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TECTONOMAGMATISMO DE LOS PÓRFIDOS DE COBRE DEL SUR DEL PERÚ DURANTE EL PALEOCENO Y OLIGO- MIOCENO

Por: William Martínez Valladares y Alonso Arturo Marchena Campos, Instituto Geológico, Minero y Metalúrgico (Ingemmet).

Introducción

Este trabajo se llevó a cabo en el proyecto “Estudio metalogenético de la faja magmática Jurásico – Cretáceo asociado a los depósitos minerales tipo IOCG y pórfidos entre Ica, Arequipa, Moquegua y Tacna”, llevado a cabo por la dirección de Recursos Minerales y Energéticos del Instituto Geológico, Minero y Metalúrgico (Ingemmet), como parte de las investigaciones metalogenéticas de desarrollo en términos del entendimiento y evolución a través del tiempo del origen de los metales. 

Asimismo, comprende estudios y resultados obtenidos en la tesis “Caracterización petrográfica e interpretación litogeoquímica del magmatismo de los proyectos Tía María-La Tapada, Los Calatos y Chipispaya (Arequipa-Moquegua-Tacna)”, llevada a cabo en el marco de este proyecto.

Se realizó con el propósito de conocer la metalogénesis de los metales y sus principales características tectonomagmáticas en la cordillera Occidental entre Ica y Tacna y, por otro lado, para contribuir al desarrollo de las exploraciones mineras mediante la predicción de objetivos en esta parte del Perú. La zona de investigación comprende las franjas metalogenéticas IV, V, VIII, IX y X, destacando en importancia los depósitos de pórfidos de Cu-Mo-Au (DPC), los de tipo Óxidos de Hierro, Cobre y Oro (IOCG), así como los relacionados con cuerpos Intrusivos, cuerpos, vetas, mantos, etc. 

De esta forma, se busca mantener actualizado el mapa metalogenético del Perú y desarrollar conceptos sobre el origen de los yacimientos minerales basados en datos geocronométricos, geoquímicos, isotópicos, estratigráficos y estructurales. 

Para cumplir con estos objetivos, se realizaron estudios interpretativos, trabajos de terreno y recopilación de información de las bases de datos que tienen el Ingemmet publicados e inéditos, tesis de maestría y doctorales para, de esta manera, poder desarrollar estrategias para la prospección y el descubrimiento de nuevos yacimientos minerales de tipo ocultos y/o ciegos.

Resumen

El sistema de fallas Incapuquio es un importante control estructural que alberga a los pórfidos más importantes del sur del Perú, de edad Paleocena (tales como Cuajone y Toquepala). En el tiempo Oligo-Mioceno, este control estructural albergó a su vez nuevamente sistemas porfiríticos (pórfido Chipispaya). 

La litogeoquímica de los magmas responsables de generar sistemas hidrotermales durante sus últimos estadios de diferenciación en niveles corticales superiores está íntimamente ligada al contexto geotectónico en el que se desarrolló su evolución magmática-hidrotermal. Los elementos mayores permiten caracterizar series magmáticas en contextos geotectónicos regionales (por ejemplo, serie calcoalcalina en contexto de tectónica de subducción). 

El magmatismo del sistema porfirítico, dada su naturaleza local, es mejor caracterizado mediante la litogeoquímica de elementos traza, que son especialmente útiles en identificar las variables de significado petrogenético durante la evolución del magmatismo. Por ello, mediante parámetros litogeoquímicos de elementos traza podemos distinguir las diferencias litogeoquímicas entre el magmatismo vinculado a pórfidos y el magmatismo del respectivo arco magmático regional que lo alberga. Este magmatismo vinculado a pórfidos refleja en sus parámetros litogeoquímicos valores anómalos en comparación al magmatismo regional, tales como altos valores La/Yb, Sr/Y, Eu/Eu*, indicadores de condiciones favorables para la generación de magmas fértiles.

