Geólogo / El Sistema Geotermal Tolhuaca, se ubica en el flanco NW del volcán Tolhuaca, el cual se sitúa en la IX región de la Araucanía, muy cerca del límite con la VIII región del Biobío, a aproximadamente 25 km al NE de la ciudad de Curacautín. Estructuralmente, el sistema pertenece a la Zona Volcánica Sur de la Cordillera de los Andes. Se han realizado variadas perforaciones en su período de exploración, destacando el sondaje de diamantina TOL-1, cuya profundidad abarca los 1073 m. Sobre el análisis de este pozo, trata el presente estudio. El principal objetivo de este trabajo es estudiar detalladamente las características de los minerales de arcilla, su variación - evolución con la temperatura, profundidad y estructuras, además de complementar los resultados con estudios previos, buscando mejorar el entendimiento sobre el Sistema Geotermal Tolhuaca. El estudio de la mineralogía de arcillas es hecho a través del método de difracción de rayos X. Fueron escogidas un total de 23 muestras, las cuales debieron ser preparadas en el Laboratorio de arcillas del Departamento de Geología de la Universidad de Chile, para posteriormente ser analizadas en el Laboratorio de Cristalografía, perteneciente al Departamento de Física de la Universidad de Chile. El difractómetro utilizado se denomina Bruker D8 Advance con 40kV y 30mA. Los resultados muestran una clara división en cuatro dominios principales de mineralogía de arcillas, que además concuerdan con datos estructurales y de alteraciones: dominio de arcillas I (0-376.30 m), caracterizado por la presencia de esmectita pura, junto con la presencia de heulandita y estilbita y concordante con una zona de alteración argílica; dominio de arcillas II (376.30-696.68 m), definido por la abundante presencia de interestratificados clorita-esmectita (corrensita), algunos interestratificados illita-esmectita (I/S) R1, esmectita y clorita, además de laumontita y heulandita, y coincidente con zona de alteración transicional subpropilítica; dominio de arcillas III (696.68-829.5 m), caracterizado por la ausencia de interestratificados C/S, la progresión de los interestratificados I/S R1 a I/S R3, y clorita; dominio de arcillas IV(829.85- 947.89 m), dominado únicamente por clorita, y con la presencia de wairakita. Al analizar los resultados, se concluye que la variación de las arcillas con la profundidad sigue el clásico patrón ampliamente descrito en la literatura, mostrando el paso de esmectita a interestratificados, y posteriormente a clorita en los niveles de mayor temperatura. Sin embargo, la mineralogía presente evidencia un aparente campo de estabilidad mucho mayor que los típicos sistemas geotermales en relación a la temperatura. En el dominio de arcillas II (zona transicional subpropilítica) se aloja la capa sello, un sector con baja permeabilidad caracterizado por predominio de fracturas de cizalle, muy baja frecuencia de vetas, estructuras de bajo ángulo y un régimen de transferencia de calor por conducción. La capa sello divide al pozo en dos regímenes distintos: aguas calentadas por vapor en la superficie, y en los niveles profundos, una dependencia muy marcada de la temperatura. Esta capa está controlada fuertemente por las estructuras y no sólo por la mineralogía. La precipitación de las arcillas en este nivel del sistema tiene directa relación con alguna etapa de alta permeabilidad a lo largo de la historia del Sistema Geotermal Tolhuaca, lo que provoca una alta razón fluido/roca e induce una precipitación de minerales variada y heterogénea, con fases metaestables. La cristalización de estas fases sella las fracturas de un evento hidrotermal temprano, que las preserva de un proceso de alteración más avanzado. De los análisis se desprende una fuerte dependencia de la mineralogía con el control estructural de la zona, teniendo influencia en la temperatura, permeabilidad y consiguiente razón fluido/roca del Sistema Geotermal Tolhuaca. Por otra parte, la litología de la roca caja juega un rol de menor preponderancia.

