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Fundada en 1962

SOC

IEDA

D GEOLOGICA DE CH

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la serena octubre 2015

Inversión tectónica positiva en el distrito El Espino: relaciones entre deformación, magmatismo y mineralizacion IOCG, Provincia de Choapa, Chile Irene del Real* y César Arriagada Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Departamento de Geología, Universidad de Chile, Plaza Ercilla 803, Santiago, Chile * email: idelreal@gmail.com Resumen. El distrito El Espino es caracterizado por una sucesión marina (Miembro El Espino) que es parte de las cuencas extensionales formadas entre el Jurásico Superior-Cretácico Inferior y cuenta con un depósito IOCG homónimo al distrito y una serie de intrusiones. En el presente estudio se caracterizó y analizó la geología, estructura y origen de la sucesión marina. Se obtuvieron datos geocronologicos de los intrusivos del distrito donde se identificaron dos eventos de magmatismo. El evento magmático más joven coincide con recientes edades obtenidas de la alteración hidrotermal del depósito El Espino. El modelo planteado en este trabajo muestra que la acumulación de la sucesión marina se asocia a una cuenca extensional de geometría hemigraben, con fallas principales de orientación NNW y sistemas secundarios de orientación NE. Entre finales del Cretácico Inferior-Paleógeno, esta cuenca fue parcialmente invertida, encontrándose estructuras clásicas de inversión tectónica en la zona. Los intrusivos y el deposito El Espino se habrian formado durante este periodo. Se concluye que la mineralización del distrito fue facilitada por una serie de fallas “en echelón” de orientación NE, posiblemente relacionada a la inversión de dichas fallas. Palabras Claves: cuenca cretácica, inversión tectónica,

IOCG 1 Introducción El Cretácico Inferior en Chile central está caracterizado por el desarrollo de una sistema extensional con magmatismo asociado (Ramos, 2009; Morata, 2003). Este evento se evidencia a través de elongadas franjas de secuencias estratificadas N-S, que afloran a lo largo del área de Illapel, en el distrito El Espino, donde además se encuentra un prospecto IOCG homónimo al distrito (Sillitoe, 2003; Correa, 2003). Antecedentes de la zona (López, 2006; Marquardt et al., 2009), proponen que las rocas del Cretácico Inferior en la región están controladas por un sistema de fallas de rumbo de primer orden de orientación NS sinestral, y que la mineralización en esta, sería syntectónica con una deformación transtensiva ocurrida a mediados del Cretácico. A pesar de este conocimiento, no existen modelos tectónicos para la región, que relacionen la

deformación andina y la disposición de las unidades estratigráficas geológicas a lo largo de la región, con los arreglos estructurales derivados de su historia tectónica extensional mesozoica. Esta contribución presenta un nuevo estudio regional, geocronológico y estructural del distrito El Espino. El objetivo principal de esta contribución es caracterizar los principales estilos estructurales del distrito y su posible relación tanto con la mineralización encontrada en el mismo, así como con los sistemas extensionales previamente desarrollados en esta provincia. 2 Estratigrafía y Estructura A lo largo del distrito El Espino, se reconoce el siguiente registro estratigrafico, conformado desde base hasta el tope por: a) una serie volcánica de 3000 m de espesor correspondiente a la Formación Arqueros (Aguirre y Egert, 1962; 1965), b) Depósitos sedimentarios representados por los miembros de la Formación Quebrada Marquesa (Aguirre y Egert, 1962), que incluyen, una sucesión marina o “Miembro El Espino” y una sucesión volcano sedimentario o “Miembro Quelén” (Fig.1). El Miembro El Espino, está limitado al oeste a través de un contacto concordante con la Formación Arqueros, mientras que hacia el este el límite es a través de una falla normal de alto ángulo de rumbo NS-NNO inclinada hacia el oeste denominada “Falla El Espino” (Fig. 2). El Miembro Quelen se observa en el noroeste del area de estudio. Sobre el Miembro Quelen aflora una toba litica de la formación Salamanca que fue datada durante esta investigación, obteniendo una edad U-Pb de 67.3 ± 1.1 Ma. Al oeste de la Falla El Espino, se observa nuevamente a su miembro homónimo, limitando con la Formación Arqueros a través de una falla normal de alto ángulo de rumbo similar a esta estructura, denominada “Falla la Yesera”. Adicionalmente se identifica sobre el bloque de la Falla la Yesera, plegamientos asimétricos menores del Miembro El Espino, conformando leves estructuras de inversión vergentes al E, asociado con la reactivación parcial de la Falla La Yesera (Fig. 2).

