Mineralogía de la fase sulfurada del yacimiento Radomiro Tomic (RT) y su relación con su metalogénesis Karina Payauna Investigaciones Mineras y Geológicas Ltda., Calama, Chile Alfredo Parra Superintendencia de Geología, División Radomiro Tomic, CODELCO-Norte, Calama, Chile Resumen. Se realiza una caracterización de la mena primaria a partir de la calcografía. Mediante el uso de este método se ha determinado la ocurrencia de diversas asociaciones, cuyas texturas principales son de intercrecimiento en bordes mutuos, texturas de exsolución, inclusión, de sobrecrecimiento envolvente y tangente, y texturas de reemplazo en anillo, caries y debilidades principalmente. Además a partir de las características texturales se puede determinar la temporalidad en la formación de los minerales primarios. Existen tres etapas de formación de sulfuros donde las asociaciones paragenéticas son estables en un mismo intervalo de presión y temperatura. También se establece la relación de los eventos de alteración y su mineralogía. Palabras Claves: calcografía, exsolución, asociaciones paragenéticas. 1 Introducción Los sulfuros primarios del yacimiento de RT, se formaron siguiendo el clásico patrón de génesis de un pórfido cuprífero, con la particularidad del fuerte control estructural que canalizaron los fluidos provocando la concentración de mineral en forma de franjas subverticales. En secciones se puede reconocer un núcleo central de mineralización primaria hipógena constituida por bornita acompañada de digenita; después alejándose de este núcleo bornitadigenita, disminuye la bornita y aumenta la calcopirita; más externamente la mena principal es calcopirita acompañada de pirita, disminuyendo progresivamente hacia los márgenes del yacimiento, predominando la pirita sobre la calcopirita, lo cual marca el límite externo del yacimiento, coincidiendo con el halo piritoso. Las zonas de asociaciones minerales de sulfuros del yacimiento son cinco y son definidas como dominios de asociación de menas primaria, estás son: Bornita(Dg)Calcopirita, Calcopirita-Bornita, Calcopirita, Calcopirita-Pirita y Pirita-Calcopirita. Mineralización Diseminada en Halos de Vetillas. Existen dos formas de diseminación, una que ocurre en los halos de las vetillas y otra que corresponde al backgraund de la roca, ésta última se refiere a la que afecta al Potásico de Fondo. La diseminación se caracteriza por presentarse como monomineral y formando asociaciones, siendo más frecuentes las de calcopirita-bornita, bornita-digenita, bornita-calcopirita-digenita, pirita-calcopirita, y en menor grado, asociaciones de calcopirita-pirita, calcopiritaesfalerita, y calcopirita-tetrahedrita. Aquellas asociaciones minerales paragenéticas se encuentran en los halos de las distintas vetillas de alteración que afectan al pórfido tales como Early Dark Micaceous (EDM), Sericita Gris Verde (SGV), Sericita Verde Calcopirítica (SVCP) y CuarzoSericita Penetrativa (QSP). Mineralización en la Sutura de Vetillas. En la mineralización de suturas de vetillas, se observan asociaciones minerales que también son típicas de la mineralización diseminada, como calcopirita-bornita, bornita-digenita, bornita-calcopirita-digenita, piritacalcopirita, calcopirita-pirita, calcopirita-esfalerita y calcopirita-tetrahedrita; sin embargo, existen asociaciones que sólo se han observado en vetillas, éstas son: bornitacalcosina primaria, calcopirita-bornita-molibdenita, calcopirita-tenantita y calcopirita-bornita-enargita. 