Geólogo / En el presente trabajo se realizó una caracterización mineralógica del proceso de obtención de concentrados de Cu y Mo en la Compañía Minera Doña Inés de Collahuasi para determinar si el comportamiento real de las especies minerales encontradas en el yacimiento es el mismo que el comportamiento esperado. Se tomaron muestras en 8 puntos de tal forma de representar un flujo de material a lo largo de todo el proceso. Para conocer la mineralogía se realizaron análisis de XRD, XRD-XRF, Qemscan y extracción parcial, para la geoquímica se utilizaron datos de ICP-OES y absorción atómica. Las concentraciones obtenidas para los minerales mayores fueron similares para todas las técnicas, por este motivo, y la mayor resolución en las especies minerales menores, se utilizaron los resultados de Qemscan para los análisis posteriores. Es así como se determinó que las menas de Cu (calcopirita, bornita y calcosina/covelina) y Mo (molibdenita) tienen un comportamiento real que es igual al esperado, lo mismo se aplica para los principales minerales de ganga (cuarzo, pirita, muscovita, biotita, plagioclasas y feldespatos). Sin embargo, la pirofilita; perteneciente a la familia de los filosilicatos, tiene un comportamiento que se escapa del esperado, ya que luego de abandonar el proceso hacia el tranque de relaves su concentración aumenta notoriamente en el concentrado de Mo. La diferencia en el comportamiento de este mineral en comparación a los otros filosilicatos estaría determinada por la asociación de estos últimos a los sulfuros de Cu y poseer una estructura interna que presenta mayor cohesión entre las capas que los forman. Se encontró que la calcopirita controlaría el comportamiento del Zn, el Pb y el Sb, 3 penalties para el concentrado de Cu, al igual que el Bi el que estaría controlado por reemplazos en la estructura de la tenantita. La pirita por su parte controlaría parte del comportamiento del As, otro penalty para el concentrado de Cu. Con el factor de concentración, se calculó la concentración inicial máxima de cada penalty para que esté bajo el límite permitido en el concentrado final. Con esta información se pueden determinar bloques potencialmente problemáticos y prever su impacto antes de ser procesados.

Geólogo / En el presente trabajo se realiza un análisis mineralógico y geoquímico de tres afloramientos de serpentinitas pertenecientes a la Serie Occidental del centro-sur de Chile, específicamente en el sector de Voipire, ubicado en las cercanías de Villarica; Quitratue, localidad cercana al poblado de Gorbea; y Palo Blanco, ubicado al este de la comuna de Loncoche. El estudio mineralógico se enfocó en la identificación de las fases del grupo de la serpentina con el objeto de determinar condiciones de presión y temperatura de la serpentinización. Para ello se utilizó difracción de rayos X (DRX) y espectroscopía Raman; los datos obtenidos con esta técnica se trataron mediante al software Matlab para lograr identificar los máximos característicos para cada fase. En todas las localidades de detectó antigorita, lizardita o ambas. Por otro lado, se realizó un estudio de elementos mayores, menores y trazas, lo que permitió dar una aproximación al protolito y ambiente de serpentinización de cada una de las muestras, dando como resultado una roca primigenia harzburgítica o dunítica con un ambiente de serpentinización abisal y/o de subducción. La presencia de olivino neometamórfico, analizado mediante microsonda electrónica, y textura coronítica de serpentina en torno a ellos sugiere procesos de serpentinización durante a convección dentro del canal de subducción. En este contexto, las rocas fueron sometidas a temperaturas cercanas a 400ºC, para luego ser adosadas en la serie de alta presión del prisma de acreción. Por otra parte, los isótopos estables de cloro, que sugieren distintas fuentes de fluidos serpentinizantes, permite interpretar que no se trata de un solo gran complejo ofiolitico desmembrado sino a una serie de bloques tectónicos relacionables a un gran melánge serpentinítico y posiblemente emplazados durante un periodo extenso de tiempo durante el Paleozóico hasta el cese de la acreción.