Objetivos

Destacar el valor de herramientas tales como la litogeoquímica en la discriminación de pórfidos de Cu (Mo-Au).

Mostrar la efectividad de nuevos parámetros de elementos traza en la discriminación y reconocimiento de magmatismo fértil vinculado a pórfidos en el sur del Perú.

Marco geológico regional

La zona de estudio se indica en la Figura 1.

Para el Cretácico superior-Paleógeno, el arco magmático empieza a migrar hacia el noreste (Grupo Toquepala). En este sistema transpresivo de subducción N-S con velocidad constante, se dio estabilidad tectónica que permitió que el magmatismo madure por más de 35 Ma. Se dio el emplazamiento del intrusivo regional Súper Unidad Yarabamba, considerado metalotecto. En las últimas etapas de la evolución de este arco magmático, durante el Paleoceno el volcanismo disminuyó, lo que puede interpretarse como el inicio de una subducción casi horizontal (por lo que el volumen suplido del magma de la cuña mantélica infrayaciente disminuye) se emplazan en jogs estructurales (zonas de baja presión) del sistema de fallas Cincha Lluta-Incapuquio pórfidos tales como Los Calatos, Cuajone, Quellaveco y Toquepala. La migración del arco alcanzó 150 km al noreste hace 48 Ma (Perelló et al., 2003), generando magmas secos (no fértiles) y un volcanismo menos extenso, y se ensanchó entre 45 y 30 Ma. El arco magmático migró de regreso hacia el suroeste hace 30 Ma y produjo grandes volúmenes de ignimbritas (debido al engrosamiento de la cuña mantélica infrayaciente) indicando aumento del ángulo de subducción. Por otro lado, en la misma faja Paleocena anterior, al sur en la serranía de Tacna, se emplazó en este tiempo Mioceno el pórfido Chipispaya, en un contexto magmático asociado a cuerpos intrusivos diferenciados coetáneos con las secuencias de las unidades piroclásticas de Huaylillas-Tacaza. Una interpretación estructural regional de la zona ha sido realizada por Martínez et al. (2017) en la Figura 2.

Desarrollo y colección de datos

En esta etapa se desarrolló un trabajo de recopilación bibliográfica, así como la síntesis de la estratigrafía, magmatismo y control estructural de la zona a nivel regional a partir de los trabajos previos. La mayor cantidad de muestras fueron tomadas por Martínez et al. (2006).

Se tomó la base de datos litogeoquímica disponible en la web de Ingemmet. De esta base, se eligieron las muestras correspondientes a las unidades ígneas regionales consideradas metalotectos para los pórfidos Paleoceno-Eocenos (Grupo Toquepala, Batolito de la Costa, Súper Unidad Yarabamba).

Se añadió a todas las muestras la distancia a la fosa (en km). Para ello, se empleó el software ArcGis y Google Earth. También se añadió a las muestras que se encontraban cerca de un yacimiento (aproximadamente en un radio de 2 km) una columna que indica el depósito respectivo, con el propósito de posteriormente ver si hay diferencias entre la geoquímica de estas muestras y las de nivel regional.

Las muestras tomadas en la etapa de campo fueron enviadas al laboratorio para su análisis por los métodos: multielemental por fusión de peróxido de sodio, lectura ICP-AES/ICP-MS, por fluorescencia de rayos X (RXF) y de Au por ensayo al fuego 50 g. Una vez obtenidos los resultados, se adaptaron a la base de datos de la litogeoquímica construida y se procedió a hacer los estudios empleando el software Microsoft Excel y Adobe Illustrator para su edición final.