3 Paragénesis de la Mineralización Primaria y Relaciones de Temporalidad A. Formación de Sulfuros en la Etapa Tardimagmática. Formación de Pirita y Calcopirita La formación de pirita y calcopirita en las alteraciones potásica y propilítica, se puede dar a partir de biotitas primarias, que al reaccionar con el azufre disuelto en la solución (que se presenta como ácido sulfhídrico), originan biotitas secundarias y pirita. Este caso se observa en la siguiente reacción: 2 Ocurrencia de la Mineralización Primaria de RT En el yacimiento Radomiro Tomic se ha podido determinar que la ocurrencia de la mineralización primaria es en forma diseminada y en vetillas. 2+ K(Fe )3AlSi3O10(OH)2+2H2S+O2 Biotita Primaria 3+ K(Fe )2AlSi3O10(OH)2+FeS2+2H2O Biotita Secundaria Pirita Si la misma solución se encuentra sobresaturada en cationes Cu+, a partir de la misma reacción se puede dar origen a calcopirita: K(Fe2+)3AlSi3O10(OH)2+2H2S+O2+ Cu+ Biotita Primaria 93 K(Fe3+)2AlSi3O10(OH)2+CuFeS2+2H2O Biotita Secundaria Pirita Esta relación permite concluir que la bornita puede precipitar en forma simultánea con calcopirita o bien, formarse a partir de ésta. Con estas consideraciones paragenéticas se deduce además, que la asociación calcopirita-bornita es posterior a la formación de la pirita de la etapa tardimagmática. Estos minerales también pueden formar soluciones sólidas sobre los 475°C, y con el enfriamiento rápido ocurre la desmezcla (exsolución), desarrollándose intercrecimientos cristalográficos de calcopirita cuando predomina la bornita y si predomina la calcopirita, la bornita forma hojas en los planos de calcopirita (Hagel, 1979). Las morfologías de enrejado y moteado depende del tiempo y temperatura de recocción. Esta temperatura (475°C) es cercana con la temperatura de formación de la alteración sericita gris verde la cual fluctúa entre los 450°C y 370° C (Rusk y otros, 2008). Dilles y Einaudi (1992) en Rusk y otros (2008), concluyen que la precipitación de la calcopirita toma lugar a altas temperaturas durante la alteración potásica. En RT también la calcopirita es más abundante en vetillas EDM, las cuales se infiere que se formaron a partir de un fluido que se enfría desde los 650ºC a 475ºC según datos obtenidos en inclusiones fluidas (Rusk y otros, 2008). Es común encontrar calcopirita y pirita en forma aislada (monominerales) o asociados entre sí generalmente diseminados en halos de vetillas. La pirita que se observa en Potásico de Fondo y Clorítico Marginal como monomineral, exhibe formas anhedral a subhedral, en cambio la calcopirita se presenta de forma anhedral; estas características texturales nos revelan que la pirita se formó antes que la calcopirita, pues sus caras cristalinas, indican que tuvo mayor tiempo para su cristalización. Formación de Bornita Según Rojas y Morgado (2004), este mineral en la alteración potásica, se forma a partir de biotitas primarias, bajo condiciones de altos contenidos de ácido sulfhídrico en solución y alta concentración de cationes Cu+; se origina de esta manera, biotita secundaria, precipitación de bornita y liberación de agua: K(Fe2+)3AlSi3O10(OH)2+4H2S+2O2+5Cu+ Biotita Primaria K(Fe3+)2AlSi3O10(OH)2+Cu5FeS4+4H2O Biotita Secundaria Bornita Texturalmente en Radomiro Tomic, se observa que la bornita cuando ocurre en forma diseminada o en vetillas, lo hace generalmente reemplazando a la calcopirita en caries y debilidades, es decir puede ocurrir casi de forma simultánea, donde el nuevo mineral (Bo) crece en el mineral más antiguo (Cp). Formación de Esfalerita La esfalerita y calcopirita pueden formar solución sólida, la cual es más perfecta a temperaturas más altas, y la desmezcla ocurre cerca de los 550°C. Esta desmezcla ocurre con el enfriamiento, donde una solución de calcopirita en esfalerita da origen a una gran cantidad de diminutas ampollas u hojas de calcopirita dispersas a través de la esfalerita, en general, la distribución es uniforme a través de la esfalerita, originando así la textura de “emulsión” o “moteada” (Hagel, 1979). Esta asociación calcopirita-esfalerita por formarse a temperaturas altas podría ser