Material Rocoso Sur
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EVOLUCIÓN TECTÓNICA Y METALOGENÉTICA DE LA LITOSFERA DEL SUR
DEL PERÚ: RESULTADO DE LA ACRECIÓN DE BLOQUES ALÓCTONOS
Víctor Carlotto, Luis Cerpa, Harmuth Acosta, Rildo Rodriguez
INGEMMET, Av. Canadá 1470 San Borja, Lima, [email protected]
1. RESUMEN
La corteza del sur del Perú está formada por diferentes bloques estructurales
yuxtapuestos, cada uno de los cuales tiene su propia evolución sedimentaria,
tectónica, magmática y metalogenética. Los límites de estos grandes bloques están
marcados por complejos sistemas de fallas NO-SE, en algunos casos también por
unidades magmáticas mesozoicas y cenozoicas, y además por depósitos minerales.
Estos bloques estructurales condicionaron la paleogeografía mesozoica, la que a su
vez controló la evolución andina. Los estudios isotópicos de rocas cenozoicas máficas
potásicas a ultrapotásicas proveen la existencia de dos bloques litosféricos mantélicos
profundos diferentes, que en la región de Cusco coincide con los límites del rift Permo-
Triásico. La identificación de dos bloques litosféricos diferentes bajo el Altiplano del sur
del Perú es un argumento adicional a la hipótesis de acreción de varios terrenos
alóctonos de diferentes orígenes amalgamados bajo la Cordillera Oriental y el Altiplano
antes de la deformación andina y probablemente durante la orogenia Sunsás (1,000
Ma), similar al origen del macizo de Arequipa. Estos bloques han controlado la
evolución y el emplazamientos de los yacimientos minerales, definiendo varias franjas
metalogenéticas, como las franjas de pórfidos del Paleoceno-Eoceno o los epitermales
del Oligo-Mioceno del sur del Perú.
2. OBJETIVOS
Los resultados de los nuevos proyectos de investigación geológica llevados a cabo por
INGEMMET en los últimos años, más la información existente, han permitiendo
elaborar el nuevo Mapa Metalogenético del Perú a escala 1:1’000,000 del cual ya se
tienen dos versiones, 2007 y 2008, y que viene siendo actualizado constantemente. La
estrategia de trabajar por unidades geológicas, nos da un conocimiento regional cada
vez más completo de la evolución tectono-sedimentaria y magmática de cada unidad,
que es complementado con el estudio de yacimientos minerales incluyendo los nuevos
descubrimientos. Los resultados de nuestras investigaciones están mostrando que el
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substrato de los Andes del sur de Perú se ha formado por la unión de varios bloques
de corteza o litósfera que han venido de otros continentes por la tectónica de placas y
han chocado (acretado) a la margen de Sudamérica hace muchos millones de años,
formando el continente Gondwana y mas tarde el continente sudamericano. Estas
acreciones no solo han tenido efectos en la formación de los Andes, sino también en la
ubicación de los depósitos minerales, ya que los limites o suturas de los bloques
acretados son controles que ayudan a mejorar las exploraciones regionales y la
búsqueda de yacimientos ciegos controlados por estructuras tectónicas regionales. En
este contexto, los objetivos de este trabajo son mejorar y actualizar el Mapa
Metalogenético que está realizando el INGEMMET, sobre todo definiendo y ubicando
las grandes estructuras, las que a su vez definirán mejor los dominios geotectónicos y
por lo tanto las franjas metalogenéticas. La aplicación de los mapas metalogeneticos
es proporcionar a los exploradores una mejor visión de la distribución espacial y
temporal de los diversos yacimientos metálicos, que les permitirá orientar
adecuadamente sus exploraciones precisando áreas de interés económico, y
reevaluar zonas anteriormente exploradas.
