Institut für Mineralogie und Kristallchemie der Universität Stuttgart

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Chile-Exkursion 2002

Mittwoch, 20.März 2002 (Führung Dr. G. Gonzalez; UCN Antofagasta)

1. Aufschluß: Quebrada La Negra (S2344.20 W7021.64) Straßenaufschluss

Die hier an der Typuslokalität anstehende Formation La Negra besteht aus: (1) Andesit, (2) wenig Basalt, (3) dazitische Tuffe, (4) Sedimente. Die La Negra-Formation ist eine sehr verbreitete vulkanische Einheit in Nord-Chile. Ihre Basis besteht aus Tuffen und Sedimenten, die im Hettang-Sinemur abgelagert wurden. Dies markiert auch den Beginn der Entstehung des jurassischen magmatischen Bogens. Entlang von Schrägabschiebungen und Blattverschiebungen wie der Atacama-Störung konnten Magmen verschiedenen Differentiationsgrades. Die Andesite sind z.T. alteriert, was man an Chlorit- und Epidot-Bildungen sieht. Epidot und Aktinolith treten in Mandelgefügen auf. Der Aktinolith ist ein Hinweis auf eine schwache Versenkungsmetamorphose, d.h. grünschiefer-faziell bei einer Versenkungstiefe von 10 km und einer Temperatur von 300. Das magmatische Gefüge blieb hierbei erhalten. Der Plagioklas im Andesit ist albitisiert. Die Plagioklase sind rötlich durch Hämatit-Überzüge.

 

Abb1.:La Negra Formation, zu sehen sind verkippte Vulkanite, Quebrada La Negra.

Die La Negra-Formation ist nach NW 60-70 verkippt und wird von subvertikalen Andesitgängen aus der Unterkreide durchschlagen. Die Verkippung fand im Oberjura statt.Verkippung und Gangstrukturen können als weiterer Hinweis auf das Extensionsregime, das durch schräge Subduktion erzeugt wurde, betrachtet werden. Mit einer markanten Winkeldiskordanz lagern kretazische Rotsedimente auf der Formación La Negra.

2. Aufschluß: Parkplatz in Strandnähe an der Caleta Coloso: S2345.21 W7027.19

Die Formation Caleta Coloso besteht aus: (1) Fluviatile Konglomeraten; (2) Fluviatilen Sandsteinen; (3) marinen Kabonate. Sie ist eine grob- bis feinklastische Rotsedimentabfolge aus der Unterkreide, deren Komponenten teilweise aus aufgearbeiteten Klasten aus der La Negra Formation bestehen. Die La Negra Klasten zeigen bereits die oben beschriebene Niedrigdruck-Metamorphose. Somit kann das Mindestalter der Metamorphose mit Unterkreide angegeben werden. Die Korngrößen nehmen nach Westen hin zu. Das bedeutet, dass das Liefergebiet im Westen war, das offenbar durch Subduktionserosion verloren gegangen ist. Die Caleta Coloso Formation ist 3000 m mächtig. Sie wird durch die etwa 60 km lange Caleta Coloso-Störung vom Hinterland abgegrenzt, die hier unmittelbar an die Küste tritt. Diese Störung ist ein Seitenast der Atacama-Störung. Im östlichen Teil der Formation überlagern kalkige Sedimente mit marinen Fossilien wie Bivalven, Korallen und Ammoniten. Die marine Ingression kann auf ein back-arc-spreading hinweisen.

3. Aufschluß: "layered gabbro complex" am W-Hang des Cerro Jarrón (S2351.79 W7027.61)

SW von Antofagasta steht an der Küste der jurassische Bolfin Metamorphic Complex an, dessen Metamorphite durch Bewegungen am Atacama Störungssystem an die Oberfläche exhumiert wurden.

