Alteraciones Hidrotermales_Composito.pdf

1 1

ALTERACIONES HIDROTERMALES Dr. Humberto Chirif Rivera

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2

INDICE 1. Introducción 2. Procesos de mineralización 2.1 Soluciones 2.1 Soluciones acuosas en procesos geológicos 2.2 Soluciones 2.2 Soluciones hidrotermales y soluciones mineralizantes 2.3 Alteraciones hidrotermales 3. Naturaleza de las soluciones acuosas 3.1 Características 3.1 Características de las soluciones 3.2 Composición, 3.2 Composición, presión, temperatura, Eh, pH e isótopos 3.3 Alteraciones hipógenas hidrotermales 3.4 Alteraciones supérgenas

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2 3

INDICE 4. Transporte y precipitación 4.1 Mecanismos de migración de las soluciones 4.2 Estabilidad 4.2 Estabilidad físico-química de las soluciones 4.3 Estabilidad 4.3 Estabilidad físico-química de los minerales 5. Tipos de alteraciones y zonación por yacimientos 5.1 Tipos 5.1 Tipos de alteraciones 5.2 Mineralogía 5.2 Mineralogía y texturas 5.3 Zonación 5.3 Zonación por yacimientos 6. Métodos de estudio de las alteraciones hidrotermales 6.1 Determinación 6.1 Determinación macroscópica 6.2 Microscopía 6.2 Microscopía de polarización 6.3 Difractometría 6.3 Difractometría de rayos X 6.4 Espectroscopía 6.4 Espectroscopía del infrarrojo 6.5 Inclusiones 6.5 Inclusiones fluidas Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

4

1. IN INTR TROD ODUC UCCI CION ON



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2 3

INDICE 4. Transporte y precipitación 4.1 Mecanismos de migración de las soluciones 4.2 Estabilidad 4.2 Estabilidad físico-química de las soluciones 4.3 Estabilidad 4.3 Estabilidad físico-química de los minerales 5. Tipos de alteraciones y zonación por yacimientos 5.1 Tipos 5.1 Tipos de alteraciones 5.2 Mineralogía 5.2 Mineralogía y texturas 5.3 Zonación 5.3 Zonación por yacimientos 6. Métodos de estudio de las alteraciones hidrotermales 6.1 Determinación 6.1 Determinación macroscópica 6.2 Microscopía 6.2 Microscopía de polarización 6.3 Difractometría 6.3 Difractometría de rayos X 6.4 Espectroscopía 6.4 Espectroscopía del infrarrojo 6.5 Inclusiones 6.5 Inclusiones fluidas Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

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3 5

ALTERACIONES HIDROTERMALES

Son cambi cambios os miner mineral alóg ógic icos os,, text textur urale ales s y quím químic icos os que que se produc producen en en las rocas rocas como como respue respuesta sta al desequ desequilib ilibrio rio físico físico-químico que se genera por acción de las soluciones hidrotermales que circulan por ellas. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

6

Recorrido de soluciones a través de las rocas e t n e u F

 Variación

de temperatura, presión, pH y Eh a lo largo del

recorrido  Procesos

de disolución, reemplazamiento y precipitación de minerales

 Variación

de minerales y texturas en diferentes zonas a lo largo del recorrido



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4 7

SOLUCIONES HIDROTERMALES

H2O, H2S, HCl, HF, CO2, H2 Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

8

Yacimiento mineral

SOLUCIONES HIDROTERMALES H2O, H2S, HCl, HF, CO2, H2 METALES Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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5 9

Yacimiento mineral

Las características y las reacciones de las soluciones hidrotermales se ven plasmadas en las alteraciones y en la formación de yacimientos minerales.

SOLUCIONES HIDROTERMALES H2O, H2S, HCl, HF, CO2, H2 METALES


10

¿PARA QUE ESTUDIAMOS ¿PARA ESTUD IAMOS LAS L AS ALTERACIONES HIDROTERMALES?

 Guía 

de exploración

Formulación del modelo genético del yacimiento



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6 11

CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DE LAS SOLUCIONES SOLUCIONES

FORMACIÓN DE MINERAL MINERALES ES

INTERPRETACIÓN DE LAS CONDICIONES DE FORMACIÓN

MINERAL MINERALES ES Y TEXTURAS DE ALTERACIÓN

ESTUDIO DESCRIPTIVO


12

OBSERVACIONES RAZONAMIENTO

INTERPRETACIÓN

CONOCIMIENTOS TEÓRICOS



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7 13

2. PROCESOS DE MINERALIZACION (CONCEPTOS GENERALES)


14




Soluciones acuosas en procesos geológicos



Soluciones hidrotermales y soluciones mineralizantes



Alteraciones hidrotermales



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8 15

SOLUCIONES ACUOSAS EN PROCESOS GEOLOGICOS

La solución acuosa es una mezcla homogénea de agua como solvente con una serie de compuestos iónicos disueltos en ella (solutos). Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

16

ROCAS IGNEAS Dique

Sill Lacolito NM

Intrusivo



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9 17

ROCAS IGNEAS VOLCANICAS Roca piroclástica

Lava


18

ROCAS METAMORFICAS NM

m k 0 1

100 km



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10 19

ROCAS SEDIMENTARIAS NM

m k 0 1

100 km


20

Las soluciones acuosas intervienen en diversos procesos geológicos (intrusivos, volcánicos, metamórficos o sedimentarios), en todos los dominios geotectónicos (en ambientes profundos o en superficie) y a diferentes condiciones de presión y temperatura.



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11 21

En nuestro contexto geológico, este es el ámbito de las soluciones hidrotermales.

NM

En este ámbito discurren las soluciones a través de los espacios abiertos de las rocas y, a su paso, van generando una

serie

de

cambios

m k 0 1

100 km

mineralógicos.


22

A

las

más

altas

condiciones de presión y temperatura que se verifican a profundidad en el interior de la corteza, las soluciones acuosas presentan un comportamiento superior al crítico, lo cual facilita su ingreso a los espacios vacíos más finos de las rocas (poros, microfracturas e intersticios intergranulares o intragranulares).



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12 23

En estas condiciones, la presencia de soluciones acuosas favorece la fusión de las rocas y la consecuente formación del magma, metamórficas.

o

en

otros

casos

transformaciones


24

A condiciones de menor presión y temperatura, se favorece el flujo de las soluciones en la dirección de la gradiente de presión y, siguiendo como camino, las zonas más porosas y permeables de las rocas.



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13 25

A su paso, las soluciones reaccionan con los minerales constituyentes de las rocas; en muchos casos, los destruyen asimilando a los elementos liberados y, en otros casos, precipitan minerales a partir de los componentes de las soluciones.


26

Ambos tipos de cambios mineralógicos (disolución y precipitación) se dan según las soluciones abandonen o alcancen las condiciones de presión, temperatura, pH, Eh y composición correspondientes a los campos de estabilidad de los minerales.



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14 27

Conforme las soluciones se enfrían, la capacidad de precipitación de minerales aumenta por descompresión del sistema. En ello, juega un rol muy importante el

paso de las soluciones a una roca con mayor porosidad o con espacios vacíos más grandes.


28

Si las soluciones acuosas calientes llegan a la superficie con temperaturas superiores a la ambiental, se les conoce como aguas termales y, según su composición, pueden aun generar disolución y precipitación de minerales. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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15 29

SOLUCIONES HIDROTERMALES Y MINERALIZANTES Alteraciones hidrotermales

Soluciones hidrotermales

H2O, H2S, HCl, HF, CO2, H2

Soluciones acuosas ricas en volátiles de origen natural, que migran por los espacios abiertos de las rocas del interior de la corteza a temperaturas variables entre 500 y 50 ºC.


