Mineralogía y quimismo de sulfuros y sulfosales
de estaño y plomo en las vetas de Mina Pirquitas,
Jujuy, Argentina (22°41'S66°28'W)

RESUMEN

La compleja paragénesis mineral en el yacimiento de Mina Pirquitas, departamento Rinconada, provincia de Jujuy, Argentina, incluye sulfuros de estaño, sulfosales de plata, de plata y plomo, de plomo y estaño, minerales de bismuto, que acompañan la presencia dominante de piritamarcasita, casiterita, esfaleritawurtzita, calcopirita, arsenopirita y más escasa wolframita. En el sector Oploca existe una importante concentración de sulfuros y sulfosales de estaño y plomo como cilindrita (rica en plomo), miembros de la isoserie triclínica de franckeíta (serie de soluciones sólidas franckeítapotosiita), teallita y la recientemente descrita nueva especie mineral suredaíta. Este sulfuro es un miembro extremo de la isoserie mineral ottemannitasuredaíta, químicamente Sn₂S₃PbSnS₃ con simetría rómbica holoédrica. También se encuentran las nuevas especies minerales, aún no bien caracterizadas, 'Asfranckeíta 'y 'Ascilindrita'. Los análisis recientes de microsonda revelan una zonación química destacada en este grupo de sulfosales. Las vetas xenotermales (Sn-Ag) en Mina Pirquitas intruyen las pelitas y areniscas del Ordovícico marino de la Formación Acoite (Arenigiano) y se vinculan a los episodios magmáticos calcoalcalinos propios del volcanismo neógeno en los Andes centrales.

Palabras claves: Sulfuros y sulfosales de SnPb, Análisis de microsonda, Mina Pirquitas, Jujuy, Argentina.

ABSTRACT

Mineralogy and chemistry of tin and lead sulfides and sulfosalts in the Pirquitas Mine vein deposit, Jujuy, Argentina (22°41'S-66°28'W).The complex mineralogical paragenesis of the Pirquitas mine deposit, Rinconada department, province of Jujuy, Argentina, includes Snsulfides, Agsulfosalts, PbAg sulfosalts, Biminerals, besides pyritemarcasite, chalcopyrite, arsenopyrite, cassiterite, sphaleritewurtzite and minor wolframite. In the Oploca sector, an important concentration of SnPb sulfosalts occurs. The latter are present as the minerals cylindrite (Pb-rich), members of the triclinic franckeite isoseries (franckeite solid solutions potosiite), teallite and the recently described new mineral species suredaite. The last mineral is one of the end members of the isoseries ottemannitesuredaite, chemically Sn₂S₃PbSnS₃ with orthorhombic symmetry. New and yet not completely characterized mineral species are 'Asfranckeite' and 'Ascylindrite'. Recent microprobe analyses indicate a pronounced chemical zoning of the above mentioned sulfosalts. The xenothermal SnAg Pirquitas vein deposit is emplaced into Ordovician pelites and quartzites of the Acoite Formation, and it is related to the Neogene calcalcaline episodes of the central Andean volcanism.

Keywords: SnPb sulfosalts, Chemical microprobe analysis, Pirquitas Mine, Jujuy, Argentina.

INTRODUCCION

Este artículo es un nuevo aporte al conocimiento de la mineralogía en el yacimiento Pirquitas de la Puna de Jujuy. Se describen las paragénesis halladas en el sector de Oploca y la composición química analizada con microsonda de los sulfuros y sulfosales de SnPb: cilindrita, franckeíta s.s., potosiita, suredaíta, teallita, 'Asfranckeíta' y 'As-cilindrita'. En una contribución anterior (Paar et al., 1996), se han mostrado los resultados de las investigaciones en este yacimiento sobre las siguientes especies: a- los sulfuros y óxidos comunes; b- la familia de las estannitas y otros sulfuros de Sn: estannitas s.s. (o ferrokesterita), kesterita, pirquitasitahocartita, petrukita, toyohaíta-rodoestannita, canfieldita, Te-canfieldita; c- los sulfoantimoniuros de Pb y Ag: quatrandorita, ramdohrita, diaforitabrongniardita; d- los sulfuros y las sulfosales de bismuto: bismutina, aramayoíta, matildita, pavonita, benjaminita y tetradimita.

