3. Material de Estudio Parte II Diap. 72 120

36

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Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

71

La presencia de sales disueltas disminuye la energacintica de las molculas de agua. En consecuencia,soluciones acuosas salinas requieren mayor temperatura omenor presin para alcanzar las condiciones de ebullicinque el agua pura.

Gaseoso

Lquido


72

La presencia de solutos (ejemplo: NaCl) en solucin acuosa

desplaza la curva de ebullicin hacia el lado de mayor

temperatura.

Gaseoso

Lquido

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73

Los solutos slidos aglutinan molculas de agua en su entorno dificultando sus movimientos, lo cual implicadisminucin de la energa cintica y, en consecuencia, serequerir de mayor calor para alcanzar la temperatura de

ebullicin que en el caso del agua pura.

Gaseoso

Lquido


74

La presencia de gases disueltos en soluciones acuosas

aumenta la energa cintica. En consecuencia, las

soluciones acuosas con contenidos gaseosos requieren

menor temperatura o mayor presin para alcanzar las

condiciones de ebullicin que el agua pura.

Gaseoso

Lquido

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75

La presencia de solutos gaseosos (ejemplo: CO2) en

solucin acuosa desplaza la curva de ebullicin hacia el

lado de mayor presin.

Gaseoso

Lquido


76

Entonces

La solubilidad de soluciones acuosas con solutos slidos

aumenta con la temperatura. Se requiere mayor

temperatura para disociar agua salada que el agua pura.

La solubilidad de soluciones acuosas con solutos

gaseosos disminuye con la temperatura. Se requiere

menor temperatura para disociar agua con CO2 que el

agua pura.

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77

Las soluciones hidrotermales provienen de diferentesfuentes. Cada una presenta caractersticas propias de pH,composicin y firma isotpica, y pueden dar origen adiversos tipos de yacimiento.

FUENTES DE LAS SOLUCIONES HIDROTERMALES


78

Agua meterica de infiltracin

Agua marina de infiltracin

Agua connata

Agua decompactacin

Agua decristalizacin

Isoterma

IsotermaAgua meterica

Agua meterica

Agua meterica

Subsidencia

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79

Molculas de agua que forman parte en la constitucin deun cristal, y son expulsadas de la red cristalina durantecambios metamrficos.

Hornblenda(Na,Ca)2-3(Mg,Fe,Al)5(Al,Si)8O22(OH)2

DipsidoCaMgSi2O6


80

Agua juvenil procedente de las cmaras magmticas

NM

Depsitopiroclstico

Estratovolcn

DiqueSill

Batolito

Nubeardiente

Lava

Lacolito

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81

Relacin entre depsitos minerales y posibles fuentes de soluciones hidrotermales [modificado de Barnes (1979), con

ejemplos peruanos].

,


8282

3. MECANISMOSDE MIGRACION

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83

FUENTE

ALTA PT

BAJA PT

Desde la roca fuente desoluciones acuosas, lassoluciones se movilizan atravs de las fallas, fracturas,brechas o contactos.

SEPARACION DE SOLUCIONES ACUOSASDESDE LA ROCA FUENTE


84

Las rocas fuente pueden sermagmticas, metamrficas osedimentarias.

El flujo se produceprincipalmente por succinpor diferencia de presin.

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85

A su paso por las rocas,las soluciones encuentrandiversos microambientesfsicos y qumicos,algunos apropiados paragenerar la disolucin delos minerales existentes yotros la precipitacin denuevos minerales.


86

Soluciones Roca fuente AmbienteMecanismo de

separacin

Agua meterica de infiltracin

Rocas sedimentarias, metamrficas o gneas permeables

Continental Sedex

Succin por gradiente trmico y de presin

Agua marina de infiltracin

Rocas de corteza ocenica permeables

Dorsales mesoocenicas

Gradiente trmico y de presin

Agua connataRocas sedimentarias

Orognicosedimentario

Compactacin y, gradiente trmico y de presin

Agua de origen metamrfico

Rocas metamrficas

Orognicometamrfico

Deshidratacin metamrfica

Soluciones juveniles (origen magmtico)

Rocas gneas intrusivas

Orognico magmtico

Ebullicin en ltimas etapas de cristalizacin

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87

El agua connata se encuentra en los espacios abiertos de lasrocas. Conforme estos se cierran, ya sea por desarrollo decemento o por compactacin, aumenta la presin hidrostticay el lquido fluye a espacios abiertos en la direccin de lagradiente de presin.

SISTEMAS SEDIMENTARIOSA B C


88

Granos

Matriz

Fractura

Flujo

Zonas de alta presin

Zonas de presin media

Zonas de baja presin

FLUJO POR COMPACTACION

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89

Incluso, este mecanismo puede generar bombeo o succinhaciendo as ms efectivo el flujo de las soluciones.

Teorema de Bernoulli

SISTEMAS SEDIMENTARIOS

A

A

v

v

h

h1

2

1

2

1

2


90

A lo largo de su recorrido, disminuyenla presin hidrosttica y latemperatura; asimismo vara lacomposicin qumica de las

soluciones debido a que reaccionancon los minerales constituyentes delas rocas y los destruyen asimilandoa los elementos liberados, y en otros

casos precipitan minerales a partir delos elementos disueltos en lassoluciones.