30

Enfriamiento Descompresión Disolución de minerales de la roca caja Precipitación de minerales Variación de composición química, pH y Eh Constante búsqueda del equilibrio físico-químico Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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16 31

Alteraciones hidrotermales

Soluciones hidrotermales

H2O, H2S, HCl, HF, CO2, H2 METALES

No se formarán yacimientos.

No habrá capacidad de incorporar metales.

Solución acuosa sin presencia de iones complejos.


32

Yacimiento mineral

Soluciones mineralizantes


Se pueden formar yacimientos.

Metales transportados como complejos clorurados o sulfurados.

Solución con presencia de iones complejos (Cl -, HS-, NH3, OH- y CH3COO-).



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17 33

Yacimiento mineral

Entonces, si las soluciones hidrotermales Soluciones mineralizantes

metales

y

contienen tienen

la

capacidad de transportarlos y formar yacimientos, nos referimos


a

ellas

como

soluciones mineralizantes.


34

En resumen, se puede decir lo siguiente sobre las soluciones hidrotermales:  Proceden

de diferentes fuentes.

 Su

composición varía según su origen.

 Su

composición varía a lo largo de su recorrido debido

a la asimilación de los elementos constituyentes de los minerales disueltos y a la pérdida de los elementos constituyentes de los minerales precipitados.



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18 35

 Sus

parámetros físicos (P, T, pH, Eh) varían a lo largo de

su recorrido.



Los efectos de las soluciones hidrotermales son los cambios mineralógicos y texturales que se originan en las rocas por donde circulan (alteraciones hidrotermales) y la formación de depósitos minerales.


36


Plagioclasa fresca

Sericita

Son cambios mineralógicos, texturales y químicos que se producen en las rocas como respuesta al desequilibrio físico-químico que se genera por acción de las soluciones hidrotermales que circulan por ellas.



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19 37

Minerales texturas

Minerales texturas

Minerales texturas

Minerales texturas

Variables en el espacio. Son una huella de las reacciones que se generan por acción de las soluciones hidrotermales y sus características de temperatura, pH y Eh. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

38

Proceso mineralógico  Disolución de

minerales

Aspecto textural Oquedades

 Lixiviación

Oquedades

 Reemplazamiento

Moldes

 Recristalización

Agregados granulares

 Transformación

de fases

minerales  Precipitación

de nuevos

cristales  Intercambio

iónico

Seudomorfismo, agrietamiento Relleno de poros y fracturas (vetillas) Recristalización



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20 39

FORMACION DE YACIMIENTOS A PARTIR DE SOLUCIONES HIDROTERMALES Diseminado

Vetas

Skarn

Enriquecimiento secundario

Placer

Pórfido


40

1. Existencia de una fuente de elementos de interés económico. No es necesario que dichos elementos estén

1. Fuente

presentes en altas concentraciones en la fuente, la naturaleza se encarga de concentrarlos.



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21 41

2. Soluciones

1. Fuente

2. Existencia de soluciones hidrotermales que sirvan de medio de transporte o difusión de los elementos valiosos o pH.


42

3. Espacios abiertos

2. Soluciones

1. Fuente

3. Existencia de espacios abiertos necesaria para la formación de minerales (fallas, fracturas, poros).



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22 43

4. Trampa geoquímica 3. Espacios abiertos

2. Soluciones

4. Existencia de trampa geoquímica que provoque la cristalización de los minerales con elementos valiosos. Esta puede ser producida por la mezcla de fluidos, cambio de presión, temperatura o pH.

1. Fuente


44

1. Fuente 2. Solución

3. Espacios abiertos 4. Trampa geoquímica



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23 45

ALTERACIONES HIDROTERMALES Capítulo 2: Naturaleza de las soluciones acuosas 

Termodinámica de las soluciones acuosas



Fuentes de origen de las soluciones hidrotermales


46

NATURALEZA DE LAS SOLUCIONES ACUOSAS

Dos átomos de hidrógeno unidos a uno de oxígeno por medio de dos enlaces covalentes. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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24 47

La disposición tetraédrica de los orbitales sp 3 del oxígeno determina un ángulo de aproximadamente de 105º entre los enlaces.


48

El oxígeno (más electronegativo que el hidrógeno) atrae con más fuerza a los electrones de cada enlace, resultando con una carga negativa, y los núcleos de hidrógeno con una carga positiva, convirtiéndolo en una molécula polar.



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25 49

Atracción electrostática del oxígeno con hidrógenos de otras moléculas en forma de puentes de hidrógeno.


50

Propiedades físico-químicas especiales 

Gran acción disolvente



Alto rango de temperatura de estabilidad en estado líquido



Alta fuerza de cohesión



Alto calor específico



Alto calor de vaporización



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26 51

 Gran

acción disolvente + +

+

+ +

+

+

Na +

+

+

+ + +


52



Alto rango de temperatura de estabilidad en estado líquido



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27 53



Alta fuerza de cohesión


54

La autoprotólisis del agua pura se da en muy baja intensidad, y genera un ion hidronio y un oxidrilo.

H2O

+

H2O

↔

H3O+ Hidronio

+

OHOxidrilo



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28 55

Na+1 Carga +1

H+1

Radio 1 Å

Carga +1 Radio 0,0001Å

Los protones (núcleo de H+) presentan elevadísima densidad de carga, lo cual los hace tremendamente reactivos. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

56

H2O

+

H2O

↔

H3O+ Hidronio

+

OHOxidrilo

Pero recordemos que en el agua pura un protón es transferido de una molécula de agua a otra formando un ion hidronio, y no hay protones libres que generarían un carácter muy reactivo. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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29 57

La constante termodinámica de equilibrio de autoprotólisis es la siguiente: K=

K=

aH+ . aOHaH2O [H+].[OH-]

= [H+]

γ +.

[OH-] γ aH2O

γ + . γ -

= Kw (γ +γ -) aH2O aH2O

• a: actividad • Kw : [H+][OH-] = coeficiente del producto iónico del agua • γ + γ -: coeficientes de actividad de H+ y OH-


58

K = Kw (γ +γ -) aH2O En agua pura y en soluciones muy diluidas aH2O ~ 1 y

γ +

~

γ -

~ 1

En consecuencia, para agua pura y soluciones muy diluidas…

K = Kw Constante termodinámica de equilibrio igual al coeficiente del producto iónico del agua. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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30 59

La constante termodinámica de equilibrio (K), como toda constante

termodinámica, depende

solo

de

la

temperatura, aumentando ligeramente con ella y en forma independiente

la presencia

de solutos

a

cualquier

concentración. En cambio, el coeficiente del producto iónico (Kw) varía no solo con la temperatura, sino también con la presencia y concentración de solutos.


60

A una determinada temperatura y en función a las concentraciones relativas de H+ y OH-, la solución tendrá un comportamiento ácido, neutro o básico. a) [H+] > [OH-]

(pH < 7)

Propiedades ácidas

b) [H+] = [OH-]

(pH = 7)

Propiedades neutras

c) [H+] < [OH-]

(pH > 7)

Propiedades básicas

Aumento d e l a aci dez

Aumento de la al calini dad



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31 61

CONCLUSION  El

agua presenta propiedades físico-químicas especiales.

• Gran acción disolvente • Alta fuerza de cohesión • Alto calor específico • Alto calor de vaporización


62

CONCLUSION  A

mayor temperatura y mayor presencia de solutos, la

solución acuosa se hace más reactiva y, en función a la concentración de H+, tendrá un comportamiento ácido, neutro o básico, favoreciendo así la disolución o precipitación selectiva de minerales.  La

presencia de iones oxidrilo favorece la formación de

muchos minerales típicos de alteración como anfíboles, micas y arcillas.