La mina Pirquitas se localiza a 135 km al oeste de Abra Pampa con las coordenadas 22°41'S-66°28' W, en el departamento Rinconada de la provincia de Jujuy, Argentina. Yace en el marco de la Hoja 3 ab, Mina Pirquitas, de la Carta GeológicoEconómica de la República Argentina (Turner, 1982). Sus vetas constituyen un sistema hidrotermal que ocupa un área de 3 km² y se hospeda en pelitas y areniscas ordovícicas de la Formación Acoite, a 4.250 m s.n.m. (Fig. 1). En las comarcas aledañas se encuentran sucesiones sedimentarias continentales intercaladas con piroclastitas de ignimbrita y lavas dacíticas a riodacíticas del Cenozoico superior. Los yacimientos de este tipo pertenecen al tramo austral de la franja boliviana de estaño y plata, como parte característica de la gran Provincia Metalogénica Polimetálica del Altiplano asociada con el volcanismo andino neógeno, de naturaleza calcoalcalina y con edades situadas entre el Mioceno y el Cuaternario (Petersen, 1965; Alhfeld, 1967; Ericksen y Cunningham, 1993). En Pirquitas, los trabajos de exploración minera realizados en años recientes por Sunshine Argentina Inc., con 11.000 m de perforaciones, respaldan un proyecto de factibilidad aprobado para operar un 'open pit' de 500 x 160 x 150 m, con reservas de 47,5 Mt de menas a 6,57 oz/t Ag y 0,49% Sn (Sureda, 1997).

FIG. 1. Croquis de ubicación del yacimiento vetiforme de Mina Pirquitas.

MINERALOGIA

La paragénesis mineral del yacimiento en Pirquitas es polimetálica y muy compleja. Las especies minerales muestran diversos estadios de cristalización sucesiva en los que predominan pirita y minerales de estaño y plata. Las texturas son coloiformes, costriformes y porosas, siempre como relleno de vetas, en donde abundan las bandas monominerales y las cocardas son más escasas. Numerosos espacios abiertos exhiben drusas y geodas diminutas que permiten el crecimiento de pequeños cristales. Los minerales suelen presentarse entrecrecidos en agrupaciones de individuos subidiomorfos, con su dimensión mayor entre 20 y 100 micrómetros para el grano individual. Es muy común la textura bandeada centrípeta, de una granometría más gruesa y con bandas milimétricas a centimétricas de tendencia monomineral, formadas por el depósito sucesivo de uno a tres minerales diferentes. Las rocas de caja tienen una alteración hidrotermal suave, en la cual se reconocen procesos de caolinización y silicificación con escasa alunitización. La ganga principal de las vetas es cuarzo, con muscovita, sericita y cloritas como minerales accesorios. En los niveles superiores existe alunita en cantidades moderadas.

