posible definir tres zonas, las cuales se diferencian entre sí por el modo e intensidad de la
alteración que presentan las inclusiones. En el contacto entre los Pórfidos Hipidiomorfo e
Idiomorfo, se encuentra la misma franja incluyendo además xenolitos de roca del Pórfido
Dacítico Hipidiomorfo.
El extremo sur de ambos pórfidos se halla en contacto con la Chimenea de Brechas Braden, la
cual se caracteriza por la presencia de una amplia gama de brechas incluidas en la unidad brecha
marginal (Figuras 1 y 2), compuestas esencialmente por fragmentos de los pórfidos intensamente
alterados en una matriz principalmente de turmalina.
El Pórfido Dacítico Idiomorfo, se caracteriza además, por presentar una alteración hidrotermal de
carácter fuerte que modificó los rasgos texturales y composicionales primarios de la roca en el
techo del cuerpo, diferenciando en esta parte a una variedad petrográfica secundaria denominada
Pórfido Dacítico Idiomorfo alterado (PDIa) (Figura 2). En los márgenes del pórfido Idiomorfo,
xenolitos de rocas máficas se presentan parcial o totalmente alterados y/o asimilados con
desarrollo de roca híbrida, donde se distinguió una segunda variedad petrográfica secundaria,
denominada Pórfido Dacítico Idiomorfo de biotita (PDIb) (Figura 2).
Figura 1. Unidades litológicas del nivel Ten-7 Extracción y Traspaso (2.063 m s.n.m.), con las litologías más relevantes del
yacimiento El Teniente y que muestra la distribución de las unidades litológicas que conforman al Pórfido Teniente. Plano
geológico tomado de Rojas, 2003.
Figura 2. Variedades petrográficas del nivel Ten-7 Extracción y Traspaso (2.063 m s.n.m.), con las litologías más relevantes del
yacimiento El Teniente y que muestra la distribución de las variedades petrográficas que conforman al Pórfido Dacítico
Idiomorfo. Plano geológico tomado de Rojas, 2003.
[3, 4]
La ZFT, de características distritales, presenta entre varios, dos sistemas estructurales
: N60°E
y N50°W, los que habrían estado activos antes, durante y después de la formación del yacimiento
[5]
El Teniente . Estos, evidencian un episodio de deformación de edad estimada entre los 14 ± 0,9
[3]
a 2,9 ± 0,3 Ma , durante el cual se habrían emplazado las rocas del depósito. De acuerdo a las
características petrográficas, distribución espacial y geometría que presentan los Pórfidos
Hipidiomorfo e Idiomorfo, se ha interpretado los posibles sistemas estructurales que habrían
[4]
controlado el emplazamiento de éstos . El emplazamiento del Pórfido Dacítico Hipidiomorfo
habría ocurrido a través del sistema estructural NE, durante un régimen distensivo y fuera de los
canales de alto cizalle; mientras que el del Pórfido Dacítico Idiomorfo, habría estado controlado
por el sistema estructural NW, ubicado dentro de zonas de alto cizalle.
Dataciones efectuadas en muestras del Pórfido Dacítico Hipidiomorfo mediante los métodos K[6]
[7]
Ar y 40Ar-39Ar en biotita y biotita-sericita respectivamente, definen una edad de alteración y
[7, 8]
mineralización comprendido entre los 4,6 a 4,8 Ma y edades U-Pb
en circón indican que la
cristalización de este pórfido ocurrió hace 5,3 Ma.
PETROGRAFIA
La roca en el Pórfido Dacítico Hipidiomorfo es de color blanco grisáceo, de textura porfídica de
grano medio, formada por cristales de plagioclasa subidiomorfos de color blanco lechoso, y en
menor proporción “ojos” de cuarzo y books de biotita. La masa fundamental es afanítica de color
gris claro.
En el Pórfido dacítico Idiomorfo, la roca es verde grisácea, de textura porfídica con tamaño del
grano variable entre el fino y medio, compuesta por cristales de plagioclasa idiomorfos
translúcidos de tamaño bimodal, “ojos” de cuarzo, books de biotita y masa fundamental afanítica
de color verde claro.