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32 63

TERMODINAMICA DE LAS SOLUCIONES ACUOSAS

Las moléculas de los líquidos presentan cierta movilidad, menor que la de los gases, pero suficiente para que el líquido adopte la forma del depósito que lo contiene.


64

Conforme aumenta la temperatura, los líquidos adquieren mayor energía cinética, y sus moléculas se movilizan más rápidamente, al punto que tienden a abandonar al resto de la masa y pasar al estado gaseoso. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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33 65

La presión de las moléculas del gas existente sobre la interfase contrarresta a la presión de las moléculas del líquido que tienden a pasar a estado gaseoso; con ello dificulta la evaporación. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

66

Evaporación

Ebullición

La ebullición, a diferencia de la evaporación, es la separación de burbujas de gas desde toda la masa del líquido, la cual se da a una determinada combinación de presión y temperatura propias para cada solución. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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34 67

Diagrama de fases PT del sistema unitario H 2O • AB: curva de sublimación/sublimación inversa • BD: curva de fusión/solidificación • BC: curva de vaporización/condensación (o curva de ebullición) Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

68

A mayor presión del sistema, se necesita mayor temperatura del líquido para alcanzar la ebullición y viceversa. La presión y la temperatura de ebullición son variables dependientes entre sí. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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35 69

A P1T0 (punto inicial X) el agua pura se mantiene en estado líquido. Si la temperatura aumenta de T 0 a T1 (punto final Y), la energía cinética aumentará hasta separar burbujas de vapor de agua del resto del líquido (ebullición). Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

70

Estado súper crítico

D

C

Líquido Sólido Gaseoso

A P0T2 (punto inicial X) el agua pura se mantiene en estado líquido. Si la presión disminuye de P 0 a P2 (punto final Y), se alcanzan condiciones de ebullición. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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36 71

Líquido

Gaseoso

La presencia de sales disueltas disminuye la energía cinética de las moléculas de agua. En consecuencia, soluciones acuosas salinas requieren mayor temperatura o menor presión para alcanzar las condiciones de ebullición que el agua pura. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

72

Líquido

Gaseoso

La presencia de solutos (ejemplo: NaCl) en solución acuosa desplaza la curva de ebullición hacia el lado de mayor temperatura.



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37 73

Líquido

Gaseoso

Los solutos sólidos aglutinan moléculas de agua en su en torno dificultando sus movimientos, lo cual implica disminución de la energía cinética y, en consecuencia, se requerirá de mayor calor para alcanzar la temperatura de ebullición que en el caso del agua pura. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

74

Líquido

Gaseoso

La presencia de gases disueltos en soluciones acuosas aumenta

la

energía

cinética.

En

consecuencia,

las

soluciones acuosas con contenidos gaseosos requieren menor temperatura o mayor presión para alcanzar las condiciones de ebullición que el agua pura. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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38 75

Líquido

Gaseoso

La presencia de solutos gaseosos (ejemplo: CO2) en solución acuosa desplaza la curva de ebullición hacia el lado de mayor presión.


76

Entonces…  La

solubilidad de soluciones acuosas con solutos sólidos

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 CO 2 que el agua pura.



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39 77

FUENTES DE LAS SOLUCIONES HIDROTERMALES

Las soluciones hidrotermales provienen de diferentes fuentes. Cada una presenta características propias de pH, composición y firma isotópica, y pueden dar origen a diversos tipos de yacimiento. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

78 Agua meteórica

Agua meteórica

Agua meteórica

Agua de compactación

Isoterma Isoterma

Agua de cristalización

Subsidencia

 Agua

meteórica de infiltración

 Agua

marina de infiltración

 Agua

connata



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40 79

Moléculas de agua que forman parte en la constitución de un cristal, y son expulsadas de la red cristalina durante cambios metamórficos.

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

Diópsido CaMgSi2O6


80

Depósito piroclástico

Nube ardiente Lava

Estrato volcán Dique Batolito

NM

Sill

Lacolito

Agua juvenil procedente de las cámaras magmáticas



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41 81

,

Relación entre depósitos minerales y posibles fuentes de soluciones hidrotermales [modificado de Barnes (1979), con ejemplos peruanos]. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

82

3. MECANISMOS DE MIGRACION



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42 83

SEPARACION DE SOLUCIONES ACUOSAS DESDE LA ROCA FUENTE BAJA PT

ALTA PT

Desde la roca fuente de soluciones acuosas, las soluciones se movilizan a través de las fallas, fracturas, brechas o contactos.

FUENTE


84

Las rocas fuente pueden ser magmáticas, metamórficas o sedimentarias. El flujo se produce principalmente por succión por diferencia de presión.



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43 85

A su paso por las rocas, las soluciones encuentran diversos microambientes físicos y químicos, algunos apropiados para generar la disolución de los minerales existentes y otros la precipitación de nuevos minerales.


86

Soluciones Agua meteórica de infiltración Agua marina de infiltración

Roca fuente Rocas sedimentarias, metamórficas o ígneas permeables Rocas de corteza oceánica permeables

Ambiente Continental Sedex

Mecanismo de separación Succión por gradiente térmico y de presión

Dorsales Gradiente térmico y mesooceánicas de presión

Rocas Agua connata sedimentarias

Orogénico sedimentario

Agua de origen metamórfico Soluciones juveniles (origen magmático)

Rocas metamórficas

Orogénico metamórfico

Rocas ígneas intrusivas

Orogénico magmático

Compactación y, gradiente térmico y de presión Deshidratación metamórfica Ebullición en últimas etapas de cristalización



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44 87

SISTEMAS SEDIMENTARIOS A

C

B

El agua connata se encuentra en los espacios abiertos de las rocas. Conforme estos se cierran, ya sea por desarrollo de cemento o por compactación, aumenta la presión hidrostática y el líquido fluye a espacios abiertos en la dirección de la gradiente de presión. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

88

FLUJO POR COMPACTACION

Granos Matriz Fractura Flujo Zonas de alta presión Zonas de presión media Zonas de baja presión



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45 89

SISTEMAS SEDIMENTARIOS v2 A2

h2

A1 v1 h1

Teorema de Bernoulli

Incluso, este mecanismo puede generar bombeo o succión haciendo así más efectivo el flujo de las soluciones . Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

90

A lo largo de su recorrido, disminuyen la presión temperatura; composición

hidrostática y la asimismo varía la química de las

soluciones debido a que reaccionan con los minerales constituyentes de las rocas y los destruyen asimilando a los elementos liberados, y en otros casos precipitan minerales a partir de los elementos disueltos en las soluciones.



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46 91

Ambos tipos de cambios mineralógicos (disolución y precipitación) se dan según las soluciones abandonen o alcancen las condiciones de presión, temperatura, pH, Eh y composición correspondientes a los campos de estabilidad de los minerales.


92

Conforme las soluciones se enfrían, aumenta la capacidad de precipitación de minerales por descompresión del sistema; en ello juega un rol muy importante el paso de las soluciones a una roca con mayor porosidad o con espacios vacíos más grandes.