La mineralización estannífera muestra abundancia de casiterita de grano fino y estannita s.l. (estannitaferrokesterita), con cantidades menores y más bien localizadas de kesterita, canfieldita y miembros de las series hocartitapirquitasita y rodoestannitatoyohaíta. De modo ocasional y en un volumen muy limitado existen Tecanfieldita y petrukita. Los sulfuros y sulfosales de estaño, junto a numerosos sulfuros y sulfosales de plata, configuran desde apretados entrecrecimientos a bandas simétricas y centimétricas de granometría mayor. Este trabajo aporta datos mineralógicos y químicos de otros sulfuros y sulfosales de estaño estudiados sobre muestreos realizados en los años 1993, 1995 y 1998, en especial del sistema vetiforme en el sector Oploca del yacimiento Pirquitas (Fig. 2). Este sistema presenta dos vetas paralelas principales, con abundantes sulfuros en ganga de cuarzo, un rumbo entre 105 y 110° y con 0,2 a 0,5 m de potencia. El acceso tiene lugar mediante un cortaveta, de 341 m de longitud y orientación meridiana, ubicado en el Nivel 2 de Oploca. La galería de la Veta Norte se abre a 315 m de la entrada y contiene una mineralización visible de suredaíta y 'As-franckeíta' en bandas de 1 a 3 cm de espesor. La galería de la Veta Sur intersecta a 322 m y exhibe mineralización dominante de hocartitapirquitasita con pirita. La mayor parte de las muestras analizadas corresponden a un segmento de la Veta Norte, con una extensión de 12 m y 0,3 a 0,4 m de potencia, que se observa en el techo de la primera galería. Las texturas son típicas del relleno de espacios abiertos, en donde predomina el bandeamiento y la costrificación paralela sobre nódulos y cocardas. La asociación de minerales con hábito acicular o prismático tiende a formar agregados fibroparalelos o fibrorradiados según el caso. Las texturas coloiformes microgranulares, con esfalerita y 'Asfranckeíta' entrecrecidas, indican temperaturas de precipitación muy bajas, algo inferiores a 100°C.

FIG. 2. Detalle que ilustra las labores del sector Oploca de Mina Pirquitas, con dos vetas paralelas identificadas como Veta Norte y Veta Sur, ambas de rumbo ESEWNW (modificada de Sunshine Argentina Inc., 1998).

En las vetas del sector Oploca, en muestras de su cancha mina y en algunos testigos de perforación, se encontraron, mayoritariamente, miembros de la homoserie cilindrita-franckeíta, la nueva especie mineral suredaíta y 'Asfranckeíta' con una distribución muy amplia y en cantidades propias de los minerales de mena. En cambio, la teallita y 'As-cilindrita', siempre como minerales accesorios, son raros y de tamaño microscópico. La tabla 1 resume la procedencia de las muestras estudiadas, su contenido en sulfuros y sulfosales de Sn y Pb, con la paragénesis local o la asociación mineral característica.

Según Y. Moëlo y N.N. Mozgova¹ y comunicación oral, 1999, la homoserie cilindrita, con estructura conmensurable compuesta, se divide en las isoseries cilindrita y franckeíta. En esta última, las especies potosiita e incaíta pueden ser consideradas variedades de franckeíta (Pb, Sn²⁺) ₆Sn₂⁴⁺FeSb₂ S₁₄. Conforme a esta reciente propuesta, la potosiita sería un sulfoestannato de plomo y hierro o franckeíta libre de Sn²⁺, con fórmula Pb₆Sn₂⁴⁺FeSb₂ S₁₄, mientras que la incaíta sería una variedad rica en Sn²⁺, o sea, Pb₄Sn₂²⁺Sn₂ ²⁺FeSb₂S₁₄, exenta de estaño en estado de oxidación mayor o máxima valencia para la posición de diadocia Pb-Sn.

En la tabla 1, al ilustrar la paragénesis de estos minerales, no se han mencionado las especies comunes, siempre presentes, como ser, pirita, marcasita, arsenopirita, casiterita, galena, esfalerita y wurtzita. Como observación general válida de las investigaciones en este sector del yacimiento, se aprecia que los sulfuros y sulfosales de Sn y Pb están asociados con miembros de las series hocartitapirquitasita y rodoestannitatoyohaíta de una manera preferente, mientras la pirargirita, miargirita, aramayoíta, diaforita y andorita, entre otras especies, parecen limitadas a las zonas superiores del sistema vetiforme de Oploca.

