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INTRODUCCIÓN
El distrito minero El Bagre, localizado en el noreste del departamento de Antioquia en la Cordillera Central de Colombia ha sido ampliamente reconocido como un importante distrito de explotación de oro aluvial y mineralizaciones de tipo vetiforme (Londoño et al., 2009; Sillitoe, 2008; y Shaw, 2000). Hacia el sector sur de este distrito, en las inmediaciones del municipio de El Bagre, la geología está conformada por rocas plutónicas de edad carbonífera pertenecientes al stock de El Carmen (Leal-Mejía, 2011). Varias estructuras vetiformes están hospedadas en este cuerpo ígneo intrusivo, explotadas mayoritariamente por trabajos mineros subterráneos artesanales, carentes de análisis y estudios geológicos.
Uno de los depósitos vetiformes de Au-Ag más importantes del área es la mina La Ye, una explotación subterránea cuya producción anual promedio alcanza las 25,000 onzas de Au. En la veta de esta mina predomina el cuarzo, acompañado de calcita, sericita, clorita, sulfuros y óxidos de Fe (goethita). La pirita es el sulfuro dominante, con cantidades variables de galena, calcopirita, oro, telururos de Au-Ag y telururos de plomo, representados por hessita, silvanita y altaita. La mineralización vetiforme está controlada por una zona de cizalla de 2.2 km de largo por 5.0 m de ancho, con un espesor de veta promedio de 1.15 m. La estructura se encuentra emplazada en una zona de cizalla de tipo sinestral-inversa bajo un régimen de deformación frágil-dúctil, en la cual se identificaron al menos cuatro eventos de deformación (D1, D2, D3 y D4), que generaron milonitización de la roca caja, estructuras sigmoidales, boudinage y contactos veta-caja reactivados con presencia de salbanda (Londoño et al., 2009 y Starling, 2014 y 2015). La mineralización se encuentra asociada a los eventos D2 y D3.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se llevó a cabo un muestreo sistemático del material de veta y de la roca caja alterada hidrotermalmente en los niveles dos, tres y cuatro de la mina La Ye. El análisis mineralógico, microscópico, paragenético y textural (i.e., cuarzo y minerales de mena) se llevó a cabo en el laboratorio de Yacimientos Minerales de la Universidad de Caldas en un microscopio petrográfico-metalográfico marca Nikon 200i Pol. El análisis de microscopía óptica de mena fue complementado con un análisis de microscopía electrónica de barrido (SEM) utilizando un equipo JEOL JMS 5910LV, con detectores BEI (Backscattered Electron Image) y SEI (Secundary Electron Image) para la generación de imágenes y detectores EDS (Energy Dispersive Spectrometer) y WDS (Wavelength Dispersive Spectroscopy) para análisis químico cualitativo y cuantitativo en muestras conductoras y no conductoras perteneciente al Laboratorio de Microscopía Avanzada de la Universidad Nacional sede Medellín. Adicionalmente se realizaron análisis multielementales (32 elementos) en el Laboratorio ACTLABS con tratamiento de agua regia y posterior análisis de ICP-MS en un equipo Perkin Elmer Sciex ELAN 9000. Por último se complementó con análisis de isótopos estables de hidrógeno, oxígeno (δD, δ18O en moscovita hidrotermal) y azufre (δ34S en pirita) en el laboratorio ACTLABS, con el fin de determinar la naturaleza y posible fuente de los fluidos que dieron origen a la mineralización aurífera de la mina La Ye. Las muestras para el análisis de δ18O se hicieron reaccionar con BrF5 a ~650 °C en bombas de níquel siguiendo el procedimiento definido por Clayton y Mayeda (1963). Los análisis isotópicos de δ18O fueron realizados en un espectrómetro de masas Finnigan MAT. Las muestras para el análisis de δD se desgasificaron en vacío a 120 °C durante cuatro horas para eliminar el agua adsorbida en la superficie y se volvió a calentar inductivamente a 1,400 °C. El agua acumulada que representa la cantidad total de hidrógeno en las muestras se separó de los otros gases mediante técnicas diferenciales de congelación. El agua se hizo reaccionar con uranio a 900 °C para producir H2 y se recogió en carbón a -196 °C. El volumen de H2 se midió manométricamente. Los análisis isotópicos de δD fueron realizados en un espectrómetro de masas convencional. Los valores isotópicos de δD y δ18O se reportaron en per mil (‰) respecto al estándar VSMOW (Vienna Standar Mean Ocean Water) con reproductibilidad de los valores de ± 0.2‰. Las muestras para el análisis de δ34S fueron quemadas a gas SO2. El SO2 es inyectado directamente a la fuente ionizada de un espectrómetro de masas VG602, siguiendo el procedimiento definido por Ueda y Krouse (1986). Los valores de δ34S se reportan en per mil (‰) respecto al estándar CDT (Cañon Diablo Troilite), con reproductibilidad de los valores mejores a 0.2‰.
