PÓRFIDO TOQUEPALA

UNIVERSI UNIVERSIDAD DAD NACIONAL DE CAJAMARCA CAJ AMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA

YACIMIENTO TIPO PÓRFIDO: TOQUEPALA CURSO: YACIMIENTOS II

PRESENTADO POR: Carranza Leiva, Eduar. Chilón Tingal, Wilfredo. W ilfredo. Gutiérrez Tello, Deyssi. Quispe Manya, Edgard.

DOCENTE: Ing. Lisseth Roncal Julcamoro

Cajamarca, octubre del 2017

Contenido

Resumen ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ 4 CAPITULO I ......................................................................... ................................................................................................................................. ........................................................ 5 1.1.

Ubicación ................................................................... .......................................................................................................................... ....................................................... 5

CAPITULO II ......................................................................................................... ............................................................................................................................... ...................... 7 2.1.

Configuración tectónica ................................................................... .................................................................................................... ................................. 7

2.2.

Marco estructural............................................ estructural............................................................................................................... ................................................................... 8

2.3.

Marco Geológico................................................................... ............................................................................................................... ............................................ 9

2.4.

Paragénesis y zoneamiento............................................................... .............................................................................................. ............................... 12

2.5.

Mineralogía ............................................................... ..................................................................................................................... ...................................................... 14

2.6.

Alteración ................................................................... ........................................................................................................................ ..................................................... 16

Recubrimiento lixiviado. ......................................................................................... ............................................................................................................. .................... 17 Zona de enriquecimiento secundario............................................................ .......................................................................................... ............................... 17 2.8.

Estilos de mineralización, dieminado, vetillas y brechas ................................................ 18

2.8.1. Diseminado............................................................... ..................................................................................................................... ...................................................... 19 2.8.2. En venillas ................................................................. ...................................................................................................................... ..................................................... 19 2.8.3. Relleno de oquedades .......................................................... ..................................................................................................... ........................................... 20 2.8.4. Brechas ...................................................................... ........................................................................................................................... ..................................................... 20 2.8.4.1. Brechas de ruptura ............................................................... .......................................................................................................... ........................................... 20 2.8.4.2. Brechas de colapso ................................................................................................... ......................................................................................................... ...... 21 2.8.4.3. Brecha intrusiva.................................................................... .............................................................................................................. .......................................... 21 2.8.4.4. Brechas magmáticas residuales y brechas de turmalina ................................................. 21 2.9.

Estrategias y guías para la exploración ..................................................................... ........................................................................... ...... 22

2.9.1. Grados de de diseminación diseminación de minerales de cobre..................................................... cobre.............................................................. ......... 22 CAPÍTULO II ......................................................................................................... ............................................................................................................................. .................... 24 CONCLUSIONES CONCLUSIONES ................................................................. ...................................................................................................................... ..................................................... 24 REFERENCIAS BIBLOGRÁFICAS ......................................................................................... 25

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Índice de figuras Figura 1: Ubicación geográfica del Yacimiento de Toquepala. ................................................................... ...................................... ............................. 5 Figura 2: Ubicación de los cinturones con mineralización de pórfido de cobre en las Cordilleras occidentales de Norte y Sur América, mostrando los depósitos más significativos. Fuente: Sillitoe y Perelló (2005) ............................................................................................. .................................................. 6 Figura 3: Distribución global de las placas tectónicas. Fuente: USGS (1997). ............................................ 7 Figura 4: Distribución de las principales zonas con mineralización de pórfido cuprífero en el mundo (Adaptado de Sillitoe, 1972 y Singer et al., 2005). .......................................................... ....................................................................................... ............................. 7 Figura 5: Modelo tectónico esquemático de una zona de subducción en un margen de tipo andino mostrando la evolución del magma, desde su origen inicial en la cuña de manto astenosférico, hasta el ambiente volcánico y sub-volcánico involucrado en la generación y emplazamiento de los pórfidos de cobre. ................................................................ ............................................................................................................................... ............................................................................................ ............................. 8 Figura 6: Geología estructural y regional generalizada del yacimiento Toquepala. Fuente: Mattos, R. Valle, J. (1999). .................................................................................................................................. .................................................................... ........................................................................ .......... 9 Figura 7: Sección estructural SW  –  NE,  NE, donde se ubica el yacimiento Toquepala. Fuente: Mattos, R. Valle, J. (1999). .................................................................................................................................. .................................................................... ........................................................................ .......... 9 Figura 7: a. Brechamiento y Formación F ormación de la diatrema. B. Proceso de lixiviación y erosión intensa. Fuente: Mattos, R. y Valle, J. (1999).......................................................... ......................................................................................................... ................................................ 10 Figura 8: Plano Geológico de Toquepala. Fuente: Mattos,R. Valle, J. (1999 ) .......................................... 11 Figura 9: Columna estratigráfica de Toquepala. T oquepala. Fuente: Mattos,R. Valle, J. (1999 ) ................................ 12 Figura 10: La geometría de la mena y zonas de alteración son típicas de depósitos de emplazamiento somero, mientras que depósitos más profundos tienen aspectos más uniformes. (Seedorff et al. 2005). ... 13 Figura 11: Modelo de Geológico, de Alteración y Mineralización de la Mina Toquepala (Pórfido Cu -Mo) (Mattos 1999). ...................................................................... .............................................................. ...................................................................... ........ 14 Figura 12: Mineralización M ineralización del Yacimiento Toquepala. .............................................................................. ........................................ ...................................... 15 Figura 13: A la izquierda: Di-G/A cz-ser, mineralización cpy-py en venillas y diseminada. A la derecha: Bx-G/A mineralización cpy-py en relleno de cavidades. Fuente: Flores, CM. (2017). .............................. 16 Figura 14: Mapa de Alteraciones, se observa el plano de alteración del yacimiento y muestra tres aspectos importantes: a.Borde expuesto de mineralización 0.4 y 0.1 % Cu; b. La comparación de áreas entre el tajo actual y el área de interés y c. El área de interés con potencial para explotar en la zona de alteración  propílica. Fuente: Mattos, R. y Quiñones, S. (2013)…... 17 Figura 15: Alteración del Yacimiento Toquepala....................................................................... T oquepala....................................................................................... ................ 18 Figura 16: Principales alteraciones y asociaciones mineralógicas del Yacimiento Toquepala. Fuente: Fuente: Mattos, R. y Quiñones, S. (2013). ................................................................................................. ...................................................................... ........................... 18 Figura 17: Diseminación muy fina de calcopirita ≤10 micras, es del tipo intracristalina, formando parte de