Fig.1 Bloques que forma el substrato de los Andes del Sur del Perú
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3. DOMINIOS ESTRUCTURALES
El sur del Perú está clásicamente definido por los siguientes dominios morfo-
estructurales:
- La Cordillera Occidental que expone formaciones silicoclasticas y carbonatadas,
marinas y continentales, que corresponde al relleno sedimentario de la cuenca
occidental mesozoica denominada cuenca Arequipa.
- El Altiplano Occidental que funcionó en el mesozoico como un alto estructural (Alto
Cusco-Puno), que separaba la cuenca Arequipa de la cuenca oriental, que durante el
Cenozoico recibió más de 10, 0000 m de sedimentos continentales rojos.
- El Altiplano Oriental y borde sur de la Cordillera Oriental, que muestra una cobertura
sedimentaria mesozoica correspondiente a la cuenca oriental sur peruana.
4. LOS SUBSTRATOS O BASAMENTOS DEL SUR DEL PERÚ
El basamento del sur del Perú está compuesto por bloques litosféricos precámbricos.
Hasta el momento se conocen tres grandes bloques: El macizo de Arequipa, y otros
dos 2, uno bajo el Altiplano Oriental y otro bajo el Altiplano Occidental (Fig. 1).
El Macizo de Arequipa
El Macizo de Arequipa está bien expuesto a lo largo de la costa del sur del Perú,
donde está compuesto por gneises y esquistos asociados con intrusivos de granitos
rojos y dioritas gnéisicas. Este macizo constituye el basamento de la cuenca Arequipa.
El Macizo de Arequipa ha tenido una evolución compleja, policíclica, magmática y
metamórfica desde el Proterozoico temprano hasta el Paleozoico. Esta evolución
incluye: a). Rocas mostrando protolitos de 1,900 Ma afectadas por metamorfismos
entre 1,900 y 1,800 Ma (Dalmayrac et al. 1977; Cobbing et al., 1977); b). Rocas
mostrando edades de protolitos mesoproterozicos y edades de metamorfismos entre
1,200 y ~1,000 Ma (Wasteneys et al., 1995; Loewy et al., 2004). La edad del
metamorfismo (Martignole & Martelat 2003) que va de 1,064 ± 45 Ma a 956 ± 50 Ma,
confirma que un protolito antiguo de 1,900 Ma fue rejuvenecido alrededor de los 1,000
Ma durante un evento regional tectónico y metamórfico de alto grado, relacionado con
la orogenia Sunsas o Grenville. Por otro lado, datos disponibles de isótopos de plomo
del basamento de Arequipa muestran valores bajos de 206Pb/204Pb variando de 16.083
a 18.45, 207Pb/204Pb de 15.606 a 15.636 y 208Pb/204Pb de 36.712 a 38.625, típicos de un
terrane (bloque alóctono) antiguo de alto grado (Mamani et al., 2007). Esos datos
combinados con isótopos de Pb de las rocas volcánicas cenozoicas delinean el
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dominio de Arequipa, caracterizado por un basamento con firma de Pb desde 16ºS a
21ºS (Fig. 3) bajo una espesa cobertura de rocas paleozoicas y cenozoicas. Es decir,
para Mamani et al. (2007) el límite norte del Macizo de Arequipa está en los 16ºS
donde coincide con el sistema de fallas Iquipi de dirección casi E-O. Para la mayoría
de autores, sin embargo, el límite norte de este macizo está al norte de Paracas y
coincide con la prolongación del sistema de fallas Abancay-Andahuaylas-Totos.