AMBIENTE GEOLÓGICO
Según Londoño et al. (2009), el depósito vetiforme de Au-Ag de la mina La Ye se encuentra encajonado en rocas plutónicas jurásicas de composición tonalítica que históricamente han sido asociadas en mapas regionales al batolito de Segovia (Cediel y Cáceres, 2000 y Londoño et al., 2009). Sin embargo, los estudios petrográficos, geoquímicos y dataciones U-Pb SHRIMP realizadas por Leal-Mejía (2011), permitieron a este autor separar el cuerpo ígneo hospedante de las mineralizaciones vetiformes del distrito El Bagre del batolito de Segovia y proponer de manera informal el nombre de stock El Carmen. A nivel regional, la principal estructura al occidente es la falla Otú con una disposición NS a NNW cerca al municipio de Zaragoza, con un movimiento interpretado como sinestral, que pone en contacto rocas plutónicas carboníferas del stock El Carmen con rocas metamórficas permo-triásicas agrupadas regionalmente como Complejo Cajamarca (Londoño et al., 2009). La falla Otú es la expresión más septentrional del sistema de fallas Otú-Pericos la cual limita el terreno Chibcha del Tahamí (Restrepo y Toussaint, 1988). Al este se encuentra la falla El Bagre interpretada regionalmente como una falla de cabalgamiento, que pone en contacto al batolito de Segovia con rocas metamórficas precámbricas agrupadas en el Gneis de San Lucas. Hacia el sureste se encuentran depósitos volcano-sedimentarios de Segovia y hacia el norte se encuentran las rocas sedimentarias de la Formación Caucasia, la Formación Tarazá y los depósitos recientes de los ríos Nechí y Tiguí, que enmascaran la traza de la falla Otú y cubren discordantemente las rocas graníticas del batolito de Segovia (Londoño et al., 2009) y el stock El Carmen (Figura 1).
Figura 1 Mapa geológico regional de la zona de estudio. Terreno Chibcha (Ch), terreno Tahamí (Ta) y terreno Caribe (Ca), de acuerdo con Restrepo y Toussaint (1988).
GEOLOGÍA DEL DEPÓSITO
La mina La Ye es un depósito vetiforme de cizalla, encajonado en intrusivo y dominado composicionalmente por cuarzo y en menor proporción calcita, sericita, clorita, pirita, sulfuros de metales base (Pb, Cu, Zn), oro y telururos de Au-Ag y Pb. Actualmente, esta mina subterránea tiene cuatro niveles de explotación con una extensión en el sentido del rumbo de 2.2 km, en sentido del buzamiento 300 m y un espesor promedio de veta de 1.15 m. Esta estructura está desplazada por zonas de fallas inversas de bajo ángulo denominadas de norte a sur: La Lápida, Naranjal, La Ye y San Pedro (Figura 2). La mineralización vetiforme de Au-Ag se encuentra hospedada en el stock El Carmen (Leal-Mejía, 2011). Localmente, este cuerpo plutónico corresponde a una tonalita leucocrática, de grano medio a grueso, fanerítica y de composición mineral simple: con cuarzo, plagioclasas y biotita como único mineral máfico (Barrientos, 2007). Las muestras frescas de núcleos de perforación diamantina evidencian, a nivel geoquímico, un contenido de SiO2 entre 50-78% (en peso), afinidad calcoalcalina, carácter metaluminoso a ligeramente peraluminoso (A/CNK<1.1 o relación molar Al2O3/CaO+Na2O+K2O<1.1), enriquecimiento de LREE (Light Rare Earth Elements: Sc, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd) respecto a HREE (Heavy Rare Earth Elements: Y, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Tb, Lu) y afinidad a granitos formados en arcos volcánicos continentales (Figura 3); todas estas características de granitos orogénicos oxidados (Takagi y Tsukimura, 1997; Leal-Mejía, 2011 y Varona-Bravo et al., 2016). Al interior de la mina La Ye, cerca al contacto con la veta, este cuerpo ígneo exhibe una textura milonítica con orientación de cristales de cuarzo y cloritización de biotitas. En las exposiciones de veta a lo largo de los niveles uno, dos, tres y cuatro de la mina La Ye, es común encontrar fragmentos de roca de caja con alteración fílica encapsulados al interior de la veta.
