EVOLUCIÓN TECTÓNICA Y METALOGENÉTICA DE LA LITOSFERA DEL SUR

DEL PERÚ: RESULTADO DE LA ACRECIÓN DE BLOQUES ALÓCTONOS

Víctor Carlotto, Luis Cerpa, Harmuth Acosta, Rildo Rodriguez

INGEMMET, Av. Canadá 1470 San Borja, Lima, vcarlotto@ingemmet.gob.pe

1. RESUMEN

La corteza del sur del Perú está formada por diferentes bloques estructurales

yuxtapuestos, cada uno de los cuales tiene su propia evolución sedimentaria,

tectónica, magmática y metalogenética. Los límites de estos grandes bloques están

marcados por complejos sistemas de fallas NO-SE, en algunos casos también por

unidades magmáticas mesozoicas y cenozoicas, y además por depósitos minerales.

Estos bloques estructurales condicionaron la paleogeografía mesozoica, la que a su

vez controló la evolución andina. Los estudios isotópicos de rocas cenozoicas máficas

potásicas a ultrapotásicas proveen la existencia de dos bloques litosféricos mantélicos

profundos diferentes, que en la región de Cusco coincide con los límites del rift Permo-

Triásico. La identificación de dos bloques litosféricos diferentes bajo el Altiplano del sur

del Perú es un argumento adicional a la hipótesis de acreción de varios terrenos

alóctonos de diferentes orígenes amalgamados bajo la Cordillera Oriental y el Altiplano

antes de la deformación andina y probablemente durante la orogenia Sunsás (1,000

Ma), similar al origen del macizo de Arequipa. Estos bloques han controlado la

evolución y el emplazamientos de los yacimientos minerales, definiendo varias franjas

metalogenéticas, como las franjas de pórfidos del Paleoceno-Eoceno o los epitermales

del Oligo-Mioceno del sur del Perú.

2. OBJETIVOS

Los resultados de los nuevos proyectos de investigación geológica llevados a cabo por

INGEMMET en los últimos años, más la información existente, han permitiendo

elaborar el nuevo Mapa Metalogenético del Perú a escala 1:1’000,000 del cual ya se

tienen dos versiones, 2007 y 2008, y que viene siendo actualizado constantemente. La

estrategia de trabajar por unidades geológicas, nos da un conocimiento regional cada

vez más completo de la evolución tectono-sedimentaria y magmática de cada unidad,

que es complementado con el estudio de yacimientos minerales incluyendo los nuevos

descubrimientos. Los resultados de nuestras investigaciones están mostrando que el

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substrato de los Andes del sur de Perú se ha formado por la unión de varios bloques

de corteza o litósfera que han venido de otros continentes por la tectónica de placas y

han chocado (acretado) a la margen de Sudamérica hace muchos millones de años,

formando el continente Gondwana y mas tarde el continente sudamericano. Estas

acreciones no solo han tenido efectos en la formación de los Andes, sino también en la

ubicación de los depósitos minerales, ya que los limites o suturas de los bloques

acretados son controles que ayudan a mejorar las exploraciones regionales y la

búsqueda de yacimientos ciegos controlados por estructuras tectónicas regionales. En

este contexto, los objetivos de este trabajo son mejorar y actualizar el Mapa

Metalogenético que está realizando el INGEMMET, sobre todo definiendo y ubicando

las grandes estructuras, las que a su vez definirán mejor los dominios geotectónicos y

por lo tanto las franjas metalogenéticas. La aplicación de los mapas metalogeneticos

es proporcionar a los exploradores una mejor visión de la distribución espacial y

temporal de los diversos yacimientos metálicos, que les permitirá orientar

adecuadamente sus exploraciones precisando áreas de interés económico, y

reevaluar zonas anteriormente exploradas.