Este problema de límites plantea la interrogante que si el Macizo de Arequipa es una
sola unidad o está compuesto por varios bloques litosféricos. En base a los datos
isotópicos y tectónicos, pensamos en la segunda alternativa. Así tendríamos un primer
bloque denominado: Atico-Mollendo-Tacna, que va desde la falla Iquipi hasta la
frontera con Chile, delimitado al este por el sistema de fallas Cincha-Lluta e Incapuquio
(Fig. 1). El segundo bloque denominado Puquio-Caylloma tiene como límite norte el
sistema de fallas Abancay-Andahuaylas-Totos, por el oeste el sistema de fallas
Cincha-Lluta e Incapuquio y por el este, el sistema de falla Condoroma-Caylloma-
Mollebamba que define un alto estructural meso-cenozoico. El tercer bloque
denominado Andahuaylas-Yauri, limita con los sistemas de Condoroma-Caylloma-
Mollebamba, al oeste y Cusco-Lagunillas-Mañazo al este. En consecuencia, la historia
geológica de Macizo de Arequipa comienza con la colisión, hace 1,000 Ma, entre
Laurentia y Amazonia que se dio con la participación de varios bloques a lo largo de la
zona de sutura colisional.
Los substratos del Altiplano Occidental y Altiplano Oriental
Estudios mineralógicos, petrológicos, geoquímicos y geocronológicos del magmatismo
cenozoico del Altiplano sur peruano (Carlier et al., 2005) revelan una variedad de
rocas shoshoníticas, calco-alcalinas, ácidas, peraluminosas y metaluminosas
asociadas a rocas alcalinas potásicas (P) y ultrapotásicas (UP). Esta variedad, así
como la distribución espacial de este magmatismo implican que la litósfera profunda
bajo los Andes del sur está constituida por un mosaico de bloques litosféricos de
diferentes orígenes. En efecto, las rocas (P) y (UP) derivan de la fusión parcial de
rocas del manto litosférico. Los datos mineralógicos, geoquímicos, isotópicos y
geocronológicos permiten distinguir las siguientes asociaciones de rocas (P) y (UP). El
primer grupo, mayormente compuesto de lamproitas con flogopita, de edad oligocena
y ubicado en el Altiplano Oriental (Fig. 1), demuestra la presencia, bajo este dominio,
de un manto harzburgítico, metasomatizado, Paleoproterozoico a Arcaico (TDM =
1130-2485 Ma; εNd = -5.0 to -11.4; 87Sr/86Sri = 0.7100-0.7159). Bajo el Altiplano
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Occidental, la litosfera profunda corresponde a un manto lerzolítico metasomatizado
más joven (TDM = 837-1259 Ma; εNd = +0.6 a –6.3; 87Sr/86Sri = 0.7048-0.7069) como
está indicado por la ocurrencia de un segundo grupo de lavas (P) y (UP) oligocenas y
miocenas, ricas en diopsido.
5. BLOQUES LITOSFÉRICOS Y FRANJAS METALOGENÉTICAS
Antes de ver las implicancias metalogenéticas, repasemos que hasta ahora hemos
mencionado 5 bloques que hacen parte del substrato del sur del Perú, las que iremos
describiendo y relacionando con las franjas metalogenéticas (Fig. 2).
BLOQUE ATICO-MOLLENDO-TACNA
En este bloque tenemos 2 franjas que son propias de este dominio, mientras que las
otras 4 pasan al bloque Puquio-Caylloma, que serán igualmente descritas en esta
parte. El rasgo estructural mas importante es el sistema de fallas NO-SE Islay-Ilo que
delimita varias franjas metalogenéticas. Para una mayor coherencia mantendremos la
numeración y nomenclatura del Mapa Metalogenético del Perú (Quispe et al., 2008).
IV. Franja de Pórfidos Cu-Mo del Jurásico medio: está limitado por el sistema de
fallas NO-SE Islay-Ilo y fallas menores NE-SO y N-S. Los depósitos más relevantes
son Tía María y La Llave, con edades de mineralización entre 166 y 155 Ma.
V.- Franja de Cu-Fe-Au (IOCG) del Jurásico medio-superior: se localiza a lo largo
de la Zona Costera, en el Complejo Basal de la Costa. El control estructural es el
sistema de fallas Islay-Ilo. Este dominio termina en la falla Iquipi, para luego aparecer
más al norte en el dominio Puquio-Caylloma, donde se tienen los depósitos de
Marcona, Mina Justa con edades de mineralización entre 165 y 160 Ma. En el bloque
Atico-Mollendo-Tacna, destaca Rosa María que tiene una edad de 160 Ma.