Ambos pórfidos, poseen composición dacítica y tienen un carácter leucocrático.
Microscópicamente, la roca en los pórfidos Hipidiomorfo e Idiomorfo, se encuentra constituida
por fenocristales de plagioclasa principalmente, cuarzo, biotita (Figura 3 A y C), feldespato
potásico pertítico caracteriza a la roca del Pórfido Dacítico Hipidiomorfo y anfíbol a la del
Pórfido Dacítico Idiomorfo. La masa fundamental de textura aplítica, está compuesta por cuarzo
y cantidades subordinadas de plagioclasa, feldespato potásico pertítico y biotita (Figura 3 B y D).
Pórfido Dacítico Hipidiomorfo: Los fenocristales de plagioclasa en el Pórfido Dacítico
Hipidiomorfo principalmente son subhedrales y muestran desarrollo de maclado marcado y
zonación incipiente, con contenidos de Anortita variable entre An17 y An28, cuya zonación
composicional es normal e inversa. En la masa fundamental, la plagioclasa se encuentra de
manera incipiente en cristales euhedrales de hábito tabular.
El cuarzo se encuentra en forma subordina como fenocristales anhedrales u “ojos”, y es el
principal constituyente de la masa fundamental, el cual se presenta en cristales anhedrales los que
conforman un mosaico irregular y poco homogéneo.
El feldespato potásico, se encuentra como pertita producto del reemplazo parcial o total de los
fenocristales de plagioclasa desde el borde hacia el centro. La ocurrencia de este mineral está
estrechamente relacionado a la presencia de vetillas y/o microvetillas de cuarzo-feldespato
potásico-anhidrita-opacos y guías de feldespato pótasico. En la masa fundamental, se encuentra
aisladamente en granos pertíticos.
Figura 3. Fotomicrografías de secciones transparentes. A - B: Pórfido Dacítico Hipidiomorfo, C - D: Pórfido
Dacítico Idiomorfo. (A y C) Vista general de la textura nicoles cruzados a 2,5x; 5,3×4,2 mm. A: Roca de textura
porfídica subidiomorfa, C: Roca de textura idiomorfa bimodal. (B y D) detalle de la masa fundamental; nicoles
cruzados a 20x; 7,0×5,5 mm. Pl: plagioclasa; Qz: cuarzo, Bt: biotita; Pt: feldespato potásico pertítico; An:
anhidrita.
La biotita de color pardo rojizo, se presenta aisladamente en fenocristales euhedrales de hábito
hexagonal o tabular y escasos microlitos diseminados en la masa fundamental.
En general el borde de los fenocristales se encuentra fuertemente reabsorbido por la reacción con
la fase aplítica que constituye la masa fundamental; donde son frecuentes los embahiamientos en
el cuarzo y los mantos de reacción alcalina en las plagioclasas.
Pórfido Dacítico Idiomorfo: En el Pórfido Dacítico Idiomorfo, la plagioclasa presenta
composiciones variables entre An21 y An25, cuyos fenocristales, de tamaño bimodal, son
esencialmente euhedrales con zonación marcada y maclado difuso. La zonación composicional es
normal e inversa. En la masa fundamental se encuentra distribuida en forma aislada en cristales
ehuedrales de hábito tabular.
Fenocristales de cuarzo y biotita se encuentran con la misma forma, distribución y frecuencia que
en la roca del Pórfido Dacítico Hipidiomorfo. De igual manera que en la unidad anterior, el
cuarzo es el principal constituyente de la masa fundamental, pero es más fino conformando un
mosaico más homogéneo.
El anfibol se encuentra en todas las variedades petrográficas del Pórfido Dacítico Idiomorfo y se
presenta en escasos fenocristales euhedrales de hornblenda o pseudomorfos de biotita según
anfíbol.
La reabsorción que presenta el borde de los fenocristales es de carácter leve, y en general éstos
presentan contornos bien definidos.