un fenocristal de cuarzo. Este tipo de diseminación es la menos frecuente y presenta la mayor dificultad  para liberación del mineral. Fuente: Fuente: Fuente: Mattos, R. y Quiñones, S. (2013)......................................... 19 Figura 18: Diseminación típica de calcopirita, entre 50 y 100 micras. Es del tipo intercristalina en matriz del intrusivo de diorita. La calcopirita es de bordes anhedrales y ocupa los espacios vacíos entre el cuarzo y los ferromagnesianos. Éste es el tipo de diseminación más frecuente y con co n resultados satisfactorios de liberación. Fuente: Mattos, R. y Quiñones, S. (2013) ................................ ................................................................................ ................................................ 19 Figura 19: Mineralización en venillas de Cpy  –  Py  Py . Fuente: Mattos, R. y Quiñones, S. (2013). .............. 19 Figura 20: Calcopirita rellenando una microoquedad en un fragmento de brecha. La calcopirita está asociada con pirita y cuarzo en contactos simples, formando ensambles múltiples que pueden medir desde algunas micras hasta 1 cm de diámetro. El tratamiento de este mineral presenta el mayor grado de liberación en planta respecto de los dos tipos anteriores. Fuente: Mattos, R. y Quiñones, S. (2013). ........ 20 Figura 22: Contenido de Reservas De Mineral Por Tipo De Roca  ............................................................. 23 Figura 23: Sección Geológica Vertical Central Deposito Toquepala  ......................................................... 23 ...................................................................... 16 Tabla 1: Mineralogía del Yacimiento Toquepala. .......................................................................

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Resumen La zona sur del Perú está compuesta por dos grandes provincias metalogénicas: la  provincia de Fe-Cu-Au, ubicada a lo largo de la Cordillera de la Costa y la provincia de Cu-Mo que se extiende en el Flanco Pacífico de la Cordillera Occidental de los Andes. Las épocas desde el Cretáceo superior, Paleoceno medio y Eoceno inferior se caracterizan  por alojar principalmente principalmente depósitos de pórfidos de de Cu, donde los de mayor mayor tonelaje y ley como Cuajone, Toquepala, Quellaveco y Cerro Verde/Santa Rosa se ubican en los dos  periodos más jóvenes. Estos depósitos están localizados en el Flanco Pacífico de la Cordillera Occidental. La génesis de los depósitos de óxidos de Fe-Cu-Au y pequeños  pórfidos estuvo enmarcada en un contexto tectónico de extensión durante el Jurásico –  Cretáceo inferior. Lo contrario sucedió con el origen de los grandes depósitos de pórfidos de Cu, los cuales estuvieron ligados a un periodo de contracción desde el Cretáceo superior, donde se inicia el engrosamiento engrosamiento cortical de los Andes que ha prevalecido desde hace 100 a 120 Ma. El trabajo que a continuación se desarrolla muestra la configuración tectónica, emplazamiento y el comportamiento de las rocas, el magmatismo y fases de intrusión, las alteraciones hidrotermales y mineralización, los estilos de mineralización, diseminado, vetillas y brechas, los procesos supérgenos y las estrategias y guías para la exploración minera del Pórfido Toquepala. De modo que nos permite adquirir información i nformación específica en la caracterización de un yacimiento mineral.

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CAPITULO I INTRODUCCIÓN El yacimiento de Toquepala se ubica en el sur del Perú, en el departamento de Tacna, entre las cotas 3100 a 3600 msnm, al noroeste se encuentran Quellaveco a 20 km y Cuajone a 30 km. Toquepala constituye un yacimiento porfirítico de Cobre-Molibdeno diseminado donde la mineralización está subordinada a una chimenea de brecha y a un intrusivo de dacita ambos genéticamente relacionados a la actividad intrusiva hidrotermal calco-alcalina datada de fines del Cretáceo superior-Terciario inferior, teniendo su edad de mineralización en el Paleoceno. El yacimiento de Toquepala junto con Quellaveco y Cuajone pertenecen al metalotecto denominado "Sub provincia Cuprífera del Pacífico" que tiene dirección NW-SE en Perú y N-S en Chile.