Fig.1 Bloques que forma el substrato de los Andes del Sur del Perú

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3. DOMINIOS ESTRUCTURALES

El sur del Perú está clásicamente definido por los siguientes dominios morfo-

estructurales:

- La Cordillera Occidental que expone formaciones silicoclasticas y carbonatadas,

marinas y continentales, que corresponde al relleno sedimentario de la cuenca

occidental mesozoica denominada cuenca Arequipa.

- El Altiplano Occidental que funcionó en el mesozoico como un alto estructural (Alto

Cusco-Puno), que separaba la cuenca Arequipa de la cuenca oriental, que durante el

Cenozoico recibió más de 10, 0000 m de sedimentos continentales rojos.

- El Altiplano Oriental y borde sur de la Cordillera Oriental, que muestra una cobertura

sedimentaria mesozoica correspondiente a la cuenca oriental sur peruana.

4. LOS SUBSTRATOS O BASAMENTOS DEL SUR DEL PERÚ

El basamento del sur del Perú está compuesto por bloques litosféricos precámbricos.

Hasta el momento se conocen tres grandes bloques: El macizo de Arequipa, y otros

dos 2, uno bajo el Altiplano Oriental y otro bajo el Altiplano Occidental (Fig. 1).

El Macizo de Arequipa

El Macizo de Arequipa está bien expuesto a lo largo de la costa del sur del Perú,

donde está compuesto por gneises y esquistos asociados con intrusivos de granitos

rojos y dioritas gnéisicas. Este macizo constituye el basamento de la cuenca Arequipa.

El Macizo de Arequipa ha tenido una evolución compleja, policíclica, magmática y

metamórfica desde el Proterozoico temprano hasta el Paleozoico. Esta evolución

incluye: a). Rocas mostrando protolitos de 1,900 Ma afectadas por metamorfismos

entre 1,900 y 1,800 Ma (Dalmayrac et al. 1977; Cobbing et al., 1977); b). Rocas

mostrando edades de protolitos mesoproterozicos y edades de metamorfismos entre

1,200 y ~1,000 Ma (Wasteneys et al., 1995; Loewy et al., 2004). La edad del

metamorfismo (Martignole & Martelat 2003) que va de 1,064 ± 45 Ma a 956 ± 50 Ma,

confirma que un protolito antiguo de 1,900 Ma fue rejuvenecido alrededor de los 1,000

Ma durante un evento regional tectónico y metamórfico de alto grado, relacionado con

la orogenia Sunsas o Grenville. Por otro lado, datos disponibles de isótopos de plomo

del basamento de Arequipa muestran valores bajos de 206Pb/204Pb variando de 16.083

a 18.45, 207Pb/204Pb de 15.606 a 15.636 y 208Pb/204Pb de 36.712 a 38.625, típicos de un

terrane (bloque alóctono) antiguo de alto grado (Mamani et al., 2007). Esos datos

combinados con isótopos de Pb de las rocas volcánicas cenozoicas delinean el

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dominio de Arequipa, caracterizado por un basamento con firma de Pb desde 16ºS a

21ºS (Fig. 3) bajo una espesa cobertura de rocas paleozoicas y cenozoicas. Es decir,

para Mamani et al. (2007) el límite norte del Macizo de Arequipa está en los 16ºS

donde coincide con el sistema de fallas Iquipi de dirección casi E-O. Para la mayoría

de autores, sin embargo, el límite norte de este macizo está al norte de Paracas y

coincide con la prolongación del sistema de fallas Abancay-Andahuaylas-Totos.

