Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana Volumen 70, núm. 3, 2018, p. 633 ‒ 674 http://dx.doi.org/10.18268/BSGM2018v70n3a4

Geochronology of Mexican mineral deposits. VII: the Peña Colorada magmatic-hydrothermal iron oxide deposits (IOCG “clan”), Colima

Antoni Camprubí¹, Elena Centeno-García¹, Gustavo Tolson¹, Alexander Iriondo², Berlaine Ortega¹, Daniel Bolaños³, Fanis Abdullin², José L. Portugal-Reyna⁴, Mario A. Ramos-Arias⁵

¹Instituto de Geología, Universidad Nacional Autónoma de México. Ciudad Universitaria, 04510 Coyoacán, CDMX, Mexico.
²Centro de Geociencias, Universidad Nacional Autónoma de México. Boulevard Juriquilla 3001, 76230 Querétaro, Qro., Mexico.
³Instituto Mexicano del Petróleo. Eje Central Lázaro Cárdenas 152, San Bartolo Atepehu­acan, 07730 Gustavo A. Madero, CDMX, Mexico.
⁴Consorcio Minero Benito Juárez-Peña Colora­da S.A. de C.V., Av. del Trabajo 1000, 28876 Manzanillo, Col., Mexico.
⁵Earth and Environmental Sciences, University of Michigan. 2534 C. C. Little Building, 1100 North University Avenue, Ann Arbor, MI 48109-1005, United States of America.

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Resumen

El área mineralizada de Peña Colorada contiene numerosos depósitos de óxidos de hierro-apatita (IOA) alrededor de lo que cabalmente es el mayor recurso en hierro conocido de México. El depósito de Peña Colorada está emplazado en una secuencia volcanosedimentaria del Cretácico Inferior y está constituido por diversas etapas de mineralización precedidas por cambios en orientación del falla­miento (asociado en parte a la reactivación de corredores estructurales crípticos en el basamento) y detonadas por intrusiones de rocas calci-alcali­nas a toleíticas. El fechamiento de alta resolución mediante ⁴⁰Ar/³⁹Ar y trazas de fisión en apatita (AFT) en este depósito y el adyacente prospecto de Arrayanes permite determinar la siguiente secuen­cia de eventos que abarcan desde el Cretácico termi­nal hasta el Eoceno más temprano: (1) intrusión de una diorita con magnetita de 67.6 ± 3.5 Ma con metamorfismo de tipo skarn/skarnoide asociado, que fue simultánea con o antecedió al fallamiento N-S a NNW-SSE, (2) alteración potásica con magnetita diseminada de ~63.26 Ma, antecedida por fallamiento N-S a NNW-SSE y seguida de fallamiento WNW-ESE, (3) intrusión de una diorita de 62.0 ± 2.5 Ma y de diques andesíticos de 59.39 ± 0.21 Ma que anteceden a la etapa de mineralización principal de 55.72 a 54.84 Ma con grandes cuerpos semi-estratoligados masivos y diseminados, (4) estos últimos se superponen tem­poralmente con un gabro con magnetita de 53.3 ± 3.0 Ma y vetas pegmatoides de magnetita + flourapatita del prospecto de Arrayanes, igualmente antecedidos por fallamiento WNW-ESE, (5) brecha polimíctica de magnetita de 50.70 a 48.18 Ma como última etapa de mineralización en el área, antecedida por fallamiento E-W, y (6) reac­tivación de fallas WNW-ESE, y fallas NE-SW más tardías. Por lo tanto, la variación total en edad del depósito de Peña Colorada abarca entre ~19 y ~23 millones de años. La proximidad en edad entre las intrusiones y las mineralizaciones en el prospecto de Arrayanes, su confinamiento entre los dominios estructurales WNW-ESE y E-W, y las estructuras tipo “mingling” y “mixing” entre gabros y dioritas con magnetita magmática aso­ciada a éstas, apoyan la idea de un nexo genético cercano entre dichos intrusivos y las mineralizaciones hidrotermales de IOA. Todas las etapas de mineralización en Peña Colorada están asociadas a alteraciones potásicas a propilíticas penetrativas mientras que, por el contrario, en Arrayanes están asociadas con alteración sódica dominante. Dichos rasgos sugieren el emplazamiento somero y profundo de dichos depósitos, respectivamente. El evento 3 reseteó térmicamente la fluorapatita de los fragmentos de las asociaciones pegmatoides de magnetita + fluorapatita + diópsido (fechada en 59 ± 2 Ma, AFT) en la brecha polimíctica, que fueron incorporados a partir de un cuerpo mineralizado (aún no hallado) y que pudiera estar asociado con los eventos 1 o 2. En consecuencia, la exploración a mayor profundidad en el depósito de Peña Colorada puede considerarse prometedora.