1.1. Ubicación El yacimiento minero de Toquepala se encuentra ubicado en el sur del Perú, en el departamento de Tacna entres las cotas 3100 a 3600 msnm. En dirección noroeste se encuentran los yacimientos de Quellaveco y Cuajone a una distancia de 20 y 30 km respectivamente. Se encuentra en una zona montañosa (accidentada), debido a innumerables quebradas  profundas en su recorrido desde la sierra hacia los desiertos de la costa, cortan transversalmente transversalmente el flanco occidental de los andes sur-occidentales. presentándose presentándose hacia el este, nevados con elevaciones que se aproximan a los 6,000 msnm.

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Longitud: 70°35’58" O Latitud: 17°13’59" S Altitud: 3 100 a 3 600 m Distrito: Ilabaya Provincia: Jorge Basadre Departamento: Tacna

Figura 1: Ubicación geográfica del Yacimiento de Toquepala.

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Figura 2: Ubicación de los cinturones con mineralización de pórfido de cobre en las Cordilleras occidentales de Norte y Sur América, mostrando los depósitos más significativos. Fuente: Sillitoe y Perelló (2005)

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CAPITULO II CARACTERÍSTICAS GENERALES 2.1. Configuración tectónica La mayoría de los depósitos de pórfido de cobre se forman en arcos magmáticos relacionados con la subducción a lo largo de márgenes de placa convergentes, tanto en entornos continentales como oceánicos. La evolución geológica de la zona del área occidental de los Andes Centrales se caracterizó por la implantación y migración  progresiva hacia el este de sistemas de arcos magmáticos y de cuencas de intra-arco volcanosedimentarias asociadas (Cretácico superior, Paleoceno, Eoceno-Oligoceno inferior, Neógeno). Estos períodos de magmatismo activo alternan con episodios discretos de deformación regional relacionadas con cambios mayores en el régimen de convergencia entre las placas Farallón-Nazca y Sudamericana (Zappettini et al., 2001; Camus, 2003). La mayor parte de los eventos mineralizadores de los Andes Centrales están relacionados con estos arcos (Clark et al., 1990)

Figura 3: Distribución global de las l as placas tectónicas. Fuente: USGS (1997).

Figura 4: Distribución de las principales zonas con mineralización de pórfido cuprífero en el mundo (Adaptado de Sillitoe, 1972 y Singer et al., 2005). 7

En síntesis, los depósitos de Cu-Mo se formaron en márgenes convergentes de placas y arcos magmáticos ligados a zonas de subducción. Asociados a estructuras regionales que controlan el emplazamiento de los cuerpos porfiríticos. Generalmente en marcos tectónicos compresivos.

Figura 5: Modelo tectónico esquemático de una zona de subducción en un margen de tipo andino mostrando la evolución del magma, desde su origen inicial en la cuña de manto astenosférico, hasta el ambiente volcánico y sub-volcánico involucrado en la generación y emplazamiento de los pórfidos de cobre.

2.2. Marco estructural La actividad tectónica regional, está relacionada a la formación de la Cordillera de los Andes, estructuralmente representada representada en el área de Toquepala por la Falla Micalaco (xon rumbo NW) y por el Alineamiento Toquepala (que tiene un rumbo N 15  –  20°   20° E). En intersección de estas dos fallas está ubicada en el pórfido de Toquepala. Las fallas están relacionadas con el origen de las brechas y fracturamiento tipo stockwork en áreas amplias de debilitamiento, constituyendo en conjunto una chimenea de brecha (breccia pipe).

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Figura 6: Geología estructural y regional generalizada del yacimiento Toquepala. Fuente: Mattos, R. Valle, J. (1999). (1999).

Figura 7: Sección estructural SW –  NE,  NE, donde se ubica el yacimiento Toquepala. Fuente: Mattos, R. Valle, J. (1999). (1999).

2.3. Marco Geológico El pórfido Toquepala está situado en un área que fue sometida a intensa i ntensa actividad ígneoeruptiva, de magmas riolíticos y andesíticos que se registró hace 70 M.A (Cretáceo Terciario); la cual, produjo enormes cantidades cantidades de material volcánico, el cual se acumuló en una serie de mantos de lavas, hasta completar un espesor de 1,500 m constituyendo el  basamento regional, el mismo que está compuesto por derrames alternados de riolitas, andesitas y aglomerados, inclinados ligeramente hacia el oeste y que constituyen el llamado “Grupo Toquepala”. 9

La actividad ígnea fue principalmente intrusiva y produjo grandes masas de roca en fusión que instruyeron, rompiendo y fundiendo las lavas enfriadas d el “Grupo Toquepala”. Estas

rocas intrusivas constituyen apófisis del batolito andino que fueron emplazadas en diferentes etapas. Debido a que provinieron de un magma de composición química variable, resultaron diferentes tipos de rocas por diferenciación (dioritas, dacita  porfirítico, etc.).

a.

 b. Figura 8: a. Brechamiento y Formación de la diatrema. B. Proceso de lixiviación y erosión intensa. Fuente: Mattos, R. y Valle, J. (1999).

