E:N E:L YACIMIENTO DE CERRO \IERDE

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BOLETIN DE LA SOCIEDAD GEOLOGICA DEL PEHU

TOMO 62 LIMA 1979

r.

PROCE:SOS DE ALUNIT1ZACION E:N E:L YACIMIENTO DE CERRO \IERDE

E. Cedillo*, C. Muñoz** y G." Yana***

RESUMEN

En el depósito Cerro Verde, como en todos los yacimientos de su género ha tenido lugar una serie de procesos ·que hán producido asociaciones mineralógicas típicas cuyo estudio permite explicar los eventos geológicos y la repercusión en la mineralización concomitante. El p'resente trabajo está dedicado al estudio de la alunitización como uno de los procesos más importantes en la historia del· yacimiento.

A través de una serie de observaciones de campo, estudios de planos y. secciones··

geológicas, combin.ados con estudios de laboratorio, se ha llegado a establecer que la alunita (KAIJ (S04) 2 (OH)6) es de formación tanto hipógena como supérgena.

La alunita hipógena está· restringida a un gran cuerpo de brecha cuya lixiviación in- tensa nos permite explicar la gran concentración de este mineral en la zona de óxidos jun- to con la brocantita, principal mena supérgena del yacimiento. El tamaño de grano muy fino de la alunita, así como el de los minerales acompañantes nos ha obligado a realizar múltiples determinaciónes por rayos X, cuyos resultados permitieron establ.ecer asociaciones mineralógicas y características texturales muy importantes para la definición del ca- rácter hipógeno o supérgeno de este mineral.

Geólogo INGEOMIN

Univ. Nac. de Ingeniería

Univ. Nac San Agustín

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E. CEDILLO, C. MUÑOZ y G. YANA

INTRODUCCION

En alguno~ yacimientos tipo pórfido de cobre, se ha encontrado cantidades signi-

ficativas de alunita. Dicho :mineral ha sido reportado generalmente como de origen ex- clusivamente s~pérgeno; sin embargo. trabajos. experimentales (Hemley y otros, 1969), estudios de isótopos de azufre ( Field, 1966) y dataciones radiométricas (Ashley y Silber"

man, 1976) han confirmado la presencia de alunita y otros sulfatos hipógenos (anhidrita, jarosita) asociados a este tipo de depósitos (Cuadro No. 1). ·

. --·· . En

Cerro ·verdé la alunita es conoCida desde los trabajos de exploración de Andes

· dei.Peru (Castillo, ·N. Comunicación persona.!). Estudios más recientes de Minero Perú, reportan la presencia de alunita supérgena (Kihien. 1974)_ y el trabajo de tesis "Aspectos Mineralógicos de la zona de Oxidos del Yacimiento de Cerro Verde" (Yana, 1977), donde por primera vez se reporta el carácter hipógeno de este mineral.

El presente trabajo parte de evidencias geológicas y mineralógicas para la determi- nación de _la naturaleza de los procesos de alunitización que han tendido lugar, para lo cual se ha tomado en cuenta las relaCiones de campo, estudio de secciones delgadas, testigos de perforacion y finalmente análisis por D'ífracCión de Rayos X don.de los mate·

riales no permitieron su identifi.cación óptica, tales como alunita, turmalina, pirofilita y otros de grano muy fino.

GEOLOGIA- ALTERACIONES- MINERALIZACION

Cerro Verde está ubicado al Suroeste de la ciudad de Arequipa, a 24 kms. por ca- rretera (71 034' W y 16°33'S) y a 2,650 m.s.n.m. El cuerpo mineralizado tiene dimensio- nes horizontales de 1000 x 750 mts.

v

está emplazado dentro del Complejo lntrusivo de

·la Caldera (García, .1968) en el flanco oeste de la Cordillera Occidental. Están presentes rocas del Precámbrico (?) - Paleozoico inferior representados por el Gneis Charcani (Bellido, 1969)

v

rocas sedimentarias del Titoniano - Berriasiano (Grupo Yura). El de- pósito está localizado en un Stock de pórfido dacítico y rocas granudas circundantes (gra- nodiorita·- diorita cuarcífera) ambas !lenéticamente muy relacionadas. Aso.ciadas a éstas, están presentes cuerpos· de brecha con fragmentos de fas rocas antes mencionadas V una matriz compuesta principalmente por turmalina, dumortierita, al.unita y cuarzo.

