Geoquímica de sulfuros en el sistema geotermal Cerro Pabellón

Abstract

Los sulfuros son minerales comunes en sistemas geotermales activos y fósiles. Estudios recientes han mostrado que la composición y texturas de la pirita, el sulfuro más común en estos sistemas, puede entregar información clave para dilucidar la evolución de sistemas hidrotermales. A pesar de estos avances, las concentraciones y límites de incorporación de metales y metaloides en pirita de sistemas geotermales andinos no han sido acotados de manera adecuada, y la relación entre las características composicionales y micro-texturales de la pirita con procesos fisicoquímicos específicos, como puede ser la ebullición, aún es un aspecto poco estudiado. En función de lo anterior, en este estudio se examinan las características composicionales y micro-texturales de la pirita del Sistema Geotermal Cerro Pabellón (SGCP), campo geotermal activo ubicado en el Altiplano del norte de Chile. Se integran datos de análisis por microsonda electrónica (EMPA) y por espectrometría de masas por plasma inductivamente acoplado utilizando ablación láser (LA-ICP-MS) con observaciones texturales de pirita y minerales de ganga asociados, en muestras obtenidas de un testigo de sondaje (~500 m) que atraviesa las zonas de alteración argílica, sub-propilítica y propilítica del SGCP. Además, se realizó análisis de componentes principales para inspeccionar la base de datos composicional de pirita. Las concentraciones de metales preciosos (Au y Ag), metales base (Cu, Co, Ni y Pb) y metaloides (As, Sb, Se, Bi y Tl) en la pirita del SGCP son significativas. Entre éstos, As, Cu y Pb son los más abundantes, con concentraciones que varían entre algunas ppm hasta niveles de wt% (hasta 4,4 wt% de As, 0,5 wt% de Cu y 0,2 wt% de Pb). La pirita formada durante ebullición vigorosa se caracteriza por tener concentraciones mayores de As, Cu, Pb, Ag y Au, y menores de Co y Ni en comparación con pirita formada en condiciones diferentes. Estos granos de pirita son anhedrales a euhedrales, localmente con textura porosa con abundantes inclusiones minerales, sugiriendo una formación por cristalización rápida. Por otro lado, la pirita formada en condiciones de ebullición suave, o de no-ebullición, se caracteriza por tener concentraciones relativamente mayores de Co y Ni, y menores de As, Cu, Pb, Ag y Au. Texturalmente, estas piritas forman agregados de cristales euhedrales y prístinos, con escasos poros e inclusiones minerales, sugiriendo una formación bajo condiciones fisicoquímicas más estables. Estos resultados sugieren que la geoquímica de la pirita de sistemas geotermales posiblemente es controlada por la incorporación de elementos a partir de los fluidos hidrotermales una vez que se alcanzan condiciones de saturación. Finalmente, se muestra que la pirita, además de poder registrar la evolución composicional de los fluidos hidrotermales, también puede proveer información crítica sobre procesos fisicoquímicos como ebullición y separación de fases. Dado que la ebullición de fluidos acuosos es un fenómeno común en sistemas geotermales activos y fósiles (depósitos epitermales de Au-Ag), estos resultados resaltan el potencial uso de la pirita como una herramienta complementaria para explorar la evolución geológica de sistemas geotermales activos, y también para vectorizar hacia mineralización de Au-Ag relacionada a ebullición en depósitos epitermales de baja a intermedia sulfuración.