geoquímica ymad

XI Congreso Peruano de Geologa. Trabajos Cientficos Sociedad Geolgica del Per

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ZONACIN GEOQUMICA DEL DISTRITO MINERO

AGUA DE DIONISIO (YMAD), ARGENTINA

Adolfo GUTIRREZ*, N. GUERRA S.** & M. C. ALDERETE*

(*) Universidad Nacional de Tucumn, Facultad de Ciencias Naturales e I.M.L. Miguel Lillo 205, (4000) San Miguel

de Tucumn, Argentina: [email protected] [email protected] (**) Universidad Catlica del Norte, Departamento de Ciencias Geolgicas. Av. Angamos 0610, Antofagasta, Chile.

[email protected]

RESUMEN

Se estudiaron los datos qumicos de rocas alteradas de superficie, obtenidos por JICA (1987) de algunos

yacimientos del distrito minero Agua de Dionisio (YMAD): 402 muestras tomadas de las zonas de alteracin de los Yacimientos Agua Tapada, Santo Domingo, La Josefa, Morro Bola, Alto de la Blenda, Faralln

Negro, Las Pampitas, El Durazno y La Alumbrera, analizados por Au, Ag, Cu, Pb, Zn, Mn, Mo y As.

Los datos qumicos fueron sometidos a tratamiento geoestadstico, obteniendo parmetros de estadstica

descriptiva, estadstica espacial (mapas de tendencia de distribucin de elementos) y estadstica analtica

(anlisis de grupos y anlisis de factores). La concentracin promedio de los elementos es variable en cada yacimiento del distrito YMAD; sin embargo, existe cierta regularidad en la concentracin promedio de

algunos elementos que permite comparar a los yacimientos del tipo prfido cuprfero con los epitermales.

Las diferencias contrastantes estn dadas por los elementos Cu, Pb, Mn, Mo y As. La concentracin

promedio de los elementos Cu, Pb y Mo es mayor en los yacimientos tipo prfidos de cobre que en los epitermales; y al contrario, la concentracin promedio de los elementos Mn y As es mayor en los

yacimientos epitermales que en los prfidos de cobre (Tabla II).

La zonacin de elementos en el distrito YMAD, refleja la ubicacin de los yacimientos epitermales (Au-Ag-

As), prfidos de cobre (Cu-Au-Mo) y las zonas perifricas de los mismos (Pb-Zn-Mn). Se interpreta que la

zonacin de elementos en el distrito se corresponde con un patrn estructural NW-SE y NE-SW, a la vez que

gradientes de temperatura han controlado la dispersin de los elementos.

La asociacin de elementos Pb-Zn-Mn y Au-Cu-Mo son indicativas de la zona media del sistema hidrotermal

del distrito y de la presencia de Au-Cu en el sistema, respectivamente.

INTRODUCCIN

El distrito YMAD comprende parte de un edificio volcnico emplazado hacia fines del Terciario en el

extremo norte del ambiente morfoestructural de sierras Pampeanas Nor-occidentales en la provincia de

Catamarca, Argentina (Figura 1).

Este distrito minero aloja yacimientos tipos prfido de cobre y epitermal. En el sector central del distrito se

encuentran los yacimientos tipo filonianos Au (Mn, Ag, As, Pb, Zn), emplazados en fracturas de rumbo

general NW-SE, con buzamientos subverticales o levemente inclinadas al norte y al sur; y en las periferias del distrito, al norte, este y sur, se han formado los yacimientos tipo prfido cuprfero (Cu-Au) (Figura 2).

En el extremo sudeste del distrito, en la sierra de La Ovejera, afloran metamorfitas de edad Precmbrico superior-Cmbrico inferior definidas como Formacin El Suncho (Mirr y Aceolaza, 1972); estn

integradas por pelitas y psamitas finas de color gris verdoso a verde oscuro caracterizadas como pizarras y

filitas por Durand (1980). Las rocas gneas de Faralln Negro son predominantemente de afinidad

calcoalcalina con alto contenido de potasio y otras exhiben afinidad toletica (JICA, 1987; Sasso, 1997). Los afloramientos de rocas granticas en el sector oriental del distrito, constituyen la prolongacin del batolito de

Capillitas (Gonzlez Bonorino, 1951). Estas rocas, datadas en 449 +/- 15 Ma por Mc Bride et al. (1975)

intruyen a la Formacin El Suncho. Los afloramientos forman parte del cerro Bola de Atajo y del intrusivo ubicado al sur de la sierra de La Ovejera donde se encuentra el Bajo de San Lucas (Figuras 2 y 3).


