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UNIVER SIDAD DE CONCEPCIÓN
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA
10° CONGRESO GEOLÓGICO CHILENO 2003
SIGNIFICADO DE LA ESTRUCTURA Y MICROESTRUCTURA DEL
ENREJADO DE VETILLAS EN EL DUPLEX CALETA COLOSO, NORTE
DE CHILE.
OLIVARES, V 1, CEMBRANO, J 2, ARANCIBIA, G 3, AHUMADA, I 4, HERRERA, V 5
1. Departamento de Ciencias Geológicas. Universidad Católica del Norte. Antofagasta. viviana@ucn.cl
2. Laboratorio de Tectónica Aplicada. Universidad Católica del Norte. Antofagasta. jcembrano@ucn.cl
3. Servicio Nacional de Geología y Minería. Santiago. garancibia@sernageomin.cl
4. Departamento de Ciencias Geológicas. Universidad Católica del Norte. Antofagasta. iac001@ucn.cl
5.-Doctorado en Ciencias Mención Geología. Universidad Católica del Norte. Antofagasta. vtapia@.ucn.cl
INTRODUCCIÓN
Estudios anteriores muestran la relación teórica entre el transporte de fluidos y la precipitación de
minerales en vetillas epitermales asociadas a sistemas de fallas transcurrentes (e.g. Sibson, 1987).
En estos sistemas, la depositación de los minerales hidrotermales, ocurre en aquellas zonas
estructuralmente favorables, como son segmentaciones de fallas escalonadas, ramificaciones de
fallas, jogs y codos dilatacionales y estructuras tipo duplexes (Sibson, 1987; 2001; Cox, et al.,
2001).
El Duplex Caleta Coloso corresponde a un duplex de rumbo de naturaleza frágil, desarrollado
entre los 118 y 125 Ma (Scheuber and González, 1999; Cembrano, et al., 2002). Al interior del
duplex se formó un sistema de vetillas-fallas, vetillas de extensión y extensión oblicua con relleno
de minerales de origen hidrotermal.
En este trabajo se examina la estructura y composición mineralógica de las vetillas a una escala
mesoscópica y microscópica (microscopio óptico y microscopio electrónico de barrido SEM),
con el fin de comprender la naturaleza de la relación entre los minerales hidrotermales
precipitados en las vetillas y el desarrollo espacial y temporal del duplex y si la precipitación de
dichos minerales ocurrió durante un solo evento de depositación o se desarrolló durante ciclos
rápidos e intermitentes a lo largo y alrededores de las fallas, durante la deformación frágil.
MARCO GEOLÓGICO
El Duplex Caleta Coloso se ubica en la Cordillera de la Costa, al sur de la ciudad de Antofagasta
(Figura 1a). Las fallas maestras que limitan al duplex son la Falla Caleta Coloso y la Falla Bofín,
de orientación NNW y manteo subvertical, con corrida kilométrica y separaciones sinistrales del
orden de decenas de metros. Desde las fallas maestras surge un sistema de fallas secundarias de
orientación NW en geometría tipo Riedel, que configuran la estructura del duplex. La cinemática
de las estructuras es dominantemente sinistral y sinistral-normal (Cembrano et al., 2002). Tanto,
las fallas maestras como las subsidarias cortan a rocas volcánicas, ígneas y metamórficas del arco
magmático Jurásico-Cretácico inferior (Figura 1b). Las rocas de falla son cataclasitas y
Todas las contribuciones fueron proporcionados directamente por los autores y su contenido es de su exclusiva responsabilidad
ultracataclasitas que, localmente se sobreimponen a la fábrica milonítica anterior. Dentro de este
sistema de fallas se encuentra un enrejado de vetillas-fallas y vetillas de orientación dominante
NW con manteos subverticales tanto al SW como al NE, que cortan tanto a las rocas cataclásticas
como a la roca de caja, concentrándose siempre en los alrededores de las zonas de falla. Estas
vetillas tienen corridas de unas decenas de metros y sus espesores no superan 30 cm. La
mineralogía de las vetillas y su organización espacial y temporal se estableció en base a la
relación de corte de las vetillas y a las descripciones microscópicas. Entonces, se distinguen
vetillas tempranas de de clorita, intermedias de epidota cuarzo y tardías de calcita-siderita.
7.360.000 N
olo so
O céan o Pacifico
75
a l e ta C
70
64
75
o
Antofagasta
60
r g i ll
B o lf in
23º30’
a Jo
N
Co.
Moreno
F alla C
(b)
F a l la
N
23º45’
F all
(a)
85
75
Co. Coloso
345.000 E
0
24º00’
0
Co.
Cristales
15 km.
Granulitas (Ji)
Granodioritas (Ki)
Sedimentos eólicos (Q)
Ortoanfibolitas (Ji)
Tonalitas (Ki)
Sedimentos aluviales y
coluviales (Q)
Gabros
Gravas (Mioc-Olig)
2 Km
Simbología
LEYENDA
Falla de rumbo
Falla normal
Zona de falla
con cataclasita
Figura 1. (a) Mapa de ubicación del Duplex Caleta Coloso (modificado de Scheuber y Andriessen, 1990)
(b) Mapa Geológico-Estructural del sector del Duplex Caleta Coloso (Ahumada en prep.)
