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II Compilation d'analyses chimiques sur• roches totales sur le batholite côtier péruvien

I Recommandations pour une représentation cartographique et

première è'ûuaùon d'une relation adakite/minéralisations•

septembre 1997R39679

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Compilation d'analyses chimiques surroches totales sur le batholite côtier péruvien

Recommandations pour une représentation cartographique etpremière évaluation d'une relation adakite/minéralisations

D. Thiéblemont

septembre 1997R 39679

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Compilation d'analyses chimiques sur roches totales sur le batholite cotier péruvien

Mots clés : Analyse, Roche plutonique, Adakite, Minéralisation porphyrique, Base de données, Guide d'exploration, Pérou.

E n bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante :

Thiéblemont D . (1997)-Compilation d'analyses chimiques sur roches totales sur le batholite côtier péruvien. Recommandations pour une représentation cartographique et première évaluation d'une relation adakite/minéralisations. R a p . B R G M R 39679, 26 p., 10 fig.

© B R G M , 1997 : ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l'autorisation expresse du B R G M .

2 Rapport BRGM R 39679

Compilation d'analyses chimiques sur roches totales sur le batholite côtier péruvien

Synthèse

U n e compilation des analyses de roches plutoniques du batholite côtier péruvien, réalisée dans le cadre du projet de recherche et développement P R D 4 0 6 "Métallogénie Andes", conduit à proposer la distinction entre trois types pétrologiques principaux, en vue d'une représentation cartographique :

- les gabbros de l'unité Patap, plus anciens que les granitoïdes et sans lien génétique évident avec ces derniers ;

- une suite diorite quartzifere - tonalité - granodiorite - granite, d'affinité calco-alcaline et moyennement à fortement potassique, qui représente le type dominant ;

- u n e suite gabbro - monzodiorite quartzifere - granodiorite potassique - granite potassique (super-unité Linga), d'affinité shoshonitique, circonscrite à la partie sud du batholite (segments d'Arequipa et de Toquepala) et d'âge variable (100 M a au nord et 67 M a au sud).

L a compilation effectuée met par ailleurs en évidence une faible "tendance" adakitique au sein du batholite. Outre le porphyre minéralisé de Santa Rosa, dont la nature adakitique apparaît clairement, le croisement avec les données minières montre une assez bonne superposition entre magmatisme adakitique et minéralisations polymétalliques. L e "critère adakite" semble donc fournir un guide d'exploration utilisable dans le batholite côtier. La représentation cartographique d'une suite calco-alcaline adakitique, complétant les types pétrologiques précédents, doit donc être envisagée. D e m ê m e , il conviendrait de faire figurer les "pointements" adakitiques locaux (porphyres minéralisés).

Rapport BRGM R 39679 3


Sommaire

Introduction 7

1. Traits géologiques majeurs 9

2. Base de données géochimiques 11

3. Caractères géochimiques généraux et représentation cartographique 13

4. Métallogénie 17

5. Magmatisme adakitique 19

Conclusion 23

Références 25



Liste des figures

Fig. 1 - Carte générale du batholite cotier montrant ses différents segments et ses extensions en plutons isolés (d'après Pitcher, 1985) 8

Fig. 2 - Carte géologique simplifiée du segment de L i m a (d'après Pitcher, 1985) 10

Fig. 3 - Diagramme Si02 vs. K 2 0 (Peccerillo et Taylor, 1976) pour les roches plutoniques du batholite cotier péruvien 14

Fig. 4 - Diagramme Si02 vs. F e O / M g O (Miyashiro, 1974) pour les roches plutoniques du batholite cotier péruvien 14

Fig. 5 - Diagramme P - Q pour les roches plutoniques du batholite cotier péruvien 15

Fig. 6 - Diagramme Si02 vs. K 2 0 (Peccerillo et Taylor, 1976) pour les roches plutoniques du batholite cotier péruvien 15

Fig. 7 - Diagramme Y vs. Sr/Y (d'après Defant et D r u m m o n d , 1990 et Thiéblemont et al., 1997) permettant la discrimination des adakites, pour les roches plutoniques du batholite cotier péruvien 20

Fig. 8 - Diagramme Y vs. Sr/Y pour les roches plutoniques du batholite cotier péruvien associées à des minéralisations 20

