Caracterización óptica y composicional del concentrado de minerales de uranio, torio y tierras raras en las pegmatitas de poñen y Parque Coyanmahuida.

Abstract

Las tierras raras (REE) son consideradas elementos estratégicos para el avance científico en la revolución tecnológica de las últimas décadas. Es por eso que comprender la química mineral como la génesis de los minerales portadores de REE es cada vez más importante para su posible exploración en Chile. En este trabajo se caracterizó óptica y composicionalmente los minerales portadores de REE provenientes de dos afloramientos pegmatíticos ubicados en el centro-sur de Chile, en la región del Biobío. Los minerales estudiados provienen de las pegmatitas Coyanmahuida y Poñen, pertenecientes al Batolito Costero, parte del basamento Paleozoico del Centro-Sur de Chile (Hervé, 1988). Localmente, en la zona estudiada, se obtuvieron edades Rb/Sr en roca total de 306.8±4.5 Ma, en la roca granítica (Glodny et al., 2008), y U/Pb en circones de 310.8±1.8 Ma en el cuerpo pegmatítico de Poñén (Velásquez et al., 2012). La pegmatita de Poñen fue la primera en ser estudiada tras el hallazgos de minerales de uranio como metaautunita y uraninita (Collao et al., 2009). Luego, Jil (2014) reconoció nuevas zonas pegmatíticas en Vertiente y Coyanmahuida, ambas en la región del Biobío, donde se identificó minerales portadores de U, Th, Y y REE. La caracterización de estos minerales mediante técnicas microanalíticas permitió identificar la presencia de uranopolicrasa, euxenita, monacita y xenotima (Collao et al., 2015). La investigación se desarrolló en tres etapas: En la primera, se trazaron perfiles en terreno para medir radiactividad utilizando un espectrómetro de integración de rayos gama portátil modelo GIS-5, categorizando la recolección de las rocas pegmatíticas en tres grupos, según sensibilidad en cuentas por segundo (cps): 1) 0-1000 cps, 2) 1000-3000 cps, 3) > 3000 cps. En la segunda etapa, las muestras fueron chancadas y tamizadas, para obtener granos minerales de tamaños uniformes, con subgrupos de 1700 μm, 500 μm y 63 μm. Luego, con el fin de separar los minerales más pesados (contenedores de U y REE) de los más livianos, se utilizó una mesa vibratoria y se seleccionó la granulometría de 500 μm como la más eficiente para la separación gravitacional. De esto, resultan 3 muestras de distinta densidad (alta, mediana y baja), por cada categoría de radiactividad. Así, según la radiactividad, el tamaño de grano (500 μm) y la densidad, se seleccionaron las siguientes muestras para el estudio microscópico: 1) 0-1000 cps, 500 μm, alta densidad; 2) 1000-3000 cps, 500 μm, alta densidad; 3) > 3000 cps, 500 μm, alta densidad. En la tercera etapa, se realizaron 6 cortes pulidos transparente confeccionados a partir de briquetas y 2 cortes pulidos transparente de la roca portadora de los minerales de interés. Estos fueron estudiados con un microscopio de luz transmitida-reflejada. La composición de los minerales fue determinadas mediante la microsonda electrónica JEOL JXA8600M del Instituto GEA de la Universidad de Concepción, provista de un detector de rayos-x dispersor de energía (EDS) y cinco detectores de dispersión de longitud de onda (WDS). Se caracterizan las muestras obtenidas y se añaden nuevas fases minerales con contenido de uranio, torio y tierras raras a las pegmatitas de estudio, lo cual las transforman en afloramientos aún más llamativos y complejos. En pegmatita Poñen se añaden los siguientes minerales: monacita, xenotima, torianita, uraninita, pirita, siderofilita, pirita y arsenopirita. Mientras que en la pegmatita Coyanmahuida se añaden las siguientes fases minerales: óxidos de Nb, Ta, Ti con contenidos de tierras raras, uranio y torio, clasificados como fergusonita, euxenita y policrasa, los cuales se encuentran alterados por pirocloro; además se añaden los minerales de monacita, xenotima, circón rico en Hf que contienen tierras raras, y tortveitita, silicato de escandio. En cuanto a la distribución de los elementos de uranio, torio y tierras raras, tienen un fuerte control mineralógico. Las anomalías geoquímicas obtenidas en trabajos previos, son justificadas por los minerales caracterizados en este estudio. En la pegmatita Poñen, los altos valores de uranio y torio, son justificados por la presencia de monacita rica en torio. Por otro lado, en la pegmatita Coyanmahuida, los valores anómalos de tierras raras son justificados por la presencia de xenotima, monacita y los óxidos de Ta, Nb y Ti. Estos últimos justifican los valores altos de uranio y torio, junto con la presencia de inclusiones de uraninita y torianita en estos mismos minerales. Por último, la fergusonita, euxenita y policrasa están amorfizados, producto del uranio y torio en su estructura cristalina, se aprecia además una fuerte alteración de estos óxidos de Ta, Nb, y Ti por pirocloro, este mineral es cristalizado en las fracturas y bordes de estos minerales, por el enriquecimiento de Ca, Na, Pb, Fe, Zr, LREE y OH al sistema.