Sheridan y Wohletz (1981, 1983) concluyeron que la actividad freatomagmática explosiva responsable por la generación de sistemas maar – diatrema puede resultar por una interacción de tipo combustible-refrigerante entre el magma y una fuente externa de agua. En este caso, se cree que el origen de las mismas se produjo porque la fuente de agua fue un acuífero de profundidades de 1 a 2km o incluso más. (Ejemplo., El Teniente), bajo la paleosuperficie de ese entonces. Las zonas de falla también pueden facilitar el acceso de aguas en algunos lugares así como también pueden facilitar el acenso de diques o cuerpos magmáticos.
Lindgren y Bastin (1922) fueron los primeros en proponer que la diatrema de El Teniente se generó debido a un mecanismo de interacción entre el magma y aguas meteóricas.
Figura 11: Procedimiento de formación de un sistema mar-diatrema donde se evidencia el proceso de interacción entre aguas meteóricas y cuerpos magmáticos que posteriormente generan un sistema maar-diatrema. Tomado de: https://www.geocaching.com/geocache/GC4MDQD_lagoa- do-congro-e-aqui-o-maar?guid=24dc88d6-db34-4ab2-99d7-db82b51dba8e
Figura 12: Movimiento de material durante el desarrollo de una diatrema. Etapa 1: Explosión con fragmentación y movimiento ascendente de material y formación de anillo de tobas por expulsión lateral de materiales. Etapa 2: Colapso con movimiento descendente de los materiales y el derrumbe de paredes de roca de caja y deslizamiento de materiales de anillo de tobas hacia el interior del cráter (maar). Etapa 3: Relleno sedimentario del maar o depositación de material piroclástico. Las diatremas pueden tener (y comúnmente tienen) varios pulsos explosivos sucesivos y pueden o no estar acompañadas de actividad volcánica posterior. Tomado de: Laznicka, Peter, 1988. Breccia and Coarse Fragmentites: petrology, environments, association, ores. Elsevier, 831 p.
Brechas en sistemas compuestos de maar/diatrema: Ver Figura 13 para la
ubicación del código en letras.
(A) Bloques eyectados aislados en paleosuperficie rodeando al conducto de
emisión (vent); heterolitológicos, soportados por fragmentos, proveniencia de fragmentos mixta (roca de caja>juveniles>exóticos), angulosos, sub- angulosos.
(B) Toba o tufisita; heterolitológica, soportada por matriz>por fragmentos,
fragmentos juveniles>caja, exóticos en toba, roca de caja>>juveniles en tufisitas.
(C) Bloques eyectados y derrubios depositados en agua; heterolitológico,
soportado por fragmentos, angulosos a subangulosos, fragmentos de rocas de caja y juveniles, en matriz de toba laminada o de barro.
(D) Brecha de derrubios o derrumbe; mono o heterolitológica, soportada por
matriz o fragmentos, caótica, fragmentos de roca de caja, angulosos.
(E) Brecha de derrubios de talud; mono o heterolitológica, angulosos,
fragmentos de roca de caja, sin matriz o matriz de relleno secundario.
(F) Depósitos de cono de cenizas, crudamente estratificados a ceniza no
estratificada con bloques dispersos o capas de lapilli, escoria, bombas o bloques. Monolitológicos, soportados por matriz a fragmentos, angulosos, huecos, fragmentos juveniles.
(G) Brechas en sedimentos de lago, variables.
(H) Brecha de roca de caja in-situ, agrietada (crackle) a mosaico, de calce
apretado, soportada por fragmentos, pero a menudo expandida de los márgenes e inyectada por toba. Monolitológica, angulosa, fragmentos de roca de caja.
(I) Brecha de bloques de roca de caja, levemente deslizados; subangulosos
a subredondeados, monolitológicas, soportadas por fragmentos, fragmentos de roca de caja.
(J) Brecha de intrusión de alto nivel (inyección); fragmentos de roca de caja,
volcánicos); soportada por matriz o por fragmentos, fragmentos de roca de caja>>juveniles.