Fig. 9 - Diagramme Y vs. Sr/Y pour les roches plutoniques du batholite cotier péruvien non associées à des minéralisations significatives 21

Fig. 10 - Diagramme Y vs. Sr/Y pour les roches plutoniques du batholite cotier péruvien ; comparaison entre les unités associées et non associées à des minéralisations 21



Introduction

Dans le cadre du projet de développement P R D 4 0 6 "Métallogénie Andes", une

compilation des données géochimiques sur les roches plutoniques du batholite côtier

péruvien a été réalisée. C e travail, qui constituera l'une des "couches" du SIG Andes en

cours de préparation, permet de proposer une nomenclature simple pour la

représentation cartographique du batholite côtier (carte à 1/2 000 000 en cours de

réalisation). D e m ê m e , il conduit à identifier un plutonisme adakitique "discret" ;

recoupée avec des données minières (Pitcher, 1985 ; Vidal, 1985) ; cette information

permet d'évaluer l'existence d'une relation adakite/minéralisation au sein du batholite

côtier.



Fig. 1 - Carte générale du batholite côtier montrant ses différents segments et ses extensions en plutons isolés (d'après Pitcher, 1985).



1. Traits géologiques majeurs

Le batholite côtier est une unité magmatique majeure qui s'étend sur près de 1600 k m le long du domaine côtier péruvien (fig. 1). Ces traits majeurs ont été synthétisés par Pitcher et al. (1985) ; ce travail a été récemment repris par Soler (1991).

Les datations isotopiques montrent que la quasi-totalité du batholite s'est constituée entre ~ 100 M a et ~ 60 M a , avec une légère reprise de l'activité vers 37 M a (Pitcher et al., 1985 ; Soler, 1991). Plus d'un millier de plutons individuels sont identifiés, que Pitcher et al. (1985) regroupent en unités et super-unités. Cette classification découle de la reconnaissance d'un nombre discret de faciès dont les époques de mise en place se suivent dans le temps. U n e unité est caractérisée par son faciès et ses relations mutuelles avec les autres faciès ; il s'agira, par exemple, d'un ensemble de plutons granitiques pétrographiquement identiques et apparemment synchrones ; une super-unité regroupe une suite de faciès synchrones, supposés "consanguins". Sept super-unités et deux unités sont ainsi distinguées sur la portion de batholite comprise entre Chimbóte et L ima (soit ~ 400 k m ) . Néanmoins, sur l'ensemble du batholite, l'importance relative de ces unités et super-unités apparaît variable, ce qui conduit à la définition de cinq segments (fig. 1), soit du nord au sud : Piura, Trujillo, Lima, Arequipa et Toquepala. A u sein de chaque segment, différents complexes plutoniques sont identifiés qui associent des roches rapportées à plusieurs unités et super-unités.

Selon l'interprétation de Pitcher et al. (1985), le batholite côtier résulte donc de l'injection successives d'un certain nombre de types de m a g m a , constants à une époque donnée, mais dont le volume varie fortement d'un segment à l'autre.



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50km

Fig. 2 - Carte géologique simplifiée du segment de Lima (d'après Pitcher, 1985).



2. Base de données géochimiques

Les données géochimiques compilées dans la base de données proviennent essentiellement de l'ouvrage de Pitcher et al. (1985) et de la thèse de Soler (1991). U n article de Le Bel (1985), publié dans Pitcher et al. (1985), fournit des analyses du porphyre minéralisé de Santa Rosa et quelques articles apportent des compléments sur l'un ou l'autre des super-unités et complexes plutoniques (super-unité Patap [Regan, 1985], complexe d'Arequipa [Le Bel et al, 1985], complexe de Huaura [Bussel, 1983 ; 1988]). A u total, environ 250 analyses ont été collectées, incluant les majeurs et une g a m m e variable d'éléments traces. Outre les données géochimiques, la base de données inclut la nomenclature géologique en segments, complexes plutoniques, super-unités et unités.