Este problema de límites plantea la interrogante que si el Macizo de Arequipa es una

sola unidad o está compuesto por varios bloques litosféricos. En base a los datos

isotópicos y tectónicos, pensamos en la segunda alternativa. Así tendríamos un primer

bloque denominado: Atico-Mollendo-Tacna, que va desde la falla Iquipi hasta la

frontera con Chile, delimitado al este por el sistema de fallas Cincha-Lluta e Incapuquio

(Fig. 1). El segundo bloque denominado Puquio-Caylloma tiene como límite norte el

sistema de fallas Abancay-Andahuaylas-Totos, por el oeste el sistema de fallas

Cincha-Lluta e Incapuquio y por el este, el sistema de falla Condoroma-Caylloma-

Mollebamba que define un alto estructural meso-cenozoico. El tercer bloque

denominado Andahuaylas-Yauri, limita con los sistemas de Condoroma-Caylloma-

Mollebamba, al oeste y Cusco-Lagunillas-Mañazo al este. En consecuencia, la historia

geológica de Macizo de Arequipa comienza con la colisión, hace 1,000 Ma, entre

Laurentia y Amazonia que se dio con la participación de varios bloques a lo largo de la

zona de sutura colisional.

Los substratos del Altiplano Occidental y Altiplano Oriental

Estudios mineralógicos, petrológicos, geoquímicos y geocronológicos del magmatismo

cenozoico del Altiplano sur peruano (Carlier et al., 2005) revelan una variedad de

rocas shoshoníticas, calco-alcalinas, ácidas, peraluminosas y metaluminosas

asociadas a rocas alcalinas potásicas (P) y ultrapotásicas (UP). Esta variedad, así

como la distribución espacial de este magmatismo implican que la litósfera profunda

bajo los Andes del sur está constituida por un mosaico de bloques litosféricos de

diferentes orígenes. En efecto, las rocas (P) y (UP) derivan de la fusión parcial de

rocas del manto litosférico. Los datos mineralógicos, geoquímicos, isotópicos y

geocronológicos permiten distinguir las siguientes asociaciones de rocas (P) y (UP). El

primer grupo, mayormente compuesto de lamproitas con flogopita, de edad oligocena

y ubicado en el Altiplano Oriental (Fig. 1), demuestra la presencia, bajo este dominio,

de un manto harzburgítico, metasomatizado, Paleoproterozoico a Arcaico (TDM =

1130-2485 Ma; εNd = -5.0 to -11.4; 87Sr/86Sri = 0.7100-0.7159). Bajo el Altiplano

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Occidental, la litosfera profunda corresponde a un manto lerzolítico metasomatizado

más joven (TDM = 837-1259 Ma; εNd = +0.6 a –6.3; 87Sr/86Sri = 0.7048-0.7069) como

está indicado por la ocurrencia de un segundo grupo de lavas (P) y (UP) oligocenas y

miocenas, ricas en diopsido.

5. BLOQUES LITOSFÉRICOS Y FRANJAS METALOGENÉTICAS

Antes de ver las implicancias metalogenéticas, repasemos que hasta ahora hemos

mencionado 5 bloques que hacen parte del substrato del sur del Perú, las que iremos

describiendo y relacionando con las franjas metalogenéticas (Fig. 2).

BLOQUE ATICO-MOLLENDO-TACNA

En este bloque tenemos 2 franjas que son propias de este dominio, mientras que las

otras 4 pasan al bloque Puquio-Caylloma, que serán igualmente descritas en esta

parte. El rasgo estructural mas importante es el sistema de fallas NO-SE Islay-Ilo que

delimita varias franjas metalogenéticas. Para una mayor coherencia mantendremos la

numeración y nomenclatura del Mapa Metalogenético del Perú (Quispe et al., 2008).

IV. Franja de Pórfidos Cu-Mo del Jurásico medio: está limitado por el sistema de

fallas NO-SE Islay-Ilo y fallas menores NE-SO y N-S. Los depósitos más relevantes

son Tía María y La Llave, con edades de mineralización entre 166 y 155 Ma.

V.- Franja de Cu-Fe-Au (IOCG) del Jurásico medio-superior: se localiza a lo largo

de la Zona Costera, en el Complejo Basal de la Costa. El control estructural es el

sistema de fallas Islay-Ilo. Este dominio termina en la falla Iquipi, para luego aparecer

más al norte en el dominio Puquio-Caylloma, donde se tienen los depósitos de

Marcona, Mina Justa con edades de mineralización entre 165 y 160 Ma. En el bloque

Atico-Mollendo-Tacna, destaca Rosa María que tiene una edad de 160 Ma.