Presentación y discusión de resultados

Los elementos traza-las tierras raras

Los elementos traza, especialmente aquellos inmóviles e incompatibles, son de especial interés en la identificación de eventos petrológicos especiales, tales como la generación de un pórfido, debido a que son relativamente específicos los procesos que pueden generar sus variaciones. Entre los elementos traza, las tierras raras son un grupo coherente, presentan todas cargas trivalentes y propiedades geoquímicas muy similares. Un elemento es llamado incompatible cuando en un proceso de equilibrio entre un fundido y un sólido cristalino, el elemento prefiere irse a la fase fundida. Se cuantifica mediante un parámetro conocido como “coeficiente de partición” o “Kd”, resultado de dividir la concentración del elemento en la fase sólida, entre la etapa fundida, resultando que aquellos Kd<1 indican elementos incompatibles.

Debido a la similitud entre sus propiedades, es importante distinguir diferencias entre los patrones de su distribución de una roca a otra, ya que los procesos geológicos fraccionarán de manera selectiva las series identificadas en el grupo de las tierras raras. Las REE son relativamente inmóviles durante el metamorfismo de bajo grado, intemperismo y alteración hidrotermal al pertenecer al grupo de los HFSE como se mencionó anteriormente. Sin embargo, se debe tener cautela ya que en rocas muy alteradas o intensamente metamorfizadas puede haber una removilización significativa de REE.

Diagramas de tierras raras

Los diagramas de tierras raras, normalizados al condrito para eliminar el efecto de abundancia por número atómico par-impar, y también el efecto de la conocida “contracción lantánida”, permiten inferir la participación de diversas fases minerales formadoras de rocas, características de condiciones de presión y temperatura (y, por ende, de distintos niveles corticales) específicas. Por ejemplo, los minerales como los clinopiroxenos y anfíboles tienen marcada preferencia por asimilar a las tierras raras intermedias (Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho), los feldespatos (potásicos y plagioclasas) tienen marcada preferencia por el Eu, y los granates y rutilo tienen marcada preferencia por las tierras raras pesadas (Er, Tm, Yb, Lu).

Las Figuras 3 y 4 muestran los diagramas de tierras raras para los arcos Paleoceno y Oligo-Mioceno, Yarabamba- Cuajone-Quellaveco-Toquepala y Challaviento-Tacaza-Chipispaya, respectivamente.

La Superunidad Yarabamba muestra un patrón con una pendiente moderada, así como también se encuentra más enriquecida respecto al condrito. Presenta una anomalía negativa moderada de Eu que indica fraccionamiento de feldespatos y evolución en reservorios en la corteza superior. La Súper Unidad Yarabamba en Cuajone presenta dos tendencias: una que sigue el patrón general incluyendo una débil a moderada anomalía negativa de Eu y otra que presenta un marcado empobrecimiento en el patrón en general, pero especialmente marcado en HREE y una débil anomalía positiva de Eu. El empobrecimiento en HREE se da principalmente por fraccionamiento de granate en la fuente y, en menor grado, por fraccionamiento de zircones, dada su baja abundancia.

El descenso en el patrón general a pesar del intenso fraccionamiento señalado por las pendientes de las LREE y HREE puede deberse a mezcla con magmas más primitivos que descienden la abundancia relativa en general de las REE debido a que ha disminuido su abundancia relativa en la roca, sin alterar demasiado su geometría ya que su carácter primitivo hace que su patrón sea con tendencia a la horizontal.

La Súper Unidad Yarabamba en Quellaveco presenta al igual que en Cuajone las mismas características, salvo un empobrecimiento ligeramente menor en el fraccionamiento de granate indicado por la pendiente de las HREE.

El pórfido Quellaveco presenta un patrón de LREE similar a la Súper Unidad Yarabamba en Quellaveco, pero con un marcado empobrecimiento en MREE y HREE indicando masivo fraccionamiento de granate en la fuente. La Súper Unidad Yarabamba en Toquepala muestra patrones similares a Yarabamba a nivel regional salvo una muestra que presenta un patrón similar a Yarabamba en Quellaveco con una anomalía nula de Eu (Martínez et al., 2017).