Posteriormente, soluciones hidrotermales de alta temperatura, resultado de un estado de diferenciación magmática, fluyeron a través de las rocas existentes, destruyendo y alterando su composición química, haciéndolas más permeables. Estas soluciones favorecidas por un intemperismo preexistente produjeron la alteración y mineralización  primaria. Los diferentes eventos intrusivos de Dacita Porfirítica dieron origen a un sistema de estructura de Brechas (Brecha Pipe mineralizada), y Brechas de colapso,  parcialmente mineralizada. mineralizada. Un evento ígneo tardío tuvo lugar inmediatamente al norte del yacimiento, caracterizado caracterizado  por actividad eruptiva explosiva e hidrotermal, constituido por una diatrema que fue rellenada por los fragmentos de rocas preexistentes y un magma de composición dacitica,  por lo que se le denomina denomina Pórfido de Dacita Aglomerado. Aglomerado. Cerrando el ciclo ciclo de actividad intrusiva ocurrieron Diques de Latita Porfirítica y de Dacita que se emplazaron a lo largo del Alineamiento Toquepala, y atravesaron todas las rocas existentes. Esta actividad intrusiva - volcánica fue seguida por sucesivos estados de intensa erosión, asociados a variaciones del nivel de agua que contribuyeron en la lixiviación de la parte superior de la zona mineralizada (Leach Capping), dando como resultado una 10

concentración de Cobre en profundidad (Zona de Enriquecimiento Secundario). Todos estos eventos son responsables de la superficie expuesta actual. La edad media para el Depósito de Toquepala está alrededor de los 58 a 52 millones de años. Resumiendo, se puede indicar que las unidades litológicas presentes, incluyen rocas de orígenes volcánicos e intrusivos.

2.3.1. Rocas volcánicas Grupo Toquepala: Consiste en una gran secuencia de rocas volcánicas, donde  predominan los derrames intercalados de riolitas y andesitas. Forman el basamento regional y tienen una potencia de varios millones de metros, se calcula que pertenece al Cretáceo Superior y Terciario Inferior. La diferencia entre los volcánicos, es la interrelación de tufos y aglomerados que se presentan en alguna formación, así como diferentes colores y texturas. Rocas Intrusivas: Compuesta por apófisis stocks del batolito andino que compone la Cordillera Sur Occidental de los Andes. Dentro de ellos destacan la diorita, latita, granodiorita, dacita, monzonita cuarcífera, andesita intrusiva, aglomerado de dacita, formaciones de brechas angulares, brechas de guijarros, y finalmente los diques de formación tubular de latita monzonita. Es destacable que la diorita y la granodiorita, son los cuerpos más extensos, éstas forman  parte del cuerpo mineralizado de la mina, generalmente, es una roca de grano medio a fino, de colores que varían de gris a rosado verdoso, otra roca importante dentro de la región, es el granito, que generalmente es de grano medio a grueso y de color rojizo a rosáceo.

Figura 9: Plano Geológico de Toquepala. Fuente: Mattos,R. Valle, J. (1999 ) 11

Figura 10: Columna estratigráfica de Toquepala. Fuente: Mattos,R. Valle, J. (1999 )

2.4. Paragénesis y zoneamiento Las relaciones temporales (paragenéticas) y espaciales (zonificación) estan estrechamente relacionados con la alteración hidrotermal, la cual, se refiere a los procesos metasomáticos que cambian la composición, la mineralogía y la textura de las rocas que constituyen un sistema de pórfido de cobre. En general, la alteración potásica se origina inicialmente en profundidad, seguida de alteración sericítica que puede rodear o cortar y corregir la zona central de la alteración  potásica. La alteración argílica comúnmente se forma f orma cerca de la superficie en muchos depósitos, pero se extiende a los niveles más profundos de otros. Por lo general, se superpone a la alteración sericítica y potásica. Por ejemplo, los ensambles de alteración  potásica (incluidos los minerales hipogénicos de cobre y molibdeno) pueden formarse varias veces durante la evolución de los depósitos de Cu que se componen de múltiples intrusiones (Proffett, 2009). Las relaciones paragenéticas se manifiestan intensamente entre conjuntos de minerales hipogénicos. El zoneamiento de alteración se verá más adelante con mayor descripción.

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Figura 11: La geometría de la mena y zonas de alteración son típicas de depósitos de

emplazamiento somero, mientras que depósitos más profundos tienen aspectos más uniformes. (Seedorff et al. 2005). 13

Figura 12: Modelo de Geológico, de Alteración y Mineralización de la Mina Toquepala (Pórfido Cu-Mo) (Mattos 1999).

2.5. Mineralogía Parte de la zona mineralizada de Toquepala está restringida a la zona de mayor fracturamiento, brechamiento y alteración, se encuentra dentro de la faja de cizallamiento, siendo la falla Micalaco el límite lí mite sur de la mineralización. Las rocas afectadas por la falla f alla en la zona mineralizada son granodiorita y bloques incorporados de pórfido cuarcífero Quellaveco. Es evidente por lo expuesto que la falla Micalaco ha sido una estructura  principal en el desarrollo desarrollo y formación del depósito de Toquepala. Toquepala.

