Geologia Regional Mina Cerro Negro

MARCO GEOLÓGICO Ubicación y acceso El yacimiento de cerro negro se encuentra ubicado 30 kilómetros en línea recta al norte del  pueblo minero El Salado. Sus coordenadas geográficas son longitud 70°16’W y latitud 26°9’S. El lugar es accesible por el camino que se extiende desde El Salado hacia el norte pasando  por la cuesta de Saladito, o bien, desde el puerto de Chañaral por la carretera Panamericana norte hacia el kilometro 18, donde empalma un camino de tierra que conecta con el yacimiento y que cubre una distancia de 26 kilómetros aproximadamente.

Geología regional Las rocas estratificadas del área que circunda al distrito minero cerro negro, comprenden secuencias cuyas edades van desde el paleozoico al cuaternario. 

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Basamento metasedimentario(Mercado, 1978): cuarcitas, filitas y metacalizas(Ordovícico-Devónico) Formación La Negra: andesitas, areniscas, brechas y conglomerados volcánicos(Jurasico superior) Estratos de los cerros florida: lavas y sedimentos volcánicos continentales(Cretácico inferior) Gravas de atacama: depósitos de gravas y ripios con matriz de arena gruesa (Mioceno) Depósitos aluviales y Coluviales modernos: corrientes de carro y escombros de falda(Cuaternario)

Se reconocen, además, tres complejos intrusivos que corresponden a: Batolito Cerros del Vetado (Pérmico), con facies de tonalitas, granodioritas y adamelitas, e intruyendo al  basamento metasedimentario; Batolito Sierra Minillas Minillas (Jurasico-Cretácico) con facies de tonalitas y granodioritas y que intruye a la Formación La Negra y Batolito Sierra Pastenes (Huateriviano), con facies de monzodioritas, tonalitas y granodioritas, intruyendo a la unidad de estratos de los cerros florida. Se pueden inferir 3 etapas principales de mineralización, generadas hacia el oriente de las Fallas Atacama y relacionada al activo plutonismo p lutonismo con mayor desarrollo a partir del Cretácico Superior. Este plutonismo tuvo una migración y activación hacia el oriente al igual que los arcos magmáticos de este sector del geosinclinal andino. Por la historia y evolución geológica que se infiere del perfil, en la zona deben existir  yacimientos minerales de varios tipos, tales como estratoligados, vetiformes y de Skarn

asociados al batolito cretácico y naturalmente a la intensa fracturación y porosidad primaria de los sedimentos. Las etapas de mineralización que se pueden deducir son las siguientes: Etapa 1: Faja occidental que se asocia a las fallas Atacama y El Salado, donde los yacimientos principales son de Fierro, originado por procesos d e reemplazo, junto con metamorfismo de contacto en los sedimentos mesozoicos. La intensa actividad en esta faja procede de la inyección magmática de óxidos de hierro de magmas residuales procedentes de los magmas profundos alcanzados po r las fallas Atacama. Etapa 2: Fajas centrales originadas por el intrusivo cretácico cu ya mejor expresión está en Cerro Negro. Sector favorable a ya cimientos hidro termales y con esquemas de sobreimposición o de 2 o más etapas de mineralización. Etapa 3: Faja oriental generada por la reactivación del plutonismo y su migración hacia el Este, formando yacimientos encajados en los sedimentos del Cretácico Superior.