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47 93

SISTEMAS METAMORFICOS

Soluciones acuosas calientes

Reacciones de deshidratación Roca metamórfica

Roca permeable


94

Reacciones metamórficas de deshidratación de calizas Tlc 2 Tlc + 3 Cal 3 Cal + Tr 11 Dol + Tr 5 Cal + 3 Tr 20 Dol + Atg 5 Tlc + 6 Cal + 4 Qz 3 Cal + 2 Qz + Tr

↔ ↔ ↔ ↔ ↔ ↔ ↔ ↔

3 En + Qz + H2O Tr + Dol + CO2 + H2O Dol + 4 Di + H2O + CO2 13 Cal + 8 Fo + 9 CO2 + H2O 11 Di + 2 Fo + 5 CO2 + 3 H2O 20 Cal + 34 Fo + 20 CO2 + 31 H2O 3 Tr + 6 CO2 + 2 H2O 5 Di + H2O + 3 CO2

Simbología Ab An Atg Cal Czo Di Dol

Albita Anortita Antigorita Calcita Clinozoisita Diopsido Dolomita

En Fo Grs Kfs Ky Mrg Ms

Enstatita Forsterita Grosularia Feldespato potásico Cianita Margarita Muscovita

Ne Pl Pg Prl Qz Tlc Tr

Nefelina Plagioclasa Paragonita Pirofilita Cuarzo Talco Tremolita



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48 95

Reacciones metamórficas de deshidratación de pelitas 2 Prl + Cal Prl 3 Mrg + 5 Cal + 6 Qz Mrg + CO2 Mrg + 2 Qz + Cal Mrg + Qz + Cal + Na 2 Czo + CO2 2 Czo +3 Qz + 5 Cal 3 Pg + 6 Qz + 4 Cal Pg + 2 Qz + Cal Pg + Qz + Cal Pg + Qz 3 Ms + 6 Qz + 4 Cal Ms + 2 Qz + Cal Ms + Qz + Cal + Ne Ms + Qz 2 Pg + 2 Qz + Cal

↔ ↔ ↔ ↔ ↔ ↔ ↔ ↔ ↔ ↔ ↔ ↔ ↔ ↔ ↔ ↔ ↔

Mrg + 6 Qz + H2O + CO2 Ky + 3 Qz + H2O 4 Qz + H2O + 5 CO2 2Ky + Cal + H2O 2 An + H2O + CO2 Pl + H2O + CO2 3 An + Cal + H2O 3 Grs + H2O + 5 CO2 3 Ab + 2 Czo + 2 H2O + 4 CO2 Ab + An + H2O + CO2 Pl + H2O + CO2 Ab + Ky + H2O 3 Kfs + 2 Czo + 2 H2O + 4 CO2 Kfs + An + H2O + CO2 Kfs + Pl + H2O + CO2 Kfs + Ky + H2O 2 Ab + Mrg + H2O + CO2


96

Curva de equilibrio de reacción de deshidratación: Transformación de talco a enstatita + cuarzo + agua Metamorfismo orogénico

Metamorfismo de contacto

En estos ambientes, las soluciones acuosas liberadas no están sometidas necesariamente a una fuerte gradiente de presión y, en consecuencia, no se facilita el flujo a grandes distancias. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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49 97

SISTEMAS MAGMATICOS

Las soluciones hidrotermales de origen magmático son las más importantes, tanto por su magnitud como por la relevancia de los yacimientos minerales que generan. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

98

En los estadios avanzados de cristalización del magma, se tienen ya formados cristales de una serie de minerales quedando, hacia la parte superior de la cámara, restos del fundido silicatado enriquecido en volátiles y metales.



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50 99

5

Conforme disminuye la temperatura y, principalmente, la presión; baja drásticamente la solubilidad del agua en el fundido, y se separa el fundido en forma gradual, en forma de burbujas de solución acuosa en estado supercrítico, fenómeno conocido como primera ebullición.


100

Si disminuyen P y T (intrusión del magma cerca a la superficie), se separará el agua del fundido: primera ebullición, y la roca caja se fracturará. Altas condiciones de P y T: alta solubilidad del agua



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51 101

Soluciones

Por las fracturas ascienden las soluciones.

Fuente

En los magmas félsicos, por su

menor

solubilidad

de

agua, la primera ebullición se verifica a mayor temperatura que en los magmas máficos.


102

En las últimas etapas de cristalización del magma, se acelera la formación de cuarzo, feldespatos y otros minerales mayormente anhidros, con lo que se incrementa el contenido de agua en el fundido residual. Esto provoca una nueva exsolución por enfriamiento adiabático, conocida como segunda ebullición o “ebullición retrógrada”; más masiva, violenta y efectiva que la primera. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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52 103

Este proceso se hace más rápido y violento a mayor velocidad de cristalización; es decir, en las últimas fases de la cristalización.


104

La solución hidrotermal particionada está constituida por una fase vapor (CO2 y en menor proporción H2S, HCl, NH4+ y O2, entre otros) y una fase acuosa líquida salina (H2O con disoluciones de Cl-, Na+ y en menor proporción K + y Ca+2).



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53 105

Bajo condiciones normales de cristalización, los metales (Cu, Zn, Pb, Au, Ag, etc.) son incorporados a la fase cristalina minerales roca.

como

trazas

formadores

en de


106

Agua

Agua Molécula compleja clorurada

La presencia de moléculas complejas cloruradas o sulfuradas en las soluciones acuosas posibilita que los metales sean incorporados al líquido y transportados con este. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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54 107



Entonces, la separación masiva y violenta de una fase hidrotermal con contenidos de complejos capaces de capturar a los metales permitirá que estos migren con las soluciones.

 Mientras

menos cristalizado esté un magma antes de

que comience la cristalización masiva y rápida, existe más probabilidad de extraer altos contenidos de metal.


108

MEDIO DE PROPAGACION Y EFICIENCIA DEL FLUJO

Las soluciones hidrotermales se propagan en dirección de la gradiente de presión, siguiendo los espacios abiertos interconectados dentro de las rocas e impregnándose en ellas .



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55 109

En los espacios abiertos por donde fluyen, se producen mezclas con otros fluidos o se destruyen minerales de la roca caja o precipitan nuevos minerales con el consiguiente cambio constante

de

composición del fluido.

la

química


110

∆ Presión ∆ Temperatura ∆ Salinidad ∆ Compactación

Otros mecanismos que posibilitan el flujo, succión o hasta corrientes de convección, además de la gradiente de presión, son las diferencias de temperatura, densidad, salinidad y compactación .



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56 111

Factores  Permeabilidad  Fineza

del grano

 Fineza

de los poros

 Estabilidad

física y química de los minerales constituyentes

 Caudal

del flujo

 Composición,

temperatura y pH de la solución


112

Los espacios abiertos en las rocas presentan diversidad de formas, dimensiones y distribución, lo cual permite agruparlos como se muestra en el siguiente cuadro:



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57 113

Origen

Tipo

Orden de dimensiones

Retículos cristalinos Angstroms (10-10 m) Contactos intergranulares Espacios intergranulares en la matriz Poros entre granos Primarias Vesículas Grietas de contracción Planos de estratificación

Tipo de flujo Difusión de iones de radio pequeño

Unidades de micras

Capilaridad

Unidades de micras (diámetro)

Capilaridad

Decenas hasta centenas Capilaridad y de micras (diámetro) flujo masivo Centenas de micras hasta milímetros (diámetro) Centenas de micras hasta milímetros (espesor)

Flujo masivo

Flujo masivo

Centenas de micras hasta Flujo masivo milímetros (espesor)


114

Origen

Tipo Aberturas de alteración de rocas Brechas

Secundarias Fracturas

Fallas

Orden de dimensiones Centenas de micras hasta milímetros (espesor) Centenas de micras hasta unidades de centímetros (diámetro) Centenas de micras hasta milímetros (espesor) Milímetros hasta centímetros (espesor)

Tipo de flujo Flujo masivo

Flujo masivo

Flujo masivo

Flujo masivo



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58 115

4. DISOLUCION Y PRECIPITACION


116

pH4 Eh4

Asoc. Min.

