Principales Características Geoquímicas en los

Principales Características Geoquímicas en los
Sedimentos de la Hoja Pisagua, Regiones de Tarapacá y
de Arica y Parinacota, Chile.
Felipe Astudillo*,Juan Lacassie R., Leonardo Baeza B., Jaime Barrera S., Felipe Carrasco R., Paula Castillo G.,
Francisca Espinoza H., Maira Figueroa V., Carolina Miralles G., Nicole Muñoz V., Catalina Ramírez M., Paula
Salinas V.
Servicio Nacional de Geología y Minería, Avenida Santa María #0104, Providencia - Santiago, Chile.
*email: felipe.astudillo@sernageomin.cl
Resumen. En este trabajo se presentan algunos de los
principales resultados obtenidos del la Geoquímica de
Sedimentos de la Hoja Pisagua.
Este tipo de estudios permiten definir valores de línea de
base para estudios medio-ambientales, como también
identificar zonas prospectivas caracterizadas por
anomalías geoquímicas multi-elemento.
Entre las características geoquímicas principales en la
zona de estudio, se destacan: 1) un patrón regional en la
cordillera de la Costa, con altos valores de STotal, Na2O,
CaO, Sr y Se, asociados al ingreso del aerosol marino;
2) un patrón regional en la depresión Central,
caracterizado por altos valores de SiO2, Al2O3, K2O, Rb,
Ba, As, Cs y Sb, asociados al transporte de detritos
desde la precordillera y cordillera de los Andes; 3) un
primer patrón regional de la cordillera de los Andes,
caracterizado por los altos valores de Fe2O3, MnO, TiO2,
Cr2O3, Ni, V, Co, Ga y Sc, asociados a la presencia de
detritos provenientes desde fuentes de rocas máficas,
comunes en la cordillera de los Andes; y 4) un segundo
patrón regional de la cordillera de los Andes,
caracterizado por altos valores de Ag, Pb, Zn, Hg y Sn,
asociados a la presencia de detritos derivados de zonas
mineralizadas o alteradas.
Palabras Claves: Geoquímica, Pisagua, Sedimentos,
Fluvial, Anomalía, Redes Neuronales, Pampa del
Tamarugal, Arsénico.
1 Introducción
En las últimas décadas, ha ocurrido un importante
incremento en la producción de mapas geoquímicos, a
escala continental como regional (e.g. Friske and
Hornbrook, 1991; Darnley et al., 1995; Gustavsson et
al., 2001; Johnson et al., 2005; Salminen et al., 2005; De
Vos et al., 2006; Lacassie, 2008).
Estos mapas, han generado líneas de base para estudios
medio-ambientales y han promovido la prospección
minera mediante la identificación amplias zonas
anómalas.
Siguiendo esta tendencia de carácter global, el Servicio
Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN)
incorporó en su Plan Nacional de Geología, la
realización de un Programa de Cartografía Geoquímica a
nivel nacional, a través de la producción de cartas
geoquímicas a escala 1:250.000.
En este trabajo se presentarán los resultados más
destacables observados en la "Geoquímica de
Sedimentos de la Hoja Pisagua" (Astudillo et al., 2014),
el cual, constituye el segundo mapa de la Serie
Geoquímica de la Carta Geológica de Chile. Este
estudio, sigue la línea de investigación y metodologías
aplicadas en la hoja geoquímica ya publicada, de la Serie
Geoquímica de Chile: Geoquímica de sedimentos de la
Hoja Iquique (Lacassie et al., 2012).
1.1 Ubicación
La zona de estudio, se ubica entre los 19º00’ y los 20º00’
de latitud sur y desde los 69º00’ de longitud oeste hasta
el Océano Pacífico, abarcando un área aproximada de
14.130 km2.