Geología Distrital Estratigrafía Las rocas estratificadas que presentan una amplia distribución en el distrito, como una franja elongada de dirección preferentemente NE, pertenecen a la unidad de los cerros florida, definida por NARANJO (1978). Esta unidad, que se dispone constituyendo un monoclinal de rumbo general N 65° E y manteo 40° SE es intruida por una monzonita cuarcífera de Piroxeno, perteneciente al Batolito Sierra Pastenes, corresponde a una secuencia de andesitas brechosas, en parte amigdaloidales, con intercalaciones de calizas. Petrográficamente, las andesitas presentan textura porfírica brechosa gruesa con cemento hematitico y abundantes amígdalas en la masa fundamental. Los fenocristales (10-50%) corresponden en su mayoría a plagioclasas en cristales tabulares de 0.5 a 2.5 mm, intensamente argilizados y parcialmente albitizados. Intersticialmente a los cúmulos de plagioclasa se desarrolla abundante calcita y gránulos de epidota. La masa fundamental (40-90%) pilotaxitica a hialopilitica, se encuentra formada  por microlitos de plagioclasa orientados dimensionalmente (eje mayor) en un fondo vítreo desvitrificado a una mezcla de cuarzo-feldespato con pequeños cúmulos de

montmorilloníta. Se observan amígdalas rellenas con clorita, microfracturas con jarosita y opacos finos diseminados. Esta andesita se encuentra brechizada en fragmentos angulares a subangulares de milímetros a centímetros. En algunos casos estos fragmentos han sido completamente reemplazados por sílice. Un estudio calcográfico, de estas andesitas, revela abun dante mineralización metálica ubicada en el cemento de la brecha, que consiste en hematita tipo especularita; la cual se  presenta en cristales prismáticos de 0.1 a 0.6 mm. Se observa, además, como una mineralización fina, diseminada o formando cúmulos semiradiales en la m asa fundamental en granos de 5 a 10 micrones; en el último caso se encuentra limonita seudomorfa de sulfuros preexistentes. En forma subordinada (1-2%) se presentan cristales cúbicos de hasta 0.5 mm o parcialmente destruidos de magnetita martitizada (alterada a hematita y limonita). Excepcionalmente se detectaron 2 cristales de o ro nativo, de tamaño inferior a 5 micrones, incluidos en hematita-limonita. Se observan numerosos granos de calcopirita, de 20 a 50 micrones (0.02 a 0.05 mm) de formas vesiculares y diseminados y abundantes cúmulos de atacamita, aunque este no tiene expresión calcográfica, se detecta su característico color verde. La atacamita, en general,  presenta un habito macizo, pero siempre rellenando poros e intersticios. Las calizas presentan una granulometría fina, recristalizada con ban das de calcita gruesa. En forma intersticial a la calcita fin (0.01 mm) se observa abundante limonita y algo de sílice tipo calcedonia, esta ultima preferentemente en microvetillas. El estudio calcográfico revela 2 poblaciones de especies metálicas, una de ellas corresponde a grandes cristales de hasta 0.6 mm de hematita y limonita, producto de oxidación de sulfuros preexistentes. Las otras especies corresponden a pirita y calcopirita fresca, en pecas y cristales finos de 0.01 mm (10 micrones), diseminados preferentemente en microvetillas de calcita gruesa. La unidad estratos de Los Cerros Florida se p resenta al sur del pueblo minero de Diego de Almagro, donde existiría un probable engranaje co n los estratos de calizas marinas fosilíferas, descritas por MERCADO (1978) y en la cual se recolecto una fauna de Olcostephanus sp. Lo que permite asignarle a esta unidad una edad correspondiente al Valanginiano (Neocomiano). Por sus características litológicas, esta unidad puede ser correlacionada con la Formación Bandurrias, en las cercanías de Copiapó, en cuya base también se presentan intercalaciones de calizas (SEGERSTROM, 1968).