2.5.1. Zona Primaria: El mineral hipógeno está conformado por calcopirita, pirita, molibdenita y trazas de bornita, y galena. En Toquepala, una mineralización temprana ocurrió con cuarzo turmalina con menos sulfuros y menos cuarzo turmalina. La deposición de anhidrita ocurrió con la mineralización primaria y probablemente fue fijado más azufre como sulfato en la anhidrita que en los sulfuros. 14

2.5.2. Zona Enriquecida: El límite superior fue una superficie ondulada casi horizontal y directamente en contacto con material lixiviado. La superficie superior es irregular, en la parte central el máximo espesor fue de 150m y de unos pocos metros en los márgenes. El mineral predominante es la calcosita densa, existiendo también la variedad  pulverulenta denominada “Sootty calcosita”. Trazas de covelina y digenita, mayormente distribuidas en la brecha angular donde hubo zonas de mayor espesor de mineral primario, los minerales están asociados como calcosita calcopirita  pirita y calcocita - pirita.

2.5.3. Zonas de Óxidos: Pequeñas cantidades cantidades de silicatos sili catos de cobre existieron en los afloramientos iniciales,  pero no constituyeron mena. Los principales minerales fueron la malaquita, crisocola, cuprita y otros de menos importancia. 2.5.4. Zona de Lixiviación: La cubierta original fue compuesta de material de lixiviación con espesores que varían desde unos metros hasta 300mm. Los minerales son limoniticos  principalmente hematina, hematina, gohetita y jarosita.

N

Figura 13: Mineralización del Yacimiento Toquepala.

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Figura 14: A la izquierda: Di-G/A cz-ser, mineralización cpy-py en venillas y diseminada. A la derecha: Bx-G/A mineralización cpy-py en relleno de cavidades. Fuente: Flores, CM. (2017). Tabla 1: Mineralogía del Yacimiento Toquepala. Zona mineral Leached capping Óxidos Enriquecimiento secundario Transicional Primario

Minerales predominantes Limolitas, Jarosita 30%, Hematita 60%, Goethita 10 % Cuprita, Crisocola y Malaquita en venillas* Calcosita 90% y otros 10%. Digenita, Pirita, Covelita, Bornita, Cu nativo.

Ocurrencia Diseminado mayormente en fracturas Prácticamente no existen Rellenando espacios en las brechas, b rechas, diseminado y como vetas Rellenando espacios en las brechas, b rechas, Calcopirita 60%, Calcosita 25%, otros 15%. diseminado y como venas, asociado Molibdenita, Pirita, Bornita al Cuarzo. Calcopirita 90% y otros 10%. Pirita, Rellenando espacios en las brechas, Bornita, Molibdenita, Tetraedrita, Enargita diseminado y como vetas

Fuente: Flores, CM. (2017).

2.6. Alteración La zona de alteración abarca un área más grande que el cuerpo mineralizado. Todo el  basamento y las rocas intrusivas han sido alterados, excepto los diques de última generación. La alteración silícea ocurre principalmente en el Cuarzo Porfirítico Quellaveco en el Pórfido de Dacita Porfirítica.

2.6.1. Alteración hipógena El Yacimiento Toquepala presenta los cuatro tipos de alteración más comunes: Alteración propilítica: epidota –  clorita  clorita –  calcita  calcita –  pirita.  pirita. o Presente en diorita mayormente. Alteración argílica supérgena: caolín y arcillas en general. o Presente en diorita y rocas volcánicas Alteración fílica: cuarzo –  sericita  sericita - pirita. o Presente en el intrusivo de dacita y brechas en general. •

•

•

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•

Alteración fílico-potásica: biotita –  clorita  clorita –  sericita.  sericita. o Presente en el intrusivo de dacita y brecha.

Todas las rocas del basamento, rocas intrusivas han sido alteradas, a excepción de los diques de última generación y la dacita aglomerádica.

2.6.2. Alteración supérgena La alteración supérgena es un proceso de reequilibrio de la mineralogía hipógena (hidrotermal) a las condiciones oxidantes cerca de la superficie terrestre (sobre el nivel de las aguas subterráneas). La mayoría de las asociaciones de minerales sulfurados son inestables en estas condiciones y se descomponen (meteorizan) para originar una nueva mineralogía estable en condiciones de meteorización. Los procesos supérgenos en el Yacimiento Toquepala se presentan así:

Recubrimiento lixiviado. De 150-170 m de espesor con 30% de jarosita, 60% de hematita y 10% de goethita diseminados y en fracturas (Mattos y Valle, 1999).

Zona de enriquecimiento secundario. Zona de enriquecimiento secundario. Infrayace al recubrimiento lixiviado. Es una capa inmadura subhorizontal con potencia de hasta de 170 m. Presenta 90% calcosina, 10% digenita y escasa covelina que reemplaza parcialmente a los sulfuros primarios. Su distribución vertical está controlada por estructuras NE y NS. (Acosta, 2006).

