Estudio genético de la mineralización de fluorita del yacimiento Puerto San Antonio (Río Negro)

Abstract

La fluorita es un mineral común en la Argentina y se presenta mayormente en yacimientos existentes en la región central del país y norte de Patagonia; se utiliza en las industrias siderúr-gica y química principalmente. El objetivo de esta tesis es determinar la génesis del yacimiento de fluorita Puerto San Antonio, ubicado al NE del Macizo Nordpatagónico, provincia de Río Negro, Argentina. La mineralización se halla alojada en una falla transcurrente de azimut 59 y está constituida por una veta principal y varias subparalelas. La roca de caja de la mineralización está compuesta por tobas, areniscas tobáceas e ignimbritas riolíticas del Complejo Marifil de edad mesojurásica. La depositación, desarrollada a lo largo de seis estadios, estuvo marcada por abruptos cambios en las carac-terísticas de los fluidos con episodios de brechación. La mine-ralización es de fluorita acompañada por calcita, baritina, cal-cedonia y cuarzo. Las brechas están formadas por clastos an-gulosos y redondeados de roca de caja o fluorita de estadios anteriores rodeados por varias capas de fluorita y calcedonia principalmente formando escarapelas. Fluidos altamente sobre-saturados con alta tasa de flujo depositaron fluorita fibrosa, mientras que con baja tasa se formaron agregados de partícu-las coloidales precipitando fluorita porcelana. Frentes inesta-bles de precipitación depositaron fluorita bandeada con con-centración de los elementos que producen las anomalías de color en la base de cada capa. Estos mismos cambios se observan en bordes y/o centro de cristales, como así también en el paso de la forma octaédrica a cúbica y en líneas de cre-cimiento en los cristales. Variaciones rápidas en la temperatura y pH de los fluidos están determinadas por la presencia de fluorita granular con hábitos cúbico, octaédrico y dodecaé-drico coexistiendo. Calcita lamelar precipita en el estadio 2, durante la etapa inicial de ebullición, como consecuencia de la rápida pérdida de CO2 pero a medida que la misma se sostiene en el tiempo, el efecto que domina es la caída de la tempera-tura con respecto de la pérdida de CO2, por lo cual el carbo-nato es reemplazado por cuarzo y escasa adularia. Luego se forman romboedros de calcita producto de la presencia de complejos con SO4 2+ en la solución. Un aumento en la al-calinidad del medio produce el alargamiento del pinacoide en calcita del estadio 5. Las estructuras de los minerales del gru-po de la sílice reflejan cambios mineralógicos y texturales pro-ducto de variaciones en las condiciones de los fluidos. Se observa cuarzo con textura en peine y granular de tamaño va-riado señalando condiciones relativamente estables durante su depositación. Las texturas de recristalización en el caso de cuarzo con fantasmas de textura plumosa permiten inferir la existencia previa de calcedonia, que en el caso de la textura esferulítica, se habría formado a partir de la recristalización de geles silíceos intersticiales. La misma se presenta además con textura plumosa y sal y pimienta. La baritina se precipi-ta en forma de lamelas intercrecidas típicas de precipitación en la interfase entre soluciones oxidadas y reducidas. La geo-química de la mineralización indica que está vinculada gené-ticamente con las rocas de caja determinado por la similitud entre