VIII. Franja de Cu-Fe-Au (IOCG) del Cretácico inferior: se encuentra dividido en dos

segmentos: Paracas-Acari y Locumba-Sama, que corresponden a los bloques Puquio-

Caylloma y Atico-Mollendo-Tacna, respectivamente. Los depósitos se relacionan con la

actividad magmática de ~115 y 112 Ma; y los controles de mineralización son fallas

NO-SE y NE-SO. En el segmento norte destacan Tanguche, Raúl-Condestable,

Monterrosas, Eliana y Acarí. Entre Locumba y Sama, los depósitos están relacionados

con la actividad magmática de ~124 Ma y de ~112 Ma, siendo los depósitos más

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importantes Licona y Hierro Morrito. En general, para los dos dominios, los eventos de

mineralización se dan entre 115 y 100 Ma.

IX. Franja de Au-Pb-Zn-Cu relacionados con intrusivos de Cretácico superior: se

presenta entre Saramarca, Nazca y Ocoña, sin embargo aparentemente esta podría

quedar restringida hasta la falla Iquipi y alrededores donde están los intrusivos. En el

dominio Puquio-Caylloma, las estructuras mineralizadas de cuarzo-oro-sulfuros se

encuentran hospedadas en granitoides del Cretácico sup. del batolito de la Costa. Los

principales depósitos son Orión, Caravelí, Ishihuinca, Calpa y San Juan de Chorunga.

X. Franja de Pórfidos de Cu-Mo del Cretácico superior: puede ser divida en dos y

separada por la falla Iquipi. La mineralización está relacionada con intrusivos del

Cretácico superior del batolito de la Costa y controlada por fallas NO-SE de los

sistemas Conchao-Cocachacra, Cincha-Lluta e Incapuquio. Los principales depósitos,

en el norte, son Marcahui, Durazno, Puquio, Cuco, Aguas Verdes (skarn), Lara,

Tibillos, y en el sur, Zafranal y Angostura. Las edades de mineralización varían entre

80 y 68 Ma, siendo aparentemente más antiguas al norte.

XIII. Franja de Pórfidos de Cu-Mo y depósitos polimetálicos relacionados con

intrusivos del Paleoceno-Eoceno: se halla en el flanco oeste de la Cordillera

Occidental y agrupa a los depósitos de Cu-Mo de gran tonelaje. Los intrusivos

relacionados con la mineralización son dioritas, granodioritas y monzonitas, cuyo

emplazamiento está controlado por el sistema de fallas Incapuquio. Esta franja registra

dos épocas metalogenéticas: la primera del Paleoceno (62 y 55 Ma), representada por

Cerro Verde y Toquepala; y la segunda del Eoceno (54 y 52 Ma), caracterizada por

Cuajone y Quellaveco. Esta franja es una de las más importantes, por la presencia del

sistema de fallas Incapuquio y Cincha-Lluta, que limitan dos bloques ltosféricos,

teniendo un rol preponderante en el control de yacimientos de clase mundial.

BLOQUE PUQUIO-CAYLLOMA

Este bloque que es bien característico en la Cordillera Occidental del sur, pasa al

centro del Perú. Sin embargo, se debe tener en cuenta que a la altura de Toto-Paras-

Pisco hay una estructura regional casi E-O denominada Abancay-Andahuaylas-Totos

que es el límite norte de la cuenca mesozoica de Arequipa y también del Macizo de

Arequipa. En el bloque Puquio-Caylloma resaltan las franjas epitermales asociadas al

arco volcánico cenozoico del sur del Perú.