Figura 15: Mapa de Alteraciones, se observa el plano de alteración del yacimiento y muestra tres aspectos importantes: a. Borde expuesto de mineralización 0.4 y 0.1 % Cu; b. La comparación de áreas entre el tajo actual y el área de interés y c. El área de interés con potencial para explotar en la zona de alteración alt eración propílica. Fuente: Mattos, R. y Quiñones, S. (2013). 17

N

Figura 16: Alteración del Yacimiento Toquepala.

Figura 17: Principales alteraciones y asociaciones mineralógicas del Yacimiento Toquepala. Fuente: Fuente: Mattos, R. y Quiñones, S. (2013).

2.8. Estilos de mineralización, dieminado, vetillas y brechas Geológicamente, Geológicamente, Toquepala constituye un yacimiento tipo pórfido de cobre y molibdeno; la mineralización ocurre diseminada en la matriz de las rocas, en microvenillas y como relleno de cavidades de la brecha. Los principales minerales son: calcopirita, pirita, molibdenita, calcosita, bornita, covelita y como trazas digenita y tetraedrita. Los estilos de mineralización corresponden a vetas, brechas hidrotermales, sheeted veins, stockwork y diseminación. Los principales minerales de cobre son: calcopirita 93%, calcosita-covelita 5% y bornita 2%. Éstos se presentan en 3 formas:

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2.8.1. Diseminado Se exponen mejor en la matriz del pórfido de dacita, como granos desde pocas micras hasta 1mm.

Figura 18: Diseminación muy fina de calcopirita

≤10

micras,

es

del

tipo

intracristalina, formando parte de un fenocristal de cuarzo. Este tipo de diseminación es la menos frecuente y presenta la mayor dificultad  para liberación del mineral. Fuente: Fuente: Mattos, R. y Quiñones, S. (2013) .

Figura 19: Diseminación típica de calcopirita, entre 50 y 100 micras. Es del tipo intercristalina en matriz del intrusivo de diorita. La calcopirita es de bordes anhedrales y ocupa los espacios vacíos entre el cuarzo y los ferromagnesianos. Éste es el tipo de diseminación más frecuente y con resultados satisfactorios de liberación. Fuente: Mattos, R. y Quiñones, S. (2013)

2.8.2. En venillas Se expone mejor en el intrusivo de diorita, formando venillas de calcopirita, pirita y cuarzo que varían desde microscópicas hasta 5mm de grosor.

Figura 20: Mineralización en venillas de Cpy –  Py  Py . Fuente: Mattos, R. y Quiñones, S. (2013). 19

2.8.3. Relleno de oquedades Como relleno de oquedades, se expone mejor en la brecha, las oquedades varían desde decenas de micras hasta 15mm.

Figura 21: Calcopirita rellenando una microoquedad en un fragmento de brecha. La calcopirita está asociada con pirita y cuarzo en contactos simples, formando ensambles múltiples que pueden medir desde algunas micras hasta 1 cm de diámetro. El tratamiento de este mineral presenta el mayor grado de liberación en planta respecto de los dos tipos anteriores. Fuente: Mattos, R. y Quiñones, S. (2013).

2.8.4. Brechas En el depósito de Toquepala se ha reconocido la existencia de 5 tipos de brechas de origen hidrotermal, comúnmente descritas y reconocidas en la mayoría de los pórfidos de cobre conocidos. Tales tipos de brecha son:

2.8.4.1. Brechas de ruptura Este es uno de los tipos de brecha más importantes y más ampliamente reconocidos en casi todos los depósitos de cobre diseminado. Se caracteriza esencialmente por un intensivo fracturamiento de la roca; estas fracturas se intersectan en ángulos agudos y orientados sin un patrón definido, mientras que los buzamientos son casi verticales o con ángulos muy altos. La intensidad del fracturamiento depende del número de fracturas, las que a su vez determinan el el tamaño del fragmento. En este este tipo de brechas, aparentemente aparentemente no hay desplazamiento visible ni rotación de los fragmentos. La intensidad de fracturación es mayor hacia el centro de la chimenea de brecha y consecuentemente el tamaño del fragmento es menor. Hacia la periferia del depósito decrece la intensidad de fracturación y aumenta el tamaño del fragmento. En zonas de intenso fracturamiento los fragmentos alcanzan tamaños de 1 pulgada. Se originan como resultado de la presión efectuada por magmas ascendentes, presión que por alguna razón cesa o disminuye, produciendo una contracción. La repetición continuada de este ciclo se traduce en fracturamiento. 20

En Toquepala esta brecha se localiza en la porción central del depósito y ocupa una considerable área del actual tajo abierto.

