Por: Rosa Jara Torres y Enrique Fernández de Paredes.

Resumen

La presente investigación caracteriza, a escala regional, el contexto tectónico durante la formación de los depósitos de sulfuros masivos volcanogénicos (VMS) hospedados en las secuencias volcánico-sedimentarias del Grupo Casma en la costa central de Perú, particularmente en la cuenca Cañete donde se ubican los depósitos de Cerro Lindo, Perubar, María Teresa y Palma.

Los resultados de los análisis de litogeoquímica, muestran que el contexto tectónico corresponde a un arco volcánico submarino, en el cual se depositaron las secuencias volcánico- sedimentarias del Grupo Casma, caracterizadas por una signatura calco-alcalina, con enriquecimiento de tierras raras ligeras (LREE) y empobrecimiento de Nb y Ti. Las rocas fueron depositadas sobre una corteza de ~20-30 km de espesor.

Introducción

Los depósitos de sulfuros masivos volcanogénicos (VMS) en Perú están asociados a cuencas volcánico-sedimentarias submarinas cretácicas en la costa (Cuenca Casma y Cuenca Lancones). En la cuenca Casma, particularmente en el área de la subcuenca Cañete, se ubican varios depósitos y ocurrencias del tipo VMS, conteniendo importantes recursos polimetálicos (Zn, Pb, Cu, Ag y Au). Conocer y entender los controles metalogenéticos constituyen herramientas claves para las exploraciones y descubrimientos futuros, es por ello que la caracterización tectónica es relevante. 

El contexto tectónico de la Cuenca Casma, a través de varios estudios previos (Atherton & Webb, 1989; Aguirre et al., 1989; Polliand et al., 2005; Romero, 2007; Cueva et al., 2010; Fontboté, 2019), ha tenido diversas interpretaciones, que varían entre ambiente de tras-arco y arco volcánico. Los resultados de esta investigación logran contextualizar el ambiente de formación, para los depósitos VMS conocidos, dentro de la subcuenca Cañete a escala regional.

Litogeoquímica de las rocas volcánicas

Se realizaron análisis de roca total y elementos traza a 14 muestras de rocas volcánicas en la subcuenca Cañete, estas incluyen a las unidades volcánicas asociadas a depósitos VMS (Cerro Lindo, Perubar y Palma) y muestras en el sector oeste y sur de la cuenca.

Clasificaciones

Las rocas volcánicas tienen una composición bimodal de acuerdo al diagrama de elementos traza Zr/Ti versus Nb/Y de Pearce (1996) (Figura 1), estos elementos son inmóviles durante los procesos hidrotermales o supérgenos. Además, las muestras tienen una signatura subalcalina, que se observa en el diagrama AFM (Álcalis: Na₂O + K₂O; FeO; MgO) de Irvine y Baragar (1971).

Litogeoquímica de rocas máficas

El contexto tectónico bajo el cual se formaron las rocas volcánicas se evaluó utilizando elementos traza inmóviles en diagramas de rocas máficas.

Los diagramas ternarios de Th, Zr, Nb (Wood, 1980) e Y, La, Nb (Cabanis y Lecolle, 1989) muestran que todas las rocas corresponden a un ambiente de arco volcánico, con signatura principalmente de arco calco-alcalino a arco transicional (Figura 2), esta misma signatura se observa en el diagrama AFM de Irvine y Baragar (1971). 

La diferenciación del tipo de arco volcánico, según el diagrama Th/Yb versus Nb/Yb de Pearce (2014), muestra una transición desde un arco oceánico a uno continental y algunas muestras indican un origen continental sub-aéreo (Figura 3).

Los diagramas tipo spider de tierras raras y multielementales de Pearce (2010), normalizados con respecto al manto primitivo de McDonough et al., (1992) (Figura 4), muestran un enriquecimiento de LREE acompañado de alta razón de Th con respecto a Nb (Figura 4A); esta signatura es consistente con zonas de arcos calco-alcalinos, lo cual coincide con la clasificación de contexto tectónico hecha en base al diagrama de La, Y, Nb; la razón alta de Th/Nb es causada porque el Th es un elemento móvil durante procesos de subducción a diferencia del Nb que es un elemento inmóvil en la mayoría de ambientes de arco. Adicionalmente, se observa un empobrecimiento de Ti indicando también un ambiente de subducción y fusión parcial (Pearce, 2014).