ASPECTOS MESOSCOPICOS Y PROPIEDADES OPTICAS DE LOS MINERALES

Los minerales cilindrita, franckeíta, suredaíta y 'Asfranckeíta' son de fácil determinación meso y microscópica; sin embargo, sólo es posible distinguir los diferentes términos en la serie isomorfa de franckeíta mediante análisis de microsonda. La teallita es muy poco frecuente y fue identificada al microscopio sólo en cantidades mínimas. Las figuras 3-8, con microfotografías, muestran imágenes de electrones retrodispersados (BSE= backscattered electrons) y su contenido se describe en este apartado.

Cilindrita: Pb₃Sn₄FeSb₂S₁₄ P1. Presenta la típica textura en capas concéntricas, que en Mina Pirquitas, generalmente, es de pocos milímetros de diámetro y está asociada con franckeíta. La composición química entre las capas registra fuertes variaciones. El corte longitudinal de cilindrita de la figura 3 exhibe un centro blanco con composición de franckeíta, mientras las zonas exteriores ya corresponden al quimismo de la cilindrita (P97/R2IV). En la figura 4, se observan diferentes capas en un corte perpendicular de cilindrita. Las zonas más claras presentan contenidos más altos de Pb. Las variaciones porcentuales en peso se encuentran entre 41,6 y 45,2% para Pb; entre 20,5 y 21,4% para Sn, y entre 8,2 y 11, 6% para Sb (PI53). La figura 5 muestra cilindrita de hábito lamelar, con 'Ascilindrita' en entrecrecimientos localizados. Las láminas muy blancas representan zonas con quimismo de franckeíta (PI17/117). Las reflectividades biaxiales para 580 nanómetros de frecuencia, curvas próximas a la línea D de Fraunhofer, son de R₅₈₀=31,0% y 35,5%, respectivamente. Los registros de microdureza Vickers, bajo cargas de 100 pondios, muestran números VHN₁₀₀=5493.

Franckeíta y sus variedades incaíta y potosiita: (Pb, Sn)₆Sn₂FeSb₂S ₁₄ P1. Forman agregados pequeños de escamas diferentemente orientadas (Figs. 3-5). Algunas tablillas se encuentran dobladas y se caracterizan por presentar un maclado muy típico.

Las reflectividades biaxiales específicas en 580 nanómetros de frecuencia tienen valores de R₅₈₀=35,3 y 37,3%. Los números de microdureza Vickers varían entre VHN₁₀₀=13 y 108 para cargas de 100 pondios.

Suredaíta: SnPbS₃Pnma. Es muy abundante y tiene cierto parecido en sus propiedades físicas con teallita, una causa posible para la confusión de ambos minerales durante las largas décadas de la explotación minera en Pirquitas (Paar et al., 2000). Se presenta en bandas de hasta 3 cm de espesor con cristales individuales de 1 cm de longitud. Estos son cristales de color blanco a gris oscuro, de brillo metálico y raya negra, con hábito acicular a tabular y en agregados de disposición ordenada o aleatoria. Los agregados fibrosos ordenados pueden tener hábito fibroparalelo, con individuos de crecimiento normal a los hastiales, o muy rara vez fibrorradiado. Se observan cristales individuales de hasta 2,5 cm de largo, que yacen inmersos en una mesostasis de grano muy fino de 'Asfranckeíta' o de esfalerita. Poseen dureza 2,5 a 3 y clivaje perfecto {001}MB, {001}MB y {100}MB. Densidad_calc 5,615 g/cm³. En la figura 7, se pueden observar las variedades químicas SU1, SU2 y SU3 de las cuales la SU-3 es la más rica en Pb (PI/II-2). Al microscopio, también, es un mineral blanco, de birreflectancia inapreciable a la vista, pero mensurable por vía instrumental. Las reflectividades específicas biáxicas en aire a la frecuencia de 580 nanómetros son de R₅₈₀ = 30,3 y 31,7%. La anisotropía es débil en tonos de azul metalizado a pardo guinda. Los números de microdureza Vickers para cargas de 50 pondios están entre VHN₅₀ = 182 y 206. El mineral forma una serie isotípica con ottemannita Sn₂S₃ (Moh y Berndt, 1964; Moh, 1966).