2.8.4.2. Brechas de colapso Su característica principal está determinada por el ensanchamiento de las fracturas por alteración, así como un definido movimiento en los fragmentos. La cantidad de rotación que afecta a los fragmentos es muy variable, desde muy pequeño, que asemeja a las  brechas de ruptura, hasta el caótico caótico que caracteriza caracteriza a las brechas intrusivas. intrusivas. En todo caso caso la angulosidad del fragmento no sufre mayores variaciones, la matriz se compone de  productos de alteración y sulfuros minerales. Se originan por la caída de fragmentos de roca hidrotermalmente alterados, en el magma ascendente ascendente debido a la contracción o pérdida de presión de éste. Pueden tener una amplia variedad de causas: contradicción del magma por cristalización, cese de presión por decrecimiento de la actividad intrusiva, contracción debido al enfriamiento del magma, etc. Pero en general, el hecho comúnmente aceptado es la caída del techo de la cámara magmática, formando así la brecha. En Toquepala este tipo de brecha es el conocido con el nombre de “ore breccia”. En el mapeo original del depósito, este ti po de brecha ocupaba una gran porción del llamado “cráter” Los trabajos de explotación del de pósito han

obligado a restringir su distribución distr ibución a alineamientos bien definidos.

2.8.4.3. Brecha intrusiva La característica principal la constituye el redondeamiento redondeamiento de los fragmentos, cementados cementados  por una final matriz generalmente constituida por la misma roca finamente pulverizada. Los tamaños del fragmento pueden variar desde muy pequeños, sub  –  microscópicos   microscópicos hasta varias pulgadas de diámetro. En el depósito de Toquepala, esta brecha se ubica en la parte norte del actual tajo abierto. De forma groseramente ovalada, tiene un diámetro mayor de 800 pies, orientado de NE a SW, y un diámetro menor de 500 pies.

2.8.4.4. Brechas magmáticas residuales y brechas de turmalina Se les describe juntas ya que se originan por procesos ubicados entre las últimas manifestaciones hidrotermales. Se les considera inter  –  minerales  minerales hasta post  –  minerales.  minerales. La primera se caracteriza por la presencia de una moderada actividad intrusiva.  Normalmente se compone de fragmentos fragmentos alterados hidrotermalmente, englobados en una matriz fundida y ocurren formando diques y pequeños “stocks”.  Su origen se explica por la invasión de magma residual, al fin del proceso de intrusión, englobando y asimilando los fragmentos de las brechas. Las brechas de turmalina, como su propio nombre lo indica, están constituidas por fragmentos angulosos y alterados hidrotermalmente, de rocas, cementadas por una matriz de cuarzo y turmalina. t urmalina.

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En Toquepala este tipo está representado por la llamada “dacita aglomerádica” para cu yo origen establecen que después de la secuencia de brechamiento se formó una ventana explosiva, que posteriormente fue rellenado por una intrusión de dacita que contenía masas de rocas más antiguas y dioritas.

2.9. Estrategias y guías para la exploración La historia del reconocimiento de Toquepala está vinculada al desarrollo minero metalúrgico del Sur del Perú desde el tiempo de los incas. Registros más recientes indican que en 1937 fue evaluado por el geólogo de exploraciones de la Cerro de Pasco Copper Corporation A.C. Schemedeman, como un yacimiento de cobre porfirítico de baja ley,  pero de importancia económica; este reconocimiento fue tardío con referencia a los yacimientos de Chuquicamata en Chile y Cerro Verde en el Perú. Los trabajos de prospección y exploración desarrolladas en Toquepala, se inician sistemáticamente en 1937, cuando la Compañía Cerro de Pasco ordeno una evaluación geológica, con cartografía regional, perforación diamantina y muestreo. Luego en 1949 se inicia la segunda etapa con estudios regionales de geología, aerofotografía, ingeniería, excavación de galerías y chimeneas exploratorias e instalación de una plata piloto de tratamiento de minerales de cobre de 50 tc/dia. Finalmente, desde 1955 a la fecha se ha desarrollado exploración orientada a mantener las operaciones de producción de minado y expansiones planeadas planeadas de la mina.

2.9.1. Grados de diseminación de minerales de cobre Sobre la base del logueo geológico, análisis químico y microscopía, se llega a una aproximación del tipo de ocurrencia de los minerales de cobre que representan a las reservas. El 36% del cobre es diseminado, 38% está en relleno de vetillas y un 26% en oquedades. La experiencia en planta indica que el tratamiento de minerales del tipo relleno tiene mejores resultados en liberación respecto del diseminado. La granulometría  promedio de los minerales de cobre por tipo de roca indica lo siguiente: el pórfido de dacita es el que contiene el mayor porcentaje de diseminado fino, sólo el 50% de los granos de cobre ˂ 45 micras (malla +325); el intrusivo de diorita tiene 61% 61% de granos diseminados ˂ 45 micras, y, y, finalmente, la brecha pipe con 95% de granos ˂ 45 micras.

2.9.2. Reservas Todo lo que se refiere a reservas es manejado por los departamentos de Ingeniería y Geología. Se estima que, en los últimos años, se irá incrementando el tonelaje de mineral extraído y se reducirá el desmonte. Las reservas de mineral son muy sensibles a la variación del precio del cobre en el mercado internacional, ya que la ley de cobre es la calculada en función a este precio. En la siguiente imagen, se aprecia el contenido metálico por tipo de roca.