4

pH3 Eh3

Asoc. Min.

3

pH2 Eh2

Asoc. Min.

2

pH1 Eh1

Asoc. Min.

1

T1 P1 T0 P0

pH0 Eh0 >T >P Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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59 117

pH4 Eh4

T3 P3

pH3 Eh3

T2 P2

pH2 Eh2

T1 P1 T0 P0

n e s h l e E a , r H e n p i T m , P e e d d d a a d i i c l n i a b a v t e s l e e R

pH1 Eh1 pH0 Eh0

>T >P Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

118

8

) r a b k ( n ó i s e r P

6

Cianita

4

Sillimanita

Andalucita

2

0 200

400

600

800

Temperatura (ºC)

Diagrama de fases del sistema Al 2O3 y SiO2 Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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60 119

La proporción agua-roca varía en función a la cantidad de solución circulante y al volumen de la roca permeable. A mayor proporción agua-roca, mayor intensa será la alteración. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

120

Factores que controlan la formación de alteraciones hidrotermales Relevancia para disolución de minerales

Relevancia para precipitación de minerales

Alta

Baja

Fineza de grano

Regular

Baja

Fracturamiento

Regular

Alta

Permeabilidad

Regular

Alta

Factor Litología Roca caja

Temperatura Solución hidrotermal

Alta

Presión

Regular

pH-Eh

Alta para determinados minerales

Proporción agua-roca

Alta para intensidad y texturas de alteraciones



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61 121

Campos de estabilidad de diferentes tipos de aguas en diagrama Eh-pH


122

Diagrama T-pH mostrando las asociaciones mineralógicas estables a diferentes condiciones de temperatura y acidez (Corbett & Leach, 1998)



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62 123

ESTABILIDAD DE LOS PRINCIPALES MINERALES DE ALTERACION Al, sílice Kfp

Cbt

Kao Ser, prf

Sílice

Bt, Kfp, mt


124

Alterabilidad de los minerales y sus principales productos hidrotermales Alterabilidad

Mineral original Vidrio volcánico

Muy alta

Alta

Media

Baja

Principales productos hidrotermales Zeolitas, cristobalita, cuarzo, calcita, arcillas

Feldespatos potásicos (ortoclasa, sanidina) Plagioclasas sódica

Adularia, albita, arcillas, sericita, pirofilita, alunita

Anfíboles, biotita

Pirita, clorita, calcita, anhidrita

Calcita

Dolomita, anhidrita, yeso

Magnetita, ilmenita, pirrotita, Pirita, leucoxeno, esfena, pirita pirrotita, hematita, goethita Calcita, albita, adularia, wairakita, Plagioclasa cálcica cuarzo, anhidrita, clorita, arcillas, epidota Piroxenos, olivino

Clorita, illita, cuarzo, pirita



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63 125

 Minerales

del grupo de la sílice

 Carbonatos  Feldespatos

potásicos

 Arcillas  Sulfatos  Sulfuros


126

MINERALES DEL GRUPO DE LA SILICE 5000

1000 500 )

2

O i S m p p ( d a d i l i b u l o S

200 100

Sílice amorfo

50 20 10

Cuarzo pH

5 2

4

6

8

10

12

Variación de la solubilidad de la sílice en solución acuosa, en función del pH del medio (Krauskopf, 1967). Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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64 127

En soluciones subsaturadas pH < 9: monómeros de Si(OH) 4pH > 9: polímeros de (Si(OH) 5 . H2O)- (facilita disolución) 5000

La presencia de Al +3 y Fe+3 en el sistema favorece la precipitación de sílice, y la de Mg+2 y Ca+2 favorece su disolución.

1000 500 )

2

O i S p p ( d a d i l i b u l o S

200 100

Sílice amorfo

50 20 10

Cuarzo pH

5 2

4

6

8

10

12

Con el incremento de temperatura aumenta la solubilidad de la sílice.


128

Cerro Verde (Arequipa, Perú) Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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65 129


130

Melgarejo & Proenza (2010) Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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66 131


132



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67 133


134



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68 135

Carbonatos CaCO3 + CO2 + H2O



Ca+2 + 2HCO3-

Esta reacción es controlada por lo siguiente: - pH - PCO2 - Temperaturas


136

5000 Calcita 1000 500 )

2

O i S m p p ( d a d i l i b u l o S

200 100

Sílice amorfo

50 20 10

Cuarzo pH

5 2

4

6

8

10

12

Variación de la solubilidad de carbonato en solución acuosa, en función del pH del medio (Krauskopf, 1967). Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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69 137


138

Incremento de pH

Fluido ácido

Feldespatos potásicos Los feldespatos potásicos precipitados a partir de soluciones hidrotermales ocurren en dos ambientes muy diferenciados:

op crb trd

aln op crb trd

al, hll, sílice

hll, sílice

al, kao, sílice

kao, sílice

al qz

Neutro a alcalino

sm, sílice

ch-sm, sílice, Cbt

ch-sm, sílice, Zeo, Cbt

clo-sm, kao, sm, sm, Cbt, sm, qz/chd, clo-sm, qz/clo qz, sid qz/chd, Cbt Zeo, kao,ill,sm, cac/dol ill-sm, clo, Cbt, qz, sid qz, clo, ill-sm, al, kao, dik, kao, dik, Cbt qz, chd clo, qz, kao, dik qz, (dp) ill-sm, ep, Zeo, qz, sid qz, (dp) cac/dol, clo, ill, ill, ad/ab ab/ad, al, qz, dik dik, ill, qz, Cbt clo, qz, ep, dik Cbt qz, (dp) qz, (sid) Zeo, cac/dol, qz, (dp)

al kao qz

qz

hll, sm, sílice kao,sm, sílice, (sid)

kao, qz

ad/ab

1) Primeros

estadios

de

al, dik, prf, dik, prf, qz, (dp) qz, (dp)

generación de soluciones hidrotermales de magmas félsicos 2) Ambientes epitermales de baja sulfuración

prf, al, prf, qz, (dp) qz, (dp)

and,al,qz and, al, and, prf, qz prf, qz Sin condiciones de disociación Grupo sílice

Grupo alunita

Grupo Al-kao

Grupo Kaolín

dik, prf, ser, qz prf, ser, qz

ser, qz, Cbt

ser, Fpt, qz, chd, Cbt

clo, qz, ep ad/ab, cac/dol ep, act, clo, qz, Fp, cac/dol

Mica/ser, act, qz, Mica/ser, Mica/ser, Fp, Cbt, Fp, ch prf, qz qz, Cbt qz, clo

trd, qz, cac, dol

bt, act, Fp, qz

Cpx, qz, cac, dol

and, Mica, qz, Mica, qz (Cbt) and, Mica, cor, qz

Grupo I-kao

Mica, cor, qz

Grupo Illita

Mica, Fp, qz, Cbt Grupo Clorita

Grt, qz, wo, ves, mt Grupo Calco-silicatos

bt, Fp, Cpx, mt



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70 139

Según Lowell y Guilbert (1970) Cuarzo-sericita-clorita fedelpasto potásico Zona potásica Zona fílica Zona argílica Zona propilítica Clorita-sericitaepidota-magnetita Zona mineralizada Zona interior de baja ley

El primer caso corresponde a la alteración potásica de pórfidos de cobre, formada a temperatura de aproximadamente 400 ºC y en medio alcalino. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

140

Los feldespatos más estables bajo dichas condiciones son la ortoclasa y la microclina; ambos ocurren, por lo general, finamente dispersos en la roca y acompañados de biotita, magnetita, anhidrita o carbonatos. Cerro Verde (Arequipa, Perú) Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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71 141

La segunda forma de ocurrencia se da a temperaturas menores a 250 ºC y también en medio alcalino. El feldespato más estable en esas condiciones es la adularia; variedad de la ortoclasa.