Algunas muestras de Los Calatos se encuentran en el rango normal para la Súper Unidad Yarabamba, con un patrón de LREE de pendiente moderada, una anomalía negativa moderada de Eu y un patrón de MREE y HREE lístrico, indicando fraccionamiento de anfíbol en la fuente, lo que controló a Yarabamba a nivel regional también. Otra muestra, correspondiente a un pórfido (pórfido dacítico 1, nombre local) muestra el marcado empobrecimiento en MREE y HREE al igual que las muestras de Quellaveco, así como una débil anomalía positiva de Eu, indicando el fraccionamiento de anfíbol la fuente.

Esta muestra proviene de un magmatismo que fraccionó granate ± anfíbol. Otra muestra correspondiente también a un pórfido (pórfido dacítico 2, nombre local) ya no presenta el empobrecimiento marcado en HREE que presenta la muestra anterior y también presenta una fuerte anomalía negativa de Eu, lo que señala fraccionamiento de feldespatos. El fraccionamiento de anfíbol siendo posible por el patrón lístrico es en menor medida debido a que un fraccionamiento intenso de anfíbol tiende a generar anomalías positivas de Eu.

Diagramas bivariantes de elementos traza empleados en la discriminación de pórfidos de Cu (Mo-Au)

Debido a que los diagramas de tierras raras tienen la desventaja de tornarse demasiado cargados en cuanto a la visualización de la data mientras más muestras hayan, el uso de los diagramas bivariantes cobra especial interés para grandes cantidades de datos. Para la elección de un diagrama bivariante se debe nuevamente tener muy en cuenta el coeficiente de partición que clasifica a los elementos traza en compatibles e incompatibles. Son los elementos de comportamientos muy marcados, tales como los altamente compatibles o los altamente incompatibles, los que son muy sensibles a los pequeños cambios ocurridos durante la evolución del magma desde la fuente y posteriores procesos de asimilación y cristalización fraccionada.

Los diagramas toman parejas o ternas de elementos con coeficientes de partición bulk muy similares, ploteándolos en diagramas, emparejándolos en ratios o de forma individual para observar clústeres y/o tendencias de significado petrogenético.

Los ploteos ratio-ratio de elementos altamente incompatibles minimizan los efectos del fraccionamiento y permiten examinar el carácter de la fuente mantélica (Rollinson, 1993).

El concepto de magma adakítico y su vínculo con pórfidos de Cu (Mo-Au)

Los parámetros LaN/YbN y Sr/Y han sido señalados como indicadores de fraccionamiento de fases hidratadas y de granate. Valores altos para estos ratios (>20), entre otras condiciones, generan magmas de composición denominada adakítica (término acuñado por Defant y Drummond, 1990).

Originalmente se propuso que esta composición, asociada a pórfidos de Cu (Mo-Au) en el mundo (Thiéblemont et al., 1997; Oyarzún et al., 2001; Rohrlach y Loucks, 2005; Sun et al., 2011; Richards, 2011; Chiaradia et al., 2012; Loucks, 2014;

Bissig et al., 2017), se generaba por fusión del slab subductante. Sin embargo, diversos estudios posteriores (Atherton y Petford, 1993; Arculus et al., 1999; Castillo et al., 1999; Müntener et al., 2001; Kay y Kay, 2002) han demostrado que esta composición puede ser generada por diversos procesos distintos a la fusión del slab que impliquen granate y/o anfíboles como fases residuales durante su génesis, tales como híbridos de fundido peridotita- adakita, interacción entre peridotita y fundidos derivados de material de la corteza inferior que ha sido delaminado en el manto, diferenciación de magma parental basáltico y fundidos derivados de peridotita metasomatizada por fusión de slab.

Así, rocas ígneas con altos Sr/Y y LaN/YbN y bajos Y e YbN no se pueden usar como indicadores concluyentes de fusión del slab. Además, estudios de Dreher et al. (2005), sugieren que la fuente de los metales asociados con rocas adakíticas es el manto y no la fusión del slab.

