Zonación mineralógica de la Pegmatita Poñén en el Batolito Costero del Sur, Región del Biobío - Chile Ricardo Velásquez, Santiago Collao y Oscar Figueroa Departamento Ciencias de la Tierra, Universidad de Concepción, Barrio Universitario s/n, Concepción, Chile *E-mail: ricvelasquez@udec.cl Resumen. La pegmatita granítica Poñén (36°46’34’’S; 72°48’52’’W) se emplaza en la Cordillera de la Costa de la Región del Biobío hospedada en rocas intrusivas ácidas del Batolito Costero, las que varían desde tonalitas hasta leucogranitos de biotita presentando una firma peralumínica y de alto K. El cuerpo pegmatítico en estudio presenta una zonación mineralógica simétrica que va desde el contacto con la granodiorita hospedante, hasta un núcleo rico en cuarzo. Las zonas son denominadas, desde el borde hacia el centro: zona aplítica, zona de borde, zona intermedia exterior, zona intermedia interior y zona de núcleo, con diferencias tanto mineralógicas como texturales. Dentro de las nuevas clasificaciones mineralógicas y químicas (Černý y Ercit, 2005), este cuerpo se enmarca en la clase MSREL (Muscovita-Elementos raros) con anomalías de Be, Y, REE, U, Th, Nb, Ta y muy ricos en muscovita, biotita y almandino. Si bien otros afloramientos de pegmatitas se han reconocido en la zona de estudio, Poñén constituye el único cuerpo pegmatítico zonado simétricamente. Palabras claves: pegmatita granítica, zonación, granate, allanita, cristal de roca. 1 Introducción Las rocas intrusivas que afloran a lo largo de la Cordillera de la Costa de la Región del Biobío pertenecen al Batolito Costero del Sur estudiado por Hervé et al.(1988). Pequeñas porciones de este gran cuerpo magmático son representativas de pulsos finales de la actividad magmática paleozoica, dando origen a rocas intrusivas de grano extremadamente grueso. En este sentido, la pegmatita Poñén (36°46’34’’S; 72°48’52’’W), de dimensiones 70x70 m aprox., además de la anomalía textural presenta una zonación mineralógica que varía desde una delgada zona aplítica en el contacto con la granodiorita hospedante, hasta una zona de núcleo rica en cuarzo en la parte central del sistema. Junto con entregar los antecedentes de la mineralogía característica para cada una de las zonas definidas, este trabajo tiene por objetivo enmarcar esta pegmatita dentro de la clasificación moderna propuesta por Černý y Ercit (2005) para pegmatitas graníticas (ricas en cuarzo, feldespatos y muscovita) y describir la petrografía del intrusivo circundante a este cuerpo. 2 Intrusivo hospedante El intrusivo que aloja los afloramientos de rocas pegmatiticas corresponde a un cuerpo batolítico que fue

dividido por Creixell (2001) en tres sub unidades: Granitoides de Nahuelbuta, Tonalitas de Santa Juana y Granitoides de Concepción. Circundando a las rocas pegmatiticas- entre los 36°26’ y 36°55’S- los granitoides se componen de las siguientes litologías de más a menos abundante (Figura 1): leucogranitos de biotita, granodioritas de biotita y hornblenda, monzogranitos de biotita, tonalitas y diques aplíticos (Figura 2). Además, se reporta la presencia de xenolitos anfibolíticos. Desde el punto de vista textural, los granitoides presentan características hipidiomórfica a panidiomórfica granular con rasgos vermiculares y micrográficos muy localizados. La mineralogía consiste en cuarzo, plagioclasa (con variaciones en el contenido de anortita), microclina (± ortoclasa), biotita y hornblenda. Como fases accesorias destacan zircón, apatito, esfeno y allanita. Este último mineral - que ocurre como accesorio en tonalitas de biotita que afloran cerca de la localidad de Yumbel - tiene la particularidad de ser característico de los granitoides tipo I con desarrollo metamíctico que produce un halo pleocroico observada en secciones transparentes.