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XXI. Franja de Epitermales de Au-Ag y depósitos polimetálicos con

superposición epitermal del Mioceno: está controlada al noreste por el sistema

Condoroma-Caylloma-Mollebamba, mientras que al oeste el limite sería principalmente

litológico y corresponde a la superposición de los arcos volcánicos oligocenos y

miocenos. Al sureste, en la zona de Puno, esta franja se superpone al dominio

Andahuaylas-Yauri. Agrupa a depósitos epitermales de Au-Ag (Pb-Zn-Cu) tipo alta,

baja e intermedia sulfuración. Se les puede dividir en dos épocas de 18 a 13 Ma y 12 a

8 Ma. Resaltan los depósitos Au-Ag de alta sulfuración de Chipmo-Orcopampa (18

Ma), Poracota y posiblemente Arasi. Asimismo, destacan los epitermales de Au-Ag

(Pb-Zn) de baja sulfuración de Calera, Caylloma y Selene (13 Ma).

XXIII. Franja de Epitermales de Au-Ag del Mio-Plioceno: limita al oeste con el

sistema de fallas Incapuquio y al este se superpone, en parte al dominio anterior y en

parte está controlada por el sistema de fallas Condoroma-Caylloma-Mollebamba, en el

dominio volcánico de la cordillera. La mineralización está relacionada con actividad

magmática mio-pliocena. La mineralización Au-Ag es epitermal de alta sulfuración

(entre 7 y 1 Ma), con excepción de Arcata que es Ag-Au de baja sulfuración (5.4 Ma).

Los epitermales Au-Ag de alta sulfuración son Tucari, Santa Rosa, Pucamarca, Pico

Machay, Corihuarmi, Huamanrazo, Ccarhuaraso, Palla Palla y Baños del Indio.

XIV. Franja de Au-Cu-Pb-Zn relacionados con intrusivos del Eoceno: se presenta

entre el sur de Huancavelica y Ayacucho (14°-15°) y corresponde a vetas N-S, E-O y

NO-SE de cuarzo-oro-sulfuros, las que están relacionadas con stocks tonalíticos y

granodioríticos del Eoceno, emplazados al límite oeste del arco volcánico y el batolito

de la Costa. Los depósitos más importantes son El Encanto, Zorro Plateado, Jatun

Pata, Melchorita, entre otros.

BLOQUE ANDAHUAYLAS-YAURI

Corresponde a la región donde se ubica el batolito Andahuaylas-Yauri, en el borde

norte de la Cordillera Occidental, intruyendo rocas sedimentarias del borde norte de la

cuenca Arequipa. El batolito ha sido controlado por dos grandes sistemas de fallas

regionales Condoroma-Caylloma-Mollebamba y Cusco-Lagunillas-Mañazo. Aquí se

tiene la franja de pórfidos, que al sureste, se halla superpuesta por la franja epitermal.

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XV. Franja de Pórfidos-Skarns de Cu-Mo (Au, Zn) y depósitos de Cu-Au-Fe del

Eoceno-Oligoceno: el batolito Andahuaylas-Yauri se ha emplazado entre 50 y 30 Ma,

en dos etapas, una principal con gabros y dioritas y otra menor con pórfidos,

separadas en tiempo por el inicio de la deformación andina, en 43 Ma (Carlotto, 1998).

Los intrusivos intermedios a ácidos han generado la mineralización Cu-Mo (Au),

mientras que en el contacto con calizas del Albiano-Turoniano forman cuerpos de

skarn de Cu-Zn. Los intrusivos más básicos están relacionados con las

mineralizaciones de Fe-Cu-Au, que se presentan a manera de cuerpos en el contacto

con calizas; y vetas de Au-Cu en los intrusivos. Los depósitos más importantes son

Tintaya, Katanga, Las Bambas, Cotabambas, Morosayhuas, Antapacay, Haquira, Los

Chancas, Antillas, Trapiche y otros. Las edades de mineralización van de 42 a 30 Ma.

BLOQUE ALTIPLANO OCCIDENTAL

El Altiplano Occidental está separado del bloque Andahuaylas-Yauri por el sistema de

fallas Cusco-Lagunillas-Mañazo y del Altiplano Oriental por el sistema de fallas Urcos-

Sicuani-Ayaviri. En este dominio se tiene la franja de Cu estratoligado que

anteriormente estaba integrado en la franja de pórfidos del batolito.