VIII. Franja de Cu-Fe-Au (IOCG) del Cretácico inferior: se encuentra dividido en dos
segmentos: Paracas-Acari y Locumba-Sama, que corresponden a los bloques Puquio-
Caylloma y Atico-Mollendo-Tacna, respectivamente. Los depósitos se relacionan con la
actividad magmática de ~115 y 112 Ma; y los controles de mineralización son fallas
NO-SE y NE-SO. En el segmento norte destacan Tanguche, Raúl-Condestable,
Monterrosas, Eliana y Acarí. Entre Locumba y Sama, los depósitos están relacionados
con la actividad magmática de ~124 Ma y de ~112 Ma, siendo los depósitos más
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importantes Licona y Hierro Morrito. En general, para los dos dominios, los eventos de
mineralización se dan entre 115 y 100 Ma.
IX. Franja de Au-Pb-Zn-Cu relacionados con intrusivos de Cretácico superior: se
presenta entre Saramarca, Nazca y Ocoña, sin embargo aparentemente esta podría
quedar restringida hasta la falla Iquipi y alrededores donde están los intrusivos. En el
dominio Puquio-Caylloma, las estructuras mineralizadas de cuarzo-oro-sulfuros se
encuentran hospedadas en granitoides del Cretácico sup. del batolito de la Costa. Los
principales depósitos son Orión, Caravelí, Ishihuinca, Calpa y San Juan de Chorunga.
X. Franja de Pórfidos de Cu-Mo del Cretácico superior: puede ser divida en dos y
separada por la falla Iquipi. La mineralización está relacionada con intrusivos del
Cretácico superior del batolito de la Costa y controlada por fallas NO-SE de los
sistemas Conchao-Cocachacra, Cincha-Lluta e Incapuquio. Los principales depósitos,
en el norte, son Marcahui, Durazno, Puquio, Cuco, Aguas Verdes (skarn), Lara,
Tibillos, y en el sur, Zafranal y Angostura. Las edades de mineralización varían entre
80 y 68 Ma, siendo aparentemente más antiguas al norte.
XIII. Franja de Pórfidos de Cu-Mo y depósitos polimetálicos relacionados con
intrusivos del Paleoceno-Eoceno: se halla en el flanco oeste de la Cordillera
Occidental y agrupa a los depósitos de Cu-Mo de gran tonelaje. Los intrusivos
relacionados con la mineralización son dioritas, granodioritas y monzonitas, cuyo
emplazamiento está controlado por el sistema de fallas Incapuquio. Esta franja registra
dos épocas metalogenéticas: la primera del Paleoceno (62 y 55 Ma), representada por
Cerro Verde y Toquepala; y la segunda del Eoceno (54 y 52 Ma), caracterizada por
Cuajone y Quellaveco. Esta franja es una de las más importantes, por la presencia del
sistema de fallas Incapuquio y Cincha-Lluta, que limitan dos bloques ltosféricos,
teniendo un rol preponderante en el control de yacimientos de clase mundial.
BLOQUE PUQUIO-CAYLLOMA
Este bloque que es bien característico en la Cordillera Occidental del sur, pasa al
centro del Perú. Sin embargo, se debe tener en cuenta que a la altura de Toto-Paras-
Pisco hay una estructura regional casi E-O denominada Abancay-Andahuaylas-Totos
que es el límite norte de la cuenca mesozoica de Arequipa y también del Macizo de
Arequipa. En el bloque Puquio-Caylloma resaltan las franjas epitermales asociadas al
arco volcánico cenozoico del sur del Perú.