'Asfranckeíta': (Pb,Sn)₆Sn₂FeAs₂S ₁₄? P1? Es uno de los minerales acompañantes de suredaíta más abundantes. Se presenta en bandas de 10 cm de espesor, compuestas por agregados cristalinos de grano fino, con un aspecto mesoscópico semejante a los óxidos de Mn criptocristalinos. Forma así una mesostasis homogénea donde flotan los cristales aciculares a tabulares de suredaíta. Ambos minerales constituyen nuevas especies, pero las propiedades estructurales de 'Asfranckeíta' están aún bajo estudio. En la figura 8, se observan agregados fibrosos de grano muy finos (de color gris), con inclusiones de galena (de color blanco), de pirita y de esfalerita (de color negro) (PI/3).

Teallita: PbSnS₂Pbnm. Este mineral se presenta al microscopio en cristales tabulares delgados con anisotropía de color azul a violeta, fuerte y típica, lo cual asegura una identificación diferencial eficaz de franckeíta y suredaíta (Fig. 6). En parte, exhibe las líneas de su clivaje muy bueno. En la investigación realizada sobre muestras procedentes del sector Oploca de Mina Pirquitas no fue posible hallarlo. Está presente en testigos de las perforaciones y forma un accesorio menor muy raro (DC 20/35).

FIG. 3. Muestra cortes longitudinales de cilindritafranckeíta, de hábito fibroso a capilar, en donde la cilindrita más oscura tiene posición externa y la franckeíta blanca ocupa la posición central. FIG. 4. Ilustra un corte transversal de cilindrita zonal, en capas, con anillos más claros, de mayor contenido en plomo. FIG. 5. Muestra los entrecrecimientos, de hábito lamelar, entre cilindrita y 'Ascilindrita'. FIG. 6. Ilustra cristales tabulares delgados de teallita reconocidos por su anisotropía característica. FIG. 7. Compara tres cristales de suredaíta, con distinto contenido de plomo, donde SU3 tiene la composición teórica extrema en la serie ottemannitasuredaíta. FIG. 8. Muestra un entrecrecimiento de 'Asfranckeíta' (gris), galena (blanco) y esfaleritacuarzo 000000(negro).   (Imágenes de electrones retrodispersados (BSE= backscattered electrons) de seis microfotografías con las secciones pulidas de los sulfuros y sulfosales de estaño y plomo con indicación de escala gráfica en micrones).

LA COMPOSICION QUIMICA DE LOS MINERALES

MATERIAL Y METODO

Se revisaron 25 cortes pulidos que contienen sulfuros y sulfosales de plomo y estaño, como se ilustra en las muestras de la tabla 1. En ellos, se realizaron 260 análisis puntuales de cilindrita y franckeíta, 70 análisis de 'Asfranckeíta' y 'As cilindrita', más de 100 análisis de suredaíta y 10 de teallita. En la investigación se utilizó una microsonda electrónica JEOL Superprobe JKA-8600 con un ELXLink System, bajo condiciones de trabajo de 25 kV, 30 nA a 20 seg de conteo. Los patrones naturales y sintéticos usados: CuFe₂S₃ (CuKa, FeKa), Sb₂S₃ (SbLa), PbS (PbMa, SKa), FeAsS (AsLb), ZnS (ZnKa), Sn (SnLa), Ag (AgLa) y Bi₂S₃ (BiLa). Para diferenciar cilindrita de franckeíta s.l., según Y. Moëlo, comunicación oral, 1999, se empleó la relación entre la suma de los metales versus el azufre, significativa por consideraciones cristaloquímicas. Esta relación es de 0,7 para cilindrita y 0,79 para franckeíta. Se efectuaron los cálculos correspondientes utilizando todos los datos analíticos obtenidos sobre ejemplares de la serie mineral, también para los definidos como 'Asfranckeíta' y 'Ascilindrita'.

