ALTERACIONES-HIDROTERMALES-MAGMÁTICAS-LC.pdf

Curso Teórico-Práctico de Alteraciones Hidrotermales

Capítulo 2

Procesos de alteración-mineralización en sistemas magmático-hidrotermales Luis Cerpa Dirección de Geología Regional [email protected]

Octubre 2009

ESQUEMA

1. INTRODUCCION 2. CONTROLES EN LOS PROCESOS ALTERACION-MINERALIZACION Origen: Magma y Fluido



Mecanismos de Transporte



Precipitación de los fluidos



3. ALGUNOS EJEMPLOS Brechas Porfidos Epitermales 

Curso de Alteracione Alteraciones s Hidrotermales Hidrotermales - INGEMMET

Agradecimientos a F. Tornos y T. Bissig Cerpa, 2009

INTRODUCCION En la mayoría de depósitos de origen hidrotermal se sabe hoy en día que los fluidos hidrotermales participantes son en su mayoría de origen magmático (ej. Giggenbach, 1997), y que son los que contienen metales a ser depositados según las condiciones termodinámicas de éste.

La pregunta obvia entonces es en que momento y por qué se separa o fracciona una fase hidrotermal de una fase magmática y como y por qué es capaz de secuestrar metales desde el magma


Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA

ORIGEN DE LOS FLUIDOS


Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA SOLUBILIDAD DE AGUA La solubilidad de agua en un magma de composición fija es directamente proporcional a la presión e inversamente proporcional a la temperatura, donde la variable presión es de mayor preponderancia. La solubilidad de agua en un magma no cristalizado de composición fija crece con el descenso de temperatura y decrece fuertemente con el descenso de presión. Curso de Alteracione Alteraciones s Hidrotermales Hidrotermales - INGEMMET

Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA SOLUBILIDAD DE AGUA

Por otra parte, magmas máficos poseen menor solubilidad de agua que magmas félsicos, a una misma presión


Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA

PRIMERA EBULLICION First boiling (primera ebullición): ocurre cuando intruye un magma a poca profundidad y se empieza a exsolucionar un fluido del magma por descompresi ó n n (lo que empieza a fracturar la roca en el techo de la l a intrusión).


Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA


Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA

SEGUNDA EBULLICION Second Boiling (segunda ebullición): ocurre cuando en la intrusión, por ejemplo por la descompresión del magma debido al First Boiling, se cristaliza relativamente rápido gran parte del magma. La mayoría de los silicatos (cuarzo ( cuarzofeldespatos) no tienen agua lo que provoca que se aumenta el porcentaje de agua en el magma hasta hasta la supersaturaci ó ón n . En este momento se exsoluciona un fluido.


Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA


Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA

OJO: SECOND BOILING PUEDE OCURIR ANTES DE FIRST BOLING Y ES UN PROCESO MUY EFICIENTE PARA CONCENTRAR ELEMENTOS INCOMPATIBLES EN EL FLUIDO


Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA CRISTALIZACIÓN CRISTALIZA CIÓN ULTRA-FRACCIONADA

Cristalización quita los elementos compatibles  Pero enriquece el magma residual en elementos incompatibles

C.J. Hart




Magma enriquecido en elementos incompatibles incompatibl es y volátiles

Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA EXSOLUCIÓN DE FLUIDO

Agua & CO2 se saturan en el magma y se empiezan a separar  Volátiles entran a este fluid para formar una “sopa “so pa”” de vol voláti átiles les de H2O, CO2, CH4, F, Cl, B, S

C.J. Hart




Volatile Soup

Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA PARTICIÓN DE METALES “Sopa”” de vo “Sopa voláti látiles les y magma enriquecido en metales  Metales particionan a la “so “sopa pa”” po porr tene tenerr parejas geoquímicas favorables (S, F, OH)  Esto forma el fluido mineralizador  Magma residual puede formar aplitas y pegmatitas 


“sopa “so pa”” de vo volát látile iless

“Sopa” de me “Sopa” meta tale less AuMagma W Au enriquecido Sn en metales

Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA MINERALIZACIÓN

Vetas  Filones de pegmatita y aplita  Alteración  Posiblemente yacimientos 

“sop “s opa” a” de met metal ales es

Au W Au Sn


Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA


Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA


Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA En el Ambiente Pórfido..

Brecha

Stockwork Curso de Alteracione Alteraciones s Hidrotermales Hidrotermales - INGEMMET

Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA

Y EN LA REALIDAD ?


Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA MODELO DE ALTERACIÓN Y MINERALIZACIÓN DE LOWELL Y GUILBERT, 1970

Modelo estático


Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA MODELO DINÁMICO, ACTUALIZADO

3

2

Camus 2003 Curso de Alteracione Alteraciones s Hidrotermales Hidrotermales - INGEMMET

1 Cerpa, 2009

Veta temprana de biotita


FLUIDO Y MAGMA

Cerpa, 2009

Veta tipo Veta tipo A: cua cuarzo rzo +/+/- cp cpy y con halo de ortoclasa y albita

FLUIDO Y MAGMA


Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA Alteración propilítica


Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA

Veta temprana de biotita Veta tipo tipo A: cuarzo cuarzo +/- cpy con con halo de orthoclasa y albita

Alteración propilítica Curso de Alteracione Alteraciones s Hidrotermales Hidrotermales - INGEMMET

La transición de un fluido tardimagmático (alteración potásica) a un fluido distal que causa alteración propilítica refleja una disminución de temperatura y un aumento de pH Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA


(Corbett y Leach, 1998)

Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA

La alteración fílica refleja un ambiente de enfriamiento y acidificación Curso de Alteracione Alteraciones s Hidrotermales Hidrotermales - INGEMMET

Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA Alteración argílica avanzada (“Alunite ledges”)


Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA Alteración argílica avanzada (“Alunite ledges”)


Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA Alteración argilica avanzada (“Alunite ledges”)


Cerpa, 2009

MECANISMOS DE TRANSPORTE

ASPECTOS FÍSICOS DEL TRANSPORTE


Cerpa, 2009



Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA


Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA


Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA

SIN EMBARGO… EMBARGO… OTR OTROS OS ESTUDIOS ESTUDIOS DEMUES DEMUESTRAN TRAN QUE: QUE:


Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA El oro, cobre y arsénico se van con el vapor! r o p a v l e n e n ó i c a r t n e c n o Concentración C

en la salmuera

La razón: hay otros agentes complejantes, como HS- que tiene una preferencia por el vapor, por ejemplo.

Heinrich et al., 1999 Curso de Alteracione Alteraciones s Hidrotermales Hidrotermales - INGEMMET

Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA EL ORO, COBRE Y ARSÉNICO SE VAN CON EL VAPOR! r o p a v l e n e n ó i c a r t n e c n o Concentración C

en la salmuera

Este proceso puede explicar la existencia de yacimientos epitermales que se forman mucho mas cerca de la superficie que los ~ 3km de los pórfidos. Además explica la existencia de pórfidos de oro, que son pórfidos que se forman en poca profundidad.

Heinrich et al., 1999 Curso de Alteracione Alteraciones s Hidrotermales Hidrotermales - INGEMMET

Cerpa, 2009

FLUIDO Y MAGMA Ejemplo de enfriamiento isobarico

Relaciones entre P-T y sal en fluidos relacionados a intrusiones porfídicas.

Heinrich et al. 2004


Cerpa, 2009

PRECIPITACION DE LOS FLUIDOS

INTERACCIÓN AGUA/ROCA CAMBIOS QUÍMICOS TERMODÍNAMICOS ROCA

CAMBIOS QUÍMICOS TERMODINÁMICOS FLUIDO


MINERALES ALTERACIÓN

Cerpa, 2009


INTERACCION AGUA/ROCA


Cerpa, 2009



Cerpa, 2009

PRECIPITACION DE LOS FLUIDOS FACTORES: COMPOSICION ROCA

AMBIENTE FISICO

FLUIDO TEMPERATURA PRESION

SUPERFICIE y/o VOLUMEN


Cerpa, 2009


ES DECIR…


Cerpa, 2009



Cerpa, 2009



Cerpa, 2009



Cerpa, 2009



Cerpa, 2009



Cerpa, 2009



Cerpa, 2009



Cerpa, 2009



Cerpa, 2009



Cerpa, 2009



Cerpa, 2009



Cerpa, 2009


ASPECTOS FISICOS DEL TRANSPORTE


Cerpa, 2009

PRECIPITACION DE LOS FLUIDOS SOLUBILIDAD DE ORO

• Au(HS)2- (en soluciones con pH neutro) • HAu(HS)2 (En soluciones con pH bajo) • AuCl2 (Solo en soluciones con pH bajo y oxidados) Oro solo no es soluble Curso de Alteracione Alteraciones s Hidrotermales Hidrotermales - INGEMMET

