Estudio geológico y gravimétrico de los granitoides de la antiforma de Cáceres: aplicación a la exploración de yacimientos minerales

      ESTRUCTURA Y OBJETIVOS DE LA TESIS DOCTORAL

      La Tesis Doctoral se estructura en dos partes; en primer lugar, se ha realizado un estudio geológico de la zona, que ha servido como documento base para la investigación geofísica, mediante gravimetría, lo que constituye la segunda parte y el cuerpo principal del trabajo.

      Hay que destacar, por una parte, que el estudio gravimétrico de grandes áreas graníticas, como es el caso que nos ocupa, va a proporcionar datos sobre la geometría de los plutones en profundidad, su distribución espacial y sus implicaciones sobre la evolución geológica. Por otra parte, las anomalías gravimétricas muestran una clara correlación con los cuerpos intrusivos, con los que a su vez, están espacialmente relacionadas la mayoría de las mineralizaciones del sector, que hacen que la zona tenga un alto potencial minero.

      La información que proporciona el método gravimétrico, constituye un objetivo prioritario, no sólo para la definición geométrica de los cuerpos intrusivos en profundidad, sino también para la investigación de los recursos minerales del sector.

      Los objetivos de este estudio se pueden concretar en dos aspectos fundamentales; por una parte, incrementar el conocimiento geológico-estructural del área, por lo que este trabajo encuadra dentro de una de las líneas de investigación de la Geodinámica áctual, como es el conocimiento de la estructura de la Litosfera, en relación con los procesos que la han generado. Por otra parte, posee un claro enfoque práctico dirigido al análisis del potencial minero de un sector de Extremadura, con especial incidencia en la exploración de yacimientos minerales relacionados con cuerpos intrusivos.

2 . Geología 5
2.1.- Introducción 5
2.2.- Localización geográfica 8
2.3.- Situación geológica 9
2.4.- Estratigrafía 11
2.4.1.- Materiales preordovícicos 12
2.4.1.1.- Proterozoico Superior 13
2.4.1.2.- Vendiense Superior 13
2.4.2.- Materiales paleozoicos 14
2.4.2.1.- Ordovícico 15
2.4.2.2.- Silúrico-Devónico Inferior 16
2.4.2.3.- Devónico Superior 17
2.4.2.4.- Carbonífero Inferior 18
2.4.2.5.- Carbonífero Superior 19
2.4.3.- Cobertera 20
2.5.- Rocas ígneas 22
2.5.1.- Plutón de Trujillo 24
2.5.2.- Plutones de Plasenzuela y Ruanes 26
2.5.3.- Complejo plutónico de Albalá y Montánchez 28
2.5.4.- Plutones de Alijares y Zarza de Montánchez 31
2.5.5.- Plutones de Santa Cruz y Zorita 32
2.5.6.- Batolito de Cabeza de Araya 34
2.5.7.- Granitos del área de Mérida: plutones de Sierra Bermeja y Al jucén 35
2.5.8.- Apófisis graníticas: El Trasquilón y granito de Cáceres 35
2.5.9.- Síntesis petrológica de los granitoides del área de estudio 37
2.5.9.1.- Granitoides de afinidad diorítica o cuarzodiorítica 38
2.5.9.2.- Granitoides calcoalcalinos de tendencia alumínica 39
2.5.9.3.- Leucogranitos 40
2.5.9.4.- Otras rocas: granitoides pre-F3 de deformación y migmatitas 41
2.5.9.5.- Rocas ígneas tardihercínicas (postcinemáticas) 42
2.6.- Metamorfismo 45
2.7.- Tectónica 47
2.7.1.- Deformaciones prehercínicas 48
2.7.2.- Deformaciones hercínicas 50
2.7.3.- Deformaciones tardihercínicas 50
2.7.3.1.- Observaciones de campo 50
2.7.3.2.- Análisis de lineamientos 52
2.7.3.3.- Modelo evolutivo de la fracturación 53
2.7.4.- Implicaciones del modelo de fracturación en la exploración de yacimientos minerales del área 54
2.7.5.- Deformación alpina 55
2.8.- Yacimientos e indicios minerales 57
2.8.1.- Mineralizaciones de estaño y wolframio. 59
2.8.2.- Minerales radiactivos 66
2.8.3.- Mineralizaciones de fosfatos 68
2.8.4.- Mineralizaciones de litio 70
2.8.5.- Mineralizaciones de barita 73
2.8.6.- Mineralizaciones de zinc-plomo-plata-cobre 74
2.8.7.- Mineralizaciones de antimonio 77
2.9.- Rocas industriales 80