La depositación de la unidad, estratos de Los Cerros Florida, se habría realizado en un ambiente continental, con transgresiones marinas esporádicas que pe rmitieron la depositación de las calizas. Cubriendo a todas las unidades del área se presentan depósitos aluviales, producidos por  denudación y formación de quebradas; consecuencia directa de un rejuvenecimiento del  paisaje. Consiste en sedimentos detríticos polimicticos constituidos por gravas y ripios mal seleccionados. Sus características definen condiciones depositacionales en un ambiente continental con clima árido y, en gran parte, corresponden a material que baja como corriente de barro, ocasionadas por precipitaciones torrenciales en las nacientes de las quebradas que drenan el área. Rocas intrusivas Se reconocen dos complejos intrusivos en los sectores norte y oeste del distrito, que se diferencian en petrografía y edad: Batolito Cerros del Vetado y Batolito Sierra Pastenes. El Batolito Cerros del Vetado está representado po r un monzogranito pegmatitico con turmalina y se encuentra en contacto por la falla de atacama, en su borde occidental, con volcanitas de los Estratos de los Cerros Florida y en su borde oriental esta intruido por el Batolito Sierra Pastenes. El estudio petrográfico señala una roca plutónica de textura hipidiomorfa de grano grueso, constituida por: plagioclasa (30%) en cristales tabulares de hasta 4 mm, alterada a feldespato de potasio; ortoclasa (40%) en cristales anhedrales de 2 a 4 mm, con alteración argilica diseminada; cuarzo (20%) en cristales anhedrales de 1 a 3 mm, de aspecto fracturado y turmalina (2 – 3 %) que ocurre en cristales prismáticos formando haces semiradiales de 1 a 2 mm de largo. Se observan microfracturas rellenas con calcita y yeso. Según dataciones radiométricas obtenidas por ZENTILLI (1974), se asign a, al Batolito Cerros del Vetado al Pérmico (267 +-10 m.a). El Batolito Sierra Pastenes se presenta al norte del distrito y está representado por una monzonita cuarcífera de piroxeno. Se presenta en contacto intrusivo con el Batolito Cerros del Vetado y con la unidad de Estratos de los Cerros Florida. Bajo el microscopio presenta textura holocristalina hipidiomorfa innequigranular, con rangos cataclasticos, constituida por: plagioclasa (50%) en cristales tabulares de 1 a 3 mm, con alteración incipiente a sericita en cúmulos: ortoclasa (30) en cristales anhedales de 1 a 2 mm, con alteración argilica diseminada; cuarzo (10%) con textura grafica (entrecrecimineto con ortoclasa) y piroxeno (10%) en cristales prismáticos de 0.5 a 2 mm. Se observan, además, rasgos recristalizadas: una moderada mineralización consistente en ilmenita, en cristales anhedrales de hasta 0.5 mm e intercrecida con magnetita, rutilo y minerales opacos entrecrecidos con piroxeno.

Estructuras El rasgo estructural tectónico relevante, a nivel regional y distrital, lo constituye un sistema de fallas de dirección preferentemente NS, que corresponde a la zona de Falla Atacama. Esta estructura tiene gran extensión longitudinal y ha sido reconocida desde la latitud de Antofagasta (NARANJO, 1978 en ARABASZ, 1971) hasta la latitud de Copiapó, e inclusive, hasta la Región de Coquimbo (MERCADO, 1977). ARABASZ en NARANJO (1978) sostiene que esta falla, hab ría tenido un desarrollo a gran profundidad en la corteza, habiendo comenzado su actividad antes del Cretácico Superior, en un traza simple y con movimientos de cizalle en el rumbo. Posteriormente y  por reactivaciones, se desarrollaron ramificaciones a partir de la estructura principal, comportándose en esta fase como una falla de tipo normal, que se habría mantenido activa hasta el cuaternario. Basado en antecedentes radiométricos, NARANJO y otros (1984), sostuvieron que la falla estuvo activa durante el Neocomiano, indicando, además, que se habría desarrollado plutonismo sintectónico asociado a esta etapa de actividad cretácica inferior. La zona de la Falla Atacama, constituye el control principal y esencial de los yacimientos de hierro y cobre. La mineralización, en el caso de los depósitos cupríferos, se presenta en vetas, cuerpos irregulares y mantos mineralizados con zonas de oxidación potente, abundante atacamita, malaquita, crisocola y cuprita. Según BARGELLINI y otros (1985), para el área de Chañaral, El Salado y Diego de Almagro, la zona de enrique cimiento secundario se observa, aproximadamente, a una profundidad de 100 m, con contenidos principalmente de calcosina y  bornita. En el área del yacimiento Cerro Negro afloran rocas volcánicas en forma de una secuencia de coladas y brechas de composición predominante andesiticas, intercaladas escasamente  por calizas, asignadas informalmente a los Estratos de los Cerros Florida. En el distrito Cerro Negro la secuencia estratigráfica tiene un espesor estimado de 300 m de  brechas, areniscas, conglomerados y lavas andesiticas y basálticas de colores pardo rojizo y gris verdosas, con intercalaciones costanero neríticas de calizas en su b ase.

