Geoquímica de sedimentos fluviales de la Hoja La

Geoquímica de sedimentos fluviales de la Hoja La Serena,
resultados preliminares.
Francisca Espinoza*, Juan Lacassie, Catalina Ramírez, Felipe Carrasco, Carolina Miralles, Leonardo Baeza, Felipe
Astudillo y Nicole Muñoz.
Servicio Nacional de Geología y Minería, Avenida Santa Maria 0104, Providencia, Santiago, Chile.
* email:
[email protected]
Resumen. Este trabajo presenta resultados asociados al
análisis estadístico de datos químicos de la Carta
Geoquímica de la Hoja La Serena, IVª Región, Chile. Esta
carta corresponde al cuarto mapa geoquímico de escala
regional a ser generado por el Sernageomin. El set de
datos estudiado incluye 747 muestras de sedimentos, cada
una con 59 elementos químicos (ICP). El procesamiento de
datos mediante generación de microcuencas con el
Software ArcGis 10 y la creación de Índices de Anomalía
para sulfuros (IAS) y para el hierro (IAF), permiten la
identificación tanto de patrones regionales como de
anomalías puntuales.
En particular, el IAF, permite distinguir una marcada
anomalía de Fe2O3, P2O5, Ni, REE, U, TiO2, Y, V, W, Cr2O3,
y Co, con orientación norte-sur, en el sector de la costa,
correlacionándose con la Franja del Hierro de la Cordillera
de la Costa. Se destaca el sector al sur de la Bahía de
Tongoy, donde las concentraciones obtenidas lo convierten
en un posible objetivo de prospección.
Por otra parte, el IAS permite distinguir numerosas
anomalías de S Total, Mo, Cu, Pb, Zn, As, Cd, Sb, Bi, Ag,
Au, Hg y Se, correlacionadas geográficamente a los
principales distritos mineros de la región presentes en el
área de estudio. Destacan las anomalías de la Quebrada el
Arrayán o Andacollo, que drenan el pueblo del mismo
nombre. En esta quebrada se encuentran concentraciones
promedio de Au, Cu, Hg y S Total de 65, 14, 24 y 78 veces
el promedio de la Hoja, respectivamente.
geoquímica de un cauce es amplia. Por una parte, nos
permite identificar zonas anómalas de interés económico
(importante para el desarrollo de un país minero como
Chile), y por otro lado, permite identificar agentes
contaminantes originados por el hombre.
Palabras Claves: Geoquímica, sedimentos fluviales, IV
Región, Andacollo, Hoja La Serena.
2 Metodología
1
Introducción
La composición química de los sedimentos fluviales está
determinada por factores naturales y antrópicos. Entre los
factores naturales de mayor relevancia, se encuentra la
geología del basamento, seguido de la topografía, el clima,
la hidrodinámica del ambiente de depositación, etc.;
mientras que entre los factores antrópicos destacan la
minería, la industria, la agricultura y las zonas urbanas
(Birch et al., 1999).
Esta fuerte relación entre la geoquímica de los sedimentos
fluviales y los factores que la controlan, permite realizar un
diagnóstico de las fuentes a partir del estudio de dichos
sedimentos.
La utilidad de identificar las fuentes que afectan la
Este trabajo presenta resultados asociados al análisis
estadístico de datos geoquímicos del cuarto mapa
geoquímico de escala regional (1:250.000) a ser generado
por el Programa de Cartografía Geoquímica del
Sernageomin. Este mapa corresponde a la Carta
Geoquímica de la Hoja La Serena, IVª Región, Chile.
El área estudiada, se ubica entre los 29°50' y 31°00' S de
latitud y desde el meridiano 70°50' de longitud oeste hasta
la línea de costa, cubriendo una superficie de 16.218 km2.
Los puntos de muestreo se seleccionaron con el fin cubrir
toda el área de la Hoja La Serena, mediante la
caracterización geoquímica de las microcuencas de
drenaje, priorizando aquellas con tamaños superiores o
iguales a 16 km2.
En total se han recolectado 747 muestras desde 624 puntos
de muestreo, las que incluyen sedimentos fluviales activos
y recientes, sedimentos de drenajes y de terrazas fluviales.
2.1 Muestreo, preparación de muestras y análisis
químico
Cada muestra corresponde a un compósito de sub-muestras
(2 a 4 kg en total) en un tramo de entre 20 y 50 m a lo
largo del cauce fluvial. Las muestras se tomaron a una
profundidad máxima de 15 cm utilizando una pala de
PVC.