Le segment de L i m a est de loin le mieux connu, avec plus des 2/3 des analyses compilées (186 analyses). Celles-ci proviennent en majorité (150 analyses) du complexe de Huaura , le plus méridional du segment (~ 10°45'-11°45') (fig. 2). L'ensemble des unités et super-unités de ce complexe ont été investiguées, ceci incluant, en particulier, les intrusions basiques précoces (~ 100 M a ) , encore dénommées "unité Patap" (16 analyses) et les granites tardifs (massifs de Sayán et Cañas datés vers 60 M a et granite de Pativilca daté vers 35 M a ) . A u nord du complexe de Huaura, le complexe de Fortaleza n'a fait l'objet que de 8 analyses chimiques, toutes portant sur la super-unité Santa-Rosa (soit environ la moitié des roches affleurantes, figure 2). Dans la partie septentrionale du segment de Lima, le complexe de C a s m a a fait l'objet de 12 analyses chimiques ; là encore, seule la super-unité Santa Rosa - de loin la mieux représentée (fig. 2) - a été investiguée.

L e segment de Trujillo (fig. 1) a été très peu étudié ; 9 analyses ont été compilées qui portent toutes sur la super-unité Señal Blanca.

Dans le segment d'Arequipa, les complexes de Pisco et Ica (~ 13°30'-14°15') sont les mieux connus avec respectivement 11 et 9 analyses. Plus au sud, le complexe de Yauca (~ 15°-15°45') n'a fait l'objet que de 6 analyses. Ces données couvrent les principales super-unités de ce segment soit : Linga (~ 100 M a ) , Pampahuasi (94 M a ) , Incahuasi (~ 80 M a ) et Tiabaya (~ 80 M a ) .

A la limite entre les segments d'Arequipa et de Toquepala, le complexe plutonique d'Arequipa a fait l'objet de 22 analyses, la plupart portant sur la super-unité Linga, ainsi que sur le porphyre minéralisé de Santa Rosa.

Dans l'état actuel, les données géochimiques sur le batholite côtier apparaissent encore très partielles ; en particulier, les plutons les plus septentrionaux (segment de Piura, figure 1) ne semblent pas avoir été investigues. Néanmoins, la plupart des analyses incluent des dosages de Sr et Y et/ou Y b , rendant possible l'identification d'éventuelles



adakites (Y faible et rapport Sr /Y élevé) (cf. infra). D e m ê m e , nous verrons que la base de données actuelle couvre les principaux secteurs minéralisés (segment d'Arequipa et complexe d'Arequipa), ce qui rend possible une première évaluation des rapports adakite/minéralisations au sein du batholite (cf. infra).



3. Caractères géochimiques généraux et représentation cartographique

Pour sa plus grande partie, le batholite côtier péruvien se présente c o m m e un ensemble de plutons calco-alcalins intermédiaires à acides (suite diorite quartzifère - tonalité -granodiorite - granite, soit Si02 ~ 57-78%) (Pitcher et al., 1985). Les roches basiques sont subordonnées et dans une large part correspondent à des intrusions précoces (~ 105-100 M a ) alignées sur toute la longueur du batholite et sans relation génétique évidente avec les granitoïdes ultérieurs (Regan, 1985). C e point est illustré par les diagrammes Si02 vs. K 2 0 (fig. 3) et Si02 vs. F e O / M g O (fig. 4). Dans le premier, les gabbros se définissent essentiellement c o m m e faiblement à moyennement potassiques, tandis que la grande majorité des granitoïdes (soit Si02 > 57%) se répartit entre les champs moyennement potassique et shoshonitique. D e m ê m e , dans le diagramme Si02

vs. F e O / M g O (fig. 4), tous les gabbros se définissent c o m m e tholéiitiques (ce qui est cohérent avec leur caractère peu potassique), tandis que les granitoïdes sont essentiellement calco-alcalins. Dans ce diagramme, l'évolution faible et irrégulière du rapport F e O / M g O à Si02 croissant exclut une relation génétique simple (ex. cristallisation fractionnée) entre gabbros et granitoïdes. Enfin, on notera que les caractères distinctifs des gabbros "Patap" se retrouvent dans les roches basiques plus récentes associées à la suite diorite quartzique - granite.