CONSIDERACIONES FINALES

En la figura 9 se ilustran los resultados analíticos obtenidos en franckeíta, cilindrita y sus variedades o especies afines. La composición química de franckeíta varía entre fr₈₃ y fr₁₀₀. Se aprecia que fr₁₀₀ corresponde a potosiita, es decir, un sulfoestannato de plomo con el mayor reemplazo posible de estaño en su máximo estado de oxidación (Sn⁴⁺) o franckeíta libre de Sn²⁺. La cilindrita se presenta en dos grupos de composición química diferente. El primero coincide, casualmente, con la composición química casi teórica de incaíta, variedad de franckeíta según Mozgova et al. (1976). El segundo es más rico en Pb con respecto a las cilindritas bolivianas (Makovicky, 1974), pero sólo con estudios roentgenográficos apropiados se podrá establecer si estas diferencias obedecen a la existencia de nuevas especies minerales. Los contenidos porcentuales en peso de Fe y de Ag varían para franckeíta s.l. entre 1,6-2,4 y 0,12,2; para cilindrita entre 1,5 2,4 y 0,1 2,0 y para 'Asfranckeíta' entre 1,3 1,9 y 0,10,4, respectivamente. El único ejemplar de teallita encontrado hasta ahora no coincide con la composición teórica PbSnS₂. Es extremadamente zonal y su quimismo puede ser definido como Pb₂Sn₃S₅, PbSn₂S₃ y PbSn₄S₅, según las distintas zonas que las ubican en la mitad estannífera de la serie de solución sólida galena-herzenbergita (PbSSnS). La suredaíta, PbSnS₃, es el equivalente natural del compuesto sintético homólogo conocido (Jumas et al., 1972); como mineral fue aprobado por IMA-CNMMN No. 97.043 y descrito por Paar et al. (2000). La 'Asfranckeíta' es, también, un mineral nuevo, con Pb, Sn, Fe, As y S, que se encuentra todavía en estudio. La nueva información es consistente con la naturaleza xenotermal del depósito mineral, la asociación telescópica de sus paragénesis y su posición metalogénica regional como parte del notable cinturón de yacimientos análogos en los Andes centrales, tal como fuera reconocido en trabajos anteriores (Ericksen y Cunningham, 1993; Paar et al., 1996).

FIG. 9. Representación de los análisis químicos de cilindrita y de los miembros de la serie isomorfa franckeíta en el diagrama ternario de Makovicky (1974). Los vértices del triángulo de composiciones corresponden a Pb, a Sn y a la suma de (Sb+As+Bi), normalizados a la suma de los metales (Pb+Sn+Sb+As+Bi). En el diagrama: fr = franckeita; po = potosiita; in = incaíta; ci = cilindrita. El subíndice bajo franckeíta indica la diadocia de Pb2+ por Sn2+, en donde fr100 = potosiita.

¹ 1998. Revision of sulfosalt nomenclature and definition: 1998'th situation. Internal Report (Inédito), Sulfosalt Subcommitee of the Commission of Ore Microscopy and Commission of New Minerals and Mineral Names of the International Mineralogical Association.

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo fue realizado dentro del convenio CONICET (Argentina)FWF (Austria). Asimismo, se agradece a los licenciados M. Tonel y G. Gimeno por todas las atenciones recibidas durante las visitas a Mina Pirquitas, el establecimiento de Sunshine Argentina Inc. en la quebrada de Pircas, provincia de Jujuy, Argentina. El reconocimiento es extensivo a los árbitros de la Revista Geológica de Chile, Dr. C.G. Cunningham (U.S. Geological Survey) y otro revisor anónimo, quienes contribuyeron a mejorar la versión editorial definitiva. Al técnico R. Domínguez (CONICET) por facilitar las excelentes probetas mineragráficas pulidas para microscopía de luz polarizada.

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Manuscrito recibido; Noviembre 8, 1999; aceptado: Octubre 29, 2001.