Oxibarometría de biotita de intrusivos graníticos estériles y asociados a pórfidos cupríferos: efectos de la razón fe3+/fe2+ y el contenido de hidrógeno en la determinación de la fugacidad de oxígeno

Abstract

En intrusivos graníticos, la fugacidad de oxígeno (fO2) ejerce un control importante sobre la mineralogía. En particular, en intrusiones asociadas pórfidos cupríferos, su influencia sobre el transporte de metales y la formación de sulfuros magmáticos la convierte en una variable clave al estudiar la formación de este tipo de yacimientos. En el presente trabajo, se utiliza la oxibarometría de biotita para determinar la fO2 de cuerpos granitoides de Chile Central (plutón La Gloria y plutón San Gabriel) y el oeste de Estados Unidos (stock de Tyrone y stock de Hanover-Fierro), para lo cual se realizó un análisis de composición mineral de alta precisión con microsonda electrónica, se determinó la razón Fe3+/Fe2+ mediante espectroscopía Mössbauer y el contenido de hidrógeno (H) mediante análisis de reacción nuclear (NRA). La química mineral de las biotitas muestra que éstas poseen fracciones molares de Fe (XFe) entre 0.365 (La Gloria) y 0.457 (San Gabriel), razones de Fe3+/Fe2+ entre 0.48 (Hanover-Fierro) y 0.68 (La Gloria) y contenidos de hidrógeno correspondientes a entre 61% y 71% de OH en el sitio hidroxílico, lo que equivale a contenidos de agua en la estructura entre 2.32 %wt. (San Gabriel) y 2.73 %wt. (Tyrone). Mediante la aplicación del oxibarómetro de biotita se obtuvieron curvas de T-log(fO2) para los cuatro intrusivos estudiados, pudiendo calcularse fO2 definidas sólo para el plutón La Gloria, intrusivo estéril, y el stock de Hanover-Fierro, asociado a mineralización de Cu, con valores de ΔFMQ=3.79-4.10 y ΔFMQ=3.94-4.53, respectivamente, correspondientes a magmas altamente oxidados. El hecho de que tanto un cuerpo estéril como uno mineralizado presenten los mismos rangos de fO2 sugiere que este parámetro, si bien es necesario para el transporte de metales, podría no ser suficiente por sí solo para que se produzca desarrollo de mineralización de interés económico. Por su parte, las altas fO2 obtenidas pueden estar sobreestimadas debido a reequilibrio sub-sólidus de las biotitas, reflejando así procesos ocurridos durante el enfriamiento, o debido a sobreestimaciones en la fH2O, pues la fO2 obtenida para el plutón La Gloria supera en ~1.0 unidad logarítmica a las determinaciones previas realizadas para éste por Core (2004) y Cornejo & Mahood (1997). Realizando un análisis de sensibilidad, se comprobó que la razón Fe3+/Fe2+ en la biotita posee un efecto poco significativo en el cálculo de fO2 con el oxibarómetro de biotita, cuya magnitud depende del modelo de actividad de annita escogido, mientras que el contenido de H posee un efecto ligeramente mayor, mostrando que el método es más sensible ante las variaciones en este último parámetro. La fugacidad de agua (fH2O) influye fuertemente en el cálculo de la fugacidad de oxígeno, en especial a bajas presiones, pudiendo sobreestimarla si se presume una mayor profundidad de emplazamiento del intrusivo o nivel de saturación de agua. La temperatura también posee un alto impacto en las determinaciones de fO2, donde variaciones de tan sólo 50°C pueden producir diferencias de hasta 0.6 unidades logarítmicas en ésta a temperaturas magmáticas (~650-750°C), lo que la convierte en el parámetro más influyente. Las actividades de sanidina y magnetita, por su parte, no poseen un efecto significativo en la fO2. El estudio realizado constituye un aporte importante para futuras aplicaciones del oxibarómetro de biotita, cuantificando el efecto de los distintos parámetros involucrados en la determinación de la fugacidad de oxígeno, además de entregar nuevas mediciones precisas de fO2 en intrusivos graníticos estériles y asociados a pórfidos cupríferos, antecedente que contribuye al debate sobre el estado de oxidación de los magmas que originan este tipo de depósitos minerales.