La secuencia no muestra buenos indicadores para determinar su verdadera disposición espacial, desconociéndose su base y, su techo es en la actualidad la superficie de erosión o la cubierta de relleno de sedimentos Terciarios en forma de terrazas de origen aluvial. Los Estratos de Cerro Florida son correlacionados hacia el n orte con la Formación Aeropuerto (Naranjo et al, 1984) y hacia el sur se extienden en casi 18 ki1ómetros. El emplazamiento de la mineralización del yacimiento Cerro Negro está directamente relacionado con la Zona de Falla de Atacama (ZFA), que aparece dispuesta según rumbo general N 10 - 152 E. A tres kilómetros hacia el oeste del cerro Florida, la secuencia volcánica queda en contacto por la ZFA con la Formación La Negra de edad pre Neocomiano, también volcánica, pero que no incluye niveles de rocas calcáreas. Intrusivos han sido identificados regionalmente al norte del área de estudio» como es el caso del Batolito de Sierra Pastenes, constituido principalmente por d ioritas y granodioritas de edad Cretácico Inferior. Se estima que los eventos de mineralización de la ZFA en el área de Cerro Negro se encuentran ligados a este plutonismo.

Geología Local Litología Sondajes realizados en los entornos del Cerro Florida, han arrojado los siguientes tipos de rocas: Coladas de rocas andesiticas de texturas afaniticas y porfiricas, Andesitas  brechizadas, a través de mecanismos de autobrechización, brecha volcánica, que corresponde a una brecha volcanoclástica, areniscas volcánicas, cementadas con polvo volcánico, tobas líticas; tobas cineríticas de composición andesiticas a daciticas, pórfidos granitoides, de composición monzonitica a granodioritica, brecha hidrotermal, correspondiente a una brecha con clastos volcánicos y matriz de magnetita y especularita, Las rocas atravesadas incluyen variedades de andesitas de texturas afaniticas a microporfíricas, afectadas sectorialmente por fenómenos de hematitización en su masa fundamental, en forma de fina cristalización de magnetita-hematita especular, con bordes corroídos en tonos pardos rojizos, que tiñen a la roca impregnándola de una coloración  parda. Los componentes calcoalcalinos de los fenocristales en las texturas porfíricas suelen tener  moderada arcillización, conservando sus bordes cristalográficos propios. Ferromagnesianos de tipo anfíboles tienen también moderada cloritización, la cual afecta muy focalizadamente a la litología. El cuarzo aparece incorporado secundariamente a la litología en forma de relleno de delgadas fracturas o en núcleos con entrecrecimiento dentado, de  pequeño tamaño, asociado a la incorporación de mineralización metálica a la roca.

Estructuralmente la secuencia de rocas volcánicas se ve afectada por cuatro sistemas de fallas de cizalle premineral que la interrumpen, provocando en ella principalmente saltos de moderado desplazamiento, tanto vertical como ho rizontal. Estos sistemas involucran fuertes fracturamientos polidireccionales y diaclasamientos, producidos por los desplazamientos en el rumbo de la falla do Atacama durante el Cretácico Inferior. Se distingue los siguientes sistemas predominantes, a los cuales se asocia también la mineralización metálica: - Fallamiento de rumbo NE (fallas Florida Central (FC) y Los Negros (LN)), con manteos que varían entre 35° y 70° al NW. Corresponden a las estructuras mayores y están presentes en todo el yacimiento. - El sistema anterior se ve afectado por un segundo sistema transversal, de rumbo N 40° a 50° W, subvertical, denominado Falla Campamento (FC), sincrónico con los sistemas de las fallas Primarias (P), Secundaria(S) y Sur( SI).