Figura 2 Mapa geológico local de la zona de estudio. Terreno Chibcha (Ch), terreno Tahamí (Ta) y terreno Caribe (Ca), de acuerdo con Restrepo y Toussaint (1988).
Figura 3 Diagramas geoquímicos del stock El Carmen. Tomado y modificado de Varona-Bravo et al. (2016). A/CNK: relación molar Al2O3/CaO+Na2O+K2O; A/NK: relación molar Al2O3/Na2O+K2O; syn-COLG: granitos sincolisionales; VAG: granitos de arco volcánico; WPG: granitos intraplaca; ORG: granitos de dorsal oceánica.
Geología estructural
La veta se encuentra encajonada en una zona de cizalla sinestral-inversa (Starling, 2014 y 2015) con al menos cuatro eventos de deformación bajo un régimen de deformación frágil-dúctil (D1, D2, D3 y D4) generando milonitización de la roca de caja, estructuras sigmoidales, boudinage y contactos veta-caja reactivados con presencia de salbanda (Londoño et al., 2009). Según Starling (2014) estos eventos de deformación presentan las siguientes características: D1: Compresión E-W?. Deformación pre-mineralización que formó el arreglo estructural NS a NNW y controló el emplazamiento de diques básicos y diques pegmatíticos. D2: Compresión NNE/SSW que reactivó la zona como un corredor de transpresión destral, controlando las etapas iniciales de cuarzo y mineralización. D3: Compresión NNW/SSW que reactivó nuevamente el área como una zona de cizalla transpresional sinestral, controlando una segunda etapa de fluidos hidrotermales y mineralización de metales base y oro con una segunda etapa de cuarzo. D4: Evento post-mineralización, cerca a una compresión E-W (Figura 4).
Figura 4 Esquema del modelo estructural presentando los eventos de deformación que afectaron y controlaron la mineralización en la mina La Ye. Tomado y modificado de Starling (2015).
Las primeras fases de deformación D1 cubren todos los eventos pre-mineralización, que aún no están bien identificados (Figura 4a). Durante el evento D2 la tendencia NS a NNW fue reactivada como una zona de cizalla destral transpresional con el desarrollo de fallamiento inverso de bajo ángulo WNW (e.g., Falla La Lápida) permitiendo tener zonas de dilatación en giros o saltos destrales, conteniendo el primer evento de mineralización dominado por pirita y escaso Au (Figura 4b). El evento D3 comprendió un cambio en la dirección de compresión de NNE a NNW, resultando en una reactivación de la estructura como una zona de cizalla sinestral con zonas de falla inversas de bajo ángulo con tendencia ENE a NE (e.g., Falla Naranjal). En este evento el cizallamiento sinestral fue acompañado por el fracturamiento de la veta de cuarzo pre-existente (i.e., formada durante el evento D2), formando zonas de reactivación que fueron selladas por una segunda etapa de mineralización conteniendo sulfuros tardíos como pirita, galena, calcopirita, oro, telururos de Au-Ag y telururos de Pb (Figura 4c). El evento post-mineralización D4 tiene dos efectos opuestos: duplicación por imbricación o segmentación por boudinage. Las vetas delgadas tienden a cizallarse a lo largo de los contactos y cuando las cizallas migran de piso a techo tienen un efecto de duplicación del espesor, interponiendo uno o más segmentos encima de la misma veta (imbricación). Cuando el cizallamiento migra de techo a piso la veta tiende a separarse, generando adelgazamiento de esta. Con vetas potentes, el cizallamiento tiende a estar activo a lo largo de ambas márgenes resultando en la formación de fracturas antitéticas estilo dominó que permiten al bloque de veta relativamente rígido rotar dentro de la zona de cizalla. El cizallamiento prolongado de la veta puede resultar en segmentos redondeados y separados (boudinage) formando una geometría en “rosario”. Ambos escenarios son observados tanto en rumbo como en buzamiento.
