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ALTERACIONES HIDROTERMALES
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1. Introduccin
2. Procesos de mineralizacin
2.1 Soluciones acuosas en procesos geolgicos
2.2 Soluciones hidrotermales y soluciones mineralizantes
2.3 Alteraciones hidrotermales
3. Naturaleza de las soluciones acuosas
3.1 Caractersticas de las soluciones
3.2 Composicin, presin, temperatura, Eh, pH e istopos
3.3 Alteraciones hipgenas hidrotermales
3.4 Alteraciones suprgenas
INDICE
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INDICE
4. Transporte y precipitacin4.1 Mecanismos de migracin de las soluciones4.2 Estabilidad fsico-qumica de las soluciones4.3 Estabilidad fsico-qumica de los minerales
5. Tipos de alteraciones y zonacin por yacimientos5.1 Tipos de alteraciones5.2 Mineraloga y texturas5.3 Zonacin por yacimientos
6. Mtodos de estudio de las alteraciones hidrotermales6.1 Determinacin macroscpica6.2 Microscopa de polarizacin6.3 Difractometra de rayos X6.4 Espectroscopa del infrarrojo6.5 Inclusiones fluidas
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1. INTRODUCCION
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Son cambios mineralgicos, texturales y qumicos que seproducen en las rocas como respuesta al desequilibrio fsico-qumico que se genera por accin de las soluciones hidrotermalesque circulan por ellas.
ALTERACIONES HIDROTERMALES
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Fu
ente
Variacin de temperatura, presin, pH y Eh a lo largo delrecorrido
Procesos de disolucin, reemplazamiento y precipitacinde minerales
Variacin de minerales y texturas en diferentes zonas alo largo del recorrido
Recorrido de soluciones a travs de las rocas
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H2O, H2S, HCl,HF, CO2, H2
SOLUCIONES HIDROTERMALES
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Yacimiento mineral
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H2O, H2S, HCl,HF, CO2, H2METALES
SOLUCIONES HIDROTERMALES
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H2O, H2S, HCl,HF, CO2, H2METALES
Las caractersticas y las reacciones de las
soluciones hidrotermales se ven plasmadas en las
alteraciones y en la formacin de yacimientos
minerales.
Yacimiento mineral
SOLUCIONES HIDROTERMALES
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Gua de exploracin
Formulacin del modelo gentico del yacimiento
PARA QUE ESTUDIAMOS LASALTERACIONES HIDROTERMALES?
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CARACTERSTICASFSICO-QUMICAS
DE LAS SOLUCIONES
FORMACINDE MINERALES
MINERALES YTEXTURAS DEALTERACIN
INTERPRETACINDE LAS CONDICIONES
DE FORMACIN
ESTUDIODESCRIPTIVO
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OBSERVACIONES
INTERPRETACINRAZONAMIENTO
CONOCIMIENTOSTERICOS
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2. PROCESOS DE MINERALIZACION
(CONCEPTOS GENERALES)
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Soluciones acuosas en procesos geolgicos
Soluciones hidrotermales y soluciones mineralizantes
Alteraciones hidrotermales
ALTERACIONES HIDROTERMALES
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La solucin acuosa es una mezcla homognea de agua comosolvente con una serie de compuestos inicos disueltos en ella(solutos).
SOLUCIONES ACUOSAS EN PROCESOS GEOLOGICOS
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NM
Sill
Lacolito
Intrusivo
Dique
ROCAS IGNEAS16
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Roca piroclstica
Lava
ROCAS IGNEAS VOLCANICAS17
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ROCAS METAMORFICAS
NM
100 km
10 k
m
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ROCAS SEDIMENTARIAS
NM
100 km
10 k
m
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Las soluciones acuosas intervienen en diversos procesosgeolgicos (intrusivos, volcnicos, metamrficos osedimentarios), en todos los dominios geotectnicos (enambientes profundos o en superficie) y a diferentes
condiciones de presin y temperatura.