1.2 Antecedentes regionales
A grandes rasgos, en la zona se reconocen seis unidades
geomorfológicas (Borgel,1983), distribuidas en franjas
norte-sur, las que tienen una fuerte correlación con las
unidades geológicas presentes. De oeste a este se tiene:
Planicies costeras, cordillera de la Costa, Pampa del
Tamarugal, pediplanos, precordillera y cordillera de los
Andes.
Las planicies costeras y cordillera de la Costa, están
constituidas principalmente por intercalaciones volcanosedimentarias jurásicas (lavas, areniscas, calizas marinas,
lutitas y conglomerados continentales), a excepción del
sector de Pisagua, donde afloran granodioritas cretácicas
(Ordoñez y Rivera, 2004).
La Pampa del Tamarugal y pediplanos, están
constituidos
principalmente
por
secuencias
sedimentarias continentales cuaternarias, depósitos
evaporíticos y depósitos no consolidados de tipo fluvioaluvial (Ordoñez y Rivera, 2004).
En la precordillera y cordillera de los Andes, existen
algunos afloramientos intrusivos cretácicos y eocenos,
que subyacen complejos volcánicos miocenos,
conformados por lavas, domos y depósitos piroclásticos
(Ordoñez y Rivera, 2004).
En cuanto a las características climáticas presentes, se
distinguen cuatro climas que van gradando de oeste a
este (Dirección Meteorológica de Chile), asociados a la
geomorfología y el nivel de precipitaciones: desértico
costero con nublados abundantes, desértico normal,
desértico marginal de altura y estepa de altura.
La variedad de climas que ocurre en la Región de
Tarapacá condiciona de sobre manera el desarrollo
hídrico de su territorio. Es así como, desde el sector
altiplánico, donde se generan las precipitaciones,
escurren cursos de agua tanto hacia la costa pacífica,
como también hacia el territorio boliviano. Por lo tanto,
se pueden encontrar cursos arreicos, endorreicos y
exorreicos.
En base a las características y distribución de los
yacimientos presentes, han sido reconocidas tres
provincias metalogénicas que coinciden con las unidades
geomorfológicas mayores (Ordoñez y Rivera, 2004).
2 Metodología
2.1 Recolección, preparación de muestras y
análisis químico
Las muestras fueron recolectadas, siguiendo una grilla
regular (ajustada a la red de drenaje en el entorno del
punto de muestreo), con una densidad de 1 muestra cada
20 km2 en toda la Hoja, a excepción de los alrededores
de Pisagua donde se cuenta con una densidad de 1
muestra cada 4 km2.
Para revelar la existencia de patrones geoquímicos
regionales, se realizó un análisis estadístico utilizando
redes neuronales artificiales (RNA) del tipo Growing
Cell Structures (GCS; Fritzke, 1994; Lacassie et al.,
2004).
Para revelar la existencia de anomalías geoquímicas
acotadas, se proyectaron sobre el mapa las
concentraciones de cada elemento y se realizaron mapas
de interpolación con el método geoestadístico de
Kriging.
3 Resultados y Discusiones
3.1 Redes neuronales
El método de redes neuronales artificiales, dio como
resultado una red neuronal compuesta por 6 nodos.
Donde cada nodo agrupa muestras que presentan
características químicas similares.
La proyección de los distintos nodos sobre el mapa base,
revela la existencia de una diferenciación geoquímica a
escala regional (Figura 1).
Cada muestra corresponde a un compósito de submuestras (2 a 4 kg en total). Las muestras fueron
recolectadas desde cauces fluviales activos, cauces
fluviales recientemente activos y pampas. Las muestras
se tomaron a una profundidad máxima de 15 cm
utilizando una pala de PVC.
En el laboratorio del Servicio Nacional de Geología y
Minería (SERNAGEOMIN), las muestras fueron secadas
(a 27 ºC), tamizadas (malla # 80) y pulverizadas con un
molino de ágata.
