Geología estructural del neógeno en la cordillera negra, implicancias en el origen y estabilidad de taludes del yacimiento aurífero epitermal de alta sulfuración: Pierina

Abstract

El yacimiento de la mina Pierina que se explota hace más de 10 años, fue descubierto por la presencia de un megabloque ubicado en un paraje denominado Piruro. Es un yacimiento epitermal de alta sulfuración de oro-plata, alojado en rocas volcánicas del grupo Calipuy, depositadas en dos etapas, la primera entre 46 a 23 Ma y la segunda entre 16 a 13 Ma, con intervalo de inactividad volcánica para esta zona de aproximadamente 8 Ma. Para los fines del presente estudio, se tomaron en cuenta los eventos tectónicos de la Fase Quechua (Mioceno) y Fase del Cuaternario antiguo ocurridos en la región Perú. En esta etapa ocurrió el volcanismo y el tectonismo más importante relacionados con la mineralización y la posterior modificación de la anatomía original del yacimiento Pierina por efecto de la geodinámica externa. La deformación en la mina Pierina, se ha desarrollado mediante dos tipos de procesos, uno ocasionado por efectos de la geodinámica interna y el segundo por efectos de la geodinámica externa. La geodinámica interna, un proceso regional, ha permitido la formación del sistema de fallas regionales Roxana y Tinyash, las cuales originaron de forma alternada sistemas de fallas inversas, tensionales y de rumbo. A la geodinámica interna se le asocia los procesos de volcanismo e intrusiones de domos, y a las estructuras de cizalla asociadas a la alteración y mineralización. Asimismo, se ha reconocido que el último movimiento tectónico regional fue inverso y ocurrió en el Cuaternario antiguo reactivando las estructuras de cizalla alteradas y mineralizadas con fallamientos de movimiento inverso. La geodinámica externa trata los movimientos relacionados a esfuerzos de gravedad, naturales o provocados por el hombre a través de una serie de fallas del tipo Azucena y Milagros que ocasionaron y ocasionan deslizamientos rotacionales de grandes volúmenes de masas rocosas, modificando la anatomía original del yacimiento Pierina. La alteración y mineralización de la mina Pierina ocurrió entre 14.1 y 14.7 Ma., por efecto de fluidos hidrotermales transportados a través de las estructuras de cizalla Katty y Torta, este fenómeno fue de naturaleza pervasiva y se hizo más pervasivo aún cuando ingresó al dominio de las tobas de composición dacítica ubicadas en los niveles superiores de la secuencia volcánica. Las estructuras Katty están intensamente convertidas a “vuggy silica” que pasa lateralmente a cuarzo – alunita. Ellas presentan una variación en la mineralización, pues en los niveles más bajos de la alteración se presentan cristales de enargita en cavidades y pulvurulenta en las fracturas, interpretadas como producto del fracturamiento de las estructuras y consiguiente arrastre y trituración o milonitización. Los valores de oro son mayores a 1 g/t, pero, esta mineralización no es rentable por la presencia de sulfuros. Por su alteración, las estructuras de cizalla del cerro Torta son similares a las estructuras Katty; en este lugar el contenido de oro es más bajo, alrededor de 0.01 g/t. Producto de la geodinámica interna y geodinámica externa, las estructuras geológicas más saltantes formadas en el área de estudio son las fallas, que según la época que sucedieron guiaron la deposición de las rocas, mineralización, modelación y la reubicación espacial actual del depósito mineral. En las fotos aéreas de la zona del yacimiento Pierina, se observan dos grandes lineamientos estructurales denominados Tinyash y Mirador. Este último está expuesto en el tajo Pierina y es denominado como la Falla Roxana. Entre las fallas Tinyash y Roxana se ha producido la formación del sistema de estructuras de cizalla Katty, las cuales actuaron como los canales de alimentación para la mineralización del yacimiento Pierina. Posteriormente a la mineralización de Pierina, sucedieron hasta tres nuevos eventos tectónicos: Mioceno medio (10 Ma), Mioceno superior (7 Ma) y la fase del Cuaternario antiguo (2 Ma) que modificaron la posición inicial del yacimiento, deformándolo y exponiéndolo en superficie, provocando, además, su inestabilidad y deslizamiento en dirección de las pendientes propicias. Asimismo, tanto la falla Roxana, como las estructuras de cizalla, buzan hacia el lado sur, por lo tanto se asume que los fluidos mineralizantes provinieron de dicho sector. Restringidos por las rocas poco permeables de composición andesítica y flujos dómicos QFP, estos fluidos alcanzan su máxima mineralización y diseminación en las tobas de composición ácida. Por efecto del último movimiento inverso, ocurrido en las fallas Tinyash, Roxana y en las estructuras de cizalla, se produjo la exhumación de los bloques techo y su consiguiente deslizamiento a través de las fallas Milagros y Azucena. La falla Roxana se expone ampliamente en las paredes Oeste y Este del tajo, tiene un azimut aproximado de 125° y buzamiento variable entre 35° a 45°SW. La falla inversa, está evidenciada por la presencia de innumerables estructuras de arrastre y el “pitch” que indica su dirección de movimientos hacia N30° E. Las fallas inversas del cuaternario antiguo, expusieron los bloques techo, con la consiguiente desestabilización, alteración y formación de material supergénico (roca blanda) que posteriormente se deslizaron y se ubicaron formando los cerros Piruro, Torta, Quinquishinca y otros megabloques descritos en el texto. Actualmente, las fallas preexistentes se reactivan, son dinámicas e inestables, producen constantes deslizamientos durante las operaciones mineras, a estas fallas se les ha denominado Azucena y Milagros respectivamente. Con las consideraciones anteriores, en la mina Pierina se ha determinado tres zonas potencialmente vulnerables, en ellas se debe tener especial cuidado para realizar construcciones civiles posteriores: Zona A: Zona fallas Azucena Zona B: Zona fallas Milagros Zona C: Zona pozas de sedimentación.