En la variedad petrográfica secundaria PDIa, la alteración está determinada fundamentalmente
por una fuerte argilización y sericitización de la plagioclasa, cloritización y biotitización
pseudomorfa de biotita y anfíbol respectivamente (Figura 4A). La masa fundamental se encuentra
totalmente silicificada y sericitizada (Figura 4B).
Figura 4. Fotomicrografías de las variedades petrográficas secundarias en el Pórfido Dacítico Idiomorfo: PDIa
(A-B) PDIa y PDIb (C-D). A y C: vista general de la textura, nicoles cruzados a 2,5x; 5,3×4,2 mm; B y D: detalle de
la masa fundamental, B: nicoles cruzados 40x; 0,34×0,27 mm. D: a 20x; 0,7×0,55 mm. Pl: plagioclasa, Qz: cuarzo,
Bt: biotita; Pt: feldespato potásico pertítico Af: anfíbol; An: anhidrita; Op: opaco.
La roca en la variedad PDIb es de color pardo oscuro de textura porfídica de grano medio y masa
fundamental afanítica de color pardo con biotita finamente diseminada.
Microscópicamente en PDIb (Figura 4C), se observan fenocristales euhedrales de plagioclasa, de
composición variable entre la Oligoclasa y Andesina (An21-An34), con zonación marcada y
composicionalmente inversa, cuarzo, biotita y pseudomorfos según anfíbol. La masa
fundamental, está compuesta principalmente por plagioclasa (An20-An39) y biotita, menores
cantidades de cuarzo y granos pertíticos (Figura 4D).
GEOQUIMICA
La geoquímica que presentan las rocas en los Pórfidos Dacíticos Hipidiomorfo e Idiomorfo es
consistente con el patrón de distribución que poseen las rocas félsicas de arco a la latitud de El
Teniente (≈ 34ºS).
Composicionalmente, corresponden a la de una dacita, con contenidos de SiO2 variable entre el
66 y 68% en peso, presentando un carácter subalcalino de afinidad calcoalcalina con contenidos
de medio potasio (K2O ≈ 2,5%), e índices ASI<1, definiendo un carácter metaluminoso por el
alto contenido de Na2O (>5,5%) y de Al2O3 (>17%), y razones de FeO/MgO variables entre 0,8 y
3.
Los patrones de tierras raras, se encuentran fuertemente fraccionados con razones [La/Yb]N>17, y
son consistentes con el carácter calcoalcalino que posee la roca en los pórfidos dacíticos
Hipidiomorfo e Idiomorfo. Presentan además altos contenidos Sr, bajos en Nb, ausencia de
anomalías de Eu y bajas concentraciones de REE pesadas e Y. Lo anterior estaría indicando que
el fraccionamiento de la plagioclasa en la fuente no fue importante, mientras que sí lo fue el del
granate residual en la fuente.
En la variedad petrográfica PDIb identificada en el Pórfido Dacítico Idiomorfo, los elementos
mayores y menores marcan patrones de distribución que definen un campo independiente
respecto al SiO2 (entre 65 y 65,5% SiO2), pero muestra el mismo patrón de distribución de REE y
y de Multielementos o Spider, presentando un mayor contenido relativo de REE y de elementos
compatibles.
CONCLUSIONES
El Pórfido Teniente, se encuentra compuesto principalmente por dos unidades litológicas, cuyas
rocas son composicional y texturalmente similares, y éstas representan dos fases o pulsos de
intrusión, emplazados sucesivamente en el tiempo, los que cristalizaron a niveles someros dentro
de la corteza, constituyendo a cuerpos hipabisales.
Un primer pulso, comprende al emplazamiento del Pórfido Dacítico Hipidiomorfo, el cual se
habría emplazado en las rocas del Complejo Intrusivo Máfico El Teniente a través de un sistema
estructural secundario de orientación general ENE. La cristalización de este intrusivo habría
ocurrido hace 5,3 Ma.
