Dispersión y contaminación por Cu-Zn-As en tres cuencas

www.aulados.net Temas Ambientales 2007
Mineral deposits and Cu-Zn-As dispersion - contamination in stream sediments from
the semiarid Coquimbo Region, Chile
Yacimientos minerales y dispersión - contaminación de Cu-Zn-As en sedimentos fluviales
de la Región de Coquimbo, Chile
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R. Oyarzun, J. Oyarzun, J. Lillo, H. Maturana, P. Higueras
1. Universidad Complutense (Madrid); 2. Universidad de La Serena y CEAZA; 3. Universidad Rey Juan Carlos (Madrid);
4. Universidad de Castilla - La Mancha (Almadén)
English. Metal dispersion from mineral deposits in the Coquimbo Region results
from a combination of industrial (anthropic), geologic, climatic and physiographic
(natural) factors. The latter include: 1. The type of ore deposit and associated
hydrothermal alteration. Au-Cu-As epithermal deposits of the high sulphidation
type in intermediate to felsic volcanic rocks develop extensive and intensive
zones of advanced argillic alteration. Given that this type of alteration involves the
strong, almost total hydrolysis of feldspars and mafic minerals from the volcanic
rocks, no minerals are left to deal with the acid solutions derived from the
oxidation of pyrite. These rocks loose the acid-buffering capacity and therefore,
metals easily migrate from the deposit. On the contrary, the potassic and
propylitic alterations associated to porphyry copper deposits (e.g. Los Pelambres)
either do not modify the buffering capacity or even they increase it. This would
explain why metal dispersion is so strong in relation to El Indio deposit (Elqui
anomaly) and mild in relation to the Los Pelambres deposit (Cuncumén anomaly).
2. The intensity of fracturing also plays a major role in the process. The more
fractured an area hosting mineral deposits, the easier the erosion, unroofing, and
the passage of oxygen-rich meteoric solutions within the ore bodies. This implies
higher rates of oxidation and metal leaching. This is well exemplified by the El
Indio and Los Pelambres deposits, which are emplaced in contrasted structural
domains: the former within a highly fractured area, the latter within a much lesser
fractured sector. 3. Last but not least, climate and physiography do play a major
role in metal dispersion. Although the Coquimbo Region is located within the
semiarid part of the Chilean territory, the area is also subjected to strong stormy
episodes (e.g. El Niño years), during which rain precipitation increases many
times compared to the normal ones. Flash floods have a strong capacity to
remove soils, sediments, and even large boulders. If this occurs within a high
altitude scenario such as the Andes, and the area hosts mineral deposits of the
epithermal type discussed above, then massive transport of contaminated
sediments and soils go directly to the rivers.
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El Indio
El Indio
La Serena
Coquimbo
El Tapado
El Infiernillo
Coipita
Ovalle
Coipita
Quebrada Larga
Mostazal
Main geologic units
Fault zone
EIN
EINB
COI
Illapel
LPE
Salamanca
Los Pelambres
EIN: El Indio
LPE: Los Pelambres
COI: Coipita
EINB: El Indio belt
40 km
Los Pelambres
Hydrothermal alteration zone,
strong metal dispersion
Town
Hydrothermal alteration zone,
minor metal dispersion
Structural lineament
Main geologic units
Oligocene - Miocene volcanic and
subvolcanic rocks
Upper Tertiary - Quaternary
sediments
Upper Cretaceous - Tertiary
granitoids
Middle Cretaceous granitoids
Lower - Upper Cretaceous volcanic
and sedimentary rocks
Paleozoic - Jurassic granitoids,
volcanic, and sedimentary rocks
Paleozoic metamorphic rocks
Major high-altitude ore deposit
Andacollo (A) - El Ingenio (I) highs
The NW trend
Rivers Elqui (E) and Hurtado (H) highs
E
Español. La dispersión de metales a partir de yacimientos minerales en la
Región de Coquimbo se produce como respuesta directa a una combinación
factores industriales, geológicos, climáticos, y fisiográficos. Los factores naturales
incluyen: 1. El tipo de yacimiento mineral y de alteración hidrotermal. Los
yacimientos de Au-Cu-As del tipo alta sulfurización emplazados en rocas
volcánicas desarrollan importantes zonas de alteración del tipo argílica avanzada
(p.ej. El Indio). Dado que este tipo de alteración implica la hidrólisis casi total de
los feldespatos y ferromagnesianos de las rocas volcánicas, no quedan
minerales que puedan reaccionar con las soluciones ácidas derivadas de la
oxidación-lixiviación de la pirita. Estas rocas pierden su capacidad buffer y por lo
tanto los metales pueden migrar fácilmente en solución desde el yacimiento. Por
el contrario, las alteraciones potásica y propilítica (p.ej. Los Pelambres, pórfido
cuprífero) no modifican la capacidad buffer de las rocas e incluso pueden
aumentarla. Esto explica porqué la dispersión es tan fuerte en relación con El
Indio (anomalía Elqui), y tan escasa con Los Pelambres (anomalía Cuncumén).
2. La intensidad de la fracturación también juega un papel importante en el
proceso. Mientras más fracturada una roca, más fácil será la erosión de la
cubierta del yacimiento y el paso de las aguas meteóricas ricas en oxígeno por el
depósito mineral. Esto implica altas tasas de oxidación y lixiviación de metales.
Un buen ejemplo lo constituyen El Indio y Pelambres, emplazados en dominios
estructurales muy contrastados. El primero se encuentra en un área muy
fracturada, mientras que en el segundo caso, apenas se muestran evidencias de
una fracturación regional importante. 3. Por último, el clima y la fisiografía
también juegan un papel importante en la dispersión de los metales. Aunque la
Región de Coquimbo se localiza en la banda semi árida de Chile, el área se ve
sujeta a fuertes episodios tormentosos (p.ej. años de El Niño), durante los cuales
las precipitaciones se incrementan notablemente con respecto a las de los años
normales. Estas inundaciones tienen una gran capacidad pare remover suelos y
sedimentos. Si esto sucede en un escenario de gran altitud como el andino, y el
área contiene yacimientos del tipo El Indio, entonces puede producirse el
transporte masivo de suelos y sedimentos contaminados directamente a los ríos.
A
H
I
P
C
Cu (log ìg g
Zn (log ìg g
)
)
As (log ìg g
La Serena
Coquimbo
River Cuncumén.(C) high
Kriged area
2.8
Punitaqui (P) high
: Isoconcentration line
: Major anomaly
: Minor anomaly
Stormy episodes induce massive metal-rich soil removal
High density of fractures
Epithermal veins (Au-Cu-As) in associated tensional fractures
Boundary of advanced argillic alteration (AAA)
AAA
Boundary of potassic alteration (KA)
Boundary of propylitic alteration (PA)
A
B
PA
Minor metal dispersion
Metallurgical
industrial activity
Tomado de: R. Oyarzun, J. Oyarzún, J. Lillo, H. Maturana, P. Higueras. 2007. Mineral deposits and Cu-Zn-As dispersioncontamination in stream sediments from the semiarid Coquimbo Region, Chile. Environmental Geology. DOI
10.1007/s00254-007-0643-8.
)
Strong metal dispersion
A: El Indio type scenario
B: Los Pelambres type scenario
Disseminated mineralization
Porphyry-Cu-type
KA