UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN AREQUIPA FACULTAD DE GEOLOGIA, GEOFISICA Y MINAS
ESCUELA DE POSTGRADO Maestría en Ciencias de la Tierra - Mención Exploración Geológica
GEOQUIMICA APLICADA Preparado por: Miguel Calcina Benique Fuente: Charles Moon, Lloyd, Thomson, Levinson, Ingemmet. UNSA-MCT 2013
Geoquímica Aplicada
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INDICE • • • • • • • • •
Prospección geoquímica Dispersión Dispersión primaria y secundaria Ambientes geoquímicos Elementos trazadores Barreras geoquímicas Anomalía y contraste geoquímico Metodologías de exploración geoquímica Representación de datos Interpretación de resultados y Procesamiento de los datos
UNSA-MCT 2013
Geoquímica Aplicada
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INDICE • • • • • • • • •
Prospección geoquímica Dispersión Dispersión primaria y secundaria Ambientes geoquímicos Elementos trazadores Barreras geoquímicas Anomalía y contraste geoquímico Metodologías de exploración geoquímica Representación de datos Interpretación de resultados y Procesamiento de los datos
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Geoquímica •
•
Especialidad de las Cs de laTierra que, sobre la base de la geología y de la química, estudia la composición y dinámica de los elementos químicos en la tierra, determinando la abundancia absoluta y relativa, relativa, distribución y migración de los elementos entre las diferentes partes que conforman la tierra (hidrósfera, atmósfera, biosfera y geosfera). La geoquímica estudia la química de la Tierra, comenzando con el origen, distribución y evolución de los elementos que constituyen al planeta. Trata sobre la distribución y concentración de los elementos químicos en los minerales formadores formadores de las rocas y en los productos derivados derivados de ellas, así as í como en los seres vivos, el agua, la atmósfera atmósfera y sus interrelaciones. interrelaciones.
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Prospección Geoquímica •
•
•
La prospección geoquímica incluye todos los métodos de prospección minera basados en medidas sistemáticas sistemáticas de una o mas propiedades químicas de materiales naturales. La PG se ha desarrollado desde las etapas etapas iniciales iniciale s con los ensayos químicos alrededor del depósito mineral. Particularmente aplica el uso del material superficial tales como: rocas, suelos, sedimentos, till o vegetación vegetación en áreas con pequeños afloramientos.
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•
El objeto objeto es: es: –
–
•
•
•
1.- identificar el blanco o tarjet potencialmente representativo representativo de una mineralización y 2.- la seguridad de eliminar un terreno estéril.
Literatura Literatura sobre PG es bastante bastante amplia, pero accesible. Las técnicas geoq están dadas en Garland (1989), y una amplia bibliografía es citada en Hawkes (1982, 1985, 1988) Técnicas de la teoría de exploración es dada por Rose et al (1979) y Levinson (1980). Publicaciones de Association of Exploration Exploration Geochemist , Journal of Geochemical Exploration, artículos en Applied Geochemistry Geochemistry .
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OBJETIVO DE LA EXPLORACIÓN GEOQUÍMICA Anomalía geoquímica
Zona Exploración
Roca Caja Cuerpo mineralizado
Determinar anomalías geoquímicas relacionadas con cuerpos o estructuras mineralizadas UNSA-MCT 2013
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Anomalía Geoquímica •
•
Una anomalía siempre debe considerarse con respecto a algún marco de referencia: una muestra no es anómala por si sola. El punto de quiebre para exploraciones es denominado umbral de exploración y este valor es definido en base a marcos de referencia global, regional, distrital e incluso local, dependiendo de las condiciones específicas de exploración.
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Valor de fondo (Background) •
•
•
El background es definido como el rango normal ( no un solo valor) de concentración de un elemento(s) en un área, excluyendo las muestras mineralizadas. Cuando las condiciones anómalas son reconocidas por los valores del background, contra los cuales estos pueden ser comparados Los valores del background pueden ser determinados para cada elemento, para cada área y para cada tipo de roca, suelo, sediemento, y agua.
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Anomalia
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Umbral (Thershold) •
•
Un umbral de exploración no define un depósito mineral y no tiene relación alguna con una ley de corte. Es un valor que permite destacar aquellas zonas potenciales de contener una alta concentración de elemento(s) de interés discernir contenidos de fondo versus concentraciones mayores).
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Valores de fondo y valor umbral Elemento Ca C
Abundancia ppm
Elemento
33 000 Hg 230 Mo
Abundancia 0.02 1.5
Zn
2 Au
0.003
Zr
150 Ag
0.05
Cu
50 Pt
0,0005
Cr
100 Pb
10
Sn
80 K
25 000
F
600 Si
291 000
P
900 Na
25 000
Fe Li Mg Mn
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46 500 Ti 30 Th 17 000 U 1000 W
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4 400 10 2,5 1
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Programa de exploración geoquímica Un PEG propiamente dicho comprende varias fases sucesivas e interdependientes como: o o o o o
1.- Diseño y planeamiento 2.- Muestreo de campo 3.- Preparación de las muestras 4.-Análisis químico 5.-Presentación e interpretación de datos o informe
Según Closs
Cada uno de estas faces es totalmente dependiente de los precedentes. Los problemas en uno afectarán negativamente a todas las fases siguientes, cada fase es esencial y todas deben tener alto grado de cuidado y atención. (Lloyd, 1998) UNSA-MCT 2013
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Diseño y Planeamiento •
•
•
•
Las técnicas de estudios de campo y los métodos analíticos dependen del metal buscado y su ubicación. Para esto debe tener Información del tamaño del depósito, la mineralogía, litología, geoquímica, ambiente y características geométricas de los blancos del cuerpo mineralizado. Ayudan en el diseño los modelos conceptuales como el paisaje geoquímico, modelos de depósitos minerales (depósitos de Au tipo Carlín, IOCG, VSM, epitermales). El geólogo comenzará con reconocer la asociación de elementos con un tipo de depósito en particular.