El proceso de alteración hidrotermal es muy importante como ocurre en todos los depósitos de este tipo. Presenta un núcleo de alteración potásica. (feldespato potásico- biotita - cuarzo

1

sulfatos), pasando a una extensa zona fílica con un ensamble de cuarzo- sericita

1

silicificación - arcill~s - sulfatos, hasta llegar a la zona propilítica constituida por: cloritas- epídota -calcita 1 pirita- arcillas, no habiendose producido una zona carac- terística de alteración argílica. En los cuerpos de brecha se ha desarrollad·o un tipo de alteración muy particular caracterizada por turmalinización y alunitización.

La mineralización metálica hipógena se encuentra fuertemente relacionada a los productos del proceso de alteración hidrotermal dentro de los cuales se halla empla'za~

da constituyendo ensambles característicos. Asimismo el contenido metálico dentro de la brecha es muy importante como lo demuestran los escasos 83 leyes compósito par.a IQs

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CUADRO No. 1 OCURRENCIA DE ALUNITA ASOCIADA A YACIMIENTOS TIPO PORFIDO DE COBRE Localización San Manuel, Arizona .Ajo, Arizona Morenci, Arizona Ray, Arizona Cananea, México . · Butte, Montana Summitville, Colorad-o Patagonia, Arizona Silver Bell, Arizona Yirri, Papua, Nueva/Guinea L.:epanto, Filipinas Chinkauschih, Taiwan El Salvador, Chile Mi Vida, Argenti~a Cañariaco, Perú Toquepala, Perú Morococha, Perú Cerro Verde, Perú Roca Albergante Monzonita, riolita Volcaríicos éontacto pizarra · pórfido Esquistos Cuazo · latita Rocas Volcánicas Alasquita Andesita Andesita a dacita Brecha dacita, Pebble _Brecha Brecha - Brecha

Asociaciones Mineral ogicas cuarzo, caolinita, sericita, pirita, ópalo pirita, caolinita, cuarzo tennantita, luzonita, caolinita, cuarzo cuarzo, caolinita, sericita; enargita cuarzo, pirita, covelita, enargita cuarzo, caolinita, pirita jarosita, ópalo, halloysita, caolinita cuarzo, zeolitas, pirita caolinita, ópalo ·cuarzo, caolinita, enargita, luzonita pirofilita, diaspora,. cuarzo, enargita cuarzo, sericita, halosita, zunyita ~nargita · ·~ sericita,· cuarzó'; arcillas, jarosita brocantita>:: ·_

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E. CEDILLO, C. MUÑOZ y G. YANA

bancos perforados dentro de esta unidad que arrojan una ley promedio de 0.66 Ofo de Cu en sulfuros primarios.

La mineralización hipógena está constituida principalmente por calcopirita, pirita, bornita, molibdenita, magnetita y contenidos menores de cobres grises, enargita, galena, wolframita, esfalerita y oro, distribuidos en los diferentes tipos de rocas y alteraciones como se muestra en el cuadro siguiente:

Cuadro No. 2

Tipo Propilitica Filica Potasica

Alteración Ensambles * C LOs-ep-cac cz-ser-silicif cz-ort-bt

Hidtotermal ** (py-ARCs) (A R Cs-S L FTs-rt (S LFTs-mt)

efn).