Magíster en Ciencias, Mención Geología / Geólogo / El estudio de las características litológicas y mineralógicas observadas en ambientes volcánicos andinos junto a su contexto geotectónico, permite entender de mejor manera la evolución en el tiempo y el espacio de los sistemas geotermales asociados al volcanismo andino de la Zona Volcánica Sur Central (ZVSC). La presente Tesis de Magister aborda el estudio de la geología y mineralogía secundaria en rocas volcano-sedimentarias del Miembro Guapitrio de la Formación Cura-Mallín, la cual constituye parte del basamento del volcanismo activo de la Zona Volcánica Sur Central, en la zona de la Cordillera Principal de la Región del Bio-bío - Araucanía (38,1 - 38,6°S). Esta formación goza de gran interés actual por su promisoria capacidad de albergar reservorios geotermales en profundidad, asociados con los sistemas volcánicos de la ZVSC. El trabajo incluyó el levantamiento estratigráfico y muestreo de roca en cuatro sucesiones volcano-sedimentarias de aprox. 200 m cada una en la zona del Cordón Maravilla (Fm. Cura-Mallín, miembro Guapitrio, 8 km al NW de Lonquimay), y la identificación y caracterización detallada de la mineralogía secundaria de las unidades estudiadas. Para ello se utilizó microscopía óptica con luz polarizada, microscopía electrónica de barrido (SEM) con catodoluminiscencia (CL) y espectrometría de dispersión de energía de rayos X (EDS), y se realizaron estudios de difracción de rayos X (DRX) en roca total, en materia extraído de amígdalas y cavidades y en separados minerales de tamaño menor a 2 µm (fracción arcilla). La Sucesión Cordón Maravilla (SCM), corresponde a una secuencia de rocas volcano-sedimentarias caracterizada por la presencia mayoritaria de paquetes de brechas y conglomerados volcánicos intercalados con lavas de bajo espesor y composición intermedia variable, además de escasas rocas piroclásticas (tobas líticas y vítreas). La alteración presente en la SCM corresponde a facies de ceolitas (T°< 180°C), y se caracteriza por la asociación mineral esmectita-clorita/esmectita + mordenita ± heulandita ± clinoptiloita ± cuarzo ± calcita, con presencia ubicua de arcillas de tipo esmectita. Además, se observa una zonación en la facies mineral (facies de mordenita) caracterizada por una variación desde subfacies mordenita en la parte media-inferior de la sucesión a subfacies clinoptiloíta hacia el techo de ella. Las asociaciones de minerales secundarios se observan rellenando cavidades y fracturas, presentando algunos de éstos diferencias texturales en su ocurrencia. La mordenita, en particular, presenta texturas cristalinas que evidencian variabilidad en el proceso de evolución mineral tanto en el periodo de inducción, nucleación y crecimiento cristalino, entre las que se destacan texturas aciculares-radiales y texturas coloformes, estas últimas caracterizadas por el crecimiento de cristales esferoidales tipo coloide de gran tamaño (< 400 µm). Las características geológicas y mineralógicas reconocidas en este trabajo permiten concluir que: (1) las facies litológicas de la SCM tienen una fuerte semejanza con las observadas en un paleo-ambiente de estratovolcán, de acuerdo a terminología de Cas y Wright (1987); (2) la presencia de una zona de alteración hidrotermal en su parte superior del sistema (Cerro Lolco), junto a enjambres de diques semidúctiles de orientaciones N60°E, NS y N60-80°E y la morfología de las unidades rocosas, sugieren cercanía a la fuente de calor; (3) la zonación en la facies mordenita en la SCM son muy similares a las observadas en zonas con alto gradiente geotermal (100-160°C/km) asociadas con calderas volcanotectónicas (ceolitización tipo-caldera; Utada, 1999; 2001); y (4) las variaciones texturales en la mineralogía de alteración (ej. mordenita) son reflejo de cambios en sus condiciones de formación, controladas tanto por la disponibilidad de monómeros de sílice, alcalinidad y pH del sistema de formación mineral. En base a estas observaciones, se postula un modelo conceptual que involucra la mezcla de fluidos hidrotermales ricos en Si de alta temperatura, con aguas meteóricas frías infiltradas en la zona somera de un sistema geotermal asociado a una caldera-estratovolcán. Las características texturas asociadas a la mineralogía de alteración de las sucesiones volcanoclásticas estudiadas y su similitud con texturas resultantes en experimentos de síntesis hidrotermal de ceolitas (ej. Cundy y Cox, 2005), sugieren que los procesos de precipitación/disolución mineral fueron recurrentes en el tiempo, e influenciaron significativamente la evolución de la permeabilidad dinámica del sistema durante episodios de alta actividad hidrotermal y/o eruptiva del sistema de caldera. Estos resultados confirman de manera inequívoca la presencia de actividad paleo-geotermal en la secuencia estudiada, y demuestran que la variabilidad textural de las asociaciones minerales de alteración de la Fm. Cura-Mallín debe ser considerada como un factor preponderante al momento de evaluar la permeabilidad de ésta, y su potencial como unidad hospedante de reservorios geotermales en la Zona Volcánica Sur Central.