la forma de los diagramas de elementos de tierras raras y su contenido mucho menor en la fluorita que en las rocas indica la depositación desde un fluido en las primeras etapas de evolución con poca relación agua / roca. La alcalinidad del medio está determinada por el grado de enriquecimiento de las fluoritas en La y Sr, este último procedente de la alteración de los feldespatos de la roca de caja por los fluidos hidroter-males. La baja cantidad de elementos de tierras raras y la preponderancia de livianas refuerzan su precipitación en un estadio temprano de cristalización. Las fluoritas de Puerto San Antonio tienen anomalías de Eu y Ce cercanas a 1; las de Eu con una distribución diagonal a lo largo de la pendiente +1indi-cando cristalización desde fluidos hidrotermales relativamente oxidantes pero con pequeñas anomalías inherentes al mismo. Las relaciones (La/Yb)N variables y mayores que 1 inducen a pensar que los fluidos mineralizantes eran fluorurados con una concentración de flúor (F) menor a 10-3 M. Los contenidos variables de Sr, Ba, Y, U y (La/Yb)N son similares a los de fluo-ritas asociadas a vetas epitermales de Au-Ag. No se observa una correlación marcada entre el contenido de tierras raras y el color de las fluoritas, vinculándose éste con la heterogenei-dad en la composición de los fluidos. El comportamiento geo-químico de la calcita y la baritina es similar al de la fluorita. Se estudiaron inclusiones fluidas (IF) en fluorita, calcita, baritina y cuarzo, las que se caracterizan por presentar un amplio rango en las temperaturas de homogeneización (Th). En los diferentes estadios, fluorita y cuarzo se depositaron a temperaturas relativamente altas, mientras que la calcita y la baritina lo hicieron a valores más bajos indicando así pulsos de un fluido que se va enfriando paulatinamente. La salinidad de los fluidos es baja a moderada variando las medias entre 2,93 % en peso equivalente a NaCl en calcita, hasta 6,16 % en baritina. La actividad hidrotermal está caracterizada por la presión hidrostática y un nivel somero de emplazamiento, por lo tanto la Th será igual o muy cercana a la temperatura de entrampamiento. Las presiones y por lo tanto las profundidades de depositación de los diferentes minerales, varían ampliamente entre un mínimo de 1,5 bares que corresponden a 17 m por debajo de la tabla de agua y 56 bares que corresponden a 571 metros, indicando diversificación en las presiones por descompresión violenta, descenso de la tabla de agua y enfriamiento del fluido. Los fluidos fueron principalmente acuosos, con baja salinidad, complejos, con cationes de Na+, Ca++, K+, Mg++, Fe++, y gases como SO2, H2S, N2 y CO2 disueltos en muy escasa proporción. El estudio isotópico de los diferentes minerales determinó que la proveniencia del estroncio (Sr) y en consecuencia del calcio en fluoritas de los dos estadios estudiados es diferente. La relación isotópica inicial en el estadio 6 tiene un valor cercano a los de las rocas de la Formación Marifil y en el estadio 2 a los de las metamorfitas prejurásicas de la Formación Nahuel Niyeu. La fuente del carbono (C) en calcita y del azufre (S) en la baritina fue homogénea con una impronta magmática y el origen del oxígeno (O), en calcita y cuarzo de los diferentes estadios, fue versátil con diferentes proporciones de agua meteórica, correspondiendo a mezcla de aguas profundas y superficiales.