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XXI. Franja de Epitermales de Au-Ag y depósitos polimetálicos con
superposición epitermal del Mioceno: está controlada al noreste por el sistema
Condoroma-Caylloma-Mollebamba, mientras que al oeste el limite sería principalmente
litológico y corresponde a la superposición de los arcos volcánicos oligocenos y
miocenos. Al sureste, en la zona de Puno, esta franja se superpone al dominio
Andahuaylas-Yauri. Agrupa a depósitos epitermales de Au-Ag (Pb-Zn-Cu) tipo alta,
baja e intermedia sulfuración. Se les puede dividir en dos épocas de 18 a 13 Ma y 12 a
8 Ma. Resaltan los depósitos Au-Ag de alta sulfuración de Chipmo-Orcopampa (18
Ma), Poracota y posiblemente Arasi. Asimismo, destacan los epitermales de Au-Ag
(Pb-Zn) de baja sulfuración de Calera, Caylloma y Selene (13 Ma).
XXIII. Franja de Epitermales de Au-Ag del Mio-Plioceno: limita al oeste con el
sistema de fallas Incapuquio y al este se superpone, en parte al dominio anterior y en
parte está controlada por el sistema de fallas Condoroma-Caylloma-Mollebamba, en el
dominio volcánico de la cordillera. La mineralización está relacionada con actividad
magmática mio-pliocena. La mineralización Au-Ag es epitermal de alta sulfuración
(entre 7 y 1 Ma), con excepción de Arcata que es Ag-Au de baja sulfuración (5.4 Ma).
Los epitermales Au-Ag de alta sulfuración son Tucari, Santa Rosa, Pucamarca, Pico
Machay, Corihuarmi, Huamanrazo, Ccarhuaraso, Palla Palla y Baños del Indio.
XIV. Franja de Au-Cu-Pb-Zn relacionados con intrusivos del Eoceno: se presenta
entre el sur de Huancavelica y Ayacucho (14°-15°) y corresponde a vetas N-S, E-O y
NO-SE de cuarzo-oro-sulfuros, las que están relacionadas con stocks tonalíticos y
granodioríticos del Eoceno, emplazados al límite oeste del arco volcánico y el batolito
de la Costa. Los depósitos más importantes son El Encanto, Zorro Plateado, Jatun
Pata, Melchorita, entre otros.
BLOQUE ANDAHUAYLAS-YAURI
Corresponde a la región donde se ubica el batolito Andahuaylas-Yauri, en el borde
norte de la Cordillera Occidental, intruyendo rocas sedimentarias del borde norte de la
cuenca Arequipa. El batolito ha sido controlado por dos grandes sistemas de fallas
regionales Condoroma-Caylloma-Mollebamba y Cusco-Lagunillas-Mañazo. Aquí se
tiene la franja de pórfidos, que al sureste, se halla superpuesta por la franja epitermal.
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XV. Franja de Pórfidos-Skarns de Cu-Mo (Au, Zn) y depósitos de Cu-Au-Fe del
Eoceno-Oligoceno: el batolito Andahuaylas-Yauri se ha emplazado entre 50 y 30 Ma,
en dos etapas, una principal con gabros y dioritas y otra menor con pórfidos,
separadas en tiempo por el inicio de la deformación andina, en 43 Ma (Carlotto, 1998).
Los intrusivos intermedios a ácidos han generado la mineralización Cu-Mo (Au),
mientras que en el contacto con calizas del Albiano-Turoniano forman cuerpos de
skarn de Cu-Zn. Los intrusivos más básicos están relacionados con las
mineralizaciones de Fe-Cu-Au, que se presentan a manera de cuerpos en el contacto
con calizas; y vetas de Au-Cu en los intrusivos. Los depósitos más importantes son
Tintaya, Katanga, Las Bambas, Cotabambas, Morosayhuas, Antapacay, Haquira, Los
Chancas, Antillas, Trapiche y otros. Las edades de mineralización van de 42 a 30 Ma.
BLOQUE ALTIPLANO OCCIDENTAL
El Altiplano Occidental está separado del bloque Andahuaylas-Yauri por el sistema de
fallas Cusco-Lagunillas-Mañazo y del Altiplano Oriental por el sistema de fallas Urcos-
Sicuani-Ayaviri. En este dominio se tiene la franja de Cu estratoligado que
anteriormente estaba integrado en la franja de pórfidos del batolito.