Geólogo / El Volcán Callaqui o Complejo Fisural Callaqui (CFC) corresponde a una serie de cráteres y centros eruptivos alineados con dirección N60°E. Este se encuentra ubicado en la comuna de Alto Biobío, de la Región del Biobío y está cercano al límite argentino en la cordillera. Tanto el volcán como la zona de estudio del presente trabajo se encuentran altamente controlados por la zona de transferencia Callaqui-Copahue-Mandolegüe (CCM). Adicionalmente, se reconoce un sistema geotermal activo asociado al volcán Callaqui. El presente trabajo consiste en un estudio de las rocas en la zona cercana al CFC utilizando técnicas como DRX, SEM y microscopio óptico. También se estudiaron las manifestaciones termales cercanas a este a partir de análisis de la química e isótopos estables. En el caso de las rocas, se tomaron muestras de las quebradas cercanas al volcán Callaqui, las cuales presentan una orientación muy similar a él (N60°E). Los resultados obtenidos a partir de los fluidos termales indican que ambas manifestaciones corresponden a aguas cloruradas, con la de El Avellano clasificando como un agua volcánica y la de Trapa-Trapa como un agua madura. En el caso de los geotermómetros aplicados, la mayoría de estos indican temperaturas entre los 150-200°C para el reservorio en el caso de El Avellano y entre 60-110°C para Trapa-Trapa. Los resultados también señalan una posible mezcla de aguas. La litología primaria indica que las rocas estudiadas corresponden en su mayoría a la Formación Cura-Mallín. Por su parte, la mineralogía secundaria refleja temperaturas altas, con minerales como la epidota, la wairakita, la prehnita y la illita formándose sobre los 200°C. Esto se ve respaldado por la escasez y relativamente baja concentración de esmectita, la cual se encuentra principalmente interestratificada con illita o clorita. También son comunes minerales como la laumontita (120-220°C), la clorita (>120°C) y el cuarzo (>100°C). Esto indicaría que las rocas estudiadas formaron parte paleo-sistema hidrotermal el cual se ve beneficiado por la presencia de estructuras asociadas al CCM que facilitan la circulación de los fluidos. Finalmente, se propone una continuidad entre el sistema geotermal actual y el paleo-sistema que desarrolló la alteración observada en la Formación Cura-Mallín de la zona. De esta forma, la alteración habría comenzado cercana al Pleistoceno inferior a medio y se habría mantenido activa de manera relativamente continua durante 1-2 Ma hasta el presente.