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En nuestro contexto geolgico,este es el mbito de lassoluciones hidrotermales.
En este mbito discurren lassoluciones a travs de losespacios abiertos de las rocasy, a su paso, van generando
una serie de cambios
mineralgicos.
NM
100 km
10 k
m
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A las ms altascondiciones de presiny temperatura que severifican a profundidad
en el interior de lacorteza, las soluciones
acuosas presentan un comportamiento superior al crtico, locual facilita su ingreso a los espacios vacos ms finos delas rocas (poros, microfracturas e intersticios intergranulareso intragranulares).
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En estas condiciones, la presencia de soluciones acuosasfavorece la fusin de las rocas y la consecuente formacindel magma, o en otros casos transformacionesmetamrficas.
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A condiciones de menor presin y temperatura, se favoreceel flujo de las soluciones en la direccin de la gradiente depresin y, siguiendo como camino, las zonas ms porosasy permeables de las rocas.
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A su paso, las soluciones reaccionan con los mineralesconstituyentes de las rocas; en muchos casos, losdestruyen asimilando a los elementos liberados y, en otroscasos, precipitan minerales a partir de los componentes de
las soluciones.
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Ambos tipos de cambios mineralgicos (disolucin yprecipitacin) se dan segn las soluciones abandonen oalcancen las condiciones de presin, temperatura, pH, Ehy composicin correspondientes a los campos de
estabilidad de los minerales.
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Conforme las soluciones
se enfran, la capacidad
de precipitacin deminerales aumenta por
descompresin delsistema. En ello, juega
un rol muy importante el
paso de las soluciones a una roca con mayor porosidad ocon espacios vacos ms grandes.
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Si las soluciones acuosas calientes llegan a la superficiecon temperaturas superiores a la ambiental, se les conocecomo aguas termales y, segn su composicin, puedenaun generar disolucin y precipitacin de minerales.
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Soluciones acuosasricas en voltiles deorigen natural, quemigran por los espacios
abiertos de las rocas delinterior de la corteza atemperaturas variablesentre 500 y 50 C.
H2O, H2S, HCl,HF, CO2, H2
Soluciones hidrotermales
Alteracioneshidrotermales
SOLUCIONES HIDROTERMALES Y MINERALIZANTES
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EnfriamientoDescompresin
Disolucin de minerales de la roca cajaPrecipitacin de minerales
Variacin de composicin qumica, pH y Eh
Constante bsqueda del equilibrio fsico-qumico
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H2O, H2S, HCl,HF, CO2, H2METALES
Soluciones hidrotermales
Alteracioneshidrotermales No se formarn
yacimientos.
No habr capacidad de incorporar metales.
Solucin acuosa sin presencia de iones
complejos.
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Se pueden formar yacimientos.
Metales transportados como complejos
clorurados o sulfurados.
Solucin con presencia de iones complejos (Cl-,
HS-, NH3, OH- y
CH3COO-).
H2O, H2S, HCl,HF, CO2, H2METALES
Soluciones mineralizantes
Yacimiento mineral
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H2O, H2S, HCl,HF, CO2, H2METALES
Soluciones mineralizantes
Yacimiento mineral
Entonces, si las soluciones
hidrotermales contienen
metales y tienen la
capacidad de transportarlos
y formar yacimientos, nos
referimos a ellas como
soluciones mineralizantes.
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En resumen, se puede decir lo siguiente sobre lassoluciones hidrotermales:
Proceden de diferentes fuentes.
Su composicin vara segn su origen.
Su composicin vara a lo largo de su recorrido debido
a la asimilacin de los elementos constituyentes de losminerales disueltos y a la prdida de los elementosconstituyentes de los minerales precipitados.
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Sus parmetros fsicos (P, T, pH, Eh) varan a lo largo de
su recorrido.
Los efectos de las soluciones hidrotermales son los
cambios mineralgicos y texturales que se originan en las
rocas por donde circulan (alteraciones hidrotermales) y la
formacin de depsitos minerales.