Incorporados a una textura de matriz afaniticas, se aprecia fenocristales de feldespato de tipo plagioclasa, de formas tabulares alargadas, en general de cristalización con caras  propias euhedrales a subhedrales, de tamaños no mayores que 1 mm, en abundancias de 5 a 10% en la roca. Suelen estar parcialmente arcillizados aún cuando conservan exteriormente su estructura cristalina. Algunas anfíbolas de tipo actinolita y hornblenda, de formas subhedrales a anhedrales, de color negro verdoso y bordes parcialmente cloritizados, están presentes en tamaños variables de 0,5 a 1 mm, en cantidades no mayores que 5 % en la roca. El cuarzo semitraslucido tiene ocasionalmente cristalización subhedral, predominando las masas de contornos irregulares, también de reducido tamaño y poco abundante como constituyente primario en la roca. El fenómeno de enriquecimiento en óxidos de fierro viene aparejado con una también localizada lixiviación de componentes ferrosos, dejando cavidades de reducido tamaño que dan a la roca alta porosidad, especialmente en las zonas de cambio manifiesto por aportes de minerales de origen hidrotermal. Esta textura porosa de lixiviación, junto a la textura fina original de las andesitas hace que su presentación macroscópica sea la de una toba de andesita, la cual se ubica especialmente en las cercanías de cuerpos de brechización hidrotermal, a las cuales se asocia en parte la mineralización de cobre que conforma el yacimiento. Las relaciones espaciales que se establecen entre los niveles de roca que son de alguna manera correlacionables entre los sondajes, permiten suponer una disposición de la

estratigrafía con inclinación aparente de 25° a 45° hacia el oeste y rumbo general norte 10° a 30° al este. Mineralización metálica Entre 0 y 60 metros verticales, excepcionalmente hasta 120 metros, existe un predominio de especies mineralógicas de cobre de oxidación por sobre especies sulfuradas; ellas están emplazadas en relleno de fracturas delgadas; en escasa proporción en fina diseminación en la roca y en forma de cobre exótico migrando en profundidad en forma de oxidación supérgena, a través de fracturas polidireccionales de corta extensión, invadiendo lateralmente extensiones subhorizontales de roca más permeables. La mineralización de cobre que se encuentra compuesta principalmente de malaquita, crisocola, azurita y atacamita, se concentra mayormente en asociación a la presencia de cuerpos de brecha con concentraciones anómalas de fierro, que tienen a la hematita como matriz constituyente principal y en brechas de fallas, donde la roca ha sido más receptiva a aceptar soluciones saturadas. Una característica distintiva en los cuerpos de brecha hidrotermal, es la presencia de alunita asociada a la depositación de la hematita y a la silicificación en microvetillas que indicaría un PH bajo en la fase de alteración. Esta forma de concentración de la mineralización, compromete mayor volumen de roca hacia la parte alta del yacimiento, para que en mayor profundidad, presentar una disposición tabular restringida a los entornos de estructuras bien delimitadas. Con respecto a los sulfuros de cobre, ellos se emplazan preferentemente en relleno de vetillas y en diseminados, también en las cercanías y dentro de los cuerpos brechosos ricos en hematita hidrotermal y en las zonas de brechas de fallas, con marcada limitación estructural. Las rocas volcánicas andesiticas pertenecerían a los denominados informalmente Estratos de los Cerros Florida (Naranjo, 1973), de p robable edad Cretácico Inferior (Neocomiano). Minerales de alteración Con respecto a los minerales secundarios presentes, derivados de cambios en los constituyentes primarios por aporte de soluciones hidrotermales, ellos se restringen  principalmente al ámbito de reacción con los componentes de la litología, en la cercanía de zonas de mayor permeabilidad, ya sea como consecuencia de fenómenos tectónicos de fracturamiento y brechización o por la naturaleza misma de la roca que favorece la circulación de los fluidos.