Figura 1: Diagrama QAP (Cuarzo – Feldespato alcalino – Plagioclasa) para los granitoides y otras rocas asociadas del área de estudio. Modificado de Le Maitre et al.(1989). Basado en el modelo de reacciones de cristalización hidratada de Beard et al.(2005), se propone una secuencia de cristalización para los granitoides circundantes a las pegmatitas, a partir de observaciones petrográficas y criterios texturales. La secuencia comienza con la cristalización de zircón junto con los núcleos de cristales

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zonados de plagioclasa, luego aparecerían apatito y plagioclasa más sódica que las anteriores. A partir de observaciones de biotitas dentro de anfíboles (Figura 2) se infiere que esta mica es anterior al anfíbol. Las fases tardías corresponden a cuarzo y feldespato potásico que se encuentra rellenando espacios e incluye gran parte de los minerales antes mencionados. Este orden de cristalización coincide con lo planteado por Creixell (2001) para rocas paleozoicas del batolito costero, sin embargo, las dos generaciones de anfíbolas reportadas por este autor no se logran reconocer en el presente estudio. Análisis geoquímicos indican que los granitoides estudiados caen en el campo sub-alcalino de acuerdo al diagrama TAS (Le Maitre et al., 1989) y con respecto al contenido de potasio serían rocas de alto K. Esto último marca una importante diferencia con los cuerpos intrusivos jurásicos estudiados por Suazo (2005) en la Cordillera de la Costa de las regiones del Maule y Biobío ya que éstos tienen una firma de medio K. El índice de saturación de alúmina (Al 2O3/CaO+Na2O+K2O) va desde 1,37 hasta 3,29 lo que indica composiciones peralumínicas. Diagramas Harker de variación de óxidos expresan correlaciones negativas con el SiO2 para el Al2O3, MgO, Fe2O3 y TiO2, mientras que para el K2O se observan correlaciones positivas.

Figura 2: A: Plagioclasa (Pl) y biotita (Bt) incluido dentro de un cristal de hornblenda en una monzodiorita de hornblenda y biotita del sector Cantera Quillón. B: Aplita en contacto con leucogranito de biotita con predominancia de microclina (Mc). 3 Pegmatita

Basado en observaciones de terreno como mineralogía, texturas y estructuras se propone un modelo de zonación mineralógica para la pegmatita del sector Poñén, la cual sería la única que presenta una estructura zonada simétrica, difiriendo de aquellas pegmatitas que presentan estructuras no zonadas como la de sector Vertientes, al sur de Poñén. Así, se definen las siguientes zonas (desde el borde del cuerpo hasta el centro): zona aplítica, zona de borde, zona intermedia exterior, zona intermedia interior, y zona de núcleo:

Zona aplítica: corresponde a la zona más externa de la pegmatita y representa la zona de contacto con la granodiorita hospedante (Figura 3). La aplita contiene granos finos de cuarzo, albita, biotita y feldespato potásico. Su espesor no es superior a los 6 cm.

Figura 3: Zona de contacto entre la granodiorita hospedante y la pegmatita. En el centro se observa la zona aplítica. Zona de borde: su mineralogía consiste en microclina, cuarzo tipo lechoso, plagioclasa tipo oligoclasa a albita y biotitas. Esta última mica se presenta en cristales euhedrales que pueden llegar a medir hasta 20 cm de largo. Análogamente los feldespatos potásicos (microclina) alcanzan medidas de hasta 13 cm. Esta zona abarca aproximadamente unos 8 m desde el contacto con el intrusivo hasta la zona intermedia externa y su estructura se mantiene relativamente bien preservada a diferencia de las otras zonas. Esto último se atribuye a la ausencia de otros filosilicatos como la muscovita. Zona intermedia exterior: se caracteriza por el aumento considerable en el tamaño de las biotitas hasta alcanzar magnitudes métricas. Entre los planos de biotitas (33%) ocurren intercrecimientos de cuarzo lechoso (23%) con feldespatos, tanto potásicos (16%) como plagioclasas (14%) y muscovita (10%) que aparece en el sistema. Este último mineral se presenta como agregados tipo books. Zona intermedia interior: Es la zona que comprende la mayor área dentro del sistema situándose en contacto con el núcleo de la pegmatita. Se caracteriza por su contenido en muscovita (45%), menor cantidad de biotitas con respecto a las zonas anteriormente descritas (10%) y por las texturas de intercrecimiento entre cuarzo y feldespato potásico tipo gráfica. Granates tipo almandino (Figura 4), andalusita y corindón permiten inferir el carácter alumínico de esta zona. La aparición de andalusita en pegmatitas es inusual debido al rango extremadamente pequeño de P-T° sobre la cual este mineral se desarrolla desde un magma granítico peralumínico.

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Además, tres variedades de cuarzos son reportados para esta zona: cuarzo lechoso subhedral, cristal de roca (Figura 4) y cuarzo ahumado (smoky quartz). Este último tipo de cuarzo estaría relacionado a la detección de minerales ricos en uranio (Collao et al., in press).