Mineralización
Debido a que la veta en la mina La Ye está emplazada y controlada por una zona de cizalla, la mineralización y las características estructurales del depósito guardan una estrecha relación. Los eventos de deformación y el estilo estructural resultante, definidos por los trabajos de Starling (2014, 2015) (Figura 4), permitieron observar diferencias entre las exposiciones de veta al interior de la mina La Ye. De este modo, sectores con evidencias de deformación D2, de cizalla transpresional destral (Figura 4b), hospedan vetas masivas, poco deformadas y con escasa mineralización de pirita ± Au; mientras que sectores dominados por el evento D3, de cizalla transpresional sinestral (Figura 4c) hospedan vetas con planos de reactivación sellados por sulfuros (galena, calcopirita y oro). Con base en estos criterios estructurales, se definieron las diferencias entre la mineralización asociada al evento D2 y la mineralización asociada al evento D3. Los análisis de microscopía de mena, complementados por microscopía SEM-EDS, realizados para los sectores con dominio D2, permitieron definir que la mineralización asociada a este evento, está dominada por pirita generalmente acompañada por granos de Au (Figura 5a). Para el sector con dominio del tercer evento deformativo D3 la mineralización está conformada por galena, calcopirita, Au, pirita y telururos de Au-Ag (hessita y silvanita) y telururos de Pb (altaita), rellenando fracturas en pirita preexistente, formada durante el evento D2 (Figuras 5b, 5c y 5d). La presencia de telururos de Au-Ag: hessita y silvanita (Figura 5e y 5f) es la característica de este evento, y se constituyó en una guía de exploración debido a la relación directa entre Au-Te, como se observa en los análisis multielementales.
Figura 5 a) Mineralización del evento de deformación D2, con pirita (Py), cuarzo (Qz) y oro (Au); observada a 50X con nicoles paralelos (NP) y luz reflejada (LR). b) Oro (Au) llenando fracturas en pirita (Py) asociada a cuarzo (Qz); 20X, NP, LR. c). Galena (Gn) y calcopirita (Cp) llenando fracturas de pirita (Py), mineralización asociada al evento de deformación D3; 10X, NP, LR. d). Pirita (Py) con microfractura rellena por pirita (Py), galena (Gn) y oro (Au), mineralización asociada al evento de deformación D3; 20X, NP, LR. e) Imagen SEM de Hessita (Hs) y oro (Au) rellenado fracturas de pirita (Py); obtenida con electrones retrodispersados (BSED), a 3,000X y 12.5 kV. f) Espectros de EDS de las zonas marcadas con cuadros rojos en la figura 5e, tomados sobre oro (Au) y hessita (Hs).
Alteración hidrotermal
En la mina La Ye el cuerpo hospedante cerca al contacto con la veta presenta un halo de alteración hidrotermal que varía desde unos pocos centímetros hasta 1m de espesor; este halo está dominado por la cloritización de biotitas (Varona-Bravo et al., 2016) que imprime una coloración verdosa a la roca de caja. Este proceso indica unas condiciones de pH casi neutro a ligeramente ácido (Corbett and Leach, 1997). La alteración hidrotermal dominante en la veta es la sericitización, en un claro proceso de hidrólisis alterando minerales anhidros, desestabilizando los feldespatos por presencia de iones H+, OH-, K+ y S2-, para formar cuarzo, moscovita, pirita y algo de calcopirita y clorita generando minerales arcillosos para amortiguar el pH ligeramente ácido del fluido (Pirajno, 2009). Esta sericitización ocurre en un rango de pH entre 5 y 6 a temperaturas superiores a 250 °C (Corbett and Leach, 1997), indicando también una naturaleza neutra a ligeramente ácida para el fluido mineralizante (Mickucki, 1998). La presencia de carbonato en la alteración hidrotermal sugiere que el fluido hidrotermal fue rico en CO2. La remoción del CO2 de la solución por disociación, de acuerdo con la reacción CO2 + H2O = H+ + HCO3-, aumenta el pH y la actividad del carbonato en la solución, causando la precipitación de minerales carbonatados (Rimstidt, 1997). Goldfarb et al. (2005) resaltan que los fluidos que forman las vetas orogénicas están generalmente en equilibrio con las rocas que los rodean y los halos de alteración no son tan conspicuos o evidentes como lo son en otros sistemas hidrotermales.
Texturas de cuarzo y texturas de mena
La veta en la mina La Ye fue emplazada y deformada dentro de una zona de cizalla con al menos cuatro eventos de deformación bajo un régimen de deformación frágil-dúctil (Starling, 2014 y 2015). El cuarzo es el mineral dominante en la veta, presenta texturas de recristalización dinámica tipo bulging, (Figuras 6a y 6b) en donde la recristalización se da a lo largo de los contactos de los granos de cuarzo (Owona et al., 2013). Este tipo de texturas permiten inferir condiciones de temperatura bajas (<350 °C) y condiciones de deformación frágil-dúctil (Stipp et al., 2002 y Owona et al., 2013). Estas condiciones de depósito y deformación están de acuerdo con las asociaciones mineralógicas y las alteraciones hidrotermales presentes, así como las características estructurales del depósito.