Richards (2011) propone que en ausencia de evidencia de una relación entre fusión del slab y la formación de depósitos, se debe preferir la hipótesis más simple demostrable (fraccionamiento y contaminación cortical) de magmas hidratados de arco, siendo la participación del slab no preferentemente por fusión, sino como una “componente de subducción” representada por la deshidratación del slab metasomatizando la cuña astenosférica sobre él.

Un contenido de H2O magmática >4% causa abundante fraccionamiento de anfíboles (± granate) y supresión de cristalización de plagioclasa en la corteza profunda (produciendo débiles o nulas anomalías de Eu), lo que resulta en un incremento de los ratios Sr/Y y LaN/YbN con la diferenciación, comúnmente hacia rangos adakíticos, que es lo que se encuentra en muchos magmas relacionados a pórfidos (Rohrlach y Loucks, 2005).

Richards y Kerrich (2007) mostraron que las intrusiones asociadas con pórfidos en el mundo son altamente fraccionadas, comúnmente con tendencias de diferenciación desde composiciones no- adakíticas hacia composiciones adakíticas (alto ratio Sr/Y y LaN/YbN).

La evidencia permite afirmar, además, que incluso cuando el hidrotermalismo puede contribuir en algunos casos a aumentar la razón LaN/YbN, la firma geoquímica adakítica documentada en los pórfidos de cobre de clase mundial no es el resultado de la alteración hidrotermal de las rocas, sino una característica intrínseca de los magmas que refleja su ambiente de formación (Rabbia et al., 2012).

Es ampliamente aceptado que las adakitas son volumétricamente menores comparadas con el magma de arco típico derivado de la cuña del manto metasomatizado, incluso en los lugares en donde ocurren adakitas (Defant y Drummond, 1990), esto se condice con la noción que las adakitas son exclusivamente generadas en zonas de subducción donde ocurren fenómenos tectónicos inusuales, tales como subducción de corteza oceánica joven, inicio de subducción, colisión, desprendimiento del slab y disminución del ángulo de subducción.

Rabbia et al. (2017) indica que episodios orogénicos compresivos promueven condiciones de alta presión en la zona caliente de la corteza inferior e incrementan el tiempo de residencia en la corteza de fundidos derivativos favoreciendo la diferenciación extensa llevando a fundidos ricos en agua (y oxidados?) félsicos, mientras que el fraccionamiento del anfíbol juega un rol importante.

En el sur del Perú, el arco permaneció estacionario desde 90 hasta 52 Ma paralelo a la fosa, actualmente a 150-200 km de la fosa (Noury et al., 2017). La actividad volcánica disminuyó entre 62 y 52 Ma (Quang et al., 2005), lo que se interpreta como el inicio de una subducción casi horizontal (esta transición hacia un régimen más compresivo puede haber generado la mineralización de los pórfidos de cobre en el sur del Perú), migró alrededor de 150 km hacia el noreste hace 48 Ma (Perelló et al., 2003) generando en profundidad magmas secos y volcanismo menos extenso, y se ensanchó entre 45 y 30 Ma, migrando de regreso hacia el suroeste hace alrededor de 30 Ma y produjo grandes volúmenes de ignimbritas (debido al engrosamiento de la cuña mantélica bajo el arco), indicando aumento del ángulo de subducción (Mamani, Wörner y Sempere, 2010).

La Figura 5 muestra un diagrama que permite reconocer a los magmas en rangos adakíticos.

Nuevos diagramas discriminantes

El análisis del comportamiento de los elementos traza permite inferir que otros elementos incompatibles y relativamente inmóviles pueden ser efectivos para discriminar pórfidos e identificar otros eventos petrogenéticos fértiles, generadores de magmas con potencial de derivar en pórfidos. El análisis presentado es parte del realizado por Marchena (2019).

El uso del Th/Yb

El Th al ser un elemento altamente incompatible tiende a enriquecerse en el fundido residual y, por tanto, a aumentar su concentración con la diferenciación. Es así como valores altos de Th pueden indicar altos grados de diferenciación o si la muestra proviene de un magma primitivo, puede ser indicador de contaminación con material cortical más evolucionado.

