MACLA 6 XXVI R E U N i ÓN ( S E M ) / XX R E U N i Ó N (SEA) - 2006 GEOQUÍMICA DE ELEMENTOS MAYORES Y TRAZA DE LAS ROCAS ÍGNEAS ASOCIADAS A LA MINERALIZ ACIÓN DE NI-Cu-EGP DE AGUABLANCA (BADAJOZ) R. PIÑA (1), R. LUNAR (1), F. GERVILLA (2 ) y L . ORTEGA (1) (1) Dpto. Cris talografía y Mineralogía, Fac. de Ciencias Geológicas, U. Complu tense de Madrid, 2 8 040 Madrid (2 ) Inst. Andaluz de Ciencias de la Tierra, Fac. de Ciencias, U. de Granada, 1 8 002, Granada INTRODUCCIÓN El yacimiento de Aguablanca (Zona de Ossa-Morena del macizo Ibérico) es una mineralización de sulfuros magmáticos formada durante la orogenia HerCÍnica (338.6 ± 0.8 M . a . Romeo et al., 2004). Esta mineralización es in­ usual por dos motivos: (a) aparece en forma de una bre­ cha magmática subvertical, y (b) está relacionada con el desarrollo de un arco magmático de tipo andino. Esta si­ tuación geológica contrasta con la de la mayoría de las mineralizaciones de este tipo, en donde los sulfuros apa­ r e c en en niveles e s p e cí fi c o s de intru s i o n e s m á f i c a s estratificadas asociadas a procesos de rifting. La brecha mineralizada, situada en el borde Norte de la intr u s i ó n de A g u a b l a n c a , c o m p r e n d e f r a g m e n t o s máficos-ultramáficos sin mineralizar englobados e n una matriz de composición fund amentalmente gabronorítica con cantidades variables de sulfuros de Fe-Ni-Cu . Los fragmentos identificados incluyen peridotitas (dunita, (orto- y harzburgita, wehrlita), piroxenitas clinopiroxenitas), gabros (gabro s.s., gabronorita, norita, gabro anfibólico) y anortositas. Los fragmentos represen­ tan acumulados ígneos, formados en diferentes estadios de la evolución de un complejo máfico-ultramáfico oculto mediante procesos de diferenciación magmática (Tornos et al., 2001 ; Piña et al., 2004 y 2006a) . En el exterior de la brecha, las rocas no mineralizadas d e la intrusión de Aguablanca son principalmente gabronoritas y, en menor m e d i d a, c u a r z o - d i o r i t a s , dioritas, g a b r o s, noritas y piroxenitas. E n e s t e t i p o de y a c i m i e n t o s, la g é n e s i s de la mineralización está estrechamente ligada a la génesis y evolución de las rocas ígneas encaj antes, por lo que es ne­ cesario estudiar detalladamente éstas últimas, con el fin de elaborar un modelo metalogenético válido. En este tra­ b aj o, se p r e s entan l o s d at o s c o r r e s p o n d i e n t e s a l a geoquímica de elementos mayores, menores y traza de: (a) l o s f r a g m e n t o s , (b) l a m a t r i z g a b r o n o r í t i c a mineralizada, y (c) las rocas n o mineralizadas d e l a intru­ sión de Aguablanca . Estos datos, junto con los existentes sobre la petrografía y química mineral (Piña et al., 2004 y 2006a; Piña, 2006), permiten contrastar las relaciones genéticas entre los distintos grupos de rocas y el contexto geodinámico en el cual se desarrolló la mineralización. CARACTERÍSTICAS GEO QUÍMICAS Los análisis de las muestras (13 procedentes de los frag­ mentos, 5 de la matriz gabronorítica mineralizada y 5 de las rocas no mineralizadas de la intrusión de Aguablanca incluyendo gabronoritas, cuarzo-dioritas y dioritas) se obtuvieron con un espectrómetro de masas (ICP-MS) en el laboratorio comercial Activation Laboratories U d . (ACTLABS) situado e n Ancaster (Ontario, Canadá) . Fragmentos máficos-ultramáficos Muestran un amplio rango composicional en los ele­ mentos mayores de acuerdo con sus extensas variaciones modales de olivino, piroxeno, plagioclasa y anfíbol obser­ vadas. El contenido en Si0 2 oscila entre 37.86 y 49.82 % en peso, el A12 03 entre 0 . 72 y 3 1 .83 % en peso, el MgO entre 2.50 y 39.89 % en peso, el Fe 2 03 entre 2.53 y 15.21 % en peso y el CaO entre 1 .51 y 22.80 % en peso. El contenido en MnO es siempre inferior a 0 . 36 % en peso y el Ti02 apa­ rece en concentraciones bajas, generalmente inferiores a 1 . 3 % en peso. El contenido en álcalis varía entre 0.27 y 0.80 % en peso en los fragmentos peridotíticos y entre 4 . 02 y 7.22 % en peso en los fragmentos de anortosita. Las composiciones más primitivas corresponden a los frag­ mentos peridotíticos, con valores de Mg# [Mg/(Mg+Fe)] de 0 . 72, 0 . 69 Y 0 . 