GEOMETRÍA Y CINEMÁTICA DE LAS VETILLAS
La geometría de las vetillas con respecto a las fallas se ilustra en la Figura 2, donde es posible
observar, en términos generales, que éstas se disponen paralelas y oblicuas a la zona de falla. Las
vetillas paralelas a la zona de falla corresponderían a vetillas-fallas, mientras que las vetillas
oblicuas a ella corresponderían a vetillas de extensión y extensión oblicua. Las vetillas-fallas,
dentro del duplex, se ubican tanto en fallas discretas como en las partes centrales de la zona de
cataclasita, donde es común encontrar, dentro de las vetillas, superficies de falla con estriaciones
o fibras de crecimiento definidas por los minerales hidrotermales de clorita, epidota, cuarzo y
calcita. El sentido de movimiento fue determinado, en aquellos casos donde se observaron
superficies de falla escalonadas y fibras de crecimiento dentro de la vetilla, con sentido de
movimiento sinistral y sinistral-normal, que es consistente con el sentido de movimiento
observado dentro de la zona de cataclasita. Las vetillas de extensión, si bien cortan a las fallas
que definen el duplex, se concentran, preferentemente, en la roca de caja inmediatamente
adyacente a la zona de falla. Estas vetillas tienen formas tabulares, donde es común observar que
los minerales hidrotermales de clorita, epidota-cuarzo y/o calcita se disponen perpendiculares a
las paredes de las vetillas. En algunos casos presentan halo de alteración albítico con la roca de
caja. Las vetillas de extensión-oblicua, presentan las mismas características de las de extensión,
excepto en que son menos abundantes y los minerales hidrotermales son oblicuos a las paredes de
las vetillas.
De las observaciones de terreno y al microscopio se puede establecer, según la relación temporal
relativa, que las vetillas más tempranas son de clorita, la que constituye la matriz de las rocas
cataclásticas o forma un denso enrejado polidireccional de vetillas milimétricas inmediatamente
adyacente a dicha zona. Fuera de esta zona estas vetillas tienen una orientación NW con manteos
subveticales y de espesores que, en general, que no superan los 5 cm. Las vetillas de epidotacuarzo, de orientación NW y NE de espesor no superior a los 15 cm., cortan a las vetillas de
clorita en forma oblicua y paralela. Las vetillas de calcita-siderita, de orientación dominante NW
a NWW y de espesor hasta los 30 cm., son las más tardías, pues cortan tanto a las de clorita como
a las de epidota-cuarzo.
Vetilla de extensión
oblicua (2)
(1)
Vetilla de extensión (1)
Vetilla-falla con
relleno mineral (3)
(2)
Borde recto con la roca de caja
Textura bandeada
Fibras o minerales
perpendiculares a las paredes
de la vetilla
Vetilla de extensión oblicua
Borde recto con la roca de caja
Textura bandeada
Fibras o minerales oblicuos a
las paredes de la vetilla
Plano de falla
Foliacion
(3)
Zona de falla
con cataclasitas
Vetilla de extensión
Vetilla-Falla
Borde recto con la roca de caja
Textura bandeada
Fibras minerales paralelos a las
paredes
estriaciones y cristales
fracturados
Figura 2. Esquema general que muestra la relación geométrica entre las vetillas y la zona de falla
dentro del Duplex Caleta Coloso (modificado de Robert y Poulsen, 2001). También se muestra la
estructura interna de las vetillas
ESTRUCTURA Y MICROESTRUCTURA DE LAS VETILLAS
Para describir la microestructura de las vetillas, se utilizaron las clasificaciones de Ramsay y
Huber (1987) y Passchier y Trouw (1996). De esta forma, dentro del Duplex Caleta Coloso se
han encontrado vetillas fibrosas y vetillas masivas. En términos generales, las primeras están
compuestas por minerales con hábito fibroso (o por minerales que han experimentado un
mecanismo especial de crecimiento dentro de la vetilla). Las vetillas masivas están compuestas
por un agregado policristalino de minerales o, un solo mineral que llena por completo la cavidad
de la vetilla.
Dentro de las vetillas fibrosas se tienen las de clorita y de epidota-cuarzo. Las primeras están
compuestas por un agregado fibroso de clorita con bordes rectos y sin halos de alteración con la
roca de caja. El crecimiento de las fibras ocurre simétrica o asimétricamente desde las paredes o
desde un borde de la vetilla. Las segundas están compuestas por un agregado policristalino de
epidota-cuarzo, que comúnmente se observa en el centro de las vetillas de clorita resultando una
vetilla con bandeamiento simétrico. Los cristales de epidota, del tipo pistacita y clinozoicita
tienen crecimiento sintaxial en forma simétrica o asimétrica, es decir, desde ambas paredes o
desde una pared de la vetilla. Estas vetillas hacia su parte central tienen un agregado
policristalino de epidota cuarzo (Figura 3), cortado esporádicamente por vetillas de calcita de
espesor milimétrico, que se disponen en forma oblicua y paralela a las paredes de ella.