Proyecto La Curva (Santa Cruz, Argentina)


142

Los feldespatos primarios constituyentes de la roca caja pueden hidrolizarse total o parcialmente por acción de soluciones hidrotermales ligeramente ácidas, generando cuarzo secundario y arcillas, o en otros casos sericita (ver imagen).

Cerro Verde (Arequipa, Perú)



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72 143


144

ARCILLAS

Esquema general de clasificación de los filosilicatos Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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73 145

Las arcillas hidrotermales se forman por lo siguiente:  Precipitación  Hidrólisis

directa desde los fluidos

de los feldespatos (caolinita, montmorillonita,

esmectita)  Procesos

de desvitrificación


146

La hidrólisis de feldespatos es la reacción por la cual dichos minerales reaccionan con agua en un medio ligeramente ácido, y se transforman en cuarzo y arcillas liberando álcalis. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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74 147

La desvitrificación es el proceso natural por el cual el vidrio volcánico metaestable empieza a cristalizar formando finísimos granos de minerales. A partir de vidrios félsicos, se forman esmectita, caolinita e illita. Y a partir del vidrio basáltico, se forman zeolitas y cloritas.


148

SULFATOS Incremento de pH

Fluido ácido op crb trd

) s o i t l o v ( h E

aln op crb trd

al, hll, sílice

hll, sílice

al, kao, sílice

kao, sílice

al qz

qz

Neutro a alcalino

sm, sílice

kao, sm, sm, Cbt, qz/clo qz, sid

ch-sm, sílice, Cbt


clo-sm, sm, qz/chd, Cbt

clo-sm, qz/chd, Zeo, kao,ill,sm, ill-sm, clo, Cbt, cac/dol qz, sid qz, clo, ill-sm, al, kao, dik, kao, dik, Cbt qz, chd clo, qz, kao, dik qz, (dp) ill-sm, ep, Zeo, qz, sid qz, (dp) cac/dol, clo, ill, ill, ad/ab ab/ad, al, qz, dik dik, ill, qz, Cbt clo, qz, ep, dik Cbt qz, (dp) qz, (sid) Zeo, cac/dol, qz, (dp) al kao qz

Sulfatos


kao, qz

ad/ab

al, dik, prf, dik, prf, qz, (dp) qz, (dp)

prf, al, prf, qz, (dp) qz, (dp)

and,al,qz and, al, and, prf, qz prf, qz Sin condiciones de disociación

pH

Grupo sílice

Grupo alunita

Grupo Al-kao

Grupo Kaolín

dik, prf, ser, qz prf, ser, qz

ser, qz, Cbt



Mica/ser, act, qz, Mica/ser, Mica/ser, Fp, Cbt, Fp, ch prf, qz qz, Cbt qz, clo

trd, qz, cac, dol

bt, act, Fp, qz

Cpx, qz, cac, dol

and, Mica, qz, Mica, qz (Cbt) and, Mica, cor, qz

Grupo I-kao

Mica, cor, qz

Grupo Illita

Mica, Fp, qz, Cbt Grupo Clorita

Grt, qz, wo, ves, mt Grupo Calco-silicatos

bt, Fp, Cpx, mt



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75 149

Los sulfatos más comunes como minerales de alteración son baritina, anhidrita, yeso y alunita. La baritina y el yeso pueden precipitar por enfriamiento de soluciones hidrotermales juveniles a aproximadamente 300 ºC, o también se pueden formar por alteración retrógrada al calentarse aguas connatas o aguas marinas de infiltración.

Veta de baritina (Atacama, Chile)


150

El yeso como mineral de alteración se forma a temperaturas más bajas por alteración de la calcita o hidratación de la anhidrita.

Cristales de anhidrita reemplazados por yeso en la zona de alteración hidrotermal del depósito VMS El Cobre (Santiago de Cuba, Cuba).

Fuente: Melgarejo & Proenza (2010). Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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76 151

Vetillas de yeso de alteración supérgena en Cerro Corona (Cajamarca, Perú) Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

152

La alunita se forma a bajas temperaturas y pH ácido. Es un mineral característico de sistemas epitermales de alta sulfatación. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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77 153

Sulfuros La magnetita, la pirrotita y la pirita son los sulfuros más comunes en sistemas hidrotermales. Todos ellos se forman en ambientes reductores y diferentes condiciones de acidez.

Hematita

Por migración del sistema a condiciones oxidantes, los sulfuros se oxidan.


154

Los sulfuros hidrotermales se pueden formar por precipitación directa desde las soluciones o a partir de la descomposición de minerales máficos. En el caso de precipitación directa desde las soluciones, los sulfuros mayormente son masivos y presentan textura pervasiva.

Cobriza (Huancavelica, Perú)



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78 155

En el caso de descomposición de minerales máficos, son comunes finísimos cristales de sulfuros alineados en los planos de clivajes o en los bordes de cristales de minerales máficos, pudiendo llegar a reemplazamientos totales (moldes).


156

TIPOS DE REACCIONES

Complejidad composicional de las soluciones hidrotermales Reacciones de diferentes tipos y sistemas químicos en función a condiciones de P, T, pH y Eh



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79 157

Tipo de reacción

Ion intercambio

Ejemplos

Precipitación directa

No

Venillas de cuarzo, calcita o calcedonia

Lixiviación o disolución

No

Silica vuggy

Reemplazamiento

No

Sausuritización (epidota en plagioclasa)

Hidrólisis

H+

Argilización de feldespatos

Metasomatismo

Variable

Alunitización de sericita

Hidratación

H 2O

Limonitización

Deshidratación

H 2O

Talco a partir de serpentina

Redox

O2

Magnetita a hematita


158

Precipitación directa Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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80 159

Fuente: www.ppmpng.com

Lixiviación y reemplazamiento Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

160

Hidrólisis Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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81 161

Reacciones de hidrólisis de feldespatos en función a logaritmos de ratios de actividad de potasio, sodio y calcio (Burt & Rose, 1979).


162

METASOMATISMO

Por

procesos

de

difusión e intercambio iónico

se

soluciones

generan sólidas

y

transformaciones mineralógicas.



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82 163

Albita


164

OXIDACION-REDUCCION



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83 165

Hermatita


166

1.4

Reacciones redox en función a 1/T vs. logaritmo de la actividad de oxígeno (Burt & Rose, 1979) Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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84 167

Proceso

Reacción

Caolinización de ortosa

2KAlSi3O8 + 3H2O = 2K+ + 2OH- + 4SiO2 + Al2Si2O5(OH)4

Caolinización de albita

2NaAlSi3O8 + 3H2O = 2Na+ + 2OH- + 4SiO2 + Al2Si2O5(OH)4

Caolinización de andesina

Na2CaAl4Si8O24 + 4H+ + 2H2O = 2 Al2Si2O5(OH)4 + 4SiO2 + 2 Na+ + Ca+2

Reacciones de hidrólisis características de alteraciones hidrotermales. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

168

Proceso

Reacción

Sericitización de 3 KAlSi3O8 + 2H+ = KAl3Si3O10(OH)2 + 6SiO2 + 2K+ feldespatos + + Sericitización de 0.75 Na2CaAl4Si8O24 + 2H + K = plagioclasa KAl3Si3O10(OH)2 + 1.5 Na+ + 0.75 Ca+2 + 3SiO2