Franja de depósitos de Cu tipo Capas Rojas del Eoceno-Oligoceno: El Altiplano

Occidental, en el mesozoico, constituía el Alto Cusco-Puno que separaba la cuenca

Arequipa de la cuenca Oriental. En el Terciario, este alto, recibe la sedimentación de

más de 10,000 m de capas rojas de areniscas y conglomerados fluviales y lutitas

lacustres. Resaltan las areniscas del Grupo San Jerónimo y los conglomerados de la

Formación Anta del Eoceno-Oligoceno, ya que tienen mineralización de Cu tipo “Red

Bed”. La procedencia del cobre estaría en relación con los pórfidos de Cu que se

formaban en el batolito, al sur, y luego erosionadas y depositadas en estas capas rojas

(Loza, 2004). Los depósitos más importantes se ubican en Tambomachay, Ushpa,

Tipón, Zurite, Anta en Cusco y Giovanna, Gilda, San Juan de Herca en Sicuani. Al

sureste, esta franja se halla superpuesta por la franja de epitermales.

BLOQUE ALTIPLANO ORIENTAL

Corresponde al Altiplano Oriental y parte del borde sur de la Cordillera Oriental. Sus

límites, al suroeste, es con el Altiplano Occidental mediante el sistema de fallas Urcos-

Sicuani-Ayaviri; en tanto que noreste corresponde a la prolongación del sistema de

fallas de la Cordillera Real de Bolivia. La geofísica profunda muestra que este sistema

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pone en contacto dos bloques litosféricos profundos al medio de la Cordillera Oriental

(Dorbath et al., 1993).

XIX. Franja de depósitos de Sn-Cu-W relacionados con intrusivos del Oligoceno-

Mioceno y Epitermales de Ag-Pb-Zn: la mineralización Sn-Cu-W está relacionada

con stocks peraluminosos “tipo S”, que varían de monzogranitos a granodioritas. Los

granitoides forman parte de la Cordillera Real de Bolivia, las que están controladas por

fallas del mismo nombre. Los stocks cortan a pizarras y cuarcitas del Ordovícico. El

principal depósito es San Rafael, pero destacan otros menores como Palca 11 y Santo

Domingo. Las edades de mineralización están entre 25 y 22 Ma, sin embargo, en

Bolivia, el depósito Cerro Rico de Potosí registra una edad de ~14 Ma. Por otro lado,

asociado a los eventos volcánicos de 25 y 14 Ma, se tienen epitermales de Ag-Pb-Zn

(Au) de intermedia a baja sulfuración y vetas Sb; siendo el depósito más

representativo el de Corani.

6. CONCLUSIONES

La corteza del sur del Perú está formada por diferentes bloques estructurales

yuxtapuestos, cada uno de los cuales tiene su propia evolución sedimentaria,

tectónica, magmática y metalogenética. Se han determinado 5 bloques, 3 de los

cuales forman el Macizo de Arequipa y los otros dos son parte del Altiplano. Estos

bloques se han acretado al borde de Sudamérica hace unos 1,000 Ma. Los límites de

estos grandes bloques están marcados por complejos sistemas de fallas, en algunos

casos también por unidades magmáticas y además por depósitos minerales

asociados. Estos bloques estructurales condicionaron la paleogeografía mesozoica,

que a su vez controló la evolución andina y por lo tanto la distribución de depósitos

minerales tan complejo como el mismo substrato. En consecuencia, la identificación de

estos límites o grandes estructuras, permite definir mejor los dominios geotectónicos,

por lo tanto, las franjas metalogenéticas, tal como se ha descrito en este trabajo.

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Fig.3 Mapa metalogenético del sur del Perú mostrando las grandes fallas que delimitan los bloques litosféricos

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