In einer kleinen Quebrada am W-Hang des Cerro Jarrón steht neben einem Diorit ein lagiger Gabbro (layered gabbro) mit ausgeprägtem magmatischen Lagenbau aus alternierend Plagioklas- oder Hornblende-reichen Lagen an. Dieser ensteht vor allem in strömungsfreien Randzonen der Magmenkammer. Dabei kristallisiert Hornblende kontinuierlich aus der Schmelze aus und saigert ab. Der immer geringer werdende Anteil an Hornblende geht einher mit einem immer größeren Anteil an Plagioklasen. Durch die periodische Zufuhr von neuem Magma entstehen Wechselfolgen solcher Lagen. Eine mehrere m breite duktile Scherzone mit sinistraler Schrägaufschiebungskinematik schneidet den magmatischen Lagenbau ab.

Abb.2: Lagiger Gabbro, Bolfin-Komplex.

4. Aufschluß nördlich des Cerro Coloso: Basische Granulite (S2349.26 W7029.10)

Nördlich des Cerro Coloso nahe der Falla Jorgillo steht ein Orthogranulit mit der Paragenese Klinopyroxen-Orthopyroxen-Plagioklas an der teilweise stark retrograd amphibolitisiert wurde. Ein Gabbro war Mit der Sm-Nd-Mineralisochronenmethode wurde ein Alter von 180 Ma für den Höhepunkt der Metamorphose ermittelt, mit der ArAr-Methode ein Abkühlungsalter (unter die 500C-Isotherme) in den retrograden Amphibolen von 145 Ma, mit der Spaltspurmethode ein Abkühlalter von Apatiten (unter 100C-Isotherme). Insgesamt war die gesamte Abkühlung und Hebung mit ca. 80 Ma relativ langsam.

5. Aufschluß: Küstenbereich an der südwestlichen Halbinsel Mejillones (S2319.63 W7034.99)

In der Anfahrt auf die Halbinsel Mejillones wurde zunächst die Falla Caleta Herradura gequert, eine morphologisch markante junge Abschiebung, an der pleistozäne Lockersedimente gegen einen Gabbro versetzt sind.

In der südliche Halbinsel Mejillones sind sowohl kambrische amphibolitfazielle Metagrauwacken als auch mesozoische Sedimente aufgeschlossen. Das metamorphe Grundgebirge ist an der an der Bandurrias Störung (Abschiebung) gegen mesozoische Konglomerate und Plutonite herausgehoben worden. Das Metmorphosealter der Metagrauwacken liegt bei ca. 500 Ma. Die Metagrauwacken zeigen eine charakteristische Bänderung in mm-dicke quarz- bzw. phyllosilikatreiche Lagen. Eingeschaltet ist im Küstenbereich auch eine mehrere m-mächtige Amphibolitlinse. Das hier aufgeschlossene Grundgebirge ist grundsätzlich anders als die bisher besuchten Aufschlüsse in der Küstenkordillere. Zusammen mit anderen vereinzelten Aufschlüssen im nördlichsten Chile (nördlich 27S) ähnelt dieser Grundgebirgstypus eher dem altpaläozoischen Grundgebirge NW_Argentiniens, das durch Niedrigdruckmetamorphite gekennzeichnet ist.

Abb.3: Klippen aus präkambrischen Grauwacken, Halbinsel Mejillones.

Donnerstag, 21.März 2002

1. Aufschluss: Porphyry Copper Lagerstätte Chuquicamata (Führung C.Schmidt /Codelco)

Chuquicamata ist der größte Tagebau der Welt. Die Abmessungen des derzeitigen Abbaus betragen ca. 4,5 km Länge:, 3,5 km Breite: und 800m Tiefe. Das Vorkommen ist an die Domeykostörung (West Fissure, Falla Oeste) gebunden. Diese sinistrale Blattverschiebung war vom Miozän bis zum Quartär aktiv und hat einen Versatz von ca. 10 km. Allerdings wurde die Vererzung nicht durch diese Störung kontrolliert. Der Erzkörper ist durch die Störung geteilt und es ist nur die Osthälfte aufgeschlossen. Vererzt ist ein 44 Ma alter Granodiorit. Das Alter der Vererzung wird mit 38 Ma angegeben. Wichtige Erzminerale sind: Pyrit, Chalkopyrit (CuFeS2), Bornit (Cu5FeS4), Covellin (CuS), Enargit (Cu3AsS4) und Digenit (Cu9S5). Dabei stellt Enargit aufgrund des Arsengehaltes Probleme bei der Verhüttung. Nebengeordnet finden sich auch noch Molybdänit und geringe Ag/Au Gehalte, die als Nebenprodukt gewonnen werden. Der Porphyry Copper-Erzkörper zeigt eine typische konzentrische hydrothermale Alteration. Im Zentrum ein serizitisierter Bereich, danach ein Bereich mit sekundärem Kaliumfeldspat und Biotit bzw. Chlorit. Als Letzte Zone ein chloritisierter Bereich. Entsprechend ist auch die Erzführung zoniert: im Zentrum dominiert Bornit mit ca. 10 %, am Rand Covellin.