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Son cambios mineralgicos, texturales y qumicos que seproducen en las rocas como respuesta al desequilibriofsico-qumico que se genera por accin de las solucioneshidrotermales que circulan por ellas.
Plagioclasa fresca Sericita
ALTERACIONES HIDROTERMALES
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Mineralestexturas
Mineralestexturas
Mineralestexturas
Mineralestexturas
Variables en el espacio. Son una huella de las reaccionesque se generan por accin de las soluciones hidrotermalesy sus caractersticas de temperatura, pH y Eh.
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Proceso mineralgico Aspecto textural
Disolucin de minerales Oquedades
Lixiviacin Oquedades
Reemplazamiento Moldes
Recristalizacin Agregados granulares
Transformacin de fases minerales
Seudomorfismo, agrietamiento
Precipitacin de nuevos cristales
Relleno de poros y fracturas (vetillas)
Intercambio inico Recristalizacin
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FORMACION DE YACIMIENTOSA PARTIR DE SOLUCIONES HIDROTERMALES
Vetas
Skarn Prfido
Enriquecimientosecundario
Placer
Diseminado
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1. Fuente
1. Existencia de una fuente deelementos de interseconmico. No es necesarioque dichos elementos estn
presentes en altasconcentraciones en lafuente, la naturaleza seencarga de concentrarlos.
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1. Fuente
2. Soluciones
2. Existencia de solucioneshidrotermales que sirvande medio de transporte odifusin de los elementos
valiosos o pH.
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1. Fuente
2. Soluciones
3. Espacios abiertos 3. Existencia de espaciosabiertos necesaria para laformacin de minerales(fallas, fracturas, poros).
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1. Fuente
2. Soluciones
4. Trampa geoqumica
3. Espacios abiertos
4. Existencia de trampageoqumica que provoquela cristalizacin de losminerales con elementos
valiosos. Esta puede serproducida por la mezcla defluidos, cambio de presin,temperatura o pH.
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1. Fuente
2. Solucin 3. Espacios abiertos
4. Trampa geoqumica
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Captulo 2: Naturaleza de las soluciones acuosas
Termodinmica de las soluciones acuosas
Fuentes de origen de las soluciones hidrotermales
ALTERACIONES HIDROTERMALES
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Dos tomos de hidrgeno unidos a uno de oxgeno pormedio de dos enlaces covalentes.
NATURALEZA DE LAS SOLUCIONES ACUOSAS
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La disposicin tetradrica de los orbitales sp3 del oxgenodetermina un ngulo de aproximadamente de 105 entrelos enlaces.
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El oxgeno (ms electronegativo que el hidrgeno) atrae conms fuerza a los electrones de cada enlace, resultando conuna carga negativa, y los ncleos de hidrgeno con unacarga positiva, convirtindolo en una molcula polar.
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Atraccin electrosttica del oxgeno con hidrgenos de
otras molculas en forma de puentes de hidrgeno.
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Propiedades fsico-qumicas especiales
Gran accin disolvente
Alto rango de temperatura de estabilidad en estado
lquido
Alta fuerza de cohesin
Alto calor especfico
Alto calor de vaporizacin
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Gran accin disolvente
Na++
+
+
+
++
+
+
+
+
++
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Alto rango de temperatura de estabilidad en estadolquido
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Alta fuerza de cohesin
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La autoprotlisis del agua pura se da en muy bajaintensidad, y genera un ion hidronio y un oxidrilo.
H2O + H2O H3O+ + OH-
Hidronio Oxidrilo
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H+1
Carga +1
Radio 0,0001
Na+1
Carga +1
Radio 1
Los protones (ncleo de H+) presentan elevadsima densidadde carga, lo cual los hace tremendamente reactivos.
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Pero recordemos que en el agua pura un protn estransferido de una molcula de agua a otra formando un ionhidronio, y no hay protones libres que generaran uncarcter muy reactivo.