En el presente estudio, utilizamos numerosas aproximaciones geológicas y geo­químicas a fin de precisar el modelo geológico más probable para el depósito de Peña Colorada y sus depósitos adyacentes: (a) la proximidad en espacio y tiempo entre las mineralizaciones hidrotermales y las rocas intrusivas ricas en magnetita magmática, de carácter toleítico, oxidado y primitivo, (b) la presencia de asocia­ciones minerales clave (i.e. vetas de magnetita + fluorapatita ± diópsido), (c) la presencia exclusiva de fluorapatita en lugar de otras apatitas, (d) la composición en cationes mayores clave (Ca, Fe, Na, Mn) en fluorapatita, (e) las correlaciones entre valores de Ni/Cr vs. Ti, entre valores de Ti+V vs. Ni/(Cr+Mn), entre valores de Ti+V vs. Al+Mn, y los contenidos netos de Mg en magnetita, (f) termometría de piroxenos, (g) valores de log f(O₂) calculados a partir del contenido de Mn en fluorapatita, y (h) patrones de REE y valores netos de ΣLREE y ΣHREE en fluorapatita. Estas aproximaciones indican que los depósitos de IOA en el área de Peña Colorada son de origen hidrotermal con una fuerte influencia magmática (depósitos de óxidos de hierro magmático-hidrotermales, u OHMH) que se formaron bajo altas fugacidades de oxígeno y temperaturas “moderadas”, y con una alta afinidad geoquímica con depósitos tipo IOCG y Kiruna o del ‘clan’ IOCG en general (respecto tanto a los minerales hidrotermales como a las rocas hipabisales asociadas). Rasgos geoquímicos como contenidos relativamente altos en Ti en magnetita, y contenidos altos en Ce y bajos en Eu en fluorapatita (respecto a las composiciones típicas en depósitos del ‘clan’ IOCG) todavía necesitan expli­caciones adicionales.

La correlación entre los dominios estructurales regionales y locales y el estudio geocronológico en el presente trabajo limitan las edades posibles de dichos dominios como sigue: (1) el dominio N-S a NNW-SSE puede ser limitado entre 67.6 y 63.26 Ma, (2) el dominio WNW-ESE entre 63.26 y 59.39 Ma, (3) el dominio E-W entre 54.84 y 50.70 Ma, (4) el dominio WNW-ESE a NW-SE es más reciente que 48.18 Ma, y (5) el dominio NE-SW sigue activo en la actualidad. El análisis estructural también permitió determinar que el cuerpo mineralizado masivo semi-estratoligado se encuentra parcialmente estratoligado pero su empla­zamiento estuvo controlado adicionalmente por fallas de bajo ángulo de la orogenia Larámide, y que los fluidos hidrotermales fueron canalizados preferentemente a través de rocas volcanosedimentarias. Esta última característica no tiene sólo que ver con la distribución estratigráfica de rocas relativamente permeables e impermea­bles sino también con la distribución lateral de dichas rocas debido a fallas laterales N-S. Como consecuencias adicionales del presente estudio, se ha determinado que los conglomerados que sobreyacen la secuencia volcanosedimentaria encajonante, que inicialmente habían sido atribuidos a la Formación Cerro de la Vieja, no pue­den ser más antiguos de 67.6 Ma, y que que la formación de los depósitos IOA en Peña Colorada se formaron a sólo unos pocos centenares de metros de profundidad.

Palabras clave: depósitos de óxidos de hierro-apa­tita, IOA, magmatico-hidrotermal, magnetita, flu­orapatita, química de REE, fechamiento por trazas de fisión, termocronología de ⁴⁰Ar/³⁹Ar, análisis estructural.