Franja de depósitos de Cu tipo Capas Rojas del Eoceno-Oligoceno: El Altiplano
Occidental, en el mesozoico, constituía el Alto Cusco-Puno que separaba la cuenca
Arequipa de la cuenca Oriental. En el Terciario, este alto, recibe la sedimentación de
más de 10,000 m de capas rojas de areniscas y conglomerados fluviales y lutitas
lacustres. Resaltan las areniscas del Grupo San Jerónimo y los conglomerados de la
Formación Anta del Eoceno-Oligoceno, ya que tienen mineralización de Cu tipo “Red
Bed”. La procedencia del cobre estaría en relación con los pórfidos de Cu que se
formaban en el batolito, al sur, y luego erosionadas y depositadas en estas capas rojas
(Loza, 2004). Los depósitos más importantes se ubican en Tambomachay, Ushpa,
Tipón, Zurite, Anta en Cusco y Giovanna, Gilda, San Juan de Herca en Sicuani. Al
sureste, esta franja se halla superpuesta por la franja de epitermales.
BLOQUE ALTIPLANO ORIENTAL
Corresponde al Altiplano Oriental y parte del borde sur de la Cordillera Oriental. Sus
límites, al suroeste, es con el Altiplano Occidental mediante el sistema de fallas Urcos-
Sicuani-Ayaviri; en tanto que noreste corresponde a la prolongación del sistema de
fallas de la Cordillera Real de Bolivia. La geofísica profunda muestra que este sistema
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pone en contacto dos bloques litosféricos profundos al medio de la Cordillera Oriental
(Dorbath et al., 1993).
XIX. Franja de depósitos de Sn-Cu-W relacionados con intrusivos del Oligoceno-
Mioceno y Epitermales de Ag-Pb-Zn: la mineralización Sn-Cu-W está relacionada
con stocks peraluminosos “tipo S”, que varían de monzogranitos a granodioritas. Los
granitoides forman parte de la Cordillera Real de Bolivia, las que están controladas por
fallas del mismo nombre. Los stocks cortan a pizarras y cuarcitas del Ordovícico. El
principal depósito es San Rafael, pero destacan otros menores como Palca 11 y Santo
Domingo. Las edades de mineralización están entre 25 y 22 Ma, sin embargo, en
Bolivia, el depósito Cerro Rico de Potosí registra una edad de ~14 Ma. Por otro lado,
asociado a los eventos volcánicos de 25 y 14 Ma, se tienen epitermales de Ag-Pb-Zn
(Au) de intermedia a baja sulfuración y vetas Sb; siendo el depósito más
representativo el de Corani.
6. CONCLUSIONES
La corteza del sur del Perú está formada por diferentes bloques estructurales
yuxtapuestos, cada uno de los cuales tiene su propia evolución sedimentaria,
tectónica, magmática y metalogenética. Se han determinado 5 bloques, 3 de los
cuales forman el Macizo de Arequipa y los otros dos son parte del Altiplano. Estos
bloques se han acretado al borde de Sudamérica hace unos 1,000 Ma. Los límites de
estos grandes bloques están marcados por complejos sistemas de fallas, en algunos
casos también por unidades magmáticas y además por depósitos minerales
asociados. Estos bloques estructurales condicionaron la paleogeografía mesozoica,
que a su vez controló la evolución andina y por lo tanto la distribución de depósitos
minerales tan complejo como el mismo substrato. En consecuencia, la identificación de
estos límites o grandes estructuras, permite definir mejor los dominios geotectónicos,
por lo tanto, las franjas metalogenéticas, tal como se ha descrito en este trabajo.
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Fig.3 Mapa metalogenético del sur del Perú mostrando las grandes fallas que delimitan los bloques litosféricos
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