Caolinitización de sericita Pirofilita/sericita

4 KAl3Si3O10(OH)2 + 6 H2O + 4 H+ = 3 Al4Si4O10(OH)8 + 4 K+ KAl3Si3O10(OH)2 + H+ + 3SiO2 = 1.5 Al2Si4O10(OH)4 + 4SiO2 + 2Na+

Reacciones de hidrólisis características de alteraciones hidrotermales Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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85 169

Proceso

Reacción

+ + -2 Alunitización de 3 Al2Si2O5(OH)4 + 2 K + 6 H + (SO4) = caolinita 2 KAl3(SO4)2(OH)6 + 6 SiO2 + 3 H2O

Alunitización de KAl3Si3O10(OH)2 + 4H+ + 2SO2- = KAl3(SO4)2(OH)6 + 3SiO2 sericita Formación de (Mg, Fe) Ca Al(Si, Al) O (OH, F) + (H+,Mg+2,K+) = 4 2 8 22 2 biotita K(Mg,Fe)3(Al,Fe)Si3O10(OH,F)2 + (Na+,Ca+2) secundaria Epidotización y (Ca,Na,K)(Si,Al) O + SiO + H O + Na+ = 4 8 2 2 albitización de Ca2(Al,Fe)3(SiO4)3(OH) + NaAlSi3O8 + H+ plagioclasa Dolomitización de calcita

2CaCO3 + Mg+2 = CaMg(CO3)2 + Ca+2

Reacciones de metasomatismo características de alteraciones hidrotermales Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade

170

Proceso

Reacción

Formación de feldespato potásico secundario

(Ca,Na,K)(Si,Al)4O8 + K+ = KAlSi3O8 + (Na+, Ca+2)

Albitización de ortoclasa

KAlSi3O8 + Na+ = NaAlSi3O8 + K+

Silicificación de calcita

2CaCO3 + SiO2 + 4H+ = 2Ca+2 + 2CO2 + SiO2 + 2H2O

Cloritización

Cloritización de ortoclasa

K(Mg,Fe)3(Al,Fe)Si3O10(OH,F)2 + H+ = (Mg,Fe)5Al(Si,Al)4O10(OH)8 + SiO2 + K+ KAlSi3O8 + 6.5Mg+2 + 10 H2O = Mg6.5(Si3Al)O10(OH)8 + K+ + 12H+

Reacciones de metasomatismo características de alteraciones hidrotermales Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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86 171

Tipo de reacción

Proceso

Reacción

Redox

Martitización

4Fe3O4 + O2 = 6Fe2O3

Sulfuración

Piritización

2S2 + Fe2O3 = 2FeS2 + 3/2O2

Reacciones redox y de sulfuración características de alteraciones


172

Tipo de reacción

Proceso

Reacción

Hidratación

Limonitización

Fe2O3 + 3H2O = 2Fe(OH)3

Formación de Deshidratación enstatita y cuarzo

Mg3Si4O10(OH)2 = 3MgSiO3 + SiO2 + H2O

Reacciones de hidratación y deshidratación características de alteraciones



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87 173

TEXTURAS E INTENSIDAD DE LAS ALTERACIONES 

Intragranular



Intergranular



Relleno de oquedades



Relleno de fracturas



Textura fibrosa



Textura orbicular



Textura radiada o subrradiada



Textura masiva



Moldes de reemplazamiento



Reemplazamiento total (pervasiva)


174



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88 175


176



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90 179


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93 185


186

Descripción y estudio de mineralogía, texturas e intensidades de alteraciones hidrotermales


INTERPRETACIÓN


Origen, mecanismos de migración, reacciones de disolución y precipitación de minerales, asociaciones y texturas de alteración y modelos de yacimientos metálicos generados por hidrotermalismo.

Pautas importantes para la exploración minera.



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94 187

La

intensidad

ocurren

las

con

que

alteraciones

hidrotermales

depende

principalmente

de

la

permeabilidad de la roca y de

la

reactividad

roca-

solución.


188



Incipiente



Débil



Moderada



Fuerte



Muy fuerte

Según el grado de desarrollo de cada reacción, de tal manera que en una misma muestra se pueda observar caolinización de feldespatos muy fuerte y en la cloritización de anfíboles incipiente, por ejemplo. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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95 189 Incipiente s e l a t s i r C

o v i t c e l e S

z i r t a M

s a l l i n e V

o v i s a M

s a l + l i s n e e l v a t + s z i r i r C t a m

Débil

Moderada

Fuerte

Muy fuerte

Finísimas alteraciones dispersas en el cristal.

Alteraciones microscópicas dispersas en el cristal evidenciando el zonamiento interno.

Zonamiento interno remarcado por alteraciones.

Toda las superficies del cristal cubiertas de alteraciones, quedando relictos del mineral original.

Cristal totalmente reemplazado alteraciones.

Escasos cristales en espacios intergranulares.

Escasos cristales en espacios intergranulares y zonas abiertas. Escasas venillas con relleno parcial o total de uno o más minerales. Los halos se notan con dificultad. Cristales, matriz o venillas con alteración débil.

Escasos nidos de cristales dispersos en la matriz.

Muchos nidos de cristales dispersos en la matriz.

Matriz totalmente reemplazado por minerales de alteración.

Venillas con relleno parcial o total de uno o más minerales. Presencia marcada de halos.

Muchas vetillas con halos amplios con alteración fuerte.

Intenso vetilleo con halos amplios con alteración muy fuerte.

Cristales, matriz o venillas con alteración moderada.

Cristales, matriz y/o venillas con alteración fuerte.

Pervasiva: No se reconocen las características primarias de la roca.

Escasas venillas con relleno parcial y sin halos.

Cristales, matriz o venillas con alteración incipiente.


190

5. TIPOS DE ALTERACION Y ZONACION POR YACIMIENTOS



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96 191

T4 P4 T3 P3 T2 P2 T1 P1

>T > P

T0 P0

pH4 Eh4

Asoc. Min. 4

pH3 Eh3

Asoc. Min. 3

pH2 Eh2

Asoc. Min. 2

pH1 Eh1

Asoc. Min. 1

pH0 Eh0


192

Proceso mineralógico

Aspecto textural

Disolución de minerales

Oquedades

Lixiviación

Oquedades

Reemplazamiento

Moldes

Recristalización

Agregados granulares

Transformación de fases minerales

Seudomorfismo, agrietamiento

Precipitación de nuevos cristales

Relleno de poros y fracturas (vetillas)

Intercambio iónico

Recristalización



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97 193

Alteración tipo 5 Alteración tipo 4 Alteración tipo 3 Alteración tipo 2 Alteración tipo 1

s u s h y e E s d y e s n a H o c p i c i t , c í s a a r r u e e t r t a r e c a d r e a p a l l c m e e t u H


194

Alteración tipo Conjunto de minerales y texturas formado por la acción de soluciones hidrotermales en un determinado rango de presión, temperatura, composición, pH y Eh.