Figura 6 a) Cuarzo abultado por recristalización o bulging quartz asociado a sericita de alteración hidrotermal en mina La Ye; observada a 5X con nicoles cruzados (NX) y luz transmitida (LT). b) Cuarzo abultado por recristalización o bulging quartz; 5X, NX, LT.
La pirita es el sulfuro dominante en la mineralización. Se identificaron claramente dos eventos de depósito de este sulfuro. El primero está caracterizado por presentar formas euhédricas y estar generalmente acompañado por Au. Esta asociación es característica del primer evento mineralizante asociado a D2. La pirita del primer evento de depósito estuvo sometida al evento de deformación D3, que generó microfracturas en este mineral y se rellenaron con galena, calcopirita, silvanita, altaita, hessita, oro y pirita del segundo evento de mineralización (asociado a D3). Las texturas de mena entre especies minerales son generalmente de reemplazamiento y relleno de espacios abiertos.
Paragénesis y asociación mineralógica
Las asociaciones minerales definidas para los eventos D2 y D3, permitieron generar una secuencia paragenética donde se observan al menos dos eventos de mineralización (Figura 7). El primero constituido por volúmenes significativos de cuarzo, con poco sulfuro (pirita) y cantidades menores de Au. Este evento está asociado a zonas con características estructurales del evento D2 (cizallas destrales y estrías N-NE/S-SW). El segundo evento mineralizante está conformado por volúmenes bajos de cuarzo, con presencia de sulfuros como: galena, pirita y calcopirita, además de telururos de Ag-Au y Pb (silvanita, hessita y altaita) y Au. Este evento está asociado a zonas con características estructurales del evento D3 (cizallas sinestrales y estrías N-NW/S-SE). Uniformemente distribuidos a lo largo de las exposiciones de la veta al interior de la mina, se observó sericita y calcita como minerales de alteración hidrotermal dominantes. Microscópicamente la sericita presenta formas alargadas subhédricas y tamaños que varían desde 10 micras hasta 0.8 mm. Los cristales de calcita generalmente se encuentran en venillas de 10-20 micras de espesor o como acumulaciones pequeñas de cristales sin una distribución preferencial. La presencia de goethita está limitada a las exposiciones de veta más cercanas a la superficie, generalmente se presentan como pátinas que tiñen de color pardo rojizo la veta.
Edad de la mineralización de oro
Tradicionalmente, al cuerpo hospedante de la mineralización vetiforme en la mina La Ye, se le ha asignado una edad jurásica, asociándola en mapas regionales al batolito de Segovia (Cediel y Cáceres, 2000; Londoño et al., 2009). Debido a que la veta en la mina La Ye está encajonada en estas rocas graníticas, Londoño et al.,(2009) sugirieron una edad post-jurásica para la mineralización. Dataciones geológicas recientes U-Pb (SHRIMP) realizadas por Leal-Mejía (2011) demostraron que este cuerpo, hospedante de la mineralización, presenta una edad carbonífera (322-310 Ma) claramente diferente a las rocas graníticas jurásicas del batolito de Segovia (Spikings et al., 2015). Con base en estos nuevos datos, se podría asignar una edad post-carbonífera para la mineralización. Adicionalmente, Leal-Mejia (2011) realizó una datación K-Ar en sericita de alteración hidrotermal al interior de la mina La Ye, arrojando una edad de 280 ± 6 Ma. Esta edad es posterior en ~40 Ma a la edad de cristalización del cuerpo hospedante. Aunque esta edad podría indicar la edad de mineralización/alteración hidrotermal en el distrito El Bagre, coincide claramente con las primeras etapas del evento tectono-magmático del Pérmico-Triásico (ca. 280-230Ma) definido por Vinasco et al. (2006). Por este motivo, existe la posibilidad de que la veta en la mina La Ye y la alteración hidrotermal fuesen introducidas durante este evento. Sin embargo, independientemente del aparente carácter regional, el evento Permo-Triásico, de acuerdo con Leal-Mejía (2011), "está esencialmente desprovisto de mineralización de oro en otra parte, lo que haría una edad Pérmico-Triásico para la mineralización altamente anómala".