Zona Externa lnterm~dia. Central

Mineralización

Sulfuros y py-cp-mb CP-py-mb-bn

Hipogena py

Sulfosales (cp-gn-mb-cn-ef) ₇(CG Rs-cn-bn-ef.) (CGRs-gn) Los· procesos de alteración supérgena han producido una zona de enriquecimiento secundario caracterizado por abundante calcosita; asímismo han dado lugar a una zona de óxidos con abundante sulfatos (alunita, brocantita y jarosita), crisocola, arcillas y óxidos complejos de manganeso con contenido variable de cobre. ·

ALUNITIZACION

La alunita hipógena se encuentra restringida a un cuerpo de brecha constituido por una matriz de turmalina, dumortierita (en las partes altas) y alunita con fragmentos de las rocas circundantes y situado en la parte suroeste del yacimiento. Aún cuando este cuerpo no ha sido perforado en toda su extensión, se dispone de suficiente información como para hacer una primera aproximación en el estudio de losprocesos de alunitización que han tenido lugar en el yacimiento (fig. 1 ). La alunita supérgena no se extiende muy lejos del cuerpo de brecha debido a la baja movilidad de los sulfatos_de aluminio. (Fig. 6)".

Alunitización Hipógena.

La alunita hipógena está presente en venillas y diseminada. Una de las asociaciones que ocurren en venillas está formada de caolinita, halloysita, jarosita, cuarzo y sulfuros, minerales que han sido detectados por análisis de rayos X (Fig. 2). ·

..

4

· ARCs =arcillas, bt =biotita, bn =bornita; cae =calcita, cp =calcopirita, CGRs =cobre .gris, . cz =cuarzo, ep = epfdota, éf == esfalerita, efn = esfena, gn =galena, mt =magnetita, mb =

molibdenita, ort =ortosa, py =pirita, rt =rutilo, Silicif =silicificación SLFTs =sulfatos.

Minerales subordinados entre paréntesis.

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DIFRACTOGRAMA DE MATERIAL PROCEDENTE DE UNA VENILLA DE ALUNITA HIPOGENA MOSTR.\NDO SUS ASOCIA ClONES ka o 100 FIG. 2

ka o

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PROCESOS DE ALUNITIZACION EN EL YACIMIENTO DE CERRO VERDE

La caolinita hipógena en estos casos se puede distinguir de la caolinita de origen su- pérgeno por su mejor grado de cristanilidad. La jarosita podría tener un c,arácter hipóge- no, sin embargo no se han encontrado muchas evidencias que confirmen ·'este hecho; al- gunas texturas observadas parecen confirmar la formación posterior de este mineral. (Fo- to No. 1).

En algunos casos alunita se encuentra junto con agregados en forma dé rosetas de turmalina (Foto 2) o en otros casos, estos dos minerales están asociados en venillas donde la alunita ocupa la parte central (Foto 3).

Otra ocurrencia muy frecuente es con sulfuros (Foto 4) y enargita. La asociación con este último mineral ha sido explicada por Knight (1977) como consecuencia de la disminución· de la temperatura y a una mayor oxidación en las partes más altas de los cuerpos de roca en ambientes volcánicos y subvolcánicos.

Se pueden diferenciar venillas de alunita pura, que atraviezan agregados de cuarzo (Foto 5 y 6), turmalina, sericita y pirofilita~ principalmente; observándose en estos casos que se trata de alunita de mayor tamaño de grano. Las diseminaciones de este mineral son más bien agregados de pequeños cristales, que en algunos casos podría tratarse de venillas discontínuas; este tipo de ocurrencia está restringido a la parte central del cuerpo de brecha.

~1 examen microscópico de la alunita muestra que algunos cristales presentan nú- cleos de mayor relieve (Foto 7) lo que sugiere cambios en la composición, relacionados problamente a la variación del contenido de potasio (natroalunita?), ya que se sabe que la alunita y natroalunita* forman series isomórficas.

La distribución de las asociaciones dentro de la brecha parece seguir un cierto zona- miento. En la fig. 3 se ha plateado el resultado de 1 O análisis por difracción de rayos X donde se puede notar que en la parte central hay una marcada asociación turmalina- alu- nita - pirofilita, mientras que en la periferie es más bien caolinita - alunita - sericita. En ambos casos el cuarzo es el mineral predominante, pero existe una tendencia a aumentar hacia los bordes del cuerpo de brecha.