Un segundo pulso, se habría emplazado entre las rocas máficas y el límite Norte y Este del
Pórfido Dacítico Hipidiomorfo, por medio de un sistema estructural secundario de orientación
general WNW, quedando caracterizado por el Pórfido Dacítico Idiomorfo.
Las características petrográficas de la roca en el Pórfido Dacítico Hipidiomorfo, sugieren
condiciones de mayor equilibrio de cristalización, probablemente más prolongada en el tiempo,
que aquellas imperantes en la formación del Pórfido Dacítico Idiomorfo, donde en esta última, las
características petrográficas de la roca, indican un enfriamiento más rápido del líquido residual,
cristalizando rápidamente la masa fundamental en una mesostasis de grano más fino.
La geoquímica sugiere afinidad genética entre el Pórfido Dacítico Hipidiomorfo y el Pórfido
Dacítico Idiomorfo.
De acuerdo a las características petrográficas macro y microscópico de la roca, composición
mineralógica, relaciones de contacto y distribución espacial que presentan las variedades
secundarias reconocidas en el Pórfido Dacítico Idiomorfo, se interpreta que PDIa corresponde a
una zona con una alteración hidrotermal de carácter fuerte caracterizada por la destrucción parcial
o total de los feldespatos y recristalización de la masa fundamental por cuarzo criptocristalino;
mientras que PDIb sería el resultado de una serie de reacciones durante la asimilación de
xenolitos de rocas máficas por el magma que originó al pórfido Idiomorfo (Ver Rojas, 2003).
REFERENCIAS
[1]
Rojas, A., 2003. Petrografía y geoquímica del Pórfido Teniente, ubicado en el sector norte del yacimiento El
Teniente. Provincia de Cachapoal, VI Región, Chile. Memoria para optar al título de Geólogo. 133 p. Universidad
de Concepción, Facultad de Ciencias Químicas, Departamento de Ciencias de la Tierra. Concepción, Chile.
[2]
Ossandon, G., 1974. Petrografía y alteración del pórfido dacítico, yacimiento El Teniente. Memoria para optar al
título de Geólogo. 189 p. Universidad de Chile, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Departamento de
Geología. Santiago, Chile.
[3]
Garrido, I., Riveros, M., Cladouhos, T., Espiñeira, D. & Allmendinger, R., 1994. Modelo geológico-estructural,
yacimiento El Teniente. Actas del VII Congreso Geológico Chileno, Vol. 2, p. 1.553 - 1.558, Concepción, Chile.
[4]
Garrido, 1995. Proyecto geodinámico mina El Teniente. Geología estructural del distrito y mina El Teniente y
situación geodinámica regional. Informe inédito, 61p. Tomo 1. Superintendencia Geología, División El Teniente,
Codelco-Chile. Alto Colón, Chile.
[5]
Reyes, F., 1979. Estudio geológico-estructural del yacimiento El Teniente. Memoria para optar al título de
Geólogo. 196 p. Universidad de Chile, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Departamento de Geología.
Santiago, Chile.
[6]
Cuadra, P., 1986. Geocronología K-Ar del yacimiento El Teniente y áreas adyacentes. Revista Geológica de Chile,
N°27, p. 3 - 26. Santiago, Chile.
[7]
Maksaev, V., Munizaga, F., Mcwilliams, M., Thiele, K., Arevalo, A., Zuñiga, P. & Floody, R., 2001. 40Ar/39Ar
geochronology of the El Teniente porphyry copper deposit. III Simposio Sudamericano de Geología Isotópica.
Pucón, Chile, Extendend Abstracts. p. 469 - 499. (CD-ROM).
[8]
Maksaev. V., Munizaga, F., Mcwilliams, M., Fanning, M., Mathur, R., Ruiz, J. & Thiele, K., 2002. El Teniente
porphyry copper deposit in the Chilean Andes: new geochronological timeframe and duration of hydrotermal
activity. 2002 Denver Annual Meeting (October 27-30, 2002). Paper N°152-4, 1 p.