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Afloramientos de sedimentitas continentales de edad Mioceno (similares a las descritas por Turner, 1962 en

las sierras de Las Cuevas y Chango Real) se observan en el sector noreste en los flancos del cerro El

Durazno y en las partes altas de la sierra La Ovejera-Bajo de San Lucas, al sudeste del distrito (Figuras 2 y

3). Estn constituidas por areniscas y limolitas pardas rojizas, calcreas, micceas, que intercalan con conglomerados y arcillitas de poca potencia. Las areniscas se apoyan discordantes sobre las rocas granticas

y metamrficas y estn cubiertas e intrudas por rocas volcnicas del Complejo Volcnico Faralln Negro

(Durand, op cit.). Gonzlez Bonorino (1950) describe a las rocas del rea de Faralln Negro como El Complejo Volcnico, definido posteriormente en detalle como el Grupo Volcnico Faralln Negro por

Llambas (1970). Posteriores trabajos de Porto y Fernndez (1982) y Porto y Danieli (1984) incluyen a las

rocas volcnicas de Faralln Negro en el Grupo Aconquija (Mon y Urdaneta, 1972), asignndoles el carcter de Subgrupo.

El Complejo Volcnico Faralln Negro, est limitado al noreste y sudoeste por las Fallas horizontales

dextrales Amanao y Ampujaco, respectivamente; y en su interior se presentan estructuras de rumbo preferencial NW-SE y otras de rumbo NE-SW menos frecuentes (Gutirrez, 2000).

MTODOS GEOQUMICOS Y GEOESTADSTICOS

En el ao 1987 como parte de los trabajos de exploracin de las vetas epitermales de Alto de la Blenda, la

Empresa JICA realiza el muestreo y anlisis qumico de las rocas alteradas de las zonas de Agua Tapada (vetiforme y prfido de cobre), Alto de la Blenda y Faralln Negro (vetiformes), Las Pampitas, El Durazno y

La Alumbrera (prfidos de cobre) (Figura 2). En total se tomaron 402 muestras, las que fueron sometidas a

anlisis qumico para determinar ocho elementos: Au, Ag, Cu, Pb, Zn, Mn, Mo y As. Oro fue analizado por

ensayo al fuego y los otros siete elementos con el mtodo de absorcin atmica. Los lmites de deteccin fueron los siguientes: Au: 0.005 ppm; Ag: 1 ppm; Cu: 2 ppm; Pb: 5 ppm; Zn: 2 ppm; Mn: 5 ppm; Mo: 5 ppm

y As: 2 ppm.

En la zona referida como Agua Tapada, el muestreo de rocas alteradas incluye manifestaciones minerales

vetiformes y tipo prfido de cobre. De oeste a este, estas manifestaciones minerales toman diferentes

nombres: Agua Tapada, es un prfido de cobre al cual se piensa est asociada mineralizacin vetiforme (JICA, op cit.) y las vetas epitermales Santo Domingo, La Josefa y Morro Bola (Figura 2). Estas vetas

epitermales estn constituidas por filones de cuarzo y carbonatos conteniendo minerales de oro, plata y

manganeso (JICA, op cit.), al igual que las vetas epitermales de Faralln Negro y Alto de la Blenda

(Malvicini y Llambas, 1963; Pantorrilla, 1995).

Los datos qumicos fueron sometidos a tratamiento geoestadstico. Se obtuvieron parmetros de estadstica

descriptiva (Tabla I), estadstica espacial (mapas de tendencia de distribucin de elementos, Figuras 4 y 5) y estadstica analtica (anlisis de factores, Tabla III y anlisis de grupos, Tabla IV); parmetros a travs de los

cuales es posible interpretar el grado de dependencia de las variables y relacionarlos a los procesos que

produjeron la distribucin de los elementos en el medio natural (Lepeltier, 1969; Sinclair, 1974; Saager y

Sinclair, 1974; Levinson, 1980; Siegel, 1992). La Tabla II es un cuadro comparativo de las concentraciones promedios de los elementos.