Die Fördermengen betragen 504 000 t Kupfer im Jahr. Die Massenbewegungen betragen ca. 182 000 t Erz und Gestein am Tag.

2. Aufschluss: Exploration des zukünftigen AbbausMansa Mina südlich Chuquicamata (Führung: H. Berzerra/ Codelco)

Hier handelt es sich um ein Explorationsfeld mit Versuchsstollen und Probebohrungen. Diese haben folgende Größe eines abbauwürdigen Erzkörpers ergeben: Länge 7km, Breite 300m und eine Tiefe von ca. 2km. Wie Chuquicamata ist auch Mansa Mina an die Domeykostörung gebunden. Allerdings befindet sich Chuquicamata im E, Mansa Mina im W der Störung. Die Vererzung wurde aber nicht durch die Domeykostörung ausgelöst oder kontrolliert.

Man kann hier zwei unterschiedliche Mineralisationsphasen erkennen:

  1. Porphyry copper Mineralisation in Quarzmonzonit. Haupterzminerale sind Bornit,
    Chalkopyrit und Digenit mit einem durchschnittlichem Cu-Gehalt von 0,7-0,9% .
  2. Hydrothermale Mineralisation. Entlang von störungsparallelen Klüften haben sich Brekzien entwickelt, die durch starke Ausdehnung von freiem Wasser in Porenräumen entstanden sind. Die Haupterzminerale in diesen Bereichen sind Bornit, Enargit und Chalkopyrit. Der durchschnittliche Cu-Gehalt in den Brekzien ist >3%. Der hohe Cu-Gehalt in diesen Bereichen würde die Mine abbauwürdig machen.

Im Bereich der Hauptstörung treten sogenannte Pebble-Dykes auf. Die an Störungen gebundene Dykes bestehen aus gerundeten Klasten des umgebenden Gesteins in einer serizitisierten Matrix. Durch starke Konvektionströmungen von magmatischen Fluiden (CO2,O2) und meteorischen Wasser werden die Klasten der Störungsbrekzie gerundet.

 

Abb. 4: Schematischer W-E-Schnitt durch Manza Mina:

 

 

 

Freitag, 22.März 2002 (Führung Dr. G. Chong Diaz; UCN Antofagasta)

In dem Gebiet des Andenknies, zwischen dem 14 und 27 südlicher Breite, treten die höchsten Konzentrationen an Kupfer, Molybdän, Bor und Nitrat der Welt auf. Auch die Konzentrationen an Lithium, Gold, Silber und Sulfat sind hier die höchsten in Südamerika. Grund für die hohen Konzentrationen ist vermutlich das Recycling paläozoischer Kruste im Untergrund.

Im Bereich der zentralen Depression (entspricht dem Längstal) zwischen der Küstenkordillere und der chilenischen Vorkordillere befinden sich die klassischen Salpetervorkommen Chiles.Als Caliche werden hier Salpeterkonzentrationen im Boden bezeichnet, die aus ökonomischer Sicht abbauwürdig sind. Neben den Nitraten treten auch Sulfate, Chloride, Borate, Carbonate, Chromate, Iodite und Hypochlorate auf. Die Salzkonzentrationen hängen ebenso wie die Porphyry Copper-Vererzungen mit hydrothermaler Tätigkeit während der Bildung des rezent-magmatischen Bogens ab dem Oligozän zusammen. Die Erhaltung der Salze ist allein auf das extrem aride Klima in der zentralen Depression sowie in der Atacama-Depression im E zurückzuführen.Während des Neogens begann die Bildung des Altiplanos und das heutige Längstal wurde zu einem Becken mit kontinuierlicher lakrustriner Sedimentation, in das die zuvor erodierten Nitrate abgelagert wurden.