El Th puede decaer en muestras muy diferenciadas (valores de SiO2>68% debido al fraccionamiento de zircones, dado que el Zr y Hf decaen también por este medio según Green, 1980). El Yb decae también con la diferenciación, moderadamente si hay fraccionamiento de anfíbol y fuertemente si hay fraccionamiento de granate. Por ello, se compara el ratio Th/Yb (como medida de la diferenciación y posible contaminación cortical) contra el ratio NbN/TaN (como medida del metasomatismo del manto astenosférico).

El uso del Nb y Ta

Primero se analiza el hecho que los valores de NbN en los diagramas Spider de muestras relacionadas a pórfidos son los más bajos que el resto de su correspondiente magmatismo regional. Las anomalías negativas de Nb son una característica distintiva de magmatismo de arco.

Tanto el Nb como el Ta son elementos altamente incompatibles y sobre todo inmóviles, es decir, no son removilizados por fluidos hidrotermales. La anomalía negativa de Nb se produce normalmente porque durante la deshidratación del slab, en su transferencia de fluidos hacia la cuña mantélica astenosférica suprayaciente, los demás elementos tales como el K, Ba, Rb, Sr (LILEs) son móviles y al ser enriquecidos estos elementos preferencialmente en la cuña mantélica respecto al Nb, Ta y los demás HFSE, que son retenidos en el slab (Nb, Ta, Zr, Hf, Ti, P, cuyas anomalías negativas son características de magmatismo de arco, según Rollinson, 1993) generan estos valles acentuados por ser empobrecidos preferencialmente que se observan en los HFSE.

Una anomalía negativa pronunciada de Nb es indicativo de una intensificación de este proceso, es decir, una deshidratación intensa del slab.

Para explicar su distinto comportamiento respecto al Ta (ya que ambos elementos deberían comportarse de manera casi idéntica como se explicó anteriormente), es necesario recurrir a los coeficientes de partición. El coeficiente de partición del Nb y Ta es especialmente alto en minerales de Ti, por ejemplo la esfena donde KdNb=7.6; y KdTa=19.6 (Green y Pearson, 1987) o el rutilo donde KdNb=52.6; 29.8 y KdTa=99.5; 44.7 (Jenner et al., 1994 y Green y Pearson, 1987, respectivamente). Es notable también como en todos los casos KdTa> KdNb en fases minerales con Ti. Se deduce entonces que el descenso del TaN hasta casi emparejarse con el NbN y en casos descender incluso más que el NbN se debe al fraccionamiento de fases minerales de Ti. El fraccionamiento de Nb y Ta ocurre en el manto. Las fases minerales de Ti son inestables en fundidos peridotíticos tales como la cuña mantélica astenosférica (Green y Pearson, 1985; Thirwall et al., 1994), por lo que esto descartaría la hipótesis del descenso de TaN debido al fraccionamiento en fases de Ti. Sin embargo, Foley y Wheller (1990) y Ringwood (1990) han mostrado que el metasomatismo que causan en la cuña mantélica astenosférica los fluidos provenientes de la deshidratación puede generar zonas y vetas ricas en anfíboles/piroxenos en las que las fases minerales de Ti son estables, pudiéndose así fraccionar el Ta luego del metasomatismo intenso (que generará en primera instancia el descenso del NbN), provocando así que los fundidos mantélicos se encuentren empobrecidos en NbN y TaN, llevando esta firma geoquímica hasta niveles superiores (ver Figura 6). 

El uso del U y Th

El Th se encuentra estrechamente relacionado al U, y la relación U/Th tiende a permanecer constante con la diferenciación en caso no haya significativa mezcla y/o asimilación cortical (Whitfield, Rogers y Adams, 1959). Ambos son altamente incompatibles durante la fusión parcial e inmóviles en fluidos acuosos. Sin embargo, estudios experimentales de Keppler y Wyllie (1990) muestran que, en fluidos hidrotermales que contengan Cl- y CO2, el U es móvil, ya que forma complejos con estos volátiles, mientras que el Th no.