75 para la dunita, wehrlita y harzburgita, respectivamente . Hay un aumento general de las concen­ traciones de Si02, A12 03, Ti0 2 y álcalis a medida que dis­ minuye el contenido de MgO. Con la excepción de los fragmentos de harzburgita y gabronorita, todas las muestras están enriquecidas en los elementos litófilos de alto radio iónico (LILE: Rb, Ba, Th, U) respe cto a l o s elementos de alto p o tencial ióni c o (HFSE: Nb, Ta) y presentan fuertes anomalías positivas d e P b (Fig. 1 ) . La anomalía positiva de T i e n una gabronorita está relacionada con la presencia de ilmenita, mientras que las anomalías positivas d e Sr de la anortositas y g a b r o n o r i t a s s o n d e b i d a s a l fr a c c i o n a m i e n t o d e plagioclasa. L a wehrlita y harzburgita tienen marcadas anomalías positivas de Zr y Hf, consistente con sus mayo­ res contenidos en Zr ( 1 78 ppm para la wehrlita y 320 ppm para la harzburgita) en comparación con el resto de frag­ mentos (generalmente < 89 ppm) . Este aspecto es muy poco común, ya que el Zr suele concentrarse en las rocas más diferenciadas a causa de su comportamiento incom­ patible durante el fraccionamiento del olivino y piroxeno. Este aspecto, que no se observa en otros elementos incom­ patibles como Sr, Rb o Ba, podría reflejar la presencia de c i r c o n e s h e r e d a d o s t r a s la a s i m i l a c i ó n de m a t e r i a l cortical. L o s circones, a causa d e s u elevada densidad, s e habrían comportado igual que l o s olivinos concentrándo­ se junto a ellos. MACLA 6 Página 363 MACLA 6 XXVI R E U N i Ó N ( S E M ) / XX R E U N iÓN (SEA) - 2006 -Q- Gabro s . s . - plg cum . --.- Gabro s.s. - plg int. -I::r- Gabronorita � Anortosita 0. 1 Rb Ba Th U Pr S K Nb Ta La Ce Pb r -11- -A- -+- Wehrl ita Dunita Harzburg ita -<>- Gabro a nfibólico Nd Z r Hf Sm Eu T i Gd Tb Dy Ho E r Tm Yb Lu Figura 1 : Diagrama m u ltielemental del con tenido de elementos traza normalizado a los valores del manto primitivo de Sun McDonough (1 989) para los fragmentos. m e n t o s m a y o r e s s i m i l a r . Con r e s p e c t o a e s t a s gabronoritas, las dioritas y cuarzo-dioritas no mineralizadas de l a intrusión de Aguablanca tienen com­ posiciones más evolucionadas, con mayores contenidos en Si02, A12 03' Ti0 2, Na2 0, K2 0, B a, Sr, Rb, Zr y RE E, Y menores de MgO, MnO, Ni, Cr y Co. Las concentra ciones de elementos traza incompatibles normalizadas al m anto primitivo están dentro del rango observado para los fragmentos (Fig. 2), pero los patro­ nes de distribución son mucho más homogéneos que el exhibido por éstos de acuerdo con sus menores variacio­ nes modales. Todas las muestras están enriquecidas en LILE y LREE con respecto a los HFSE y HREE, muestran pronunciadas anomalías negativas de Nb y Ta, y mode­ radas anomalías positivas de Sr asociadas a la presencia de plagioclasa (Fig. 2). Las relaciones (La/Lu)N oscilan entre 3 . 78 y 9 . 3 . Aunque la plagioclasa es aparentemente Los fragmentos tienen contenidos variables de REE (61 71 ppm) que reflejan diferentes cantidades de material intercumulus y anfíbol. Todos están enriquecidos en tie­ rras raras ligeras (LREE: La, Ce, Pr y Nd) respecto a las tierras raras pesadas (HREE : Dy, Ho, Er, Tm, Yb y Lu) (Fig. 1 ) con relaciones (La/Lu)N oscilando entre 2.7 y 7.7 (las anortositas tienen relaciones m ayores, entre 18.6 y 57.9). Las gabronoritas y anortositas presentan anomalías p o s i t i v a s de Eu i n d i c a t i v a s de la a c u m u l a c i ó n d e plagioclasa como fase cumulus . Matriz gabronorítica mineralizada y rocas no mineralizadas de la intrusión de Aguablanca L a s gabronoritas de la matriz mineraliz a d a y l a s gabronoritas no mineraliza d a s d e la intrusión de Aguablanca presentan u n rango composicional de ele- � E E 1 03 � � __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ el. o ..¡...I e ro 10 � 1 (3 0. 1 '0 e CIJ u e -O- Gabronorita D I. orl. ta -o- Cua rzo-di orita ..