Cerpa, 2009

PRECIPITACION DE LOS FLUIDOS PRECIPITACION DEL ORO Low w Sulfidation Depo epos s it its s High Hig h Sulfi Sulfidatio dation n Depo epos s it its s Lo

-26

b p p 1

oxidised

Oxidación

HSO4 -

-28

B: T = 30 300 0°C °C,, Sal.. = 0.5 eq Sal eq wt wt % -6 ΣS = 0.004 m

SO4 =

oxidised

H 2 S

reduced

-30

AuCl2-

-5

10 ppb ppb SO 4 =

AuHS

-32

-4

reduced H S 2

R -3 H

HS H S -

b p p 0 0 1

1 ppb

-34

-36

-40 0

2 l C u A

1

-2

Au(HS)2-

-

-38

b p p 0 1

0.1 pp ppb b H 2 S

2

3

4

5

6

HS -

-1 b p p 1

0 7

8

9

10

pH

Au(HS)

2

+ 1/2H 2 O + 15/4O 2 =


Au

(precip) +

2SO 4

2-

+

3H + Cerpa, 2009

PRECIPITACION DE LOS FLUIDOS PRECIPITACION DEL ORO Low Sulfid Sulfidatio ation n Depo epos s it its s High Hi gh Sulfi Sulfidatio dation n Depo epos s it its s Low

-26

b p p 1

oxidised

Acidificación

HSO H SO4-

-28

oxidised

H 2 S

-30

B: T = 30 300 0°C °C,, Sal.. = 0.5 eq Sal eq wt wt % -6 0.004 m ΣS = 0.00

SO4 =

reduced

AuCl2-

-5

10 ppb SO4 =

AuHS

-32

-4

reduced H S 2

R -3 H

HS H S -

b p p 0 0 1

1 ppb

-34

-36

-40 0

2 l C u A

1

-2

Au(HS)2-

-

-38

b p p 0 1

0.1 ppb H 2 S

2

3

4

5

6

HS -

-1 b p p 1

0 7

8

9

10

pH

Au(HS)-2

+

H+

+ 1/2H 2 O =


Au (precip)

+

2H 2S + 1/4O 2 Cerpa, 2009

PRECIPITACION DE LOS FLUIDOS PRECIPITACION DEL ORO Low Sulfidation SulfidationD Depo epos sits High Hig h Sulfidation SulfidationD Depos it its s Lo

-26

b p p 1

oxidised

HSO4-

-28

Aumento de pH

oxidised

H 2 S

-30

B: T = 300°C, Sal. = 0.5 0.5 eq wt% -6 .00 04 m ΣS = 0.0

SO S O4=

reduced

AuCl2-

-5

10pp 10 ppb SO S O4=

AuHS

-32

-4

reduced H S 2

R -3H

HS -

b p p 0 0 1

1 ppb

-34

-36

1

-2

Au(HS)2-

-

2 l C -38 u A

-40 0

b p p 0 1

0.1pp 0.1 ppb H 2 S

2

3

4

5

6

HS -

-1 b p p 1

0 7

8

9

+

H+

10

pH

Au(HS) 2-

+ 1/2H 2 O =

Au (precip)


+

2HS-

+ 1/4O 2 Cerpa, 2009

PRECIPITACION DE LOS FLUIDOS PRECIPITACION DEL ORO

Ebullición

Au(HS)-2

+ 1/2H 2 +

H+

=

Au (precip)

+

H 2S(gas)

Precipitación de pirita Fe 2+

+

2Au(HS)2-

=

2Au (precip)


+

FeS2

+

2H +

+

2HS-

Cerpa, 2009

PRECIPITACION DE LOS FLUIDOS DEPOSITACIÓN DE CALCITA POR EBULLICIÓN Ca2+ + 2(HCO3)- → CaCO3 + H2O + CO2


N.C. White

Lattice texture Cerpa, 2009

PRECIPITACION DE LOS FLUIDOS DEPOSICIÓN DE ADULARIA POR EBULLICIÓN HS- + H+ → H2S (neutralización) HCO3- + H+ → CO2 + H2O