Las muestras preparadas fueron enviadas a AcmeLabs,
donde mediante espectrometría de masa (ICP-MS) y de
emisión (ICP-ES), se determinó la abundancia de óxidos
principales y de elementos traza, respectivamente
(AcmeLabs, 2012). Obteniéndose las concentraciones
de 59 elementos y compuestos: SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO,
MgO, Na2O, K2O, STotal, MnO, TiO2, CTotal, P2O5 y
Cr2O3, Au, Ag, As, Ba, Be, Bi, Cd, Co, Cs, Cu, Ga, Hf,
Hg, Mo, Nb, Ni, Pb, Rb, Sb, Sc, Se, Sn, Sr, Ta, Th, Tl,
U, V, W, Y, Zn, Zr, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy,
Ho, Er, Tm, Yb y Lu.
2.1 Procesamiento de datos
Los datos fueron procesados de tal forma que
permitieran identificar tanto patrones
geoquímicos
multi-elemento de escala regional como anomalías
geoquímicas más acotadas.
Figura 1. Distribución de las muestras asociadas a los
distintos nodos y sus elementos característicos.
Nodo 2: para este nodo, se sugiere que el principal factor
que controla su ocurrencia y distribución, no sería la
litología del basamento rocoso, sino la común existencia
de costras salinas, y la fuerte penetración del aerosol
marino (o camanchaca), la cual se estima que alcanza
unos 30 a 50 km tierra adentro a partir del límite costero.
Nodo 4: se correlaciona con zonas mineralizadas con
presencia de Au y Cu, a lo largo de la cordillera de la
Costa.
Nodo 3 y 6: se sugiere que estos sedimentos provienen,
de fuentes de composición máfica de la precordillera y
de la cordillera de los Andes. Adicionalmente, su patrón
geoquímico, sugiere la proveniencia desde zonas
mineralizadas o alteradas.
Nodo 1: se sugiere que esta dispersión, se debe al
transporte de detritos desde la precordillera y cordillera
de los Andes, hacia la depresión Central (a través de
sistemas de drenaje endorreico) y cordillera de la Costa
(a través del sistema de drenajes exorreicos).
Nodo 5: es similar al nodo 1, se diferencia
principalmente de éste, por presentar concentraciones
más altas, sin llegar a ser significativas, en elementos
como el Fe2O3, MgO, V y Co. Esto sugiere que,
corresponden a detritos, derivados de los complejos
volcánicos de composiciones basálticas a andesíticas,
presentes en la precordillera.
depresión Central (Fe2O3, MnO, TiO2, V, Cr2O3, Ni, Co,
Zn, Sc, Sn, Zr, Hf, Nb, Th y tierras raras); en el SW de la
Pampa del Tamarugal (As, Cs, Sb, Hg, W, K2O, Rb, Tl y
Au); y en los cauces terminales de las quebradas de
Aroma, Guasquiña, Seca y Tarapacá (Hg, Ag, W, Sb, Tl,
Au y Bi).
Existen cuatro quebradas principales, con un régimen
fluvial activo durante todo el año, que atraviesan
transversalmente la depresión Central. De norte a sur,
corresponden a las quebradas de Camarones, Camiña,
Aroma y Tarapacá. Estas quebradas se caracterizan por
presentar marcadas anomalías positivas en As, Cs y Sb.
La quebrada de Tarapacá, se caracterizan por presentar,
en su curso superior importantes zonas con altas
concentraciones de tierras raras y elementos metálicos
como Ag, Cu, Pb, Sn y Zn (Figura 3).
3.2 Mapas de interpolación
Mediante el análisis de los mapas de interpolación, se
pudieron identificar marcadas anomalías positivas en
elementos metálicos de interés económico, estas
anomalías tienen una significativa correlación con las
franjas metalogénicas de la cordillera de la Costa, de la
depresión Central y de la precordillera y cordillera de
laos Andes:
En la cordillera de la Costa, se destacan las
concentraciones altas de Cu, Au, Ag, Pb y Zn, asociadas
a la franja metalogénica del Jurásico-Cretácico Inferior,
donde la mayoría de los depósitos, corresponden a vetas
cupríferas y auríferas y, en menor medida, argentíferas
con contenidos menores de plomo y cinc (Ordoñez y
Rivera, 2004, Figura 2).