DESCRIPCIN DEL COMPORTAMIENTO GEOQUMICO DE LOS ELEMENTOS

Los anlisis estadsticos realizados, determinaron que el 80% del elemento plata, el 57% del elemento

molibdeno y el 49% del elemento arsnico presentan valores que se encuentran por debajo del lmite de deteccin (1 ppm; 5 ppm y 2 ppm, respectivamente) (Tabla I).

El patrn de distribucin de los elementos en el distrito YMAD, coincide con la ubicacin de los tipos de yacimientos. La distribucin del elemento oro muestra el extremo sur de una forma elptica. El patrn de

dispersin NE de este elemento se corresponde con la orientacin NW-SE de los vetiformes en la zona

central del distrito, y la tendencia de dispersin NW tiene su origen en los yacimientos tipo prfidos de

cobre El DuraznoLa Alumbrera (Figura 4a).


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Las curvas de distribucin de los elementos plata y arsnico, se corresponden con la ubicacin de los

yacimientos vetiformes en la zona central y tienen la misma tendencia de dispersin NE (Figuras 4b y 5d).

Un patrn lineal NW-SE caracteriza la distribucin del elemento plata y curvas abiertas hacia el SW corresponden a la distribucin del elemento arsnico.

El patrn de distribucin del elemento cobre muestra una forma semicircular, la dispersin tiene tendencia E-W y se produce a partir de la ubicacin de los prfidos El DuraznoLa Alumbrera (Figura 4c).

El patrn de distribucin de los elementos plomo, zinc y manganeso tiene forma curva, abierta hacia el norte y la dispersin de los elementos se produce hacia el sur (Figuras 4d, 5a y 5b), abarcando a todos los

yacimientos muestreados.

El patrn de distribucin del elemento molibdeno presenta una forma curva, abierta hacia el SW; la dispersin se produce hacia el NW a partir de la ubicacin de los prfidos La Alumbrera-El Durazno

fundamentalmente y curvas de tenores bajos se corresponden con los prfidos de Agua Tapada-Las Pampitas

(Figura 5c).

El anlisis multivariado de los elementos, determin tres factores (Tabla III). En el primer factor se

encuentran los elementos Pb-Zn-(Mn), manganeso se presenta subordinado; el segundo factor est

representado por los elementos Au-Cu-Mo y en el tercer factor estn presentes los elementos Ag-As. Los elementos correspondientes a los factores uno y dos, estn espacialmente asociados formando grupos de

elementos (Tabla IV). Los elementos Pb-Zn-Mn tienen adems la misma tendencia de dispersin (hacia el

sur) (Figuras 4d, 5a y 5b) y los elementos Au-Cu-Mo tendencia general hacia el NW (Figuras 4a, 4c y 5c). Los elementos Ag-As del tercer factor estn relacionados espacialmente con la asociacin Ag-Pb-Zn-Mn-As

(Tabla IV) y tienen tendencia de dispersin hacia el NE (Figuras 4b y 5d).

PATRN DE DISPERSIN GEOQUMICA DEL DISTRITO

En el proceso de formacin de un yacimiento a partir de un fluido hidrotermal, la depositacin de los minerales en el ambiente primario hace que los elementos qumicos se concentren o se dispersen en torno a

l en funcin de su movilidad hipgena, configurando por lo tanto una zonacin geoqumica vertical y

horizontal (Rose et al., 1979; Levinson, 1980; Cruzat, 1984; Silberman and Berger, 1985; Pirajno, 1992); y

en algunos casos, el patrn de distribucin puede dar indicios sobre la fuente del yacimiento sobre los procesos que forman mena (Krauskopf, 1967). En el distrito YMAD, el patrn de dispersin de los

elementos, claramente se asocia con los tipos de yacimientos epitermales (Au, Ag, As) y prfidos de cobre

(Cu, Au, Mo) evidenciando la fuente del fluido hidrotermal; y los elementos Pb-Zn-Mn forman una aureola de concentracin perifrica (Figura 6). En este proceso, los complejos sulfurados como constituyente

importantes de menas de afiliacin gnea (intermedias y silceas), controlan la migracin y precipitacin de

minerales, al igual que lo hacen los complejos clorurados en los diferenciados mficos (Park and Mac

Diarmid, 1964; Skinner, 1979).

