Metal fluxing in a large-scale intra-arc fault system: insights from the Liquiñe-Ofqui fault system, southern Chile

Abstract

La combinación de un análisis estructural a escala regional junto con una extensa base de datos de isótopos de helio, nitrógeno y carbono, composición química y composición de metales traza en manifestaciones volcánicas/geotermales en la parte norte y central de la Zona Volcánica Sur de Chile, revela el rol de las fallas y estructuras en la circulación de fluidos y en el transporte de metales. Las variaciones regionales en la razones isotópicas 3He/4He, d13C-CO2 y d15N son consistentes con los datos reportados de 87Sr/86Sr en lavas a lo largo del segmento estudiado, los que están fuertemente controlados por la distribución espacial del Sistema de Falla Liquiñe-Ofqui (LOFS), que corresponde a una falla transcurrente de intra-arco, y del Sistema de Fallas Oblicuas al Arco (ALFS), que consiste en un conjunto de fallas transpresivas de rumbo NO. La terminación norte del LOFS muestra las signaturas de 3He/4He más primitivas, mientras que en las otras partes de la región las signaturas de isótopos de helio son controladas por la mezcla entre el 3He de derivación mantélica y el 4He de origen cortical, por asimilación magmáticas en la fuente de los fluidos o por contaminación cortical durante la tránsito de los fluidos en la corteza. Ha sido compilada una base de datos de elementos traza (metales base, metales preciosos y metaloides), tomando muestras de fumarolas y aguas termales, donde han sido analizados los isótopos de helio, carbono y nitrógeno. Contrastar las concentraciones de elementos traza con las razones de isótopos de helio ha permitido determinar que los contenidos de metales en fluidos hidrotermales son el resultado de un fuerte control estructural que condiciona la partición selectiva de estos elementos. Las concentraciones más altas de metales base (e.g. Cu, Co, Ni, Pd), provenientes de la lixiviación de la roca caja, se han encontrado en manifestaciones controladas por estructuras NO, mientras que a lo largo del LOFS, las altas vías de permeabilidad permiten el rápido ascenso de metales transportados desde el sistema profundo en fase vapor (e.g. As, Sb, Ge). El sistema geotermal de alta entalpía Tolhuaca (TGS), ubicado en la parte norte del LOFS se estudió en detalle con el fin de evaluar el desacoplamiento entre Cu y As. Para este fin han sido analizadas una serie de muestras de pirita provenientes de un sondaje de 1km de largo para determinar el contenido de metales traza (e.g. Cu, As, Co, Sb, etc.) y los patrones de zonación de dichos metales dentro de los granos de este sulfuro. Se ha logrado detectar zonaciones en la pirita de la zona de alteración argílica somera, donde bordes ricos en Cu (Co) y núcleos deprimidos en As se alternan con bordes deprimidos en Cu (Co) y núcleos ricos en As. Estos datos de microanálisis se contrastaron con datos químicos de inclusiones fluidas en vetas de cuarzo (altas razones Cu/As) y fluidos del pozo geotermal (bajas razones Cu/As), que muestran una clara correspondencia entre las concentraciones relativas de Cu y As en los fluidos hidrotermales y las zonaciones químicas de la pirita. Estas observaciones proporcionan evidencia directa de captura selectiva de los metales en la pirita como resultado de los cambios en la composición del fluido de formación del mineral, debido probablemente a la separación de un fluido de una sola fase en un vapor de baja densidad y una salmuera más densa, capaz de fraccionar Cu y As.