Estas paragénesis corresponden al tipo argílica avanzada citadas en la literatura de alteración hidrotermal (Meyer y Hemley, 1967). En la fig. 4 se muestran diagramas ACF- AKF con los ensambles mineralógicos correspondientes a este tipo de alteración.

Na

caollnlta, dtcklta, Plrofltlta (topacio, turmlillna)

(según Hamley ₁1967)

El término natroalunita es aplicado cuando la relación Na y K es mayor que 1, FIG.4

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PROCESOS DE ALUNITIZACION EN EL YACIMIENTO DE CERRO VERDE

En Cerro Verde se han observado ensambles mineralógiCos similares, pero con una fuerte predominancia de turmalina. La presencia de este .mineral puede explicarse por

r~petidos procesos de turmalinización, lo cual se deduce de las texturas observadas.

La ocurrencia de alunita hipógena obedece predominantemente a un proceso de relleno de fracturas, en donde la fuente de suministro de potasio estaría ligado a la li- xiviación de las porciones más profundas afectadas por el proceso hidrotermal. También se ha observado agregados de alunita seudomorfizando feldespatos lo cual indicaría un aporte local de potasio; sin embargó, este fenómeno no es importante en el proceso de aluni.tización hipógena.

En general se pueden reunir los siguientes criterios que soportan la presencia de alunita hipógena:

Asociación de alunita a sulfuros primarios.

Ensambles con silicatos típicos de la denominada alteración argílica avanzada (cao- linha- pirofilita- sericita).

Marcada relación espacial con el cuerpo de brecha.

Texturas mostrando orientación paralela de cristales de alunita en venas asociada con sulfurps hipógenos y con los minerales del ensamble de alteración argílica avanzada.

Texturas mostrando restos de alunita hip.ogena (de mayor tamaño) embebidos

en

una masa de alunita ·de gr~no fino de marcado origen supérgeno. (foto 8).

Alunitización Supérgeña

. La alunita supérgenase encuentra en forma masiva, en venas y diseminadas (Fig. 5).

Comúnmente asociada a arcillas y sericita, diseminadas ya sea en agregadns monominerá- licos o en pequeños cristales individuales; Asímismo se encuentra asóciada a venas de . cuarzo o sílice criptocristalina, en cuyo caso es de. difícil identificación en el campo. De , igual_ manera es muy estrecha la asociación que existe con otros sulfatos tales como jaro-

sita (Fe3 (S04)2 (OH)6) y brocantita · Cu4 (S04) (OH)6), con los que forma intercreci- mientos muy íntimos, dando lugar a. agregados masivos de al un ita con una coloración amarillenta en el primer caso y verde, en el segundo. La alunita supérgena ha sido formada gracias a la profunda lixiviación de la. alunita hipógena, que junto a la alteración de la pirita dentro del cuerpo de brecha han aportado el anión S04 dé los compuestos más abundantes de la zona·de óxidos.

La baja movilidad de los complejos al u m ínicos(Smirnov 1964; Garrels, 1965) no ha permitido la deposición de la alunita más allá del ámbito de la brecha (Fig. 5); contraria- mente la brocantita debido a la gran movilidad del cobre, ha sido precipitada en las porciones oxidadas correspondientes a otros tipos de rocas (pórfido dacítico, gneis y grano- diorita). Las. concentraciones relativamente importantes de alunita supérgena (en algunos casos es mayor que 10 O/o) han permitido que por difracción de rayos X se pueda

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o TEXTURAS MA · CROSCOPICAS DE ALUNIT A SECUNDARII,. C2J CUARZO ~g] CUPRIT A. ¡;;~· JAROSITA EiS1 BROCANTITA

~~ LIMONI.TAS ~~LUNITA ·.c:J -. , CUARZ0-SER1CITA ~'

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PROCESOS DE ALUNITIZACION EN EL YACIMIENTO DE CE~RO VERDE

hacer un análisis semicuantitativo por medio de un método sin estandard interno (Wolf y

Cedilla 1978). Dicho. estudio revela que las mayores concentraciones de ahlnita se prodü- cen en el contacto entre la brecha y rocas de difer-ente permeabilidad tales como el gneis y pórfido dacítico (Fig. 6 y 7 ); Este hecho nos revefa la gran influencia de las caracterís- ticas teXturales de la brecha que ha permitido la lixiviación de ésta y el transporte de las soluciones.