Diferentes factores contribuyen a la zonacin mineral de un yacimiento; la permeabilidad, por ejemplo, no

slo depende de las caractersticas de la roca hospedante, sino tambin de procesos previos o simultneos a la circulacin del fluido hidrotermal, como son silicificacin, brechizacin y fracturacin de las rocas. Los

fluidos hidrotermales, constantemente cambian sus caracteres al reaccionar con las paredes de la roca de

caja, y la disminucin de temperatura y presin hace disminuir la solubilidad de las sustancias (que tambin depende de la concentracin de voltiles H2S, CO2 y del contenido salino de la solucin), provocando la

precipitacin de los minerales en forma secuencial hacia zonas de mayor estabilidad, conocindose la

secuencia temporal de la depositacin mineral como paragnesis y la distribucin espacial como zonacin

(Park and Mac Diarmid, op cit.; Barnes and Czamanske, 1967, Routhier, 1980; Tvalchrelidze, 1993). Se observa que la distribucin espacial de elementos en el distrito YMAD, en lneas generales, responde a un

control tectnico NW-SE (Au-Ag-As) al cual se relacionan los yacimientos epitermales y NE-SW (Au-Cu-

Mo) asociado con los prfidos de cobre (Figura 6); a la vez que el patrn de dispersin geoqumica evidencia la disminucin de la solubilidad de las sustancias minerales por efecto de la temperatura, los elementos Au-


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Cu-Mo se concentran en la zona de la fuente hidrotermal y los elementos Pb-Zn-Mn se concentran en las

periferias donde la temperatura del fluido es menor (Figura 6). La zonacin puede ser definida por las

diferencias entre especies minerales, por los diferentes tipos de metales asociados, por el contenido de

sulfuros, por el contenido de elementos menores, y otros parmetros, debido a que el carcter de la zonacin descrito por diferentes ndices fsico-qumicos no cambia; pero estas aureolas que se forman en torno al

yacimiento, no siempre son regulares, ni simtricas, y tampoco se repiten de un yacimiento a otro, porque la

dispersin de los elementos tambin depende, principalmente, de la concentracin, de las estructuras y de los distintos estadios de mineralizacin (Thompson, 1993; Tvalchrelidze, 1993).

Al ocurrir ebullicin en el sistema hidrotermal, a altas temperaturas, los elementos Zn, Mn, Pb, Ag, entre otros, se separan en la fase de salmuera rica en cloro, mientras que los elementos Cu, As, Au, S, y otros, se

separan en la fase de vapor debido a la accin del HS- (Heinrich et al., 1999); pero por debajo de los 400 C,

la fase de vapor no es efectiva como agente de transporte (Barnes and Czamanske, op cit.). El hecho de que

la zonacin de minerales sea la misma en amplios rangos de temperatura, presin y condiciones geolgicas, implica que los metales estn en solucin en la forma de complejos, con similares propiedades

termodinmicas y estequiomtricas, y el orden de depositacin de minerales adyacentes seguir la secuencia

de depositacin dependiendo de la abundancia relativa en el depsito; as, en un depsito de Zn, primero se deposita esfalerita y luego calcopirita, pero en un depsito de Cu primero se deposita calcopirita y luego

esfalerita (Barnes and Czamanske, op cit.; Barnes, 1979).

Los sulfuros son los minerales ms caractersticos de las vetas, ellos fueron depositados por el fluido ascendente y la zonacin mineral est estrechamente relacionada a rangos de temperatura; junto con los

arseniuros de Fe, Ni, Co, Mo, siguen secuencialmente o contemporneos a la depositacin de los xidos

(Park and Mac Diarmid, op cit.; Krauskopf, 1967; Dana and Ford, 1969). Segn la teora clsica, molibdenita, casiterita, wolframita, magnetita, ilmenita, se encuentran en el rango de temperatura de 500-