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91

Ambos tipos de cambios mineralgicos(disolucin y precipitacin) se dansegn las soluciones abandonen oalcancen las condiciones de presin,

temperatura, pH, Eh y composicincorrespondientes a los campos deestabilidad de los minerales.


92

Conforme las soluciones se enfran,aumenta la capacidad de precipitacinde minerales por descompresin delsistema; en ello juega un rol muy

importante el paso de las soluciones auna roca con mayor porosidad o conespacios vacos ms grandes.

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93

Rocametamrfica

Reacciones de deshidratacin

Rocapermeable

Soluciones acuosas calientes

SISTEMAS METAMORFICOS


94

Reacciones metamrficas de deshidratacin de calizas

Tlc 3 En + Qz + H2O2 Tlc + 3 Cal Tr + Dol + CO2 + H2O3 Cal + Tr Dol + 4 Di + H2O + CO211 Dol + Tr 13 Cal + 8 Fo + 9 CO2 + H2O5 Cal + 3 Tr 11 Di + 2 Fo + 5 CO2 + 3 H2O20 Dol + Atg 20 Cal + 34 Fo + 20 CO2 + 31 H2O5 Tlc + 6 Cal + 4 Qz 3 Tr + 6 CO2 + 2 H2O3 Cal + 2 Qz + Tr 5 Di + H2O + 3 CO2

Simbologa

Ab AlbitaAn AnortitaAtg AntigoritaCal CalcitaCzo ClinozoisitaDi DiopsidoDol Dolomita

En EnstatitaFo ForsteritaGrs GrosulariaKfs Feldespato potsicoKy CianitaMrg MargaritaMs Muscovita

Ne NefelinaPl PlagioclasaPg ParagonitaPrl PirofilitaQz CuarzoTlc TalcoTr Tremolita

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95

Reacciones metamrficas de deshidratacin de pelitas2 Prl + Cal Mrg + 6 Qz + H2O + CO2Prl Ky + 3 Qz + H2O3 Mrg + 5 Cal + 6 Qz 4 Qz + H2O + 5 CO2Mrg + CO2 2Ky + Cal + H2OMrg + 2 Qz + Cal 2 An + H2O + CO2Mrg + Qz + Cal + Na Pl + H2O + CO22 Czo + CO2 3 An + Cal + H2O2 Czo +3 Qz + 5 Cal 3 Grs + H2O + 5 CO23 Pg + 6 Qz + 4 Cal 3 Ab + 2 Czo + 2 H2O + 4 CO2Pg + 2 Qz + Cal Ab + An + H2O + CO2Pg + Qz + Cal Pl + H2O + CO2Pg + Qz Ab + Ky + H2O3 Ms + 6 Qz + 4 Cal 3 Kfs + 2 Czo + 2 H2O + 4 CO2Ms + 2 Qz + Cal Kfs + An + H2O + CO2Ms + Qz + Cal + Ne Kfs + Pl + H2O + CO2Ms + Qz Kfs + Ky + H2O2 Pg + 2 Qz + Cal 2 Ab + Mrg + H2O + CO2


96

Curva de equilibrio de reaccin de deshidratacin: Transformacin de talco a enstatita + cuarzo + agua

Metamorfismo de contacto

Metamorfismo orognico

En estos ambientes, las soluciones acuosas liberadas no estn sometidasnecesariamente a una fuerte gradiente de presin y, en consecuencia, no sefacilita el flujo a grandes distancias.

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97

Las soluciones hidrotermales de origen magmtico son lasms importantes, tanto por su magnitud como por larelevancia de los yacimientos minerales que generan.

SISTEMAS MAGMATICOS


98

En los estadios avanzadosde cristalizacin del magma,se tienen ya formadoscristales de una serie de

minerales quedando, haciala parte superior de lacmara, restos del fundidosilicatado enriquecido en

voltiles y metales.

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99

Conforme disminuye latemperatura y, principalmente,la presin; baja drsticamentela solubilidad del agua en el

fundido, y se separa elfundido en forma gradual, enforma de burbujas de solucinacuosa en estado

supercrtico, fenmenoconocido como primeraebullicin.

5


Altas condiciones de P y T: altasolubilidad del agua

Si disminuyen P y T (intrusin delmagma cerca a la superficie), seseparar el agua del fundido:primera ebullicin, y la roca caja se

fracturar.

100

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101

Por las fracturas asciendenlas soluciones.

En los magmas flsicos, por

su menor solubilidad deagua, la primera ebullicin severifica a mayor temperaturaque en los magmas mficos.

Soluciones

Fuente


102

En las ltimas etapas decristalizacin del magma, seacelera la formacin de cuarzo,feldespatos y otros minerales

mayormente anhidros, con lo quese incrementa el contenido deagua en el fundido residual.

Esto provoca una nueva exsolucin por enfriamientoadiabtico, conocida como segunda ebullicin o ebullicinretrgrada; ms masiva, violenta y efectiva que laprimera.