La preparación se realizó en el Laboratorio de
SERNAGEOMIN. Este proceso incluyó primeramente el
secado y luego el tamizaje de las muestras, para obtener la
fracción <180 μm, la que fue molida en un molino de
ágata. El material resultante fue analizado, mediante
espectrometría de masa y emisión en el laboratorio
AcmeLabs (Canadá), obteniéndose concentraciones para
un total de 59 elementos y compuestos químicos. Estos
datos fueron compilados en una base de datos, la cual
incluye, información georreferencial y observaciones
geológicas asociadas a cada muestra.
2.2 Procesamiento de datos
Utilizando herramientas de delimitación de Cuencas
Hidrográficas del Software ArcGIS 10, se definieron 528
microcuencas, donde cada microcuenca corresponde al
área de influencia para un punto de muestreo, con un área
promedio de 27,54 km2. A cada cuenca se le asigna la
información geoquímica obtenida para la muestra
relacionada, representándose con una escala de color.
Esta metodología permite asignar de manera gráfica las
concentraciones geoquímicas obtenidas en cada muestra, a
su posible área de influencia.
Para efectos de este análisis, los ríos principales nos son
incluidos, por presentar caudales mayores, reflejando en
muchos casos, proveniencias más distantes, fuera del área
de estudio.
2.2.1 Índice de Anomalía
Con el fin de identificar anomalías asociadas a
mineralización de sulfuros, se crea el Índice de Anomalía
de Sulfuros (IAS), que agrupa los resultados de aquellos
elementos comúnmente asociados a este tipo de depósitos:
S, Mo, Cu, Pb, Zn, As, Cd, Sb, Bi, Ag, Au, Hg y Se
(Hawkes y Webb, 1962).
Para esto, se definen las concentraciones que se
consideraran altas con respecto a la población de datos,
para cada uno de estos elementos. Esto se hace mediante
criterio de separación de datos por el diagrama de caja y
bigotes de cercos interiores de Tukey (1977). Este criterio,
arroja 5 rangos de clasificación para los datos, de acuerdo
a su comportamiento estadístico. Para efectos de este
cálculo, se considera el promedio entre los rangos 3 y 4.
Finalmente, el IAS muestra el número de elementos que se
presentan concentraciones mayores a las determinadas
“altas” para cada microcuenca, permitiendo así, jerarquizar
las microcuencas de acuerdo a su contenido de elementos
asociados a los sulfuros (Figura 1).
Siguiendo la misma metodología, se define el Índice de
Anomalía para el hierro (IAF), utilizando la siguiente
asociación de elementos: Fe2O3, P2O5, Ni, REE, U, TiO2,
Y, V, W, Cr2O3, y Co (Hawkes y Webb, 1962; FOREGS).
El Índice de Anomalía de Sulfuros (IAS) arroja numerosas
anomalías a lo largo de La Hoja La Serena, mostrando una
fuerte correlación entre la ubicación de estas anomalías y
la ubicación de algunos de los más importantes distritos
mineros y relaves de la Hoja La Serena (Figura 1).
Destacan las anomalías de la Quebrada el Arrayán o
Andacollo, que drena el pueblo del mismo nombre, cuya
actividad minera data de tiempos prehispánicos. El
depósito de mayor importancia en esta zona corresponde al
yacimiento tipo cobre porfídico explotado en la mina
Carmen de Andacollo (Llaumet et al., 1975). En esta
quebrada se encuentran concentraciones de Au, Cu, Hg y S
de 65, 14, 24 y 78 veces el promedio de la Hoja,
respectivamente.
Otra anomalía importante se observa en Quebrada
Marquesa, específicamente en el distrito minero Talcuna
donde se han trabajado una docena de minas
independientes desde el siglo pasado (Boric, 1985). Este
distrito ha sido descrito como una fuente de contaminación
(Oyarzún et al., 1998), por el gran volumen de relaves
(más de 5 millones de toneladas) depositados en el
estrecho cauce de la Quebrada Marquesa. Tal material ha
sido arrastrado en repetidas ocasiones por eventos de fuerte
precipitación, dando lugar a aluviones que desembocan al
cauce del Río Elqui. Esta quebrada presenta
concentraciones de Ag, Cu y Pb que son 25, 8 y 8 veces las
concentraciones promedio de la Hoja La Serena.