Les diagrammes Si02 vs. K 2 0 (fig. 3) et Si02 vs. F e O f / M g O (fig. 4) montrent l'affinité moyennement à fortement potassique et calco-alcaline de la grande majorité des granitoïdes du batholite côtier. Dans le diagramme P - Q (fig. 5), ils forment un nuage allongé s'étalant depuis les diorites quartzifères, vers les tonalités, les granodiorites et les granites. Seuls les granitoïdes du complexe d'Arequipa divergent en dessinant une lignée qui s'infléchit vers des compositions plus potassiques : monzodiorite et syénite quartzifères. Cette divergence est également bien illustrée par le diagramme Si02 vs. K 2 0 (fig. 3). Les roches correspondantes appartiennent essentiellement à la super-unité Linga, datées à 67 M a , et dont l'affinité potassique a été notée par Le Bel et al. (1985). Selon Pitcher et al. (1985), ce caractère potassique constitue le principal trait distinctif de la super-unité Linga néanmoins, ces auteurs regroupent sous cette appellation deux ensembles plutoniques bien distincts : 1/ les granitoïdes potassiques du complexe d'Arequipa (67 M a ) ; 2 / les monzodiorites et monzonites quartzifères des complexes de Pisco, lea et Yauca (segment d'Arequipa), au moins partiellement plus anciennes, puisque datées vers 100 M a . Dans le diagramme Si02 vs. K 2 0 (fig. 6), le caractère nettement potassique de la super-unité Linga, sur les complexes de Pisco et Ica, ne semble pas général, toutefois, le faible nombre d'analyses ne permet pas de conclusions définitives.



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- L K / M K

- M K / H K

-HK/SH

Fig. 3 - Diagramme Si02 vs. K20 (Peccerillo et Taylor, 1976) pour les roches

plutoniques du batholite cotier péruvien.

Super-unité Patap, complexes de Huaura, Fortaleza, Casma, Pisco, lea, Yauca et Arequipa, segment de Trujillo et massif de Pativilca.

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Fig. 4. - Diagramme Si02 vs. FeOt /MgO ßliyashiro, 1974) pour les roches plutoniques du batholite cotier péruvien. Mêmes figurés que dans la figure 3.



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A Huaura

A Trujillo

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O Yauca

• Arequipa

A Pativilca

X Reís.

Fig. 5 - Diagramme P-Q pour les roches pluíoniques du batholite côtier péruvien. C e diagramme, adapté de La Roche (1964), utilise deux paramètres : l'un (P) représente les proportions relatives de feldspath potassique (K, en positif sur l'axe des abscisses) et de pagioclase (-[Na+Ca], en négatif sur l'axe des abscisses), l'autre (Q) représente la silice non liée aux feldspaths ; il est proportionnel à la quantité de quartz dans la roche. Si, K , N a et C a représentent des quantités cationiques. Les moyennes de référence pour les différents types de roche plutonique sont tirées de Debon et Lefort (1983 ; 1988), elles sont abrégées c o m m e suit : go - gabbro, m z g o - monzogabbro, m z - monzonite, s - syenite, dq - diorite quartzifêre, m z d q - monzodiorite quartzifêre, m z q - monzonite quartzifêre, sq - syénite quartzifêre, to -tonalité, gd - granodiorite, ad - adamellite, gr - granite.

O CM

40

Fig. 6 -

Linga :

© Pisco

O Yauca

* Arequipa

- X L K / M K

-X M K / H K

-> H K / S H

45 50 70 75 80 55 60 65

Si02 {%)

Diagramme Si02 vs. K20 (Peccerillo et Taylor, 1976) pour les roches

pluíoniques du batholite côtier péruvien. super-unité Patap, complexes de Huaura , Fortaleza, C a s m a , Pisco, lea, Yauca et Arequipa, segment de Trujillo et massif de Pativilca.



Les considérations précédentes m'amènent à proposer la distinction entre trois types pétrologiques pour la représentation cartographique du batholite côtier (compilation en cours par D . Janjou) :


- une suite diorite quartzifere - tonalité - granodiorite - granite, d'affinité calco-alcaline et moyennement à fortement potassique, qui représente le type dominant ;

- u n e suite gabbro - monzodiorite quartzifere - granodiorite potassique - granite potassique (super-unité Linga), d'affinité shoshonitique, circonscrite à la partie sud du batholite (segments d'Arequipa et de Toquepala) et d'âge variable (100 M a au nord et 67 M a au sud).