3.- Gravimetría: método y técnicas 85
3.1.- Introducción y desarrollo histórico 85
3.2.- Instrumentación 91
3.2.1.- Gravímetro 91
3.2.2.- Altímetro 92
3.3.- Toma de datos y cálculo de la gravedad observada 95
3.3.1.- Calibración de aparatos 95
3.3.2.- Red de bases y programa de medidas 96
3.3.3.- Cálculo de la gravedad observada 99
3.3.4.- Corrección lunisolar 100
3.3.5.- Corrección de deriva 100
3.4.- Cálculo de la gravedad teórica 101
3.4.1.- Cálculo de la densidad de reducción 102
3.4.2.- Corrección por latitud 104
3.4.3.- Corrección por altitud 105
3.4.4.- Corrección topográfica 106
3.4.5.- Corrección isostática 108
3.4.6.- Controles de las mediciones y de los cálculos 109
3.5.- Cálculo de la anomalía de Bouguer. .. 111
3.6.- Obtención del mapa de anomalías de Bouguer 112

4. Interpretación 115
4.1.- Mapa de anomalías de Bouguer: análisis cualitativo 115
4.2.- Separación regional/residual 118
4.3.- Estudio de densidades 122
4.4.- Interpretación del mapa de anomalías residuales de Bouguer 129

5. Modelización gravimétrica 137
5.1.- Introducción 137
5.2.- Modelos gravimétricos 139
5.2.1.- Perfil 1 140
5.2.2.- Perfil 2 144
5.2.3.- Perfil 3 146
5.2.4.- Perfil 4 147
5.2.5.- Perfil 5 150
5.2.6.- Perfil 6 152
5.2.7.- Perfil 7 154

6.- Integración de datos: Conclusiones 157
6.1.- Integración de datos 157
6.2.- Conclusiones 163

Bibliografía.

Anexos.
Anexo I Bases gravimétricas.
Anexo II Cálculo de la anomalía de Bouguer.
Anexo Ill Medida de densidades.

Plano
Plano 1 Mapa geológico.

      • Se ha realizado un mapa geológico a escala 1:100.000, mediante la consulta y actualización de las cartografías y datos geológicos existentes y datos propios. Ésta ha supuesto un avance en el conocimiento geológico regional del área, además de servir como documento base para el estudio estructural y geofísico..

      • Se ha realizado la síntesis petrológica de los granitoides hercínicos. Éstos cubren un amplio espectro, desde términos más básicos de afinidad diorítica o cuarzodiorítica, hasta más ácidos de afinidad leucogranítica. Esta síntesis ha sido de gran utilidad para optimizar las facies graníticas que se han representado en la cartografía geológica a escala 1/100.000.

      • De el estudio de la fracturación a partir de las medidas de filones, diques y fracturas en campo, y a partir del análisis de lineamientos sobre la imagen Landsat TM 5, se desprende que las orientaciones preferentes de fallas y fracturas, – que coinciden con las direcciones principales de la fracturación tardihercínica en el Macizo Hespérico -, son las siguientes:

      •• NE-SO, principal en el análisis de lineamientos y de gran importancia metalogénica, ya que es mayoritaria en todos los grupos filonianos del sector y también sirve como canales preferentes para el emplazamiento de diques de pórfidos felsíticos.

      •• ENE-OSO, reconocida en el análisis de lineamientos y en campo con movimiento de sentido sinistral, además de dar lugar a grupos de venas mineralizadas, también favorece el emplazamiento de diques de pórfidos.

      •• N-S, mejor representada en campo, se presentan como fracturas asociadas al grupo de fallas NE-SO, dando lugar a venas pinnadas y ramificaciones.

      •• NO-SE, reconocida en el análisis de lineamientos como una dirección minoritaria, y en campo con movimiento de sentido dextral, en cuyas intersecciones con las del grupo NE-SO sinistrales, se originan también zonas de dilatación con abundante desarrollo de venas de cuarzo.

