2. Material de Estudio Parte I Diap. 1 70

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INTERCADECONSULTANCY & TRAINING

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Dr. Humberto Chirif RiveraConsultor Intercade

ALTERACIONES HIDROTERMALES

Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

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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.



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


Yacimiento mineral

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H2O, H2S, HCl,HF, CO2, H2METALES


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Las caractersticas y las reacciones de las

soluciones hidrotermales se ven plasmadas en las

alteraciones y en la formacin de yacimientos

minerales.

Yacimiento mineral



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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


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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


NM

Sill

Lacolito

Intrusivo

Dique

ROCAS IGNEAS16

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Roca piroclstica

Lava

ROCAS IGNEAS VOLCANICAS17


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


22

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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23

En estas condiciones, la presencia de soluciones acuosasfavorece la fusin de las rocas y la consecuente formacindel magma, o en otros casos transformacionesmetamrficas.


24

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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25

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.


26

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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27

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.


28

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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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-).


Soluciones mineralizantes

Yacimiento mineral

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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.


34

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.


36

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


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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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41

1. Fuente

2. Soluciones

2. Existencia de solucioneshidrotermales que sirvande medio de transporte odifusin de los elementos

valiosos o pH.


42

1. Fuente

2. Soluciones

3. Espacios abiertos 3. Existencia de espaciosabiertos necesaria para laformacin de minerales(fallas, fracturas, poros).

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43

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.


44

1. Fuente

2. Solucin 3. Espacios abiertos

4. Trampa geoqumica

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45

Captulo 2: Naturaleza de las soluciones acuosas

Termodinmica de las soluciones acuosas

Fuentes de origen de las soluciones hidrotermales



46

Dos tomos de hidrgeno unidos a uno de oxgeno pormedio de dos enlaces covalentes.

NATURALEZA DE LAS SOLUCIONES ACUOSAS

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47

La disposicin tetradrica de los orbitales sp3 del oxgenodetermina un ngulo de aproximadamente de 105 entrelos enlaces.


48

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.


50

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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Na++

+

+

+

++

+

+

+

+

++


52

Alto rango de temperatura de estabilidad en estadolquido

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53



54

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.


56

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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57

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-


58

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.


60

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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61

El agua presenta propiedades fsico-qumicas especiales.



Alto calor especfico

Alto calor de vaporizacin

CONCLUSION


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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63

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


64

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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65

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.


66

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).


70

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

Documents

2. Material de Estudio Parte I Diap. 1 70