Figura 4: A la izquierda cristales de almandino dentro de una masa de cuarzo y feldespatos. A la derecha cuarzo tipo ‘cristal de roca’ Zona de núcleo: Corresponde a la zona central del sistema pegmatítico. Se compone de centros ricos en cuarzo lechoso masivo sin formas cristalinas desarrolladas. Estos núcleos de cuarzo se encuentran rodeados por halos muscovíticos (Figura 5) que representarían coronas de reacción.

Figura 5: Contacto entre la zona intermedia interior y la zona de núcleo. En la parte inferior derecha zoom de la zona más central de la pegmatita, donde se observa cuarzo lechoso masivo (Qtz) rodeado por una corona de reacción de muscovita (Ms). 4 Clasificación Černý y Ercit (2005) proponen nuevos modelos de clasificación, en el que combinan aquellas clasificaciones propuestas anteriormente e introduce nuevas condicionantes petrogenéticas para la génesis de pegmatitas graníticas. En este contexto la Pegmatita en estudio correspondería al tipo MSREL (Muscovita-Elementos raros) con anomalías de Be, Y, REE, U, Th, Nb, Ta y muy ricos en muscovita, biotita y almandino.

5 Discusiones La pegmatita Poñén representaría pulsos finales del magmatismo paleozoico de arco que forma gran parte del relieve de la Cordillera de la Costa del centro sur de Chile. Las observaciones petrográficas y geoquímicas coinciden en gran parte con estudios antes realizados en los intrusivos paleozoicos (Creixell, 2001) y marcan diferencias importantes con aquellos plutones jurásicos que afloran cerca de la localidad de Yumbel (Suazo, 2005). En la pegmatita se definen 5 zonas de acuerdo al contenido y abundancia mineral de cada una de ellas, paralelas al contacto con la granodiorita hospedante. La zona intermedia interior representa una zona más rica en Al con minerales como granate almandino, andalusita, corindón y gran cantidad de muscovita, lo que podría atribuirse a un pulso peralumínico menos contaminado en comparación a las zonas más externas (zonas aplítica, de borde, intermedia exterior). Por su parte, la zona de núcleo correspondería al residuo final denotado por centros ricos en cuarzo. Poñén correspondería al tipo de pegmatitas graníticas MSREL (Muscovita-Elementos raros). Esta clase de pegmatitas mantiene una posición generalmente ‘interior’ con respecto al granitoide hospedante (Černý y Ercit, 2005), lo que coincide con el mapeo realizado donde los principales afloramientos de pegmatitas se situán a varios km del borde del batolito. Agradecimientos Este trabajo fue financiado a través del proyecto DIUC 2090025036-1. Referencias Beard, J; Regland, P; Crawford, M. 2005. Using incongruent

equilibrium hydration reactions to mode latter-stage crystallization in plutons: Examples from the Bell Island Tonalite, Alaska. The Journal of Geology, 113, 589-599.

Černý, P y Ercit, T. 2005. Classification of granitic pegmatites revisited. Canadian Mineralogist, 43, 2005–2026

Collao, S. González, L y Flores, G. 2009. Mineralización de uranio en afloramiento pegmatítico, VIIIª Región del Bio Bío, Chile. Actas S 11-007. CD, 4 p. XII Congreso Geológico Chileno. Santiago, Chile.

Creixell, C. 2001. Petrología y Geotermobarometría de las Rocas Intrusivas de la Cordillera de la Costa entre los 36º30’ y 38º00’S. Universidad de Concepción, Departamento Ciencias de la Tierra (Inédito): 139 pp. Concepción.

Hervé, F.1988: Late Paleozoic subduction and acretion in Southern Chile. Episodes 11, Nº3: 183-188

Le Maitre, R., Bateman, P., Dudek, A., Keller, J., Lameyre, J., Le Bas, M., Sabine, P., Schmid, R.,Sorensen, H., Streckeisen, A., Woolley, A., Zanettin, B. 1989. A classification of igneous rocks and glossary of terms:. Blackwell Scientific Publications, 193 p., Oxford.

Simmons, W.B. 2007. Granitic Pegmatites: The State of the Art – International Symposium. 06th – 12th May 2007, Porto, Portugal

Suazo, H. 2005. Estudio Petrográfico, Mineralógico y Geoquímica de los Intrusivos Jurasicos de la Cordillera de la Costa VII Región del Maule y VIII Región del Bío-Bío. Universidad de Concepción. Departamento de Ciencias de la Tierra (Inédito). Concepción.

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