N o u s verrons, dans ce qui suit, que l'identification de roches adakitiques, au sein du batholite, conduit à compléter cette nomenclature.



4 . Métallogénie

L a métallogénie des principaux segments (Lima, Arequipa, Toquepala, Trujillo) du batholite côtier est synthétisée par Pitcher (1985) et Vidal (1985). Les segments d'Arequipa et Toquepala sont de loin les plus intéressants, ceux de L ima et Trujillo apparaissant "relativement stériles" (Vidal, 1985).

Dans le segment d'Arequipa, trois types de minéralisation liées aux granites sont décrits dont les plus importants sont (Vidal, 1985) :

- des dépôts à chalcopyrite-molybdénite-scheelite (minéralisations à C u - M o - W et Z n -Pb-Bi-Ag), liés à des skarns adjacents aux super-unités Tiabaya (~ 80 M a ) et Incahuasi (~ 78 M a ) ;

- des veines hydrothermales à quartz-calcite-pyrite aurifère, exploitées pour A u ± A g et C u et concentrées entre 15 et 16° de latitude sud (Palpa-Ocoña District). A u nord, ces dépôts apparaissent en association spatiale avec la super-unité Tiabaya, au sud ils semblent associés à la super-unité Incahuasi ;

- des porphyres cuprifères de faible importance, circonscrits aux complexes plutoniques de Pisco et Ica et associés à la super-unité Tiabaya.

Le segment de Toquepala inclut les pincipaux gisements du batholite côtier. Ceux-ci sont des porphyres cuprifères dont l'un (Santa Rosa - Cerro Verde), daté vers 57 M a , a fait l'objet d'une étude détaillée (Le Bel, 1985).

Dans le segment de L ima , les seules minéralisations notables sont (Pitcher, 1985) :

- du cuivre disséminé associé à la super-unité Jecuan (-101 M a ) ;

- des porphyres cuprifères "mineurs" associés à la super-unité San Jerónimo (~ 68 M a ) .

Si on ne considère que les gisements les plus significatifs, trois types d'association avec des roches plutoniques apparaissent :

- association entre les super-unités Tiabaya et Incahuasi (segment d'Arequipa) et des skarns et veines hydrothermales à C u - P b - Z n - A u ;

- association entre la super-unité Tiabaya et des minéralisations porphyriques (complexe de Pisco-Ica) ;

- association entre un magmatisme tardif (Santa Rosa - Cerro Verde) et des minéralisations porphyriques majeures.



5. Magmatisme adakitique

Les principaux traits distinctifs d'une adakite sont une composition intermédiaire à acide, de faibles teneurs en Y et terres rares lourdes et des teneurs élevées en Sr et A 1 2 0 3 . Defant et D r u m m o n d (1990) proposent les critères de classification suivants : Si02 > 56%, A 1 2 0 3 > 15,5%, Y < 18 p p m , Y b < 1,8 p p m et Sr/Y (ou Sr/10*Yb) > 40. Les deux premières conditions étant remplies, un diagramme Y vs. Sr /Y (ou Y b vs. Sr/Yb) permet une discrimination entre adakites et roches non adakitiques.

Le Y vs. Sr/Y diagramme a été établi pour l'ensemble des analyses disponibles (fig. 7). U n e signature adakitique très "discrète" apparaît, moins de 5% de l'ensemble des roches analysées se plaçant dans le champ adakitique sensu stricto.

Etabli pour les seules roches associées à des minéralisations (fig. 8), le diagramme précédent met en évidence :

- la nature adakitique (Y ~ 7 p p m ; Sr/Y ~ 75) du porphyre cuprifère "majeur" de Santa-Rosa ;

- la nature "subadakitique" (Sr/Y ~ 35) à adakitique (Sr/Y ~ 40-55) de la super-unité de Tiabaya, étroitement associée aux veines et skams à C u - P b - Z n - A u du segment d'Arequipa et aux minéralisations porphyriques des complexes de Ica et Pisco ;

- la nature proparte subadakitique de la super-unité Incahuasi, associée aux veines et skarns à C u - P b - Z n - A u du segment d'Arequipa.