Figura 3. Mapa de interpolación del arsénico As.
En la precordillera y cordillera de las Andes, se observan
anomalías de Fe2O3, Ag, Pb, Zn, Hg, Sn, MnO, TiO2,
Cr2O3, Ni, V, Co, Ga, Sc, Sn, Zr, Nb y Ta, emplazadas
en zonas de alteración, asociadas a complejos volcánicos
(Figura 4).
Figura 2. Mapa de interpolación del cobre Cu.
En la depresión Central, las ocurrencias de metales base
y preciosos se observan aisladamente hacia el este de la
cordillera de la Costa, dentro de la quebrada de
Camarones (Cu), y en la depresión Central,
particularmente en: Pampa Chiza (Au y Se); Pampa
Tana (Pb, Zn, Hg, Cu y Bi); en el límite este de la
Figura 4. Mapa de interpolación del hierro Fe2O3.
4 Conclusiones
Tanto los patrones geoquímicos generales, como las
anomalías puntuales detectadas en la Hoja, obedecen
principalmente a factores naturales:
La cordillera de la Costa, se caracteriza por presentar
altos valores de STotal, Na2O, Ca, Sr y Se. Estos valores,
son el reflejo de la abundancia de costras salinas, cuyo
desarrollo estaría fuertemente influenciado por la
camanchaca. La principales anomalías metálicas son de
Cu y Au, las cuales tienen una fuerte coincidencia con
cuerpos intrusivos.
La depresión Central, se caracteriza por presentar altos
valores de SiO2, Al2O3, K2O, Rb, Ba, As, Cs y Sb. Estas
concentraciones indican que existe un transporte de
detritos, ricos en estos elementos, desde la precordillera
y cordillera de los Andes, hasta la depresión Central. En
particular, el transporte de detritos ricos en As, Cs y Sb,
ocurriría principalmente a través de las quebradas
Aroma, Camarones y Camiña, desde zonas
mineralizadas o alteradas, ubicadas en las cabeceras de
estos drenajes. La ocurrencia de anomalías de Au, Pb,
Hg, Zn, Bi y Cu en las pampas, refleja un proceso de
concentración de las fases minerales más densas como
consecuencia del accionar erosivo del viento.
La cordillera de los Andes, se caracterizada por presentar
altos valores de Fe2O3, MnO, TiO2, Cr2O3, Ni, V, Co, Ga
y Sc. Este patrón refleja la presencia de detritos
derivados de fuentes de máficas, las que se asocian a
rocas volcánicas de composiciones basálticas a
andesíticas, de común distribución en la cordillera de los
Andes. En el SE de la Hoja, se presentan altos valores de
Ag, Pb, Zn, Hg y Sn los cuales se correlacionan con
zonas mineralizadas o alteradas, asociadas a cuerpos
intrusivos que contienen depósitos del tipo pórfido
cuprífero, vetiforme y de relleno de fracturas.
Agradecimientos
Se agradece a los funcionarios de Subdirección Nacional
de Geología del SERNAGEOMIN que hicieron posible
la realización de este proyecto, al personal de las
Oficinas Regionales de Iquique y Arica por su
importante apoyo logístico, a los funcionarios del
Laboratorio de SERNAGEOMIN por su invaluable
dedicación en la preparación de las muestras y al comité
editor, por sus significativos aportes y sugerencias.
Referencias
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Klein, P., Lis, J., Locutura, J., Marsina, K., Mazreku, A.,
O’Connor, P.J., Olsson, S.Å., Ottesen, R.T., Petersell, V., Plant,
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