Es así que un incremento del ratio U/Th puede interpretarse como un influjo de fluidos en profundidad que contengan Cl- y CO2 (o de magmas que contengan estos fluidos y/o volátiles) siendo el Cl- capaz además de movilizar al Au. Un incremento en el ratio U/Th también puede ocurrir debido a un marcado descenso de Th por contaminación de magmas primitivos (ver Figura 7).

Relación entre distancia a la fosa y variaciones en el espesor cortical

La distancia a la fosa oceánica de las muestras de arco magmática da una idea de la variación en el tiempo de este último. El espesor cortical puede ser estimado a partir de una correlación hallada por Mantle y Collins (2008) entre el cociente Ce/Y y la profundidad del Moho (base de la corteza) para lavas de arco modernas.

Esta relación se muestra en el diagrama de la Figura 8, en la que se observa que la profundidad del moho, siendo esta zona donde ocurre el MASH (Melting- Assimilation-Storage-Homogeneization: Mezcla-Asimilación-Almacenamiento- Homogenización), aumenta con el incremento de la distancia a la fosa.

El aumento es especialmente marcado entre la Súper Unidad Yarabamba y la Súper Unidad Challaviento dada la poca distancia del arco magmático entre ambos. Las muestras de rocas intrusivas en los yacimientos y las muestras de pórfidos presentan los valores más bajos de Ce/Y.

Se tienen valores muy bajos también para los Miembros Asana y Carpanito de la Formación Quellaveco, reafirmando esto la hipótesis del adelgazamiento cortical y fallamiento en este sector. Para el Paleoceno de la Súper Unidad Yarabamba, la profundidad del moho se encontró en la facies anfibolítica y transición a facies eclogítica para los pórfidos (Martínez et al., 2017).

La relativa mayor cercanía a la fosa de Los Calatos respecto a Cuajone, Quellaveco y Toquepala sugiere que el pórfido Los Calatos es más antiguo que Cuajone, Quellaveco y Toquepala.

La Súper Unidad Challaviento se encontró predominantemente en la facies eclogítica mientras que el Grupo Tacaza se dio en un contexto de adelgazamiento cortical y el pórfido Chipispaya se encuentra en el extremo más cercano a la fosa, siendo esto indicador que se formó en el último estadio de retroceso del arco hacia la fosa (o rollback).

Las muestras de pórfidos caen en profundidades muy elevadas. Estos valores son el resultado de un intenso fraccionamiento de granate en la búsqueda del sistema mineralógico (facies metamórfica anfibolítica) por encontrar el equilibrio a la mayor profundidad de la corteza engrosada (facies eclogítica) que se da en el contexto de engrosamiento cortical, sea por compresión, subducción plana u otras anomalías tectónicas, por lo que una vez alcanzado el equilibrio en la nueva corteza gruesa el fraccionamiento de granates ya no será tan intenso y el ratio Ce/Y, así como el Sr/Y ya no se verán tan fuertemente afectados, sino solo lo suficiente como para que el sistema de facies eclogítica permanezca estable. Es decir, estas anomalías observadas en los diagramas geoquímicos son de “transición”.

Conclusiones

1. El pórfido Los Calatos se distingue del pórfido Quellaveco en que el primero presenta una firma de un magmatismo más primitiva y más controlada por el metasomatismo de la cuña mantélica infrayaciente, mientras que el pórfido Quellaveco muestra mayor control de la diferenciación y/o contaminación cortical (siendo esto posiblemente en parte por su mayor distancia a la fosa) y en menor grado del metasomatismo de la cuña mantélica infrayaciente.