Etabli pour les roches apparemment "stériles", le diagramme Y vs. sr/Y (fig. 9) montre que le complexe de Huaura (segment de Lima) est le seul qui inclut des adakites (6 échantillons parmi les 130 analysés). Parmi ces 6 adakites, 3 sont des tonalités et granodiorites de la super-unité Santa Rosa (pas de minéralisations connues), 2 sont des dykes andésitiques d'extension limitée, et 1 est un monzogranite de l'unité San Jerónimo, cette dernière incluant quelques porphyres "mineurs" (Pitcher, 1985).

Le report, dans un m ê m e diagramme, des unités associées à des minéralisations significatives et des unités apparemment stériles (fig. 10), montre que la faible tendance adakitique decelée dans le batholite côtier est principalement due aux premières. Le "critère adakite" semble donc fournir un guide d'exploration utilisable dans cet ensemble plutonique. Ceci m'amène à proposer la distinction de deux nouveaux types pétro-logiques (s'ajoutant aux trois détaillés plus haut) en vue de la réalisation de la synthèse cartographique à 1/2 000 000, soit :

- u n e suite tonalite-granodiorite-granite d'affinité calco-alcaline subadakitique à adakitique (super-unités Tiabaya et proparte Incahuasi) ;

- des "pointements" adakitiques locaux (porphyres minéralisés).



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Fig. 7- Diagramme Y vs. Sr/Y (d'après Défaut et Drummond, 1990 et Thiéblemout et aL, 1997) permettant la discrimination des adakites, pour les roches plutoniques du batholite côtier péruvien.

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Fig. 8 - Diagramme Y vs. Sr/Y pour les roches plutoniques du batholite côtier péruvien associées à des minéralisations. 1/ super-unité Incahuasi (complexes plutoniques de Yauca, Pisco et Ica) ; 2/ super-unité Tiabaya (complexes de Yauca, Pisco, Ica et Arequipa) ; 3/ porphyre de Santa Rosa.



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Fig. 9 - Diagramme Y vs. Sr/Y pour les roches plutoniques du batholite côtier péruvien non associées à des minéralisations significatives : 1/ segment de Trujillo (super-unité Señal Blanca) ; 2 / complexe plutonique de Huaura ; 3/ complexe plutonique de Fortaleza; 4 / complexe plutonique de C a s m a ; 5/ complexe plutonique de Pisco (super-unités Linga et Pampahuasi) ; 6/ complexe plutonique d'Ica (super-unité Pampahuasi) ; Il complexe plutonique d'Arequipa (super-unités Linga et Yarabamba) ; 8/ granite de Pativilca.

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Fig. 10 - Diagramme Y vs. Sr/Y pour les roches plutoniques du batholite côtier péruvien. Comparaison entre les unités associées (ronds vides) et non associées (ronds pleins) à des minéralisations.



Conclusion

E n vue de la réalisation d'une carte à 1/2 000 000, la compilation géochimique du batholite côtier a m è n e à proposer une distinction entre cinq types pétiologiques principaux :


- une suite diorite quartzifère - tonalité - granodiorite - granite, d'affinité calco-alcaline et moyennement à fortement potassique, qui représente le type dominant au sein d u batholite ;

- u n e suite gabbro - monzodiorite quartzifère - granodiorite potassique - granite potassique (super-unité Linga), d'affinité shoshonitique, circonscrite à la partie sud du batholite (segments d'Arequipa et de Toquepala) et d'âge variable (100 M a au nord et 67 M a au sud) ;

- u n e suite tonalité - granodiorite - granite d'affinité calco-alcaline subadakitique à adakitique (super-unités Tiabaya et proparte Incahuasi) ;

- des "pointements" adakitiques locaux (porphyres minéralisés).

Seule une faible "tendance" adakitique est détectée au sein du batholite, néanmoins, le croisement avec les données minières montre que certains gisements majeurs (porphyre de Santa Rosa en particulier) sont en étroite association spatiale et temporelle avec un tel magmatisme. Ceci fournit un exemple supplémentaire de l'association privilégiée entre adakite et minéralisations porphyriques (Thiéblemont et ah, 1997). Plus largement, une assez bonne superposition apparaît entre magmatisme adakitique et minéralisations ; le "critère adakite" semble donc fournir un guide d'exploration utilisable au sein du batholite côtier.



Références

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