(K) Brecha de inclusiones de alto-nivel (xenolítica) a basalto o volcanita similar
con inclusiones de roca de caja aisladas, levemente horneadas o termalmente alterados. Monolitológica>heterolitológica, soportada por matriz, angulosos a subredondeados, fragmentos de roca de caja>juveniles.
(L) Brecha de intrusión a nivel profundo y brecha xenolítica; heterolitológica,
soportada por matriz, subredondeada a angulosa, juveniles>exóticos>roca de caja. Brechas relacionadas a mineralización 20
(M) Brecha tobácea estratificada. Heterolitológica, soportada por matriz>fragmentos, roca de caja>juveniles en matriz de toba o tufisita.
(N) Megabrecha de bloques de roca de caja en matriz de toba o tufisita;
soportada por matriz, angulosos, fragmentos de roca de caja; grada en brecha con abundantes fragmentos de roca de caja.
(O) Brecha o aglomerado grueso de conducto de emisión (vent);
heterolitológico, soportada por fragmentos>roca de caja>>exóticos; bombas en coliflor, algunas con inclusiones de roca de caja; en gran parte caída de vuelta y molidos en conducto de emisión (vent).
(P) Brecha gruesa de explosión (chimenea o pipe), brecha de diatrema;
heterolitológica, soportada por matriz>fragmentos, angulosos a subredondeados, fragmentos juveniles y exóticos; matriz de toba a menudo fluidizada. Emplazamiento desde abajo, fundidos en conducto de emisión (vent).
(R) Megabrecha de tajadas arqueadas de roca de caja. Monolitológica,
angulosos, fragmentos de roca de caja.
(S) Xenolitos en el alimentador; heterolitológica, subangulosos a redondeados, exóticos>juveniles.
(T) Varias brechas a lo largo de estructuras en extensión de apéndices de diques.
(U) Varias brechas hospedadas en lavas (idénticas a lavas en otros ambientes
volcánicos).
Figura 13: Brechas en sistemas compuestos de maar/diatrema: Ver Tabla para explicación del código en letras. Este esquema corresponde a un modelo ideal de diatrema; en ejemplos reales algunos de los componentes pueden estar ausentes. Tomado de: Laznicka, Peter, 1988. Breccia and Coarse Fragmentites: petrology, environments, association, ores. Elsevier, 831 p.
a. DEPÓSITO EL TENIENTE: MEGABRECHA Y EL YACIMIENTO DE COBRE MÁS GRANDE DEL MUNDO
El teniente, localizado en los andes del centro de chile, a 70km al sureste de Santiago, es el depósito de cobre-molibdeno más grande conocido. Originalmente, este contenía un estimado total de >93x10^6 toneladas métricas de cobre, de los cuales 18x10^6 ya habían sido extraídas dejando actualmente 75x10^6 toneladas de cobre en yacimientos en concentraciones mayores a 0,67% y >1,4x10^6 toneladas de molibdeno en depósitos con concentraciones mayores a 0,019%. El teniente, conocido entre 1904 y 1967 como “El depósito Braden” es explotado por la mina subterránea más grande del mundo, la cual cubre un área de aproximadamente 4 kilómetros cuadrados y tiene una extensión vertical de más de 1000 metros, entre 1983m (Nivel Teniente 8) y 3137m (Nivel Teniente J) sobre el nivel del mar. El mineral de cobre en el depósito se encuentra sobre un área de al menos 2,7km por 2km y tiene una extensión vertical conocida de más de 2000m, desde la superficie a 3200m hasta la parte más profunda interceptada por perforaciones a 1200m sobre el nivel del mar, 800m bajo el nivel más bajo actualmente en las operaciones mineras. La profundidad actual hasta las que se extienden las mineralizaciones de cobre es desconocida.
