Chuquicamata liegt in der Präkordillere an der Falla Oeste Störung und ist eine porphyry copper Lagerstätte.

 

Die Präkordillere befindet sich zwischen dem Längstal und der andinen Westkordillere und repräsentiert den oberkretazisch-alttertiären magmatischen Bogen, der von 72 Ma bis 37 Ma in zwei Hauptphasen aktiv war. Die Entwicklung des magmatischen Bogens steht im Zusammenhang mit der wechselnden Kinematik der unter die südamerikanische Platte tauchenden Farallon-Platte. Zu Beginn war der Konvergenzwinkel hoch und die Konvergenzrate gering; in einer zweiten Phase wuchs die Konvergenzrate an, die Konvergenzschiefe verringerte sich zwischen  40 und 32 Ma und führte in der Oberplatte zu einem transpressiven Regime (incaische Kompression; Scheuber et al., 1998). Nach dem Ausklingen des Vulkanismus hielt die Intrusivtätigkeit, zu der auch der Chuquicamata Pluton zählt, noch bis etwa 32 Ma an (Reutter et al., 1996).

Die West Fissure (Falla Oeste) ist ein Hauptzweig des Precordilleran Fault System und wurde zunächst während der transpressiven Phase der Subduktion als dextrale Blattverschiebung angelegt (Reutter et al., 1996; Hoffmann-Rothe et al., 2006). Eine Änderung in der Bewegungsrichtung und -rate der Farallon-Platte ab ~33 Ma verursachte ein sinistrales transtensives Regime, so dass heute an der West Fissure insgesamt ein sinistraler Versatz von 30-35 km zu beobachten ist (Scheuber et al., 1998). Die Störung verläuft durch die Längsachse der Mine Chuquicamata (Abb. 10.2.1) und erklärt die einseitige Mineralisation. Auf der Westseite der Störung liegt ein tauber Granodiorit mit einem Alter von etwa 36 Ma, die Ostseite besteht aus vier kupferhaltigen Monzodioriten mit Intrusivaltern zwischen 36 und 31 Ma (Sillitoe, 1988).

 

Abb. 10.2.1: Querschnitte durch den Tagebau Chuquicamata. Deutlich ist zu erkennen, dass die Mineralisationen für Cu, Mo, As und Sn an die Gesteinseinheiten östlich der nahezu vertikalen Falla Oeste gebunden sind. Verändert nach Ossandon et al. (2001).

 

Chuquicamata bildet Teil eines sich Nord-Süd erstreckenden Gürtels von porphyry copper Lagerstätten, deren Bildung durch flat-slab subduction und durch die Geschlossenheit des magmatischen Systems erklärt wird (Oyarzun et al., 2001). Durch flache oder sich verflachende Subduktionswinkel wird neben der unteren Kruste auch der slab aufgeschmolzen, so dass adakitische (hochoxidierte, wasser- und schwefelreiche) Schmelzen entstehen (Oyarzun et al., 2001; Maury et al., 2003). Weil zeitgleicher Vulkanismus nicht auftrat, konnte der das Kupfer bindende Schwefel nicht entweichen; so entstanden große Erzlagerstätten (Oyarzun et al., 2002).

Die Porphyrkomplexe von Chuquicamata entstanden durch drei Stufen der Anreicherung:

(1)Während der mehrphasigen Kristallisation von intrusiven Schmelzen kam es zu einer Anreicherung von volatilen Elementen in der Restschmelze. Die sulfidreichen Fluide besaßen einen hohen Gehalt an chalkophilem Kupfer (Schultz und Warmada, 2000).

(2)Die Zirkulation von hydrothermalen Fluiden reicherte Sulfide in den zahlreichen, zentimeterbreiten, von der Störung angelegten Spalten an.

(3)Meteorische sauerstoffangereicherte Wässer lösten Kupfer aus den Sulfiden („Oxidationszone“) und fällten es am Kontakt mit in der Reduktionszone aus.

Während in Chuquicamata die Sulfide der Reduktionszone abgebaut werden, werden in Mina Sur vorwiegend die Kupferoxide und -sulfate der Oxidationszone gewonnen.

Der Kupfergehalt von Chuquicamata ist durchschnittlich 0,68 % und erreicht bis zu 1,6 %. Die wichtigsten Erzminerale sind Digenit, Chalkopyrit und Bornit.

Durch die komplexe Intrusionsgeschichte ist eine Kartierung der einzelnen Porphyre mit ihrer individuellen typischen Zonierung nur eingeschränkt  möglich (Ossandon et al., 2001).

 

Abb. 10.2.2: Geologische Karte des Gebiets nördlich von Calama. Eingetragen sind die Gesteinseinheiten sowie die Vererzungszonen und die Lage der Minen. Verändert nach Ossandon et al. (2001).

 

 

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