Geóloga / El pozo PTe-1, de 813,15m de profundidad, fue realizado por Energía Andina S.A. dentro del área de concesión de exploración geotérmica del Proyecto Tinguiririca ubicado en la precordillera de la VI Región. El objetivo de estudiar en detalle la mineralogía de alteración exhibida en los testigos del sondaje es establecer las condiciones físico-químicas y la distribución de alteración asociadas al campo geotérmico existente en el área. Para ello se trabajó con datos obtenidos mediante petrografía óptica, SEM, SEM-EDX y DRX, además de termometría de inclusiones fluidas y valores de δ13C y δ18O para cristales de cuarzo y calcita. Las rocas encontradas corresponden a productos pleistocenos del Complejo Volcánico Tinguiririca en las que se reconocen principalmente tobas, lavas andesíticas y niveles brechosos de lava. En cuanto a la mineralogía de alteración es posible diferenciar principalmente dos zonas: la primera caracterizada por la presencia de calcedonia y minerales de arcilla ricos en esmectita hasta los 440 m de profundidad y la segunda, desde los 440m de profundidad, por cuarzo, ceolitas, prehnita, epidota, titanita y minerales de arcilla cuyo contenido de esmectita oscila en profundidad. Mediante termometría de inclusiones fluidas se obtuvo que a los 470m los cristales de cuarzo se formaron a 221°C y los de calcita a 225°C, y a los 663,6; 705,3 y 804,1m la temperatura de formación para cristales de calcita es de 241°C, 237°C y 243°C respectivamente. La composición isotópica del fluido responsable de la formación de dichos cristales muestra que los valores obtenidos para δ13C y δ18O están por debajo de los considerados como fluido geotérmico, sugiriendo una fuente de fluido meteórico o una posible mezcla de aguas, entre fluidos de ambos orígenes. Según la distribución de los minerales de alteración, es posible sugerir que en los primeros 500m la temperatura aumenta hasta 150-200°C aproximadamente. A partir de esta profundidad la temperatura se estima por sobre los 200°C y, en algunos casos, hasta por sobre los 250°C según la aparición de fases como prehnita, wairakita y epidota. Una excepción ocurre a los 640m donde se observa cristales de analcima, fase estable a partir de los 125°C, lo que sugiere una disminución de temperatura asociada a un influjo (input) de agua fría debido a la interacción con un acuifero frío o de menor temperatura. En cuanto a los minerales de arcilla se reconoce un estancamiento e, incluso, una disminución del porcentaje de clorita en el interestratificado clorita-esmectita en profundidad, de modo que niveles de tobas (e.g. 408m) presentan mayores porcentajes de clorita que los niveles de lavas (e.g. 786m) a mayor profundidad. De lo anterior se desprende que el nivel de tobas, probablemente debido a su mayor permeabilidad primaria aumenta la interacción agua-roca, sugiriendo que, en este caso, la proporción de clorita-esmectita es mayormente dependiente de la cinética de reacción que de la temperatura a la que ocurre el proceso de alteración. Estas conclusiones son respaldadas por los valores de temperatura de formación de cristales de cuarzo y calcita obtenidos mediante termometría en inclusiones fluidas. Sobre la base de los resultados obtenidos es posible sugerir que la alteración encontrada en las rocas del pozo PTe-1 se ha producido por la interacción con un fluido de pH neutro calentado gracias a la transferencia de calor desde un reservorio geotérmico, con o sin traspaso de masa. Este fluido coincidiría con las manifestaciones presentes en el sector de Los Humos ya que, además de encontrarse en la misma cota topográfica, presentan características isotópicas similares. Debido a la alta correspondencia obtenida entre los datos termométricos estimados mediante mineralogía de alteración y los medidos directamente desde el pozo, y debido también a la gran similitud en la composición isotópica de los fluidos presentes en la zona y los responsables de la alteración, es posible sugerir que la alteración mineral estaría reflejando el evento más reciente de alteración geotérmica y que, además, la temperatura ha permanecido prácticamente constante, al menos, desde la formación de los cristales de alteración.

Magíster en Ciencias, Mención Geología / Geólogo / En la minería del cobre existen minerales de ganga que afectan la recuperación de la mena, disminuyendo la eficiencia del proceso extractivo, por lo que predecir la presencia de estos minerales es fundamental para formular una planificación minera que optimice la recuperación de la mena. Con el objetivo de crear una herramienta que permita predecir la presencia de alteraciones hidrotermales a partir de datos geoquímicos, se caracteriza cada una de las zonas de alteración cruzando información de mapeo geológico, geoquímica y mineralogía Qemscan. Debido a que el método de disolución por agua regia fue utilizado en la obtención de la base de datos, se definen las zonas de alteración hidrotermal en función de la mineralogía que es capaz de disolver este ácido. La metodología para la clasificación consta de la definición de centroides para cada alteración hidrotermal en un espacio definido por las concentraciones de elementos químicos, para luego calcular un grado de pertenencia a cada uno de las alteraciones predefinidas. De esta manera, el grupo de elementos que mejor discrimina entre alteraciones hidrotermales es Al-Mg-K-Ca-Na, logrando definir hasta 3 zonas de alteración en donde predominan algunos minerales como biotita, clorita y pirita. La clasificación de los datos Qemscan indica que el modelo replica las razones de minerales que caracterizan las alteraciones, a pesar de que el mapeo no sea consistente con la mineralogía. Así, el modelo de clasificación tiene como aplicación directa ayudar al mapeo de alteraciones sugiriendo las clases e indicando los principales controles minerales. Además, es posible utilizar la correlación entre los porcentajes de clasificación y los grados de pertenencia para indicar si una muestra se encuentra mapeada correctamente según sus patrones geoquímicos. El algoritmo utilizado puede ser implementado en trabajos futuros que incorporen el análisis de otras variables de interés con el objetivo de integrar la mayor cantidad de información valiosa para la planificación.

