Mineralogy and Fluid Inclusions of the Cunas Emerald Mine, Maripí, Boyacá, Colombia

Abstract

The Cunas mine is currently one of the major producers of fine emeralds in Colombia; its emeralds typically display a magnificent green hue, which is highly appreciated in the world market. The mineralization is found in vanadium-rich black shales of the Muzo formation; emeralds occur in pockets within hydrothermal veins and breccias, consisting mostly of calcite, dolomite, albite, quartz, and minor pyrite, parisite-(Ce), and fluorite; hydrothermal alteration is pervasive and dominated by albitization and carbonatization. Emerald-hosted fluid inclusions are highly abundant and remarkably large and complex. Poly-phase inclusions are ubiquitous, occur both in emeralds and gangue minerals, and consist of two daughter crystals (typically halite and calcite or siderite; exceptionally parisite-(Ce)), a liquid brine, a CO2-N2-CH4-rich gas bubble, and occasionally minor liquid CO2. Vapor-rich inclusions were observed in quartz, and two-phase inclusions were identified in calcite and dolomite, thus suggesting a complex fluid evolution. Microthermometry analysis indicates the emerald-forming fluids were trapped at relatively low temperature ≈ 260-340°C and pressure ≈ 875-2400 kbar, with relatively high density —1.03 g/cm³—, and elevated salinity 39% NaCl eq. Wt.; other aqueous components detected include CaCl2, KCl, and FeCl2. Based on these data, we propose the emerald mineralization at the Cunas mine was originated by the mixing of two hydrothermal fluids of different sources; one fluid with high salinity derived from evaporite dissolution, responsible for the albitization of the host rocks; the second is a calcium-rich fluid evolved from connate waters, which was equilibrated by the interaction with calcareous and organic-rich wall rocks. As a result, emerald mineralization took place at structurally favorable sites where fluid mixing was promoted. The described geological and physicochemical features for the Cunas mine, are in agreement with an epigenetic sediment-hosted mineralization —Colombian-type— formed by the circulation and mixing of relatively low-temperature non-magmatic fluids.

Petrografía de las rocas de Consorcio en la mina de esmeraldas de Cunas (Maripí, Boyacá). Relación estratigráfica con rocas del Valle Medio del Magdalena (Colombia)

“…En el Cinturón Esmeraldífero Oriental (CEOR, flanco este de la cordillera Oriental), los depósitos se encuentran localizados en los municipios y distritos mineros de Chivor, Gachalá, Santa María de Batá, Ubalá y Macanal (Figura 1), con estructuras orientadas N30-40E, que corresponden estructuralmente al piedemonte oriental de la cordillera y forman un relieve moderado a fuerte (Romero-Ordóñez, 1993;Maya et al, 2004;Moreno et al, 2009;Aranguren-Canal et al, 2020). Los depósitos del Cinturón Esmeraldífero Occidental (CEOC, flanco oeste de la cordillera Oriental) se encuentran ubicados en los municipios y los distritos mineros de Muzo, Quípama, San Pablo de Borbur (Coscuez y Peñas Blancas), Otanche, Maripí, La Palma y Yacopí (Romero-Ordóñez, 1998;Branquet et al, 1999;Reyes et al, 2006;Giuliani et al, 2019;Romero-Ordóñez et al, 2021) (Figura 1), cuyas estructuras se orientan N20E, y dan lugar a un relieve moderado a fuerte (Maya et al, 2004;Mantilla et al, 2006;Reyes et al, 2006). La zona de estudio está limitada en sus flancos por importantes estructuras sinclinales-anticlinales y fallas regionales como la falla del río Minero, de Itoco (al sur del área de estudio) y el sinclinal de Muzo (Reyes et al, 2006); tal como se observa en la Figura 1.…”

“…Esta característica, además de conferir buena calidad gemológica (Romero-Ordóñez, 2003), es una firma geoquímica característica de la esmeralda colombiana en compensación de mayores contenidos de Cr y V (Mendoza-Parada, 1996). No obstante, Cunas tiene particularidades, ya que hay relativo enriquecimiento de V y empobrecimiento en Fe (Romero-Ordóñez et al, 2021). El desarrollo de brechas a lo largo de cabalgamientos y anticlinales relacionados con inversión tectónica ocurre debido al acortamiento, donde las estructuras iniciales son retrabajadas y brechadas (Branquet et al, 1999).…”

“…El relleno de venas extensionales produce la paragénesis de calcita y dolomita romboédrica, pirita, cuarzo, albita, moscovita, fluorita, parisita y esmeralda; calcita y pirita son los minerales más abundantes dentro del sistema de venas durante todo el proceso de mineralización. Es importante destacar que los rangos de temperatura en que se movilizaron las salmueras hidrotermales se encuentran dentro de la temperatura de formación reportada para las esmeraldas de Cunas, entre 260-340°C (Romero-Ordóñez et al, 2021). Con base en los modelos genéticos de Giuliani et al (2019), las esmeraldas colombianas son consideradas del tipo IIB.…”

“…A partir de catorce secciones delgadas pulidas (incluyendo las muestras REOCU-036, 040 y 041, y las presentadas en la Tabla 1), se determinó que en la mina Cunas (incluyendo Consorcio) hay cinco etapas mineralizantes: una etapa premineral, una de albitización, dos de carbonatización y una post-mineral o de alteración. En la Figura 6 se presenta la secuencia paragenética construida en el presente estudio, la cual es similar a otras construidas en estudios previos (Jiménez, 2017(Jiménez, , 2020Ramírez-Juya, 2020;Romero-Ordóñez et al, 2021).…”

“…En los trabajos de Jiménez (2020) y Ramírez-Juya, (2020) en la mina de Las Pavas, se indicaron las condiciones P-T para la mineralización de esmeralda de esta localidad, así como trabajos de espectroscopía y microtermometría realizados en Cunas (Romero-Ordóñez et al, 2021). Estos estudios pueden ser aplicados en futuros trabajos de exploración de esmeraldas.…”