GEOQUÍMICA MULTIELEMENTAL
Se realizaron análisis multielementales de 32 elementos traza para 24 muestras de veta. La mineralización en la mina La Ye está caracterizada por las asociaciones de Fe-As±Au para el primer evento asociado a D2 (Figura 8a) y Au-Cu-Pb-Te para el segundo asociado a D3 (Figura 8b). Las concentraciones de As varían entre 0.7-277 ppm (promedio 70 ppm) reflejando posiblemente la presencia de arsenopirita en la mineralización introducida durante el primer evento. Aunque no se ha identificado la presencia de seleniuros en la mineralización, las concentraciones de Se (10.95 ppm promedio) y la buena correlación con Te y Pb permiten sugerir su existencia. La concentración de Sb y Cd es prácticamente nula (<1.5 ppm), así mismo se observaron bajas concentraciones de Zn (<20 ppm), descartando por el momento la presencia de esfalerita en la mineralización. Las elevadas concentraciones de Te (>450 ppm), Pb (>550 ppm) y Cu (>550 ppm), corresponden a la presencia en la mineralización de telururos de Au-Ag (hessita y silvanita), telururo de Pb (altaita), galena y calcopirita respectivamente, introducidos durante el segundo y principal evento mineralizante. Las concentraciones de W están cercanas al límite de detección (<0.2 ppm). Las muestras analizadas presentan contenidos de Au y Ag variados, sin embargo la relación Au/Ag calculada con ensayes de más de 21,000 muestras de canal al interior de la mina La Ye, varía entre 1:3 y 1:4 rangos normales para los depósitos de oro orogénico (Groves et al., 2003). El Au presenta una buena correlación con los metales del segundo evento como Pb, Cu y Te. El comportamiento similar del Au y Te es simplemente el resultado de la presencia de telururos de Au-Ag en la mineralización (Figura 8b). En contraste, los valores de Au no presentan una buena correlación con los contenidos de Fe o As, confirmando que éstos elementos fueron parte de una etapa temprana y separada (Figura 8a).
RESULTADOS DE ISÓTOPOS ESTABLES
Se realizaron análisis de isótopos estables de δD, δ18O contenidos en filosilicatos de la veta y azufre δ34S en pirita de la veta. Todas las muestras fueron recolectadas al interior de la mina La Ye teniendo en cuenta los eventos de deformación D2 y D3 definidos por Starling (2014 y 2015). La composición isotópica del hidrógeno δD y el oxígeno δ18O fue determinada en cuatro muestras usando procedimientos convencionales de preparación y análisis; se seleccionaron y separaron filosilicatos hidrotermales (sericita-moscovita) en segmentos de veta con características estructurales asociadas al evento D2 y D3 (Tabla 1). Los rangos de valores isotópicos obtenidos en este estudio para el primer evento de mineralización, en sericita hidrotermal asociada al evento de deformación D2, para δ18O están entre +7.4 y +8.9‰ y para δD varían entre -49 y -50‰. Los rangos de valores del segundo evento mineralizante, para sericitas asociadas a D3, para δ18O se encuentran entre +7.3 y +8.6‰, y para δD varían entre -46 y -57‰. (Figura 9a). En general la corteza continental está enriquecida en δ18O en relación al manto que presenta un valor de 5.7 ± 0.3‰, el cual parece haber sido constante a través del tiempo de la Tierra y la Luna (Rollinson, 1993). La mayoría de los granitos, rocas metamórficas y sedimentarias están enriquecidos en δ18O con relación al valor del manto, mientras que las aguas de mar y las aguas meteóricas tienen déficit de δ18O (Rollinson, 1993). Los anteriores valores isotópicos para oxígeno e hidrógeno, proyectados en un gráfico δ18O vs δD, corresponden a aguas magmáticas o asociadas a rocas graníticas y/o a aguas metamórficas, según Taylor (1974) y Sheppard (1981), por presentar valores de δ18O superiores a 5.7 ± 0.3‰, valor característico del manto. Se puede afirmar que estos fluidos provienen o circularon por la corteza continental y pudieron incorporar el oxígeno al estar en contacto con granitoides, rocas metamórficas, andesitas o riolitas encontradas a su paso, descartando de plano una contaminación con aguas meteóricas. La composición isotópica del azufre δ 34S (en pirita), fue determinada en cuatro muestras asociadas a los eventos D2 y D3. Los valores varían entre +3.7 y +5‰, con valores para el evento D2 entre +3.7 y +4.9‰ y valores entre +3.95 y +5‰ para el evento D3 (Figura 9b), que igualmente se podrían asociar a rocas graníticas y rocas metamórficas.