Microscópicamente la alunita supérgená muestra texturas en la cual aparentemente la alunita hipógena (de mayor tamaño) permanece dentro de un agregado de ésta {Yana, :1977), como se observa en la foto 8. Análisis por difracción de rayos X de ambos mate- riales no presentan mayores diferencias~ A falta de análisis químicos de las alunitas de Cerro Verde, para poder diferenciarlas ~mtre sí, se optó por seguir un procedimi'ento por rayos X con la finalidad de determinar la cantidad relativa de estos minerales tanto hipó- gen os como supérgenos. El método seguido se basa en la variación del plano (102) en función de la composición (Cumminhan y Hall, 1976). En los estudios efectuados las alunitas supérgenas presentan menor cantidad de potasio con respecto a las hipógenas; sin embargo tal afirmación tiene carácter preliminar debido al reducido número de mue~tras analizadas~

CONCLUSIONES

La diferenciación entré .alunita hipógena y supérgena puede hacerse en base a las evidencias geológicas y mineralógicas.

La alunitización hipógena está acompañada-de ensambles mineralógicos típicos de la denominada alter~ción argílica avanzada, principalmente turmalina - caolinita - pirofilita - séricita; mientras que la alunitización ~supérgena está ligada a brocantita- crisocola- jarosita.

La ocurrencia de alunita hipógena en Cerro Verde está más ligada a un proceso de

· relleno de fracturas y cavidades con suministro de potasio originado por la lixivia- . ción de las porciones más profundas de las rocas afectadas por el proceso hidratar-

mal.

La alunita hipógena, por sus relaciones textur.ales, parece ser el último mineral que ha cristalizado en la bre·cha, sin embargo no se descartan procesos repetidos tanto de alunitización como de turmalinizaCión.

La alta acidez involucrada en el proceso de formación de alunita hipógena podría haber jugado un p'apel muy importante en el transporte de los metales.

El factor mineralógico (presencia· de al01íita hipógena) y las características texturales de.las rocas en Cerro Verde, han permitido la formación de una importante zona de sulfcúos supérgenos.

Los sulfatos brocantita y jarosita asociados con alunita supérgena son pos~eriores

a ésta y tienen una historia más larga de transporte y mayor 'distribución areal en el yacimiento.

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1·7

E. CEDI LLO, C. MUÑOZ y G. YANA.

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E. CE DI LLO, C. MUÑOZ y G. YANA

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"PROCESOS DE ALUN.ITIZACION EN EL YACIMIENTO DE CERRO VERDE

·Foto. 1·

Jarosita (jar) supérgena rellenando fr¡:¡cturas y bordeando agr~gados de. alunita (al) y·cuarzo (cz}.

Foto 2

. .

Venilla de turmalimdwr) Y: alunit~ (ai) que ocupa la parte central.

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E. CE DI LLO; C. MUÑOZ y. G. YANA

Foto 3

Alunita (al) asociada a turmaÍina (tur) en rosetas.

foto 4

. . .

Veniil~ de alunita (al) asociadacon Min~r.al~s ^opacos.

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PROCESOS DE ALUNITIZACION EN EL YACIMIENTO DE CERRO V.ERDE

Foto 5

Vena de alunita (al) atravezando agregados de Cuarzo (cz)

Alunita (~:lfintersti-~i~J y en venillas·asoci~das· a cuarzo (cz) turmaliné!·(tud ·serici-

ta (ser) pirofilita y sulfuros . . ' ' ·, ' '

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E. CEDI.LLO, C. MUÑOZy G. YANA

Cri!ital de al.unita.(al) mostrando relieve alto (natroalunita?)

Foto 8

Alunita hipógena embebida en una pasta. de aluhita supergena (grano fino.).

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