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SIM 3 DEPÓSITOS DE TIPO IOCG DE LOS ANDES

En el sector norte del área de estudio, un set de estructuras secundarias, representadas por una serie de fallas normales y fallas levemente invertidas dispuestas en echelón, actúan como fallas de acomodación para las fallas La Yesera y El Espino. Geométricamente, estas estructuras guardan una orientación NE con manteos al SSE, y a su vez tienden a localizar la mineralización tipo IOCG del depósito El Espino. Dentro de la sucesión marina del Miembro El Espino, en una escala menor, es posible identificar pliegues anticlinales (interpretados como estructuras tipo “arpón”), pliegues sinclinales, y fallas normales, inversas e invertidas de escala métrica que evidenciarían la inversión parcial de hemigraben. Tanto la Fm. Arqueros como la Fm. Quebrada Marquesa están intruídos por dos series de cuerpos magmáticos que corresponderían a: a) la Súper Unidad Illapel (miembro Chalinga), donde se distinguen 3 litologías principales que varían de una composición diorítica, monzodiorítica y granodiorítica, b) Una serie de intrusivos mas jovenes, al noreste del área de estudio, donde se distingue una litología principalmente diorítica con algunos cambios de textura hacia los extremos. Intrusivos correlacionados con la Súper Unidad Illapel tienen una edad medida con U-Pb entre 109 ± 0.8 – 103.8 ± 1.8 Ma. Las unidades intrusivas más jóvenes al noroeste del área tienen una edad medida con U-Pb entre 93.3 ± 2.7 – 89.6 ± 1.1 Ma. La unidad diorítica fue datada previamente por López et al. (2014) presentando una edad U-Pb de 88.6 Ma, coincidiendo con dataciones Ar-Ar hechas en actinolita hidrotermal del depósito El Espino (Lopez et al., 2014). 3 Modelo Estructural y Discusiones Se interpretan las Fallas El Espino y La Yesera (Fig. 1), como fallas lístricas de orientación NNO que controlarían la deposición del Miembro El Espino en una cuenca extensional con geometría de hemigraben. Siguiendo el modelo cinemático propuesto por Imber (2003), La falla La Yesera sería el antiguo borde de cuenca y la Falla El Espino sería la actual. La cuenca formada por el Miembro El Espino presenta estilos estructurales clásicos de inversión tectónica, como fallas normales reactivadas a inversas (Fig. 2) y formación de sistemas compresivos durante la inversión. Siendo entonces una cuenca del tipo hemigraben parcialmente invertida (Cooper, 1989; Bally, 1984). La sucesión marina correspondiente al Miembro El Espino corresponde a la franja de cuencas extensivas del Cretácico Inferior, correlacionándose con el Grupo Chañarcillo hacia el norte, y con la Cuenca Lo Prado hacia el Sur. Entre finales del Cretácico Inferior-Paleógeno esta cuenca habría sido parcialmente invertida.

Aunque los modelos clásicos de formación de yacimientos IOCG apuntan a regímenes extensionales o de transtensión, una hipótesis a estudiar sería que el deposito El Espino se habría formado durante la inversión de un hemigraben de edad Cretácico Inferior, indicado por la edades de las unidades intrusivas adjacentes al depósito. En Chile central estudios previos (Arancibia et al., 2004; Parada et al., 2005) acotan el inicio la deformación compresiva que caracteriza el margen occidental de Sudamérica hasta el dia de hoy a 100 Ma. La transición a un régimen compresivo y la inversión de fallas normales podría haber facilitado la circulación de fluidos hidrotermales. La presión de fluidos aumentaría drásticamente como consecuencia del incremento de stress que acompañaria la transición de un régimen extensional, con una alta capacidad de almacenar fluidos, a uno compresivo con una baja capacidad de almacenar fluidos (Sibson, 1995). Las fallas secundarias entre las que se encuentra el depósito IOCG habrían acomodado la deformación compresiva, formando un mayor fracturamiento en la roca, facilitando la circulación de fluidos hydrotermales. El deposito El Espino se encuentra en la zona con mayor frecuencia de estructuras compresivas relacionadas a la inversión parcial de la cuenca, sugiriendo que estas estructuras estan directamente relacionadas con la formación del depósito. Hoy en día se reconoce que la inversión de fallas normales pre-existentes juega un rol importante en la formación de trampas para hidrocarburos y mineralización. Esto, debido a que la inversión de estas estructuras produce una superposición de estilos estructurales y geometrías, formando una arquitectura compleja que facilitaría la circulación de fluidos y el ascenso de magmas (McClay, 2004), como se vería representado en la zona de estudio. Agradecimientos Este estudio fue iniciativa de Cartográfica Limitada y contó con el financiamiento de la empresa minera Pucobre dentro del proyecto minero “El Espino”. Referencias Aguirre, L. Y Egert, E. 1962. Las formaciones manganíferas de la

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AT 2 geología económica y recursos naturales

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SIM 3 DEPÓSITOS DE TIPO IOCG DE LOS ANDES

Figura 1. Mapa geológico del Distrito “El Espino”, mostrando la geología y los rasgos estructurales mas importantes

Figura 2. Panorámica sur de la Cuenca “El Espino”, se observa la Falla El Espino; se dispone como el borde de la Cuenca en el contacto por falla entre el Miembro El Espino y la Formación Arqueros, Hacia el oeste se observa la Falla la Yesera poniendo en contacto por falla a la Formación Arqueros con el Miembro el Espino. Un zoom a ese contacto se observan los estratos del Miembro El Espino plegados contra la falla y sobre esta se disponen formando un onlap.