N.C. Curso de Alteracione Alteraciones s Hidrotermales Hidrotermales - INGEMMET

White

Adularia crystals, Mexico

Cerpa, 2009

PRECIPITACION DE LOS FLUIDOS PRECIPITACION DEL ORO • Aume Aument nto o o red reduc ucci ción ón de de pH/ pH/ Oxid Oxidac ació ión/ n/:: Mez Mezcl cla a con otras aguas o interacción con roca de caja (aguas meteóricas, oxidadas, ácidas)

• Ebul Ebullic lición ión:: de desc scom ompre presi sión ón +/ +/-rá -rápi pida da (puede neutralizar el fluido) • Enfr Enfría íami mien ento to ráp rápid ido: o: por por eje ejemp mplo lo por por mez mezcl cla a con con otro fluido (ojo: una dilución en algunos casos incrementa la solubilidad de Au) • Pr Prec ecip ipit itac ació ión n de piri pirita ta:: Inte Intera racc cció ión n del flu fluid ido o con con una roca de caja rica en Fe2+. (por ejemplo BIF) Curso de Alteracione Alteraciones s Hidrotermales Hidrotermales - INGEMMET

Cerpa, 2009

EJEMPLOS

TEXTURAS Y BRECHAS


Cerpa, 2009

BRECHAS

Fragmentos Angulosos de otras rocas

Rocas permeables que permiten el paso de los fluidos mineralizantes


Cerpa, 2009

BRECHAS 5 Alteración

+

4 Organización interna

+

3 Componentes A+B+C

+

2 Tamaño de gran grano o

+

1 Geometría

1. GEOMETRIA - e.g. Pipe, cono, dique, veta, tabular, irregular - Contactos: gradacional, fallados, irregular, planar

2. TAMAÑO DE GRANO Microbrecha (<2 mm), brecha (>2 mm)

3. COMPONENTES A. CLASTOS - Monomictico o Polimictico - Litología: liticos (tipo), veta, brecha, magmaticos juveniles, lapilli, mineralisados, alterados - Morfologia: angular, subangular, subredondeado, etc.

B. MATRIZ - Ignea, polvo de roca, fragmentos de cristales, etc - Textura: Bandeada, laminada, masiva - Tamaño de grano, arenoso, limoso, etc

C. CEMENTO - Mineralogia de mena y ganga, y tamaño de grano

D. ESP ESPAC ACIOS IOS AB ABIER IERTO TOS S O VUGS 4. ORGANIZACION INTERNA - Soporte de clastos/matriz/cemento - Distribución de clastos: jigsaw, rotados, caóticos - Masivos o Gradados - Estratificados o No - Estratificados

5. AL ALTERA TERACION CION - Clastos/matriz/cemento y paragénesis

COMBINACIONES: 5+4+3+2+1 (ideal) 4+3+2 (mínima) Curso de Alteracione Alteraciones s Hidrotermales Hidrotermales - INGEMMET

Cerpa, 2009

BRECHAS DESCRIPCION Microbrecha Cono (<2mm) Dique

Geometría

Tabular PARAGENESIS

Tamaño de Grano Venas, etc Cemento Clastos Componentes Brecha Abundancia Clastos (>2mm) Matriz Contactos Organización Interna (mtx / clast sup.) Corta, Matriz Clastos Alteración Gradacional, Concordante, Distribución etc, (jigsaw, Cemento caoticos, DETERMINACION DE FACIES rotados, etc) Vugs y/o ASOCIACION DE Espacios abiertos Masivos, Gradados

FACIES

ASOCIACION GENETICA

Estratificados? Curso de Alteracione Alteraciones s Hidrotermales Hidrotermales - INGEMMET

Cerpa, 2009

BRECHAS Volcanic Breccias Breccias Magma intrusion into magmatichydrothermal i c t a system m

a g s m o a a t e c c i e r r P h b

Hydrothermal Breccias

Phreatic

Magmatic-hydrothermal breccias

Magmatic Breccias

n o l Igneous S o V r t t e v o cement i n s n e c o k n breccias c o b i n w l i r s o s e a r r u c r c k u t t i breccias a n c i s Structural control u r t S on breccia

location Fault breccias

Tectonic Breccias Curso de Alteracione Alteraciones s Hidrotermales Hidrotermales - INGEMMET

Davies et al. (2000) Cerpa, 2009

BRECHAS


Cerpa, 2009

BRECHAS


Cerpa, 2009

BRECHAS


Cerpa, 2009

BRECHAS


Cerpa, 2009

S T A C K :

O E F R F R E O N R D : I N s G t a C c O k M u M n A d N e D r : f l ~ o w

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