2. El rejuvenecimiento del Grupo Tacaza (en contraste con el magmatismo previo de la Súper Unidad Challaviento) señalado por el descenso del parámetro Th/Yb, así como de la disminución de la distancia a la fosa se interpreta como un retroceso del arco debido a aumento del ángulo de subducción por retroceso del slab subductante, evento conocido como slab rollback.

3. La distancia a la fosa tiene control directo en el grado de diferenciación, fraccionamiento, contaminación cortical y espesor cortical, siendo esta relación directa alterada para los pórfidos, sugiriendo variaciones bruscas en el espesor cortical durante su magmatismo generador. 

4. El incremento del parámetro NbN/TaN es un buen indicador de intenso metasomatismo del slab, así como de fraccionamiento de minerales de Ti en el manto y las muestras pertenecientes a sistemas fértiles poseen valores de NbN/TaN superiores a 0.7, siendo las rocas intrusivas y subvolcánicas con estas características favorables para generar pórfidos fértiles.

5. Las muestras de sistemas fértiles se encuentran en rangos adakíticos, sugiriendo fraccionamiento de anfíbol ± granate en la fuente, siendo esta característica especialmente marcada para los pórfidos Paleocenos, y en menor grado para el pórfido Chipispaya.

6. Las anomalías litogeoquímicas que sugieren masivo fraccionamiento de granate (± anfíbol) son anomalías de transición, en espesores corticales superiores a 50 km, en la búsqueda del equilibrio de la base de la corteza hacia un nivel de profundidad distinta (mayor o menor).

7. Las muestras relacionadas a sistemas porfiríticos presentan los valores más bajos de Th y los más altos de U/Th similarmente al Jurásico, indicando un incremento en el influjo de volátiles para el magmatismo generador de estos pórfidos Paleocenos (Cuajone, Quellaveco, Toquepala y Los Calatos).

8. Los Miembros Asana y Carpanito del Grupo Toquepala superior, componentes del arco Paleoceno, presentes en los afloramientos de los pórfidos Cuajone, Quellaveco y Toquepala (los cuales se están comparando con el pórfido Los Calatos) muestran características litogeoquímicas de magmatismo en corteza delgada, en marcada diferencia a la tendencia seguida con la distancia a la fosa, además representan un magmatismo bimodal, sugiriendo adelgazamiento cortical posiblemente controlado por un jog estructural que facilitó posteriormente el emplazamiento de los pórfidos paleocenos Cuajone, Quellaveco y Toquepala, sugiriendo como guía de exploración la presencia de magmatismo bimodal, asociado a adelgazamiento cortical.

9. Las herramientas litogeoquímicas sugieren que el emplazamiento de los pórfidos Paleocenos se dio por la confluencia de 4 eventos: por una intensa deshidratación del slab (señalada por el alto NbN/TaN), por haberse alcanzado la profundidad para que el anfíbol sea estable en la zona del MASH siendo capaz de captar agua generando magmas húmedos tras su fusión (patrón lístrico de REE- fraccionamiento de anfíbol), por engrosamiento cortical generando que el MASH descienda hacia un nivel de facies eclogítica (empobrecimiento masivo de HREE indicando fraccionamiento de granate) ocasionando liberación masiva de fluidos por parte de los anfíboles y finalmente por influjo de magmas primitivos (incremento del parámetro U/Th) ascendiendo mediante sistemas de fallas corticales y rejuveneciendo termalmente los sistemas porfiríticos en la corteza superior permitiendo enriquecimiento y diferenciación.

10. La Súper Unidad Challaviento presenta características litogeoquímicas que sugieren un magmatismo no fértil, dado el bajo NbN/TaN y U/Th.

Agradecimientos

Se agradece el aporte geológico de los ingenieros Julio Rojas Mondragón y Germán Valenzuela Ortiz, por su colaboración en la toma de muestras, de igual forma al Ing. Víctor Valdivia, por sus colaboración en la recolección de muestras del proyecto Quellaveco y por las facilidades brindadas para la toma de muestras del proyecto Chipispaya.

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