Mineralogy and geochemistry of apatite and magnetite in iron oxide-apatite deposits: implications for ore genesis in the Andrean IOCG Province

Abstract

Los depósitos denominados de tipo magnetita apatito o iron-oxide apatite (IOA) son una fuente importante de Fe, P y REE a nivel mundial. En los últimos años, la magnetita ha sido utilizada como un indicador petrogenético de los ambientes geológicos de formación y como un trazador de la fuente de Fe y otros metales. Por su parte, el apatito se utiliza como un monitor de los volátiles (F, Cl, H2O y S) en los sistemas magmáticos-hidrotermales. Este estudio se centra en los depósitos Carmen, Fresia y Mariela, correspondientes a cuerpos de vetas y brechas de magnetita masiva, ricos en apatito (~20-40 % modal), con texturas pegmatíticas, y fuertemente controlados por estructuras asociadas al Sistema de Falla de Atamana. Se presentan datos de química-mineral de apatitos y magnetitas, obtenidos mediante microsonda electrónica (EMPA) y ablación láser (LA-ICP-MS), e isótopos de Sr y Nd en apatito, los cuales han sido acoplados con estudios microtexturales para su interpretación. Posterior a su formación, los apatitos y magnetitas de Carmen y Fresia, habrían sido reequilibrados/reemplazados producto de procesos de disolución-reprecipitación asociados a la infiltración de fluidos tardíos (< 500°C), oxidados y ricos en Cl y S (e.g., salmueras de cuenca). Los apatitos se encuentran zonados con respecto a F y Cl, mostrando un comportamiento desacoplado entre dominios microtexturales y composicionales de fluorapatito y chlorapatito. Asimismo, los núcleos de F-apatito son compatibles con una signatura magmática, mientras que Cl- y Cl-OH-apatito con un origen hidrotermal. Por el contrario, los datos de la brecha Mariela reflejan una fuente con una signatura puramente magmática y primitiva (> 500°C), de la cual se formó magnetita con altas concentraciones de V, Ti y Ga. Dichas magnetitas, provendrían desde una porción más profunda de Mariela y habrían sido emplazadas hacia niveles más someros de la corteza. Esta fuente magmática habría dado origen a fluidos salinos y ricos en Cl, a partir de los cuales habría cristalizado principalmente Cl-apatito (> 3,5 wt.% Cl). Por otra parte, se presenta una discusión crítica sobre el uso de la geoquímica de elementos traza en magnetita (Al, Ti, V, Cr, Mn, Ni, Cu y Ga) para determinar condiciones de formación, el origen ígneo vs. Hidrotermal, y la evolución de una serie de depósitos IOA de la Franja Ferrífera Chilena de la Cordillera de la Costa y el Laco (Altiplano Chileno). La geoquímica y las microtexturas revelan distintas condiciones de formación, desde un ambiente netamente ígneo a un ambiente transicional magmático-hidrotermal/hidrotermal. El modelo de flotación explica plausiblemente dichas características, permitiendo la definición de subtipos IOA. Las diferencias observadas entre los distintos estilos, i.e., con una componente ígnea relevante (tipo “intrusivo”, Los Colorados), fuertemente hidrotermal (Cerro Negro Norte), pegmatítico (Carmen, Fresia y Mariela) y somero/subaereo (El Laco), dependen fundamentalmente de la profundidad de formación, la presencia de estructuras y fallas, la composición de la roca hospedante, la fuente de los fluidos hidrotermales y la relación fluido/roca.