The gold deposit of the Pierina mine has been exploited for more than ten years now. It was discovered by the presence of a mega-block located in in the Piruro hill. Pierina is a high-sulphidation epithermal gold-silver deposit, hosted in volcanic rocks of the Calipuy group, which were deposited in two stages: the first one between 46 to 23 Ma and the second stage between 16 to 13 Ma, including a volcanic inactivity period for this area of approximately 8 Ma. For the purposes of this study, tectonic events of the Qechua phase (Mioceno) and ancient Quaternary phase have been taken into consideration.. The most important volcanic and tectonic activity related to mineralization events occurred in the Miocene. The modification of the original geometry of the Pierina deposit occurred later by the effect of external geodynamic events in the early Quaternary tectonic phase. The Miocene internal geodynamicwas a regional process, that allowed the formation of the Tinyash and Roxana regional fault systems, which at different times acted as inverse, tensional and strike-slip fault systems. Volcanism and dome intrusions, and shear structures associated with alteration and gold mineralization were linked to these internal geodynamic processes. Furthermore, it has been recognized that the last regional tectonic movement was inverse and occurred in the ancient Quaternary reactivating altered and mineralized shear structures showing reverse fault movements. External geodynamic was related to gravity movements, natural or man-made, through a series of faults like Azucena and Milagros which caused rotational landslides of large volumes of rock masses, modifying the original geometry of the Pierina deposit. The alteration and mineralization of the Pierina mine occurred between 14.1 and 14.7 Ma, as an effect of hydrothermal fluids transported along the Katty and Torta shear structures. This alteration-mineralization was pervasive and become even more pervasive in the dacitic tuffs located in higher levels of the volcanic sequence. The Katty structures were intensively silicified showing "vuggy silica" and laterally zoned quartz – alunite alteration. The lower levels of these structures contain enargite as crystals in cavities and pulvurulent in fractures, which has been interpreted as a result of intense fracturing of the structures followed by mylonitization and redistribution of the ore minerals. The gold values in the Katty structures are greater than 1 g/t, but are not economic due to the presence of sulfides. The alteration of the Torta shear structures is similar to the Katty structures, but the gold content is lower, about 0.01 g/t. The most striking geological structures formed in the study area are the faults, which led to the deposition of the volcanic rocks, mineralization, configuration of the geometry of the ore deposit and later the relocation of the mineralized bodies. In the aerial photos of the Pierina mine area, two major structural lineaments called Tinyash and Mirador have been mapped. The latter is exposed in the Pierina open pit and is registered as the Roxana fault. In the space between the faults Roxana and Tinyash, shear strctures were formed, which acted as feeders for the mineralization of the Pierina deposit. After the mineralization of the Pierina mine, up to three tectonic events occurred: Middle Miocene (10 Ma), Upper Miocene (7 Ma) and ancient Quaternary Phase (2 Ma), which deformed, exhumed the ore deposit and created the slope instability conditions that conducted to land slide movements of certain mineralized blocks. Furthermore, as the Roxana fault and the shear structures dip to the south side, it is assumed that the mineralizing fluids came from that sector. Constrained by low permeability rocks and andesitic flow domes QFP, these fluids reach their maximum expansion along the tuffs of acidic composition, which were mineralized. As a result of the last reverse movement, which affected the faults Tinyash and Roxana, as well as the shear structures, the hanging-wall blocks were exhumed and moved down slope along the Milagros and Azucena faults. The Roxana fault is widely exposed in the western and eastern walls of the open pit. It has an azimuth of approximately 125° anddip varying between 35° to 45° SW. The reverse fault is evidenced by numerous dragging structures, and the "pitch" indicate a movement direction towards N30° E. The reverse faults activated in the ancient Quaternary exposed blocks of the hanging-wall, leading to slope instability, alteration and formation of supergene material (soft rock), which subsequently slipped downwards and formed the hills named Piruro, Torta, Quinquishinca and other megablocks described in the text. Currently, the pre-existing Azucena and Milagros faults are still reactivated and remain unstable and dynamic.Repeated landslides occurred during the mining operation. Three potentially vulnerable areas have been identified, where special care must be taken to avoid damages to buildings and other civil constructions: Zone A: Zone of the Azucena faults Zone B: Area of the Milagros faults Zone C: Zone of the sedimentation pools.