Figura 14: Mapas de ubicación de tres depósitos gigantes de cobre del Mioceno tardío y Plioceno - Los Pelambres, Río Blanco-Los Bronces y El Teniente- en los andes de Chile al Este de Santiago. A) Características tectónicas tales como la posición de la fosa de chile, la cual es el límite entre la placa de Nazca y la placa Suramericana y la profundidad en kilómetros (100 a 150km) a la zona de actividad sísmica de Benioff bajo Sur América. Un cambio importante en el ángulo de subducción, de muy superficial bajo el segmento de sección plana, hacia una inclinación más pronunciada bajo la Zona Volcánica Sur Andina (SVZ por Andean Southern Volcanic Zone) de volcanes activos (triángulos). B) geología regional simplificada del centro de Chile (Serrano et al., 1996). En este mapa esquemático, ambas, Fm. Coya-Machali y Fm. Farallones están incluidas en el cinturón de rocas volcánicas terciarias. Imagen tomada de: The El Teniente Megabreccia Deposit, the world’s largest copper deposit . M. Alexandra Skewes, Alejandra Arévalo, Ricardo Floody,Patricio H. Zuñiga and Charles R. Stern., department of geological sciences, university of colorado, boulder, co 80309-0399 U.S.A. superintendencia geología, el teniente, codelco-Chile, Rancagua, Chile.
Lindgren y Bastin (1922) reconocieron que este depósito formado por múltiples eventos hidrotermales asociados con una secuencia de intrusiones ígneas. Howell y Molloy (1960), Camus (1975) y Cuadra (1986) describieron El Teniente como un depósito de cobre tipo pórfido formado alrededor del dique Plioceno El Teniente Dacita Porfirio, con un 80 % de su mineralización de cobre alojado en rocas extrusivas andesíticas del Mioceno .
Durante la última década, sin embargo, se ha realizado un mapeo intensivo subterraneo trabajando en la zona hipógena más profunda, en conjunto con estudios petrológicos han otorgado nueva información sobre la roca caja. Estos nuevos resultados indican que El Teniente se describe mejor como un depósito megabrecha (Skewes et al., 2002) , dentro de la cual la mayor parte del cobre hipógeno de alto grado se produce en y alrededor de múltiples chimeneas de brechas magmático - hidrotermales emplazadas en un complejo intrusivo máfico compuesto por gabros, diabasas y basaltos porfiríticos y rocas extrusivas no andesíticas .
Figura 15: El tamaño, medido en millones de toneladas métricas de cobre fino, frente a millones de toneladas métricas de mineral , para reservas estimadas en los tres gigantes del Mioceno tardío al Plioceno depósitos de cobre de Chile central , en comparación a otro depósito de cobre chileno gigante, Chuquicamata , y los rangos de los depósitos más pequeños , tanto en los Andes y el oeste de EE.UU. los valores de Pelambres incluyen el depósito Pachón , que forma parte del mismo depósito en Argentina (Atkinson et al., 1996). Figura modificado después de Clark (1993) . Imagen tomada de: The El Teniente Megabreccia Deposit, the world’s largest copper deposit. M. Alexandra Skewes, Alejandra Arévalo, Ricardo Floody,Patricio H. Zuñiga and Charles R. Stern., department of geological sciences, university of colorado, boulder, co 80309-0399 U.S.A. superintendencia geología, el teniente, codelco-chile, rancagua, Chile.
Figura 16: Mapa geológico de los alrededores del depósito de cobre El Teniente (Morel y Sprohnle, 1992). La chimenea Braden se encuentra cerca a la intersección de la zona de falla Teniente (de trend NE-SW) (la cual está localizada entre la Falla del Río Teniente y la Falla Agua Amarga) y la falla Puquios/Codegua (de trend NW-SE).
Figura 17: Mapa geológico del nivel Teniente 5 (2284m sobre el nivel del mar) en la mina. Apófisis de la tonalita porfirítica al norte de la tonalita de Sewell se asignan como partes distales a este Plutón, a pesar de que son más jóvenes y poseen un origen independiente (Guzmán, 1991; Maksaev et al. 2002).
Figura 18: Concentraciones de cobre entre los niveles Teniente 4 y 5 en la mina El Teniente (Arévalo et al., 1998). Las concentraciones de cobre que rodean el Pórfido dacítico Teniente, al norte de la chimenea Braden , se ven reforzadas por efectos de enriquecimiento supergenos que penetran por debajo del nivel Teniente 5 en esta zona de la mina . Las concentraciones en la harina de roca al centro de la brecha de la chimenea Braden son generalmente < 0,5 % , pero a 0,75 > 1,5 % en la brecha marginal rica en turmalina de esta chimenea.