      •• E-O, reconocida principalmente en el análisis de lineamientos como una dirección de carácter minoritario.

      • En el análisis de lineamientos se reconocen así mismo, zonas de máximos de frecuencia, densidad y número de intersecciones, relacionadas con la localización de algunos yacimientos minerales. De hecho, gran parte de los indicios del área de estudio, se sitúan en estas zonas de mayor densidad de fractura y consiguiente conectividad, que debieron favorecer el drenaje de los fluidos mineralizados.

      • Se propone un modelo evolutivo para la fracturación que contempla dos etapas; una etapa de cizallamiento dúctil bajo una compresión máxima de orientación E-O (3a fase de deformación hercínica), seguida de una reactivación de las estructuras generadas con movimiento contrario, bajo una compresión máxima próxima a N-S en un régimen de transpresión prolongada que afectó a la zona. La extensión, de orientación aproximada E-O, favorece la intrusión de diques de pórfidos, y la removilización de los fluidos hidrotermales que van a dar lugar a los principales grupos filonianos. Los filones mineralizados de la zona (Sn, W, P, U, Ba, Pb y Zn) de orientación principal NE-SO (N45°E), ocuparían la posición de grietas tensionales entre segmentos de fallas NO-SE con movimiento dextral y NE-SO sinistrales.

      • Las implicaciones del modelo de fracturación en la exploración de yacimientos minerales, se pueden reflejar a escala local y regional. A escala local, las estructuras de extensión de orientación NE-SO, son las que favorecen el drenaje de fluidos, y por tanto son las idóneas para que se desarrolle una zona mineralizada. A escala regional, hay que considerar zonas de intersecciones de fallas con creación de espacios abiertos, teniendo en cuenta las conexiones de las redes de fracturas entre bandas de cizalla de orientaciones ONO-ESE y fallas NO-SE dextrales con las ENE-OSO sinistrales.

      • Se ha establecido una clasificación tipológica de los yacimientos minerales basada en la sustancia y en los minerales que constituyen las paragénesis. Se han diferenciado subtipos que se han descrito por sus características comunes más importantes, resaltándose los aspectos geométricos-estructurales y su relación con los mecanismos de deformación.

      • Se ha elaborado el mapa de anomalías de Bouguer a partir de un levantamiento gravimétrico que ha contemplado el establecimiento de una red de siete bases gravimétricas lo que ha permitido trabajar con valores absolutos de la gravedad, seguido de la observación y el cálculo en 776 estaciones de medida. El mapa de anomalías de Bouguer ha constituido un documento del que se ha obtenido una primera aproximación del significado geológico de las anomalías gravimétricas más importantes de la zona. En la interpretación conjunta del mapa geológico y del mapa de anomalías de Bouguer, se delimitan una serie de mínimos gravimétricos relativos que individualizan los plutones graníticos existentes, mientras que los máximos relativos están relacionados con los materiales metasedimentarios del CEG y con los materiales paleozoicos. Se diferencian áreas anómalas de carácter intermedio, relacionadas con cuerpos intrusivos de mayor densidad, y/o con cuerpos intrusivos desenraizados.

      • Se ha llevado a cabo la separación de las tendencias regional y residual de la anomalía de Bouguer, con el objetivo de obtener un mapa idóneo para definir la geometría de todas las unidades geológicas aflorantes o subaflorantes. El método matemático seleccionado para la separación ha sido el de ajuste de superficies polinómicas. Entre las superficies ajustadas se ha seleccionado la superficie de 3er grado como tendencia regional más idónea, apoyándose esta elección en criterios geológicos.

      • La medición y análisis de la densidad de 293 muestras, arrojan unas densidades medias globales de 2.72 g/cm3 para los materiales del CEG, 2.72 g/cm3 para los materiales paleozoicos, 2.82 g/cm3 para las rocas básicas y 2.64 g/cm3 para los materiales graníticos, dentro de éstos últimos se han diferenciado facies de diferente densidad que posteriormente se han utilizado en la modelización gravimétrica.