Le siguen en importancia, las anomalías geoquímicas
presentes en el distrito minero Condoriaco, donde existen
numerosos yacimientos y depósitos mineros asociados a la
explotación de cuerpos vetiformes con mineralización de
Ag, Au y cantidades subordinadas de Pb-Zn y Cu
(Jorquera, 2004). Dentro de los depósitos existentes en este
sector, está un depósito de relave (a 250 m de la mina El
Sol) donde se han registrado contenidos de Pb de 2530 y
1390 ppm (Jorquera 2004).
Otras anomalías presentes en la Hoja La Serena,
relacionadas a relaves mineros son las anomalías ubicadas
aguas abajo de los relaves Quiroga, Panulcillo y Mina La
Fortuna, del distrito minero La Laja.
Otros distritos mineros reflejados en las anomalías
resultantes del IAS son: El Brillador, Santa Gracia y El
Barco en Quebrada Honda, Arqueros, Variola en Quebrada
Cárcamo y Punitaqui.
3.2 Índice de Anomalía del Hierro
3
Resultados y discusión
3.1 Índice de Anomalía de Sulfuros
Como resultado del análisis del Índice de Anomalía para el
Hierro (IAF) se obtienen marcadas anomalías ubicadas
principalmente en la zona costera de la hoja La Serena
(Figura 1).
Parte de esta zona coincide con la ubicación de los
yacimientos tipo IOCG y estrato ligados mesozoicos de la
llamada Franja Ferrífera de la Cordillera de la Costa
(FFCC) (Ruiz et al., 1965) que a su vez, presenta una
estrecha relación espacial con la falla el Romeral,
continuación hacia el sur del Sistema de Fallas de Atacama
(Espinoza, 1984). Esta relación espacial también se
observa con los intrusivos granodioríticos a dioríticos del
Cretácico inferior en contacto con las secuencias volánicas
del Jurásico superior-Cretácico inferior donde se cree, se
habría generado la mineralización de la Mina El Romeral,
principal mina de Fe de la región (Jorquera et al, 2011).
Este sector también presenta altas concentraciones de Cu
en los resultados geoquímicos.
Por otro lado, hacia el sur oeste de la Hoja, las altas
concentraciones de estos elementos se asocian a fuentes de
origen singenético, principalmente rocas del basamento
paleozoico. Entre estas están el Complejo plutónico Altos
de Talinay (Emparan y Pineda, 2006) y el Complejo
Metamórfico del Choapa (Rivano y Sepúlveda, 1991)
donde han sido descritas bandas oscuras con magnetita
entre otros minerales.
Por otra parte, estudios de la CCHEN y ENAMI han
reflejado importantes concentraciones de REE, U y Ti en
minerales de dadivita, ilmenita, magnetita, esfeno, rutilo y
anatasio, asociados a yacimientos de hierro-apatito
(OCDE, 2008).
La relación entre el U, REE + Y y los yacimientos de Fe
podrían estar explicando la similitud de las señales
geoquímicas a escala regional, y a su vez, mostrando una
posible zona para prospección de REE+Y y U.
Agradecimientos
Se agradece a todos los profesionales y técnicos del
SERNAGEOMIN, cuya labor ha permitido generar los
datos utilizados en este trabajo.
Referencias
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Figura 1. Izquierda: Anomalías que arroja el Índice de Anomalía de Sulfuros para la Hoja La Serena. Este índice señala la cantidad de
elementos dentro del siguiente grupo que se encuentran en concentraciones sobre las consideradas altas estadísticamente con respecto al
set de datos. (Grupo: S, Mo, Cu, Pb, Zn, As, Cd, Sb, Bi, Ag, Au, Hg y Se). Se observa una alta correlación entre las zonas anómalas y la
ubicación de los principales distritos mineros y relaves. Derecha: Anomalías que arroja el Índice de Anomalías para el hierro (Grupo:
Fe2O3, P2O5, Ni, REE, U, TiO2, Y, V, W, Cr2O3, y Co). Se observa una marcada distribución en el sector costero de la Hoja La Serena,
correlacionándose con la Franja Ferrífera de la Cordillera de la Costa. Se muestra la ubicación de la anomalía asociada a la Mina el
Romeral, Principal Mina de Fe de la región. Se destaca como posible zona de prospección el sector sur de esta anomalía, donde no existe
actividad minera relacionada al hierro, pero si anomalías comparables a las de la Mina el Romeral.