Fluorite is a common mineral in Argentina and occurs principally in midwest and northern Patagonia deposits. It is used in steel and chemical industry mainly. This thesis objective is to determine Puerto San Antonio fluorite deposit genesis, northeast of the Northpatagonian Massif, Río Negro Province, Argentina. The mineralization is hosted in a transcurrent fault with 59 azimuth and consists of a main vein and several subparallels. The host rocks are composed of tuffs, tuffaceous sandstones and rhyolitic ignimbrites of the Middle Jurassic age Marifil Complex.The depositation identified by six stages of mineraliza-tion, was marked by abrupt changes in physical, chemical and compositional fluid with brecciation episodes. The ore is fluorite one with calcite, barite, chalcedony and quartz. The breccias are formed by angular and rounded clasts of country rock or earlier stages fluorite surrounded by seve-ral layers of fluorite and chalcedony forming cokcade tex-tures mainly. Highly supersaturated fluids with high flow rate deposited fibrous fluorite, while with a low rate formed colloidal particles precipitating fluorite porce-lain. Unstable precipitation fronts deposited banded fluo-rite with concentration of the elements that produce, at the base of each layer, color anomalies. The same changes are observed in edges and / or crystal centers, as well in the transition from octahedral to cubic habit and crystal growth lines. Rapid variations in temperature and pH of the fluids are determined by the presence of cubic, octahe-dron and dodecahedron granular fluorite habits coexisting. In stage 3, during the boiling initial stage, precipitates lamellar calcite as a result of the rapid loss of CO2 but over the time, the dominating effect is the fall of tempe-rature with respect to loss CO2, where the carbonate is re-placed by adularia and quartz. The presence of SO4 2 + complexes in solution caused precipitation rhombohedral calcite. In the stage 5 calcite an increase in the alkali-nity medium produces the pinacoid elongation. The minerals silica group structures reflect mineralogical and textural changes because of variations in the fluid conditions.Comb and granular texture of varying size quartz is observed with relatively stable condition during deposition. Quartz recrystallization textures with feathery texture phantoms allows to infer chalcedony previous existence, that in the case of spherulitic texture, would have formed from inters-titial silica gels recrystallization. It also comes with feathery and salt and pepper texture. The intergrown lamellae barite is typical of precipitated crystals at the interface between oxidized and reduced solutions. The mine-ralization geochemistry indicates that it is genetically linked with the country rocks by similarity between rare earth elements diagrams shape and their content, lower in fluorite that in rocks indicates deposition from a fluid in early stages of evolution with low water / rock rela-tion. The medium alkalinity is determined by the degree of enrichment fluorite La and Sr, the latter from the altera-tion of country rocks feldspars by hydrothermal fluids.The low amount of rare earth elements and the prevalence of light rare earth elements note its precipitation at an early stage of crystallization. Puerto San Antonio fluori-tes have Eu and Ce anomalies close 1, with Eu diagonal dis-tribution across the slope +1 indicating oxidizing hydro-thermal fluids crystallization with small anomalies. The relations (La / Yb)N variables and greater than 1 suggest that the mineralizing fluids were fluoride with a fluorine (F) concentration less than 10-3. Geochemically the fluo-rites correspond to those associated with epithermal vein Au-Ag. A strong correlation between the content of rare earths elements and the color of fluorite are not shown, the latter is related with the heterogeneity in the fluids composition. The calcite and barite geochemical behavior is similar to fluorite one. Fluid inclusions (FI) were studied in fluorite, calcite, barite and quartz, which are characterized by a wide range in homogenization temperatu-res (Th). In different stages, fluorite and quartz are de-posited at relatively high temperatures, while calcite and barite do to lower values indicating a fluid pulse that cools gradually. The fluids salinity is low to moderate va-rying the average between 2.93% in weight NaCl equivalent in calcite, up to 6.16% in barite. The hydrothermal acti-vity is characterized by hydrostatic pressure and a shallow level of emplacement, therefore Th is equal or clo-se to the entrapment temperature. The pressures and there-fore the deposition depth of different minerals vary wide-ly from a low of 1.5 bars corresponding to 17 m and 56 bars correspond to 571 meters below the water table, indi-cating diversification in pressures by violent decompression, lowering the groundwater level and cooling the fluids. Aqueous fluids with low salinity and complexes with cations Na +, Ca + +, K +, Mg + +, Fe + +, and gases such as SO2, H2S, N2 and CO2 dissolved in very small proportion were observed. The origin of strontium (Sr), and calcium of fluorite in consecuence, by the isotopic study of the different minerals resulted that in the two stages studied is different. The initial isotopic ratio in stage 6 has a close value to the Middle Jurassic Marifil Complex rocks and to the metamorphic Pre Jurassic Niyeu Nahuel Complex in the stage 2. The carbon (C) in calcite and sulfur (S) in barite source was homogeneous with a magmatic imprint while the oxygen (O) in calcite and quartz different stages, was versatile with different proportions of meteoric water, corresponding to deep and shallow waters mixing.