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98 195

CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS DE LAS SOLUCIONES

FORMACIÓN DE MINERALES

INTERPRETACIÓN DE LAS CONDICIONES DE FORMACIÓN

MINERALES Y TEXTURAS DE ALTERACIÓN

ESTUDIO DESCRIPTIVO


196


INTERPRETACIÓN




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99 197

Características de las principales alteraciones tipo Alteración tipo Skarn

) l a a n m e r g e ó t p o r i d H i h (

Minerales característicos Wollastonita, granates, olivino, piroxenos, anfíboles, escapolita, cuarzo y magnetita

T ( C) °

pH

Eh

> 350

Neutro a Variable alcalino

300-500


> 250


Potásica

Feldespato potásico, biotita, sericita, anhidrita, calcita, ankerita, clorita, actinolita, magnetita, hematita y siderit

Greisen

Muscovita, feldespatos, cuarzo, topacio, turmalina y fluorita

Propilítica

Clorita, carbonatos, epidota, actinolita, albita, caolinita, sericita, pirita y arsenopirita; y menos frecuentemente zeolitas y montmorillonita

200-350


Subpropilítica

Clorita-esmectita, carbonatos, illitaesmectita y zeolitas

< 250



198

Alteración tipo ) l a a n m e r g e ó t r p o i d H i h (

a n e g r é p u S

Minerales característicos Sericita, cuarzo, pirita, dickita y Fílica pirofilita Caolinita, dickita, halloysita, Argílica montmorillonita, illita-esmectita y sílice Argílica Sílice, cuarzo, alunita, kaolinita, avanzada dickita y diáspora Silicificación Cuarzo, calcedonia, jaspe y ópalo Hematita, limonitas, jarosita, Oxidación malaquita, azurita y crisocola Enriquecimiento Calcosita, covelita y digenita supergénico

T ( C) °

250-400 150-300

pH Acido (5-6) Acido (3-5)

Acido (1-4)) Variable Acido Acido a < 150 neutro Variable

Eh Variable Neutro a oxidante Neutro a oxidante Variable Oxidante

100-250 Variable Oxidante



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100 199 Incremento de pH

Fluido ácido op crb trd

aln op crb trd

al, hll, sílice

hll, sílice

al, kao, sílice

kao, sílice

al qz

kao, qz

al, dik, prf, dik, prf, dik, prf, qz, (dp) qz, (dp) ser, qz prf, al, prf, qz, (dp) qz, (dp)

and,al,qz and, al, and, prf, qz prf, qz Sin condiciones de disociación Grupo sílice

Grupo alunita

sm, sílice

kao, sm, sm, Cbt, qz/clo qz, sid kao,ill,sm, qz, sid ill-sm, qz, clo, kao, dik, al, kao, dik, Cbt kao, dik qz, (dp) ill-sm, qz, sid qz, (dp) ill, al, qz, dik dik, ill, dik Cbt qz, (dp) qz, (dp) qz, (sid) al kao qz

qz


Grupo Al-kao

Grupo Kaolín

prf, ser, qz

ser, qz, Cbt

Neutro a alcalino ch-sm, sílice, Cbt


Diagrama T-pH mostrando las asociaciones mineralógicas estables a diferentes condiciones de temperatura y acidez (Corbett & Leach, 1998)


clo-sm, qz/chd, Zeo, clo, Cbt, cac/dol ill-sm, qz, chd clo, qz, ep, Zeo, cac/dol, clo, ill, ad/ab ab/ad, qz, Cbt clo, qz, ep,

Zeo, cac/dol, ad/ab



act, qz, Mica/ser, Mica/ser, Mica/ser, Fp, Cbt, prf, qz qz, Cbt qz, clo Fp, ch

trd, qz, cac, dol

bt, act, Fp, qz

Cpx, qz, cac, dol

and, Mica, qz, Mica, Fp, Mica, qz (Cbt) qz, and, Mica, Mica, Cbt cor, qz cor, qz Grupo I-kao

Grupo Illita

bt, Fp, Grt, qz, Cpx, mt wo, ves, mt Grupo Grupo Clorita Calco-silicatos


200

F



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101 201

F


202

+

H a / + K a n ó i c u n i m s i D

Lowell & Gilbert (1970) Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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102 203

Incremento de pH

Fluido ácido

Alteración potásica Es la alteración metasomática que se verifica a condiciones de alta temperatura (350-550 C) y pH neutro a alcalino. °

op crb trd

aln op crb trd

al, hll, sílice

hll, sílice

al, kao, sílice

kao, sílice

al qz

Neutro a alcalino

sm, sílice

kao, sm, sm, Cbt, qz, sid qz/clo kao,ill,sm, qz, sid ill-sm, qz, clo, kao, dik, Cbt al, kao, dik, kao, dik qz, (dp) ill-sm, qz, sid qz, (dp) ill, al, qz, dik dik, ill, dik Cbt qz, (dp) qz, (dp) qz, (sid) al kao qz

qz


kao, qz

al, dik, prf, dik, prf, dik, prf, qz, (dp) qz, (dp) ser, qz prf, al, prf, qz, (dp) qz, (dp)

prf, ser, qz

ser, qz, Cbt

ch-sm, sílice, Cbt



clo-sm, qz/chd, Zeo, clo, Cbt, cac/dol ill-sm, qz, chd clo, qz, ep, Zeo, cac/dol, clo, ill, ad/ab ab/ad, qz, Cbt clo, qz, ep,

Zeo, cac/dol, ad/ab



act, qz, trd, qz, Mica/ser, Mica/ser, Mica/ser, Fp, Cbt, prf, qz qz, Cbt qz, clo Fp, ch cac, dol and,al,qz and, al, and, qz, and, Mica, qz, Mica, bt, act, Cpx, prf, qz prf, qz Mica, qz (Cbt) Fp, qz cac, dol Fp, qz, and, Mica, bt, Fp, Grt, qz, Cbt cor, qz Mica, Sin condiciones de disociación cor, qz Cpx, mt wo, ves, mt Grupo Grupo Grupo Grupo Grupo Grupo Grupo Grupo sílice alunita Al-kao Kaolín I-kao Illita Clorita Calco-silicatos


204

Alteración potásica Minerales característicos: feldespatos potásicos, biotita y sericita con contenidos menores de anhidrita, calcita, ankerita, clorita, actinolita, pirita, magnetita, hematita y siderita.

anh,

ank



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103 205

Adularia http://www.johnbettsfineminerals.com/jhbnyc/gifs/44199.htm

Ortosa y microclina


206

Las texturas más representativas de esta alteración tipo son las siguientes:  Moldes

o reemplazamientos parciales biotita de grano

fino en hornblenda  Intercrecimientos

finos de biotita impregnados en toda

la roca  Vetillas

de biotita secundaria s ecundaria

 Vetillas

de cuarzo con feldespatos

Feldespatos s  Feldespato

secundarios secundarios de grano fino dispersos en la

roca, principalmente en torno a las vetillas Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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104 207

Alteración propilítica Es un una a alte altera raci ción ón qu que e se genera por hidrólisis, metasomatismo de hidr hidróg ógen eno, o, hidr hidrat atac ació ión n y carbonatación; que se verifica verifican n a condic condicion iones es de baja temperatura, ra, bajja ba razón agua/roca y pH neutro a alcalino.

Grupo sílice


208

Alteración propilítica Se caracteriza por la coloración verdosa y, mine minera ralo logí gía a y textu textura ra muy parecida a una roca metamórfica de bajo grado.



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105 209

Otros Otros minera minerale les s qu que e acom acompa paña ñan n con con frecu frecuen enci cia a a la asocia asociación ción tipo tipo son actinol actinolita ita,, albita, albita, caolin caolinita ita,, sericit sericita, a, pirita y arsenopirita; y menos frecuentemente zeolitas y montmorillonita.

ank


210

Actinolita-biotita: contacto.

cerca

al

Actin Actinol olit ita-e a-epi pido dota ta:: en la zona zona propilítica. En las las zona zonas s má más s dist distal ales es se observ serva an las asoc sociaciones típicas de clorita-calc clorita-calcita-ep ita-epidota idota con con albi albita ta y prog progre resi siva vame ment nte e cada vez más cloritas y zeolitas formadas a baja temperatura. Este tipo de alteración se hace más evidente en rocas volcánicas básicas. Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade


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Alteraciones Hidrotermales_Composito.pdf

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