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103

Este proceso se hace msrpido y violento a mayorvelocidad de cristalizacin;es decir, en las ltimas fases

de la cristalizacin.


104

La solucin hidrotermalparticionada est constituidapor una fase vapor (CO2 y enmenor proporcin H2S, HCl,

NH4+ y O2, entre otros) y una

fase acuosa lquida salina(H2O con disoluciones de Cl

-,Na+ y en menor proporcin K+

y Ca+2).

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105

Bajo condiciones normales decristalizacin, los metales(Cu, Zn, Pb, Au, Ag, etc.) sonincorporados a la fase

cristalina como trazas enminerales formadores deroca.


106

La presencia de molculas complejas cloruradas osulfuradas en las soluciones acuosas posibilita que losmetales sean incorporados al lquido y transportados coneste.

Agua

Molculacomplejaclorurada

Agua

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107

Entonces, la separacin masiva y violenta de una fase

hidrotermal con contenidos de complejos capaces de

capturar a los metales permitir que estos migren con

las soluciones.

Mientras menos cristalizado est un magma antes de

que comience la cristalizacin masiva y rpida, existe

ms probabilidad de extraer altos contenidos de

metal.


108

Las soluciones hidrotermalesse propagan en direccin dela gradiente de presin,siguiendo los espacios

abiertos interconectadosdentro de las rocas e

impregnndose en ellas.

MEDIO DE PROPAGACION Y EFICIENCIA DEL FLUJO

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109

En los espacios abiertospor donde fluyen, seproducen mezclas conotros fluidos o se

destruyen minerales dela roca caja o precipitannuevos minerales con elconsiguiente cambio

constante de lacomposicin qumicadel fluido.


110

Otros mecanismos queposibilitan el flujo, succin ohasta corrientes deconveccin, adems de la

gradiente de presin, son lasdiferencias de temperatura,densidad, salinidad y

compactacin.

Presin Temperatura Salinidad Compactacin

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111

Factores

Permeabilidad

Fineza del grano

Fineza de los poros

Estabilidad fsica y qumica delos minerales constituyentes

Caudal del flujo

Composicin, temperatura ypH de la solucin


112

Los espacios abiertos en las

rocas presentan diversidad

de formas, dimensiones y

distribucin, lo cual permite

agruparlos como se muestra

en el siguiente cuadro:

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113

Origen Tipo Orden de dimensiones Tipo de flujo

Primarias

Retculos cristalinos Angstroms (10-10 m)Difusin de iones de radio pequeo

Contactos intergranulares

Unidades de micras Capilaridad

Espacios intergranulares en la matriz

Unidades de micras (dimetro)

Capilaridad

Poros entre granosDecenas hasta centenas de micras (dimetro)

Capilaridad yflujo masivo

VesculasCentenas de micras hasta milmetros (dimetro)

Flujo masivo

Grietas de contraccin

Centenas de micras hasta milmetros (espesor)

Flujo masivo

Planos de estratificacin


Flujo masivo


114

Origen TipoOrden de

dimensiones Tipo de flujo

Secundarias

Aberturas de alteracin de rocas


Flujo masivo

Brechas

Centenas de micras hasta unidades de centmetros (dimetro)

Flujo masivo

FracturasCentenas de micras hasta milmetros (espesor)

Flujo masivo

FallasMilmetros hasta centmetros (espesor)

Flujo masivo

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115

4. DISOLUCION Y PRECIPITACION


P

T4 P4

T3 P3

T2 P2

T1 P1

T0 P0Asoc. Min. 1pH1 Eh1

Asoc. Min. 2pH2 Eh2

Asoc. Min. 3pH3 Eh3

Asoc. Min. 4pH4 Eh4

pH0 Eh0

116

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117

P

T4 P4

T3 P3

T2 P2

T1 P1

T0 P0

Rel

evan

cia

de

P, T

pH

, Eh

en

es

tab

ilid

ad d

e m

iner

ales

pH1 Eh1

pH2 Eh2

pH3 Eh3

pH4 Eh4

pH0 Eh0


118

Diagrama de fases del sistema Al2O3 y SiO2

Cianita

Pre

sin

(kb

ar)

Sillimanita

Andalucita

Temperatura (C)

200

0

2

4

6

8

400 600 800

60


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119

La proporcin agua-roca vara en funcin a la cantidad desolucin circulante y al volumen de la roca permeable. Amayor proporcin agua-roca, mayor intensa ser laalteracin.


120

FactorRelevancia para

disolucin de minerales

Relevancia para precipitacin de

minerales

Roca caja

Litologa Alta Baja

Fineza de grano Regular Baja

Fracturamiento Regular Alta

Permeabilidad Regular Alta

Solucinhidrotermal

Temperatura Alta

Presin Regular

pH-Eh Alta para determinados minerales

Proporcin agua-rocaAlta para intensidad y texturas de

alteraciones

Factores que controlan la formacin de alteraciones hidrotermales

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3. Material de Estudio Parte II Diap. 72 120