300C; mientras que oro, galena, esfalerita, pirita, calcopirita, bornita, arsenopirita, tetrahedrita, enargita

constituyen la etapa intermedia entre 300-150C y finalmente pirita, marcasita, estibina y cinabrio se ubican entre 150-50C (Dana and Ford, op cit.; Sawkins, 1990). Es evidente que en el distrito YMAD nos

encontramos en la parte media del sistema hidrotermal. Esta observacin queda demostrada por los grupos

de elementos representados en la Tabla IV y los factores representados en la Tabla III. Pb-Zn-Mn son los

elementos prioritariamente agrupados en la Tabla IV y constituyen el primer factor en la Tabla III, representando a los sulfuros de la parte superior del sistema hidrotermal de los yacimientos tipo prfidos de

cobre y la parte inferior del sistema hidrotermal de los yacimientos epitermales, entre los 300-400C. Au-

Cu-Mo es el segundo grupo de elementos en la Tabla IV y el segundo factor de la Tabla III, representando a los sulfuros de mayor temperatura en el sistema hidrotermal de yacimientos tipo prfidos de cobre. En el

yacimiento La Alumbrera Stultz (1985) determina que la primera fase del fluido hidrotermal habra ocurrido

a 300-700C y la segunda fase a 175-400C; posteriormente, Ulrich (1998) determina temperaturas de 500-750C y 350-400C correspondientes a la primera y segunda fase. Malvicini y Llambas (1963)

interpretan que en Faralln Negro el primer estadio de mineralizacin habra ocurrido a los 300-350C;

datos similares obtiene JICA (1988) para el yacimiento Alto de la Blenda, indicando que en el primer estadio

la temperatura habra sido de ~339C y en el tercer estadio ~151C.

CONCLUSIONES

En el distrito YMAD el patrn de dispersin de los elementos refleja un control estructural con tendencia

NE-SW asociado a los yacimientos tipo prfidos de cobre y NW-SE asociado a los yacimientos epitermales

(Figura 6). Los elementos Au-Ag-As describen un patrn NW-SE con tendencia de dispersin geoqumica al NE relacionados con los yacimientos epitermales en la zona central del distrito (Figura 6). Los elementos

Au-Cu-Mo, en cambio, se concentran en la periferia del distrito, asociado con los yacimientos de cobre La

Alumbrera, El Durazno-Las Pampitas, describiendo un patrn NE-SW con tendencia de dispersin NW

(Figura 6). El patrn de dispersin de los elementos Cu-Mo, se extiende tambin en el sector norte del distrito con tendencia de dispersin hacia el sur, asociado posiblemente al prfido de Agua Tapada (Figura

6).


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De la Tabla II se desprende, adems, que la concentracin promedio del elemento manganeso es mayor en

los yacimientos epitermales; y al contrario, la concentracin promedio del elemento plomo aumenta en los

yacimientos de cobre.

La distribucin zonal de los elementos parece corresponder a un orden de depositacin secuencial decreciente de la solubilidad de los elementos como funcin de la disminucin de temperatura, similar a los

modelos de yacimientos descriptos en la literatura (Barnes and Czamanske, 1967; Silberman and Berger,

1985; Sawkins, 1990; Henley and Berger, 1993; Thompson, 1993; Tvalchrelidze, 1993; Heinrich, 1995). Las zonas estn representadas por los conjuntos de elementos Au-Cu-Mo-(Ag-As) que se concentran en las

zonas cercanas a la fuente del fluido hidrotermal, y los elementos Pb-Zn-Mn en las zonas de menor

temperatura (Figura 6).

Ulrich et al. (1999), al comparar datos de los yacimientos La Alumbrera y Grasberg (Indonesia), determinan

que existe estrecha correlacin entre la distribucin de oro y cobre en los yacimientos tipo prfidos de cobre

en todas las escalas, desde el intercrecimiento textural en el mineral hasta la concentracin de elementos en el yacimiento, lo que implica que estos dos metales sean indicadores directos de los procesos de

enriquecimiento hidrotermal. A pesar que los elementos Ag-As-Mo se encuentran por debajo del lmite de

deteccin y estadsticamente pueden no ser representativos, se correlacionan perfectamente con las vetas epitermales (Ag-As) y con los yacimientos de cobre (Mo) (Tabla I).