Una muestra presenta relación plana entre elementos LREE con respecto a HREE (Figura 4B), lo cual representa también un ambiente de subducción; sin embargo, podría representar una etapa más temprana del desarrollo del arco. El empobrecimiento de Zr y Hf representa una signatura típica de arcos oceánicos, concordando con la clasificación previa del Diagrama Th/Yb versus Nb/Yb de Pearce (2014) (Figura 3).

Para poder discriminar entre rocas de arco y rocas de tras-arco debemos considerar que las rocas máficas de arco tienen como característica una significativa anomalía negativa de Nb con respecto a Th (Pearce, 1996) causando una alta razón de Th/Nb, esta característica se observa en las rocas asociadas a los depósitos VMS en el área de estudio (Figura 4A).

Espesor cortical

De acuerdo a la relación Ce/Y de Mantle & Collins (2008) para rocas de composición máfica, en la subcuenca Cañete las rocas volcánicas asociadas al contexto de arco oceánico a transicional se habrían depositado sobre una corteza desde ~20 km hasta ~30 km de espesor (Figura 5). Las secuencias asociadas al contexto de arco continental, del extremo sur, se habrían depositado en una corteza de hasta ~45 km (Figura 5).

Conclusiones

1. Las rocas volcánicas del Grupo Casma, en la subcuenca Cañete, se habrían formado en un contexto tectónico de arco volcánico oceánico en el extremo NO, evolucionando a un arco transicional oceánico- continental o arco oceánico somero en la parte central (contexto dominante en la cuenca) (Figura 6), sobre una corteza entre ~20-30 km de espesor. 

2. La existencia de rocas de origen continental en el extremo SE de la subcuenca Cañete, que se depositaron en una corteza con >45 km de espesor, sugieren que estas rocas no corresponden al Grupo Casma, por lo que, el límite de la cuenca submarina Casma, se encontraría al sur del depósito de Cerro Lindo (Figura. 6).

3. La signatura geoquímica varía de un arco transicional a netamente calco-alcalina (Figura 2). Las rocas ubicadas al extremo noroeste, de la signatura transicional, corresponden a los niveles estratigráficos inferiores y varían hacia el este a niveles estratigráficos superiores, a una signatura calco-alcalina; esta variación está acompañada con un enriquecimiento de elementos de tierras raras ligeras (LREE) (Figura 4A y 4B).

4. Los depósitos VMS en la subcuenca Cañete se habrían formaron en un arco volcánico transicional, que puede ser interpretado como un arco oceánico somero o poco profundo, asociado a una signatura calco-alcalina y con un espesor cortical que varía entre ~20 - 30 km.

Discusión

Ha sido ampliamente descrito en la literatura que las secuencias volcánico-sedimentarias del Grupo Casma fueron formadas en un ambiente de tras-arco, durante el Albiano-Cenomaniano (Atherton & Webb, 1989 y Aguirre et al; 1989). Posteriormente Romero (2007) y Cueva et al., (2010), consideran que existen dos contextos tectónicos asociados a los depósitos VMS: un arco volcánico extensivo, durante el Albiano- Cenomaniano y un tras-arco, durante el Maastrichtiano – Daniano. 

Por otro lado, Polliand et al., 2005 en el depósito de Perubar interpreta cuencas pull-apart desarrolladas en un ambiente de intra-arco, y más recientemente los trabajos de Fontboté (2019), Farfán et al., (2019) y Picardo et al., (2019) proponen también un ambiente de arco volcánico calco-alcalino para María Teresa, Palma y Perubar, evidenciados en el diagrama Th, Zr y Nb.

Los resultados de esta investigación proveen evidencias geoquímicas adicionales en base a diagramas de La, Y, Nb, Th e Yb, y con análisis de tierras raras, de que las rocas volcánicas asociadas a los depósitos VMS se formaron en un contexto de arco volcánico transicional, coincidiendo con las interpretaciones de Fontboté (2019), Farfán et al., (2019) y Picardo et al., (2019) hechas en los depósitos de María Teresa, Palma y Perubar.

Adicionalmente, en este trabajo y se propone una zona prospectiva regional para la formación de depósitos VMS dentro del área de estudio (Figura 6).

Agradecimientos

Al profesor Javier Jacay por su asesoramiento en el desarrollo de la investigación y a Jesús Gómez por su colaboración la ejecución de los trabajos de campo.

Bibliografía

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