Figura 9 a) Valores de isótopos de oxígeno (δ 18O) e hidrógeno (δD) en muestras de moscovita en la mina La Ye. Se observan los campos de agua magmática (Taylor, 1974) y aguas metamórficas (Taylor, 1974; Sheppard, 1981). Los valores de δ 18O y δD (en moscovita hidrotermal) calculados respecto a VSMOW están restringidos al campo de aguas magmáticas. b) Valores de isótopos de δ 34S, consistentes con los campos de rocas graníticas y rocas metamórficas.
DISCUSIÓN
Con los resultados obtenidos se plantea el posible origen de los fluidos mineralizantes, se infiere cómo pudo ser el transporte y depósito del oro y un posible modelo genético para la mineralización presente en la mina La Ye, comparándolo con otros depósitos de referencia en suramérica como son el depósito de Pataz en el Perú (Haeberlin, 2002) y Cachoeira en Brasil (Klein et al., 2005).
Fuente de los fluidos mineralizantes
Los resultados isotópicos para las muestras tomadas al interior de la mina La Ye, permiten evaluar preliminarmente la fuente del fluido mineralizante. Los valores calculados respecto a VSMOW de δ18O y δD están restringidos al campo de aguas magmáticas y metamórficas, (Figura 9a), definido por Taylor (1974). Los resultados de δ18O y δD muestran valores uniformes tanto para las muestras asociadas a D2 como para las asociadas al D3, evidenciando un equilibrio relativo en el sistema hidrotermal (Haeberlin, 2002). Los rangos y variaciones en los valores de δ34S obtenidos pueden ser considerados como de afinidad magmática (McCuaig y Kerrich, 1998; Brown et al., 2003). Estos valores isotópicos pueden ser interpretados como un indicativo de una fuente magmática dominante (± manto) relativamente homogénea, con S producido directamente por magmas o por removilización de sulfuro de rocas magmáticas (Klein et al., 2005). Aunque los estudios de isotopos de azufre en rocas ígneas relacionadas a depósitos son muy limitados, pueden dar una base en los procesos de fusión parcial o de asimilación de las rocas encajantes (Seal, 2006). La composición isotópica de azufre del manto ha sido tradicionalmente considerada entre 0 y ± 2‰, (Seal, 2006 y Rye, 2004). Los valores de δ34S en depósitos como Cachoeira y Pataz presentan valores de azufre similares a los obtenidos en la mina La Ye (Figura 9b). Ridley y Diamond (2000) muestran que los sulfuros en la mayoría de los depósitos orogénicos tienen valores de δ34S en un rango restringido desde -3 hasta +9‰, el valor de δ34S de sulfuros precipitados de un fluido puede variar significativamente de acuerdo a la fugacidad de oxigeno (fO2) y el pH; sin embargo, los valores calculados de δ34Sfluido están entre -1 y +8‰, superponiendo los valores de reservorios comunes de azufre, incluyendo las rocas magmáticas derivadas del manto y el promedio de las rocas de la corteza. Los valores de δ18O, δD y δ34S obtenidos en este estudio muestran una afinidad magmática para el fluido mineralizante. Estos resultados son consistentes para los depósitos de oro orogénico, donde se tienen tres fuentes principales para los fluidos mineralizantes entre las cuales se incluye un origen magmático (Moritz, 2000; Jia et al., 2003; Ridley y Diamond, 2000; Groves et al., 1998 y 2003).
Transporte y depósito del oro
A pesar de la ausencia de datos en inclusiones fluidas y la composición química del fluido mineralizante, la información mineralógica e isotópica disponible es una evidencia del pH y la condición redox del fluido (Klein et al., 2005). Estos parámetros ayudan en la comprensión del transporte y depósito del Au en el sistema hidrotermal de la mina La Ye. La ausencia de hematita y sulfatos en el ambiente de depósito, la coexistencia de pirita y clorita en la alteración hidrotermal y los valores de δ34S en sulfuros, indican una condición relativamente reducida para la mineralización aurífera en la mina La Ye (Klein et al., 2005). La presencia de moscovita y calcita como minerales de alteración define una naturaleza cerca de neutral a ligeramente alcalina para el fluido mineralizante (Mickucki, 1998). En estas condiciones físicoquímicas estimadas, especies como H2S o HS- son dominantes en los fluidos y, en consecuencia, el complejo Au(HS)2- fue probablemente el medio ligante y de transporte (Klein et al., 2005; Benning y Seward, 1996; Ridley y Diamond, 2000). La presencia de calcita en la ganga y en la alteración hidrotermal sugiere que el fluido mineralizante fue rico en CO2. La remoción del CO2 de la solución por disociación, de acuerdo a la reacción CO2+H2O=H++HCO3-, aumenta el pH y la actividad del carbonato en la solución, causando la precipitación de minerales carbonatados (Rimstidt, 1997).