      • El mapa de anomalías residuales de Bouguer, ha servido para incrementar el conocimiento geológico del área de estudio, mediante la interpretación combinada con el mapa de lineamientos sobre la imagen Landsat TM, y la base geológica a escala 1:100.000. Las trazas de lineamientos observados en la imagen Landsat TM, tienen una buena correspondencia con las alineaciones de gradientes gravimétricos principales NO-SE y NE-SO, y éstos confieren a la zona una estructuración en unidades de forma aproximadamente romboidal, cuyos límites, aunque irregulares, están marcados por zonas de alta densidad de fractura y cuya confluencia es de gran interés estructural y metalogénico.

      • El levantamiento gravimétrico, junto con la cartografía de los diferentes cuerpos intrusivos y la medida de las densidades de las diferentes facies, ha permitido la modelización de siete perfiles gravimétricos, que han servido para establecer la geometría de los cuerpos graníticos en profundidad. Los parámetros más importantes obtenidos en la modelización, se presentan en la tabla 6.1, que resume las características principales de cada intrusivo aflorante modelizado.

      •• Existen unos intrusivos de grandes dimensiones (Albalá, Trujillo, Alijares y Santa Cruz – Zorita) que presentan una profundidad máxima comprendida entre 13 y 14.5 km, con contactos tumbados, divergentes y convergentes lo que les confiere una forma ligeramente asimétrica. Algunos presentan una disposición zonal facies, con las menos densas ocupando la parte central (Trujillo y Alijares), o intermedia (Santa Cruz). Estas facies se evidencian en el mapa de anomalías residuales por zonas de mínimos relativos, incluidos en la anomalía relativa mayor que genera el cuerpo intrusivo.

      •• Existen cuerpos intrusivos aflorantes de pequeñas dimensiones que alcanzan una profundidad máxima de 3 km – 5 km. En general, presentan contactos convergentes lo que les confiere una forma bastante simétrica, aunque el plutón de Plasenzuela presenta en la zona norte contactos divergentes, mientras que los contactos de la zona sur están verticalizados y son convergentes. Esta forma podría estar relacionada con una zona de fractura de dirección aproximada N-S situada al O del plutón y a su vez relacionada con los indicios minerales de Pb y Ag que se localizan en esa zona.

      •• La modelización gravimétrica de los cuerpos graníticos no aflorantes pone de manifiesto la existencia, al SO del plutón de Albalá, de un cuerpo de baja densidad, de 8 km – 9 km de ancho, no aflorante, situado a una profundidad comprendida entre 2 y 10 km. Su posición es muy próxima a la de numerosos diques de cuarzo asociados a indicios minerales de Sn y W. La modelización de las anomalías menores situadas al este del batolito de Cabeza de Araya pone de manifiesto la existencia de varios cuerpos aislados subaflorantes, muy próximos a la superficie con una profundidad máxima comprendida entre 4 km y 8 km. Por último, se destaca que la mineralización de Sn-W de la mina de La Parrilla, está probablemente relacionada geneticamente con un granito en profundidad, no obstante la confirmación de ésta hipótesis requeriría un trabajo de exploración de más detalle.

      • Por último queremos hacer constar que la integración de la geología y la gravimetría, es el método más adecuado para investigar la geometría de los cuerpos plutónicos, en áreas donde éstos muestran un marcado contraste de densidad con las rocas encajantes. También se ha demostrado, – y este es el caso, en parte, de la zona central de Extremadura -, que un control exahustivo en la toma de datos, y en los cálculos que conllevan a la obtención de la anomalía de Bouguer, unido a un profundo conocimiento de la geología del sector y de las densidades características de los materiales, aporta la información necesaria para entender y modelizar las áreas graníticas caracterizadas por un menor contraste de densidad con el encajante. Por consiguiente, el mapa de anomalías de Bouguer constituye un documento imprescindible en el estudio de la localización y extensión de los plutones graníticos y por ende en el conocimiento de la distribución de los indicios minerales asociados a ellos.

      
• Los resultados obtenidos mediante la combinación de técnicas multidisciplinares de investigación, partiendo de la geología del terreno, el análisis estructural y geométrico de la fracturación, el estudio petrológico de los granitoides y la gravimetría regional, resulta ser una herramienta clave en la selección de áreas potenciales para la futura exploración minera del sector.