H2O + H2O H3O+ + OH-
Hidronio Oxidrilo
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La constante termodinmica de equilibrio de autoprotlisises la siguiente:
K = aH+ . aOH- = [H+] +. [OH-] -aH2O aH2O
K = [H+].[OH-] + . - = Kw (+-)aH2O aH2O
a: actividad Kw: [H+][OH-] = coeficiente del producto inico del agua + -: coeficientes de actividad de H+ y OH-
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K = Kw (+-)aH2O
En agua pura y en soluciones muy diluidas
aH2O ~ 1 y + ~ - ~ 1
En consecuencia, para agua pura y soluciones muydiluidas
K = Kw
Constante termodinmica de equilibrio igual al coeficiente del producto inico del agua.
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La constante termodinmica de equilibrio (K), como toda
constante termodinmica, depende solo de la
temperatura, aumentando ligeramente con ella y en forma
independiente la presencia de solutos a cualquier
concentracin.
En cambio, el coeficiente del producto inico (Kw) vara no
solo con la temperatura, sino tambin con la presencia y
concentracin de solutos.
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A una determinada temperatura y en funcin a lasconcentraciones relativas de H+ y OH-, la solucin tendr uncomportamiento cido, neutro o bsico.
a) [H+] > [OH-] (pH < 7) Propiedades cidas
b) [H+] = [OH-] (pH = 7) Propiedades neutras
c) [H+] < [OH-] (pH > 7) Propiedades bsicas
Aumento de la acidez Aumento de la alcalinidad
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El agua presenta propiedades fsico-qumicas especiales.
Gran accin disolvente
Alta fuerza de cohesin
Alto calor especfico
Alto calor de vaporizacin
CONCLUSION
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62
A mayor temperatura y mayor presencia de solutos, la
solucin acuosa se hace ms reactiva y, en funcin a la
concentracin de H+, tendr un comportamiento cido,
neutro o bsico, favoreciendo as la disolucin o
precipitacin selectiva de minerales.
La presencia de iones oxidrilo favorece la formacin de
muchos minerales tpicos de alteracin como anfboles,
micas y arcillas.
CONCLUSION
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Las molculas de los lquidos presentan cierta movilidad,
menor que la de los gases, pero suficiente para que el
lquido adopte la forma del depsito que lo contiene.
TERMODINAMICA DE LAS SOLUCIONES ACUOSAS
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Conforme aumenta la temperatura, los lquidos adquieren
mayor energa cintica, y sus molculas se movilizan ms
rpidamente, al punto que tienden a abandonar al resto de
la masa y pasar al estado gaseoso.
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La presin de las molculas del gas existente sobre lainterfase contrarresta a la presin de las molculas dellquido que tienden a pasar a estado gaseoso; con ellodificulta la evaporacin.
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La ebullicin, a diferencia de la evaporacin, es laseparacin de burbujas de gas desde toda la masa dellquido, la cual se da a una determinada combinacin depresin y temperatura propias para cada solucin.
Evaporacin Ebullicin
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Diagrama de fases PT del sistema unitario H2O
AB: curva de sublimacin/sublimacin inversa BD: curva de fusin/solidificacin BC: curva de vaporizacin/condensacin (o curva de ebullicin)
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A mayor presin del sistema, se necesita mayor temperaturadel lquido para alcanzar la ebullicin y viceversa.
La presin y la temperatura de ebullicin son variablesdependientes entre s.
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A P1T0 (punto inicial X) el agua pura se mantiene en estadolquido. Si la temperatura aumenta de T0 a T1 (punto finalY), la energa cintica aumentar hasta separar burbujasde vapor de agua del resto del lquido (ebullicin).
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A P0T2 (punto inicial X) el agua pura se mantiene enestado lquido. Si la presin disminuye de P0 a P2 (puntofinal Y), se alcanzan condiciones de ebullicin.
Gaseoso
Lquido
Estadospercrtico
Slido
D
C