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Figura 22: Contenido de Reservas De Mineral Por Tipo Ti po De Roca

Dentro de las variables geológicas, que evidencian los contenidos de cobre en las rocas, tenemos: • •

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Los 3 tipos de roca r oca persisten en profundidad, Diorita, Dacita y Brecha. La mineralización se mantiene diseminada en la Dacita, Diorita y relleno de cavidades en la Brecha, es primaria del Tipo Calcopirita. La alteración hidrotermal se mantiene favorable para la mineralización, es del tipo fílica con presencia de Biotita y Ortosa en menor proporción pr oporción respecto a la Sericita y el Cuarzo.

El fondo de mineral de Toquepala aún no ha sido determinado, pero ya se ha reportado 2,860 MT. Con 0.74% de Cu. Entre mineral extraído, reserva actual y recurso geológico; Existen considerables indicios de un apreciable tonelaje de mineral primario con valor comercial que existen debajo de la zona explorada. La mineralización de cobre a un Cut off ≥ 0.4% tiene forma de un gran cilindro con un diámetro de 1 Km. por una profundidad de 1 Km.; este cuerpo mineral de geometría vertical y consistencia geológica homogénea debería continuar profundizando lo cual requerirá perforación de alta profundidad.

Figura 23: Sección Geológica Vertical Central Deposito Toquepala

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CAPÍTULO II CONCLUSIONES •

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Toquepala constituye un yacimiento porfirítico de cobre  –  molibdeno  molibdeno diseminado, datada de fines del Cretáceo superior - Terciario inferior, flujos de Riolita y andesita teniendo su edad de mineralización en el Paleoceno. El yacimiento de Toquepala junto con Quellaveco y Cuajone pertenecen al metalotecto denominado "Sub provincia Cuprífera del Pacífico" que tiene dirección NW-SE en Perú y N-S en Chile. Las rocas encajantes son lavas y flujos riolíticos subhorizontales del Grupo Toquepala y la base de este grupo esta intruído por un complejo plutónico de diorita y granodiorita. Con respecto a su control estructural, el pórfido de Toquepala esta controlado por estructuras NO-SE que se formaron durante Cretáceo superior -Paleógeno y su orientación es paralela a los Andes: Falla Micalaco y Alineamiento Toquepala Las fallas están relacionadas con el origen de las brechas y fracturamiento tipo stockwork en áreas amplias de debilitamiento, constituyendo en conjunto una chimenea de brecha (breccia pipe). Está compuesto por cinco tipos de brechas que conforman el Complejo de brechas de Toquepala: 1) B. Turmalina, es la más abundante; 2) B. Nebulosa, su matriz es turmalina con fragmentos de diorita; 3) B. Molibdenita. Su origen es posterior a las anteriores; 4) B. de huecos. Se ubica en la parte superior del complejo; 5) B. de Guijarros. Evento tardío postmineral, freatomagmático. Está asociado a fase f ase de alteración hidrotermal argílica avanzada y los diques brechosos tardíos constituyen el evento más tardío en Toquepala, los cuales cortan todos los tipos de rocas. Con respecto a la alteración y mineralización mi neralización hipógena, hipógena, se desarrollaron 4 etapas de alteración hidrotermal y mineralización: 1) E. Temprana. Asociada al pórfido T, Observada en clastos del complejo de brechas hidrotermales; 2) E. Turmalina. Relacionada con procesos de formación de brechas del depósito; 3) E. Principal. Pr incipal. Introducción de mineralización de Cu y Mo y 4) E. Tardía. Fase hidrolítica del depósito donde se introducen las vetillas y vetas de cuarzo-sericita y pirita con halos de sericita y menores porcentajes de anhidrita. La etapa está asociada a la abundante pirofilita, la cual se relaciona con las vetas de pirita y brechas de guijarros. Las vetas se encuentran en la parte superior del depósito. Con respecto a la alteración y mineralización supérgena, el recubrimiento lixiviado es de 150-170 m de espesor con 30% de jarosita, 60% de hematita y 10% de gohetita diseminados y en fracturas. La zona de enriquecimiento secundario infrayace al recubrimiento lixiviado. Es una capa inmadura subhorizontal con  potencia de hasta de 170 m. Presenta 90% calcosina, 10% digenita y escasa covelina que reemplaza parcialmente a los sulfuros primarios. Su distribución vertical está controlada por estructuras NE y NS.

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REFERENCIAS BIBLOGRÁFICAS Acosta, J. 2006. Características metalogénicas de los yacimientos asociados a los arcos magmáticos mesozoicos mesozoicos y Cenozoicos del sur del Perú (latitudes 16°-18°30´). 32p. Flores, CM. 2017. Comportamiento litológico respecto a la Alteración yeso-anhidrita en mina Toquepala. 104p. Hinostroza, JR. 2014. Optimización de la fragmentac f ragmentación ión en las rocas con la aplicación de la doble iniciación electrónica en la explotación de cobre porfirítico a cielo abierto. 174p. INGEMMET. 2001. Proyectos de inversión minera y Prospectos en estudio. 158p. INGEMMET. 2003. Compendio de Yacimientos minerales del Perú. 637p. U.S. Geological Survey. 2010. Porphyry Copper Deposit Model. 183p. PROEXPLO´99. 2001. Primer volumen de monografías de yacimientos minerales  peruanos. 34p. 34p. Mattos, R. y Valle, J. 1999. Caracterización del yacimiento Toquepala. 132p.

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