Un modelo genético para el depósito de oro en la mina La Ye
La mina La Ye es un depósito de Au-Ag hospedado en una zona de cizalla, con mineralización en vetas de cuarzo. Las características geológicas, descritas en este documento, incluyendo la geología estructural, roca de caja, alteración hidrotermal, estilo de mineralización y composición isotópica de δ18O, δD y δ 34S, indican que la mina La Ye es compatible con el modelo de depósitos de tipo Oro Orogénico (Orogenic Gold Deposits), definido por Groves et al. (1998), del subtipo depósitos de Filones Auríferos Hospedados en Granitoides (Granitoid-Hosted Lode-gold Deposits) en el sentido de Haeberlin (2002), Qiu et al. (2002), Haeberlin et al. (2004) y Kreuzer (2006). En la Tabla 2 se presenta una comparación de las características geológicas de la mina La Ye y las características definidas por Groves et al. (1998) para los depósitos orogénicos, así como otros depósitos clasificados como orogénicos en América del sur.
Tabla 2 Comparación de características geológicas seleccionadas del modelo de Depósitos de Au Orogénico, mina La Ye y otros depósitos en suramérica.
Al estar hospedado en rocas graníticas se puede pensar en una relación genética entre la estructura vetiforme y el plutón hospedante como en los depósitos de tipo Relacionados a Intrusivos (Instrusion-Related) en el sentido de Sillitoe y Thompson (1998). Sin embargo, se debe ser cauteloso en deducir cualquier relación genética entre los depósitos vetiformes de Au asociados u hospedados en intrusivos (Haeberlin, 2002 y Hart, 2005). Las diferencias en el estilo de mineralización, características geoquímicas, ambiente tectónico y edad de la mineralización permitieron descartar por el momento este tipo de modelo genético para la mina La Ye.
CONCLUSIONES
La veta en la mina La Ye, está emplazada en una zona de cizalla sinestral-inversa con al menos cuatro eventos deformativos (D1, D2, D3 y D4) bajo un régimen frágil-dúctil. Se determinó que D2 y D3 están directamente asociados a dos eventos mineralizantes, el primero (relacionado a D2), está caracterizado por volúmenes significativos de cuarzo, pirita y oro. Un segundo y principal evento mineralizante (relacionado a D3), contiene oro, galena, calcopirita, telururos de Au-Ag (hessita y silvanita) y telururos de Pb (altaita).
Los valores obtenidos de δ18O, δD y δ34S muestran una afinidad magmática para el fluido mineralizante, con poca o nula participación de fluidos de origen meteórico. La ausencia de hematita y sulfatos en la mineralización, la asociación sericita-carbonatos y la coexistencia de pirita-clorita en la alteración hidrotermal, indican una condición relativamente reducida para la mineralización y una naturaleza neutra a ligeramente alcalina para el fluido mineralizante, probablemente rico en CO2 debido a la presencia de carbonatos al interior de la veta. En estas condiciones físicoquímicas estimadas, especies como H2S o HS- son dominantes en los fluidos y en consecuencia, el complejo Au(HS)2- fue probablemente el medio de transporte del oro.
Las características geológicas del depósito en la mina La Ye definidas en este trabajo, como el emplazamiento de la veta en una zona de cizalla con deformación frágil-dúctil, la composición mineralógica de la veta, los minerales de alteración hidrotermal, el estrecho halo de alteración hidrotermal en la roca caja, las características estructurales del depósito, las texturas de cuarzo y los valores isotópicos de δ18O, δD y δ34S indican que la mineralización en la mina La Ye es compatible con el modelo de tipo Oro Orogénico (Orogenic Gold Deposits), definidos por Groves et al. (1998), del subtipo Depósitos de Filones Auríferos Hospedados en Granitoides (Granitoid-Hosted Lode-gold Deposits) en el sentido de Haeberlin (2002), Qiu et al. (2002), Haeberlin et al. (2004) y Kreuzer (2006).