Existe buena correspondencia entre los parmetros estadsticos determinados. Los elementos Pb-Zn-Mn se

presentan agrupados (Tabla IV) constituyendo el primer factor (Tabla III) y se concentran en las zonas de menor temperatura (Figuras 4d, 5a y 5b); Los elementos Au-Cu-Mo, tambin forman grupos (Tabla IV),

constituyen el segundo factor (Tabla III) y se concentran en las zonas de mayor temperatura (Figuras 4a, 4c y

5c). Los elementos Ag-As que en los mapas de dispersin estn asociados (Figuras 4b y 5d), constituyen el tercer factor (Tabla III) y forman complejos con los elementos Pb-Zn-Mn (Tabla IV).

La distribucin zonal de los elementos, los grupos espacialmente asociados y los factores determinados, indican que en el distrito YMAD nos encontramos en la parte media del sistema hidrotermal de los

yacimientos estudiados, correspondiente a la parte superior del sistema tipo prfido de cobre y en la parte

inferior del sistema epitermal.

AGRADECIMIENTOS

Expresamos nuestro agradecimiento a la Universidad Nacional de Tucumn (Argentina), al Programa de Magster de la Universidad Catlica del Norte (Chile); y a la empresa YMAD por haber facilitado el material

de base para el estudio geoqumico. Nuestro agradecimiento tambin a la valiosa colaboracin del Dr.

Guillermo Chong D.

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Elementos N Vlido Promedio Mnimo Mximo Desv. Est. P+2Ds

Au ppm 398 0,02 0,003 1,3 4 8,02

Ag ppm 398 0,6 0,2 13 2 4,06

Cu ppm 398 21 1 3020 5 31

Pb ppm 394 28 15 1021 2,3 33

Zn ppm 394 69,5 7 1862 3 75

Mn ppm 394 409 39 11220 4 417

Mo ppm 398 4 1 130 3 10

As ppm 398 2 0,4 180 5 12

Tabla II - Cuadro comparativo de concentracin promedio de elementos (ppm)

1) Levinson, 1980. 2) Krauskopf, 1967. 3) Yacimientos del distrito YMAD

Elementos Corteza Rocas El Agua La Faralln Alto de la Las

interm. Durazno Tapada Alumbrera Negro Blenda Pampitas

Au 0,004 0,004 0,06 0,01 0,05 0,03 0,02 0,02

Ag 0,07 0,05 0,6 0,8 0,4 0,2 0,2 0,2

Cu 55 30 66 15 59 14,5 11 41

Pb 12,5 15 32 37 24 19 18 34

Zn 70 60 96 115 20 70 78 48

Mn 950 540 560 879 163 859 1291 192

Mo 1,5 1 3 4 5 1 1 5

As 1,8 1,9 1,12 5 0,8 5 4 3

1) 2)

Tabla I - Estadstica descriptiva. Rocas de alteracin. YMAD

Valores aritmticos

3)


- 15 -

Stat.

Factor

Analysis

Factor Factor Factor

Variable 1 2 3

Au ppm 0,027987 0,844515 0,115354

Ag ppm 0,076016 0,037005 0,818632

Cu ppm 0,020308 0,820705 -0,064368

Pb ppm 0,823196 -0,023668 0,265023

Zn ppm 0,913541 -0,005811 -0,072951

Mn ppm 0,662102 0,043558 0,14867

Mo ppm -0,019838 0,734642 -0,023749

As ppm 0,15899 -0,023329 0,732683

Expl. Var. 1,983235 1,930866 1,322658

Prp. Total 0,247904 0,241358 0,165332

Stat.

Cluster

Analysis

Linkage Obj. N Obj. N Obj. N Obj. N Obj. N Obj. N Obj. N Obj. N

distance 1 2 3 4 5 6 7 8

0,3063855 Pb ppm Zn ppm

0,4299317 Au ppm Cu ppm

0,5661964 Au ppm Cu ppm Mo ppm

0,5889446 Pb ppm Zn ppm Mn ppm

0,6333537 Ag ppm Pb ppm Zn ppm Mn ppm

0,7146191 Ag ppm Pb ppm Zn ppm Mn ppm As ppm

0,9022926 Au ppm Cu ppm Mo ppm Ag ppm Pb ppm Zn ppm Mn ppm As ppm

Amalgamation rule: Single Linkage

Distance measure: 1-Pearson r

Tabla IV - Distrito YMAD

Amalgamation Schedule

Tabla III - Distrito YMAD

Factor Load. (Varimax normalized)

Extraction: Principal components

(Marked loadings are >0.70)

geoquímica ymad

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