Se distingue entre ellos arcillas de colores claros, en tonalidades que van desde el blanco al amarillo, afectando principalmente a los cristales de plagioclasa en la roca o focalizadamente en la masa fundamental de la roca; clorita como mineral de alteración de escasos Ferromagnesianos especialmente dispuesta en sus bordes y en pátinas de fracturas; limonitas ocres y pardo rojizas, de tipo goethita y jarosita y de aspecto terroso, incluidas en estructuras relictos de sulfuros primarios, como un mineral remanente de procesos de descomposición de magnetita, hematita y sulfuros primarios. Los componentes secundarios de mayor relevancia están representados por la asociación de magnetita - hematita - cuarzo, dispuesta principalmente como relleno de fracturas y o cavidades propias de la roca. La importancia de esta asociación mineralógica se debe a que a ella se relaciona la mineralización metálica de mena de cobre que nos interesa. La magnetita tiene cristalización hexagonal en tamaños variables entre 0,5 y 2 mm, en cristales subhedrales dispuestos en forma subparalela entre ellos, con entrecrecimiento de cuarzo cristalino y está parcialmente martitizada, perdiendo gran parte de sus propiedades magnéticas. Localmente se detectó en algunos tramos de sondajes realizados en los alrededores del Cerro Florida, la presencia de minerales columnares de rutilo, de clásicos reflejos rojo sangre, incorporados en la magnetita, siendo también probable que existan algunas especies minerales tales como ilmenita y titanomagnetita. La hematita de esta asociación, de acuerdo a las determinaciones microscópicas, se derivaría de magnetita, conservando su hábito tabular con marcas triangulares, dispuesta en forma de rosetas en cristales subhedrales en abundancias de hasta 30 % en la roca y tamaños que varían entre 0,5 y 4 mm. El cuarzo traslucido generalmente constituye relleno de fracturas en forma de mosaicos, está presente en los entrecrecimientos con magnetita-hematita y se presenta en masas de contornos irregulares en cristales anhedrales que conforman en gran medida cada una de las fracturas donde está presente. Minerales de mena La mineralización metálica está representada por especies de minerales oxidados  principalmente de tipo malaquita y crisocola y los sulfuros por calcopirita, calcosina y covelina. La ganga de minerales metálicos presentes está conformada por las especies oxidadas de fierro magnetita-hematita-limonitas y pirita. Los óxidos de cobre reconocidos en diferentes localidades, generalmente se disponen en relleno de delgadas fracturas de corta extensión y en menor proporción en forma diseminada en la roca. Las especies más comunes de óxidos presentes son malaquita y

crisocola, la primera en cristalización acicular radial, bandeada y en asociación al segundo, en formas anhedrales como relleno de angostas fracturas. Los sulfuros de cobre presentes en las perforaciones, están ligados directamente con el crecimiento de magnetita-especularita de relleno de vetillas en ganga de cuarzo. Calcopirita está presente en cristales de reducido tamaño y crece en los planos de clivaje de la pirita o está en forma diseminada fina entre los espacios que deja la cristalización de magnetita-hematita especular. En el borde de algunos cristales de calcopirita se dispone covelina como un mineral de reacción, apreciándosele también en clivajes de pirita, calcopirita y calcosina. Calcosina está presente junto a covelina en cuarzo, en cristales de minerales Ferromagnesianos y en asociación con calcopirita en cristalización diseminada dentro de vetillas. Pirita está presente en una variedad fina de cristalización euhedral que invade grandes sectores de roca y en forma de cristales subhedrales dentro de las vetillas de mineralización metálica con cuarzo.