1. Aufschluß: Officina Aldea 3 km westlich Carmen Alto (S2312.86 W6941.60)

In dieser Untertage Arbeitsstelle eines Calicheros, die ca. 2 m unter derOberfläche liegt, steht sogenannte "weiße Caliche" an. Sie besteht aus bis zu 90 % reinem Nitrat, das in Gängen und Taschen bis 3 m unter der Oberfläche konzentriert ist.

2. Aufschluß: Officina Ausonia (S2308.33 W6934.59)

In der sogenannten "schwarzen Caliche" sind nur etwa 10-14 % Nitrate enthalten. Dieses liegt feinverteilt im Porenraum von Vulkanoklastika vor.

Auf Weiterfahrt Richtung E besichtigten wir kurz die Geisterstadt Pampa Union, die zwischen 1880 und 1930 ein lokales Zentrum für die umgebenden Salpeterabbaue (officinas salitreras) bildete. Die Häuser sind aus Lehmziegeln und Caliche gebaut.

3. Aufschluß: Probeabbau einer "breccia pipe" 1 km westlich Sierra Gorda (S2255.84 W6920.79)

Im Zusammenhang mit einer in der Nähe auftretenden, noch nicht abgebauten Porphyry Copper Vererzung tritt hier eine durch hydrothermale Tätigkeit entstandene extrem turmalinisierte Brekzie auf.

4. Aufschluß: Steinbruch Alcaparrosa (S2237.92 W6911.05)

In diesem Aufschluß stehen stark alterierte Andesite an, in denen Pyrit, Pyrrhotin und Chalkopyrit konzentriert sind. Durch Hydratation der Sulfide entstanden als Krusten seltene extrem wasserlösliche Sulfate wie Copiapit MgFe4[(OH)|(SO4)3]218H2O (gelb), Coquimbit Fe2S8012 + 9 H2O (violett). Cuprocopiapit ist akzessorisch in beiden enthalten. Benutzt wurden die Sulfate, um unter Hinzugabe von Wasser schwefelige Säure herzustellen.

5. Aufschluß: Aussichtspunkt an der Ostflanke der Vorkordillere vor Abstieg in die Atacamadepression (S2246.35 W6822.85)

An diesem Aussichtspunkt befindet sich das Grab des britischen Prof. Hollingworth. Von diesem Punkt aus hat man einen hervorragenden Blick auf die Westkordillere mit den rezenten Vulkanen Licancabur und Lascar, den Salar de Atacama und die Cordillera de la Sal (vergleiche Kap. 2 des Exkursionsführers).

Abb. 5: Schematisches Profil durch die Atacamadepression (gezeichnet von Prof. Chong).

 

 

6. Aufschluß: Auflässige Salzabbaue im "Valle de la Luna" (S2255.84 W6819.69)

Die Cordillera de la Sal östlich San Pedro de Atacama ist ein kleiner SSW-NNW-streichender Faltengürtel innerhalb der Atacamadepression. Sie besteht aus 3 km mächtigen kontinentalen Rotsedimenten (Formation San Pedro, Oligozän-Untermiozän), die mit einer Winkeldiskordanz die oberkretazisch-eozänen Sedimente der Purilactis-Formation überlagern ("inkaische Phase"). In diesen Rotsedimenten sind mächtige Evaporite (Gips, Anhydrit, Glauberit, Halit) eingelagert, die in kontinentalen Salzseen entstanden. Die Sedimente wurde Ende des Miozäns gefaltet.

Aufgeschlossen im Bereich der auflässigen Gipsmine an der Ostseite der Cordillera de la Sal ca. 1 km südlich der Straße sind sekundäre Salz und Gipsbildungen auf der Oberfläche der aufgeschlossenen Tonsteine sowie kleine Halit und Gipsdiapire.

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