Las vetillas masivas corresponderían a vetillas de epidota-cuarzo y calcita-siderita. Las primeras
están compuestas por un agregado policristalino de cristales de epidota y cuarzo, en que el cuarzo
presenta bordes irregulares y la formación de subgranos tanto en sus bordes como en bandas. En
algunos casos estas vetillas presentan halo de alteración albítico con la roca de caja. Las
segundas, generalmente, presentan una estructura bandeada con bandas de calcita-cuarzo y
siderita-cuarzo o bien con estructura masiva con crecimiento de calcita euhedral que ocupa toda
la cavidad de la vetilla.
SIGNIFICADO DE LA MICROESTRUCTURA DE LAS VETILLAS.
La importancia del análisis de la estructura y microestructura dentro de las vetillas es que el tipo
de crecimiento de los minerales hidrotermales determina la historia de crecimiento de la fractura,
donde la tasa de dilatación en una fractura con respecto a la tasa de precipitación mineral es un
factor clave para la determinación de la estructura interna de las bandas individuales dentro de las
vetillas (Cox y Etheridge, 1983). Entonces, el agregado fibroso de las cloritas, se habría formado
cuando la tasa de dilatación de la fractura es menor que la tasa de crecimiento del cristal a una
tasa de apertura-precipitación constante, mientras que el crecimiento sintaxial y el
sobrecrecimiento de cristales de epidota y cuarzo en las vetillas evidenciarían que la tasa de
dilatación es aproximadamente igual a la tasa de crecimiento del mineral y para el caso de las
vetillas masivas la tasa de dilatación excede a la tasa de precipitación del mineral. Estos tres tipos
de estructura se desarrollaron posiblemente en cavidades llenas de fluidos bajo condiciones de
presión y temperatura estables, con presiones de fluidos cercanas o inferiores a las hidrostáticas.
El proceso de precipitación mineral se habría desarrollado bajo el mecanismo de sello y apertura
de las fracturas, con depositación de mineral nuevo desde el centro de la vetilla.
Parte central de la vetilla
Borde externo de la vetilla
Roca de caja de la vetilla
Figura 3. Imagen de electrones retrodispersados obtenida mediante microscopio electrónico de barrido
(SEM) de vetilla de epidota-cuarzo en roca de caja granodiorítica. En el borde de la vetilla los cristales de
epidota (color gris claro) se disponen perpendiculares al contacto con la roca de caja, interpretado como
crecimiento sintaxial. La parte central de la vetilla está compuesta por un agregado policristalino de
CONCLUSIONES
De las observaciones de la geometría, cinemática, estructura y microestructura de las vetillas, es
posible establecer que la formación del enrejado de vetillas de origen hidrotermal estaría asociada
genéticamente a la deformación frágil que originó al Duplex Caleta Coloso. Las evidencias que
permiten establecer dicha relación son por una parte, la presencia de superficies estriadas y de
fibras de crecimiento en la zona de falla, lo que indicaría que la precipitación de minerales
hidrotermales fue acompañada por movimientos a lo largo de la vetilla, dicho movimiento es
compatible en dirección y sentido con el observado en las zonas de fallas que integran el duplex,
lo cual sugiere que ambos (vetillas y fallas) forman parte del mismo evento de deformación. Por
otra parte, el mecanismo de sello y apertura de formación y crecimiento de las fracturas deducido
a partir de la estructura y microestructura de las vetillas, indicaría que la depositación de
minerales fue discontinua, episódica y concomitante a los incrementos del movimiento de las
fallas. Entonces, las vetillas dentro del Duplex Caleta Coloso, podrían haberse formado de
acuerdo al modelo de difusión de fluido/dilatación de Sibson, et al., (1975), el cual entrega una
explicación para la migración intermitente de los fluidos hidrotermales en y los alrededores de las
zonas de fallas, donde el fallamiento sísmico actúa como un mecanismo de succión, es decir,
cuando se genera la ruptura de la falla hay una caída abrupta de la presión de fluidos en ella,
donde los fluidos son succionados e inyectados rápidamente hacia la falla, luego la fractura es
sellada por la precipitación de los minerales hidrotermales, hasta la siguiente ruptura sísmica.
Agradecimientos
La presente publicación fue realizada bajo el marco del proyecto FONDECYT N°1020436. El
estudio con microscopio electrónico de barrido fue realizado con la colaboración del Dr. Dave
Prior (Universidad de Liverpool, Inglaterra).
REFERENCIAS.
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sinistral; Cordillera de la Costa al Sur de Antofagasta, Chile.
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Robert, F. y Poulsen, K. 2001. Vein formation and deformation in Greenstone Gold deposit. Society of Economic
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Sibson, R. 1987. Earthquake rupturing as a mineralizing agent in hydrothermal systems. Geology. Vol. 15. p. 701704.