contemporánea a la asociación calcopiritabornita. B. Formación de Sulfuros en la Etapa de Transición. Formación de Bornita Es probable que se forme bornita a partir de calcopirita bajo condiciones de alta concentración de cationes Cu+ junto con un aumento en la actividad del azufre, que se presenta como ácido sulfhídrico: CuFeS2 + 4Cu+ + 2H2S Calcopirita Cu5FeS4 + 4H+ Bornita Formación de Digenita y Calcosina Primaria La calcosina primaria y en casos aislados la digenita, ocurren en exsolución con bornita, producto de una sobresaturación en Cu+ de los fluidos. Según Ramdohr (1969), la temperatura en la que coexiste bornita con digenita en exsolución fluctúa entre 265°C a 83°C dependiendo de la composición de la digenita ((Cu,Fe)9S5), mientras que para el caso de bornita con calcosina primaria en exsolución, las temperaturas van de 265°C a 103°C. Estos datos de temperatura junto con las observaciones de relaciones texturales, nos indican que la formación de la digenita y calcosina primaria es posterior a la formación de bornita y por consiguiente, a calcopirita y pirita de la etapa tardimagmática. C. Formación de Sulfuros en la Etapa Hidrotermal Principal. Formación de Calcopirita Dentro de la alteración cuarzo-sericita existe una etapa más temprana la cual aporta mayor cantidad de calcopirita que pirita (QSP calcopirítico). La calcopirita proviene de fluidos enriquecidos con Fe2+ y Cu+, los cuales se liberaron durante la hidrólisis. Formación de Pirita En el caso de formación de pirita en la alteración cuarzosericita, ésta ocurre en un rango de temperaturas de 150°C a 550ºC, y de pH entre 5 a 6, pero en RT se infiere a partir de los 370°C (Rusk y otros, 2008). La hidrólisis también actúa sobre los sulfuros, generando una liberación de los cationes Fe2+ y Cu+ a la solución, los cuales tienden a precipitar nuevamente en fases más estables y más concentradas, formando altos contenidos de pirita presentes en el dominio de alteración-mineralización Cuarzo-Sericita. Sin embargo, la pirita generada en el evento hidrotermal principal es posterior a la calcopirita, porque representa el empobrecimiento en Cu+ y dominio de Fe2+ en las soluciones mineralizadoras, y presenta formas subhedrales a euhedrales. 94 Formación de Tetrahedrita La textura más común entre calcopirita y tetrahedrita es la de reemplazo en caries y debilidades, es decir, en este caso se identifican cavidades rellenas con tetrahedrita en el mineral huésped de calcopirita, debido a las zonas de debilidades. Por lo tanto la tetrahedrita es posterior a la calcopirita y por ende posterior a la pirita. También está relacionada con la bornita a través de reemplazo por caries y debilidades, por lo que sería posterior a la bornita también. Formación de Enargita Según lo observado en RT, la enargita se asocia principalmente a la calcopirita más que a la bornita, y lo hace a través de texturas de reemplazo en caries. Esto nos demuestra que la enargita se formó posterior a la calcopirita de la fase hidrotermal principal y por ende a la bornita que corresponde a la fase de transición. Por lo tanto la formación de la enargita representa una de las fases posteriores de mineralización hidrotermal. Formación de Tenantita Las texturas muestran a la tenantita en reemplazo en caries junto a la calcopirita y con texturas de sobrecrecimiento tangente con bornita y calcopirita, lo cual comprende que una fase sobrecrece (tenantita) sin alterar al mineral preexistente (calcopirita o bornita), entonces se infiere que la formación de la tenantita es posterior a la calcopirita de la fase hidrotermal principal y a la bornita de la fase de transición. 