Geólogo / El Distrito Minero Casale se encuentra ubicado en la porción sur de la Franja de Maricunga, el cual corresponde a un cluster de pórfidos Au-Cu con edades entre los 23 y 12 Ma. Este incluye los depósitos porfídicos Au-Cu Cerro Casale y el sub-cluster Luciano, conformado por los depósitos Luciano (~15 Ma), Luciano Norte y Úrsula, entre otros. La litología del cluster de pórfidos Au-Cu Luciano se compone de Unidades Preminerales conformadas de Tobas daci-andesíticas, Conglomerados y los Complejos andesítico Juanes y Autobrechizado (intrusivo diorítico y brecha intrusiva, respectivamente). Los procesos de alteración y mineralización se encuentran relacionados a intrusiones multifásicas porfídicas dioríticas agrupadas en las unidades Pórfido Diorítico I, II y III, ubicadas en posiciones intermineral temprano, intermineral y tardío mineral dentro de la evolución magmática-hidrotermal. Cuerpos de Brechas Intrusivas, Intrusivas alteradas, Magmáticas-hidrotermales y Freatomagmáticas se consideran eventos subordinados de mineralización y representan un volumen menor al 5 % de los depósitos en estudio. Las zonas de mineralización de oro mayores a 0.5 ppm Au se asocian principalmente a Unidades Porfídicas (Pórfido Diorítico I y II) en el sector de Luciano y Luciano Norte. Mientras que para el sector de Úrsula el evento principal de mineralización corresponde a un cuerpo de Brecha Intrusiva alterada con mineralización de oro mayor 0.5 ppm Au asociada a fragmentos de pórfido mineralizado con vetillas truncadas de cuarzo. Se ha determinado una zonación vertical de la alteración hidrotermal, mineralización sulfurada y asociación mineralógica del oro, relacionada a alteración potásica y propilítica I. Una zona profunda potásica, con un predominio de vetillas de cuarzo A y B, mineralización sulfurada hipógena de cobre, galena y menor esfalerita (Sector Luciano); a una zona superior propilítica I, con predominio de vetillas de cuarzo transicionales bandeadas, escasas de cuarzo bandeadas, mineralización sulfurada de esfalerita, pirita, galena y escasos sulfuros de cobre (Sector Luciano Norte y Úrsula). La alteración potásica y propilítica I gradarían de manera lateral y distal hacia una propilítica II, y son sobreimpuestas en la parte profunda por una sódico-férrica (Sector Luciano y Luciano Norte). En superficie se sobreimpone una alteración argílica y silicificación (Luciano Norte y Úrsula). El oro de carácter principalmente nativo (<30 μm) presenta dos asociaciones mineralógicas principales: Au-Cu (bornita, calcopirita) y Au-Zn-Pb (esfalerita y galena). Las asociaciones Au-Cu y Au-Pb±Zn se relacionan a alteración potásica y Au-Zn±Pb se relaciona a alteración propilítica I. Las características de alteración, estilos de vetillas y mineralización descritas anteriormente indicarían que los depósitos porfídicos Au-Cu en estudio presentarían distintos niveles de erosión o exhumación, donde Luciano es el depósito más erodado o exhumado, seguido de Luciano y finalmente Úrsula.