§. e 'o ] -e- Gabronorita con m i nera lización diseminada ..../'. "V .. Lo Rocas no m inera lizadas de la i n trusión d e Aguablanca �--�--�----� Rb Th & u E b T i G d Tb Dy Ho r Tm Y Lu r Figura 2 : Diagrama multielemen tal de elemen tos traza compatibles, normalizado a los valores del manto primitivo de Sun & McDonough (1 989) para gabronoritas con mineralización diseminada de la matriz y rocas sin mineralización de la intrusión de Aguablanca. El campo sombreado represen ta el rango de los fragmentos máficos-ultramáficos de la brecha. MACLA 6 Ba U K N b Ta La Ce Pb Pág i n a 364 P r S Nd Z r Hf Sm E MACLA una fase cumulus en muchas de las gabronoritas, y en las dioritas y cuarzo-dioritas, los patrones de distribu­ ción care cen de anomalía positiva de Eu (Fig. 2 ) . Esto podría ser indicativo de que estas rocas presentan com­ posiciones muy cercanas al líquido del cual se formaron. Además, ya que el coeficiente de reparto del Eu entre la plagioclasa y el fundido es inferior a 1 ( 0 . 1 , Bindeman et al., 1 9 98), la presencia en estas rocas de cantidades re­ lativamente altas de minerales intercumulus (anfíb ol, flogopita y cuarzo) pudo prevenir el desarrollo de las anomalías p ositivas de Eu (Cesare et al., 2002 ) . - CONSIDERACIONES FINALES Las gabronoritas mineralizadas de la matriz y la mayo­ ría de los fragmentos muestran un enriquecimiento siste­ mático en LILE y LREE respecto a HFSE y HREE, además de pronunciadas anomalías positivas de Pb, y negativas de Nb y Ta. Además, los rangos composicionales de los silicatos primarios de los fragmentos se solapan con los de la matriz mineralizada (Piña, 2006; Piña et al., 2006a) . Estos datos sugieren que, muy probablemente, los fundi­ dos de los acumulados del complejo diferenciado (fuente de los fragmentos) fueron co-genéticos con los de la ma­ triz mineralizada y se formaron a partir de un mismo magma parental . En l o r e f e r e n t e a l a r e l a ci ó n e n t r e l a s r o c a s n o mine r a l i z a d a s d e l a intrusión d e A g u a b l a n c a y l a s gabronoritas mineralizadas de la matriz de l a brecha, va­ rias evidencias sugieren que estas rocas podrían haberse formado a partir de un mismo magma parental y que po­ drían pertenecer a una misma serie magmática que evolu­ cionó mediante procesos de diferenciación magmática: (a) la similitud entre los patrones de distribución de los ele­ mentos traza incompatibles, (b) la similitud entre los ran­ gos composicionales de los silicatos primarios de ambos grupos de gabronoritas (Piña, 2006; Piña et al., 2006a), y (e) la tendencia de diferenciación existente según el orden gabronorita -7 diorita -7 cuarzo-diorita, reflej ada por un aumento progresivo en el contenido de elementos incom­ patibles (Ba, Sr, Zr, REE, etc. .. ) y una disminución de los compatibles (Cr, Ni) . La geoquímica de los fragmentos, de las gabronoritas mineralizadas y de las rocas no mineralizadas de la in­ trusión de Aguablanca es indicativa de que estas rocas se formaron a partir de magmas generados en zonas de subducción que han sufrido algún grado de contamina­ ción cortical (Perfit et al., 1 980; Zhou et al., 2004) . Esta inte r p r e t a c i ó n e s consi stente con: (a) la asimilación cortical de rocas sedimentarias ricas en S, responsable de las causas de la saturación en S del magma silicatado, tal y como sugirieron Casquet et al. ( 1 998) a p artir de los isótopos de S y Piña et al. (2006b) a partir del estudio de las relaciones SISe, (b) el elevado contenido en Zr de al­ gunos fragmentos peridotíticos, probablemente reflej o de la presencia de circones heredados por asimilación 6 XXVI R E U N i Ó N (SE M) I XX R E U N iÓN (S EA) - 2006 cortical, y (e) el contexto geodinámico regional en el cual se desarrolló la mineralización, un arco magmático de tipo andino. No obstante, el descubrimiento de un cuer­ po profundo ( 1 5-20 km de profundidad) en forma de sill, interp retado como una intru sión máfica-ultramáfi ca estratificada emplazada en una etapa extensiva interme­ d i a a d o s e t a p a s c o m p r e s iv a s d u r ante l a o r o g e n i a Hercínica tras el ascenso de u n a pluma mantélica (entre 355 y 335 M . a . ) (Simancas et al., 2003), plantea la posibi­ lidad de que la mineralización de Aguablanca este aso­ ciada a un episodio extensivo dentro d e la oro genia H e r c í n i c a c o m o es c a r a c t e r í s t i c o en e s t e t i p o d e mineralizaciones . A GRADECIMIENTOS Los autores agradecen a Río Narcea Recursos S.A. las fa­ cilidades dadas para el muestreo y los trabajos realizados en la mina. Este estudio ha sido financiado con el Proyecto BTE2003-03599 del Ministerio de Educación y Ciencia. REFERENCIAS Bindeman, 1 . N ., Davis, A.M. y Drake, M . (1 998) . Geochim. Cosmochim. 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