4 Eventos de Alteración y su Mineralogía Se han definido siete tipos de alteración, en la cual la abundante presencia de minerales primarios tales como calcopirita, bornita, se encuentran principalmente en las alteraciones Potásico de Fondo, Vetillas Tipo Early Dark Micaceous (EDM), y Vetillas Sericita Gris-Verde (SGV). En las Vetillas Tipo Sericita Verde Calcopirítica (SVCP) predomina la calcopirita por sobre la pirita y en la alteración Cuarzo-Sericita Penetrativa (QSP) es común encontrar pirita mayor a calcopirita. La alteración pótásica de fondo tiene asociado leyes primarias no mayores a 0.35% CuT y la mineralización sulfurada ocurre aproximadamente en un 67% en forma diseminada y un 33% en vetillas. La mineralización de mena primaria en la alteración potásica, consiste principalmente en bornita, calcopirita, digenita y en menor grado esfalerita, pirita y molibdenita. La alteración de vetas y vetillas EDM presentan leyes primarias de Cu media de 0.34%, donde la mineralización se encuentra tanto en la sutura (54%) de las vetillas como en el halo (46%). La mineralización primaria consiste en bornita, calcopirita, digenita y en trazas se observa esfalerita, pirita, molibdenita y calcosina primaria. Las vetillas SGV se asumen como transicional entre la actividad tardimagmática y la hidrotermal principal. Su mineralización asociada se encuentra tanto en la sutura como en el halo de la vetilla, con ley media de cobre de 0.6% y la mineralización principal consiste en bornita, calcopirita, digenita, esfalerita, tetrahedrita, y de manera subordinada calcosina primaria y pirita, ésta última se observó en análisis que se realizaron en sondajes que se encuentran hacia los bordes del rajo. Las vetillas SVCP corresponden a un evento hidrotermal temprano, donde la mineralización que comprende calcopirita, digenita, pirita y esfalerita se encuentra mayoritariamente en el halo correspondiendo a un 60% y en sutura un 40%. En las vetillas QSP habitualmente se observa sutura de sulfuro con halos bien desarrollados de un agregado microgranular de sericita-cuarzo. Esta alteración presenta una ley media de cobre de 0.7-0.8%, la cual corresponde a una mineralización que está principalmente en el halo (70%) y corresponde a calcopirita, digenita, pirita, tetrahedrita, esfalerita, y sulfuros secundarios como covelina y calcosina. 5 Conclusiones A través de los análisis realizados en cortes calcográficos, fue posible reconocer texturas de intercrecimiento como inclusiones de calcopirita en pirita así como de pirita en calcopirita; exsolución en enrejado o láttice de calcosina primaria en bornita, exsolución de digenita en bornita; lamelas de bornita en calcopirita o viceversa; esta última señala que su formación ocurrió bajo condiciones de rápido enfriamiento a partir de una solución sólida (Hagel, 1979) e indica un rango de temperatura de formación de hasta 475°C. Otra textura reconocida es la de bordes mutuos, que ocurre principalmente entre la asociación bornitacalcopirita, calcopirita-bornita y calcopirita-esfalerita; esta textura indica que los minerales que la conforman precipitaron de forma simultánea. En general la mineralización sulfurada de origen primario ocurre de forma diseminada (principalmente halos) y en vetillas (sutura) o vetas, tanto en zonas profundas como en las partes más altas del depósito. Macroscópicamente es posible identificar las especies mineralógicas principales como calcopirita, bornita y pirita, sin embargo pasan desapercibidas por el ojo humano especies minerales como esfalerita, tetrahedrita y calcosina primaria. Referencias Hagel, E., 1979. Microscopía de Menas. Instituto de Geología Económica Aplicada, serie monografías y textos, Universidad de Concepción, primera edición, 205 p. Rusk, B., Reed, M.H., and Dilles, J.H., (2008). Fluid Inclusion evidence for magmatic-hydrothermal fluid evolution in the porphyry coppermolybdenum deposit, Butte, Montana: Economic Geology, 103, p. 307-334. 95