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Alcances y limitaciones
•
Los alcances y las limitaciones de un estudio de exploración geoquímica estarán dados por las condiciones de terreno, tipo de metal y depósito en exploración, clima, accesos, topografía y morfología, presupuesto, etc.
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Limitaciones en la Prospección Geoquímica
Fuente: Levinson 1972,1980) Otro factor importante a considerar es la relativa disposición del target , esto puede ser caracterizado como A) outcropping ore, B) parcialciamente outcropping ore, C) CM completamente ciego y D) CM enterrado por una capa estéril muy joven. UNSA-MCT 2013
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PATRONES DE DISPERSIÓN ASOCIADOS CON DEPOSITOS A. El cuerpo mineral intercepta la superficie de tal manera que el mineral ha sido erosionado, Cuerpo Mineralizado está prácticamente expuesto a la observación pero, puede estar cubierto por la vegetación o suelos transportados; también puede estar oculto por lixiviación y cambios mineralógicos producidos por la meteorización. Ej gossan B. El cuerpo mineral no intercepta la superficie pero puede yacer dentro de la zona de intemperismo. Un estudio geoquímico de rocas puede detectar un patrón de dispersión primaria que sobreyace al depósito. C y D. son cancelados por una cobertura post mineral y las técnicas de exploración geoquímica regional y detalle prácticamente son imprescindibles. UNSA-MCT 2013
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Materiales por Muestrear Geoquímica Sedimentos/HMC
Geoquímica de Aguas L i t o g e o q u í m i c a UNSA-MCT 2013 Geoquímica de Suelos
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Cuáles son las herramientas de la geoquímica? •
•
Análisis Geoquímico, Determinación del contenido absoluto de un elemento o compuesto químico determinado, en un material geológico (Rs, suelos, sedimentos, aire, agua)
•
•
Análisis isotópico, Roca total, mineral, líquidos. Razones isotópicas: 87Sr/86Sr, 18 O/16 O, La/Yb
Análisis elemental, Roca total, concentrado de minerales, líquidos acuosos, gases. – –
Elem químicos. Cu, Au. Compuestos: SiO2,SO4, pH, Eh, T°
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Aseguramiento de calidad de datos analíticos Para que un dato analítico sea completo debe incluir la incertidumbre de la medición. Por ejemplo: Ba 835 ± 15 ppm Indicadores de la calidad de datos analíticos: Sesgo (Exactitu d)
Indica la cercanía entre el valor determinado y el valor conocido (o real). Se determina por:
Análisis repetido de patrones estables ( Muestras de Referencia Certificadas). Estudio de comparación entre laboratorios.
Precisión
Es la medida de la cercanía con la que coinciden los resultados obtenidos al aplicar repetidamente el procedimiento analítico bajo ciertas condiciones. Se puede evaluar por medio de: Análisis repetidos de un patrón estable Análisis de duplicados Análisis de adiciones conocidas a blancos o muestras.
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Técnicas Analíticas •
Las técnicas más utilizadas en minería y áreas relacionadas son las siguientes: – – –
– –
AAS ICP –OES, ICP-MS. Activación neutrónica INAA XFR, Infrarrojo Ensayos al fuego
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Análisis de rocas En la técnica más convencional, la muestra se debe poner en solución usando ácidos puros, mezclas de ácidos o fundentes. La muestra en solución es introducida en un plasma con T entre 5,000 y 10,000°K, donde en milisegundos es volatilizada, las moléculas son disociadas y los átomos son ionizados y excitados.
Plasma Acoplado por Inducción Inductively Coupled Plasma (ICP)
MX (sln.) → MX (aerosol líq.) → MX (aerosol sólido) → MX(g) → Mº + Xº Mº →M+ + eMº →MY Mº → M* (g) → M + hν
(nebulización) (desolvatación) (volatilización) (disociación) (ionización) (asociación)
(excitación/emisión)
Plasma: Gas eléctricamente neutro de muy alta temperatura que contiene moléculas, átomos, iones y electrones generados por disociación y ionización térmica. El plasma se genera por medio de la inducción de una corriente de alta frecuencia en argón ionizado. Detección se puede hacer con: Espectrómetro de emisión atómica. Espectrómetro de masas. UNSA-MCT 2013
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Análisis de rocas Análisis Instrumental por Activación de Neutrones Instrumental Neutron Activation Analysis (INAA)
En esta técnica, las muestras sólidas en polvo son irradiadas con neutrones en un reactor nuclear. En este proceso se generan isótopos radioactivos por captura de neutrones. Durante el decaimiento de estos isótopos se emite radiación gamma de longitud de onda o energía característica para cada núclido, en tiempos de dependen de la vida media. Al medir la radiación gamma en un espectro de longitudes de onda se obtendrán picos correspondientes a los diferentes elementos. La cantidad de radiación a una cierta longitud de onda (área del pico) es directamente proporcional a la cantidad del elemento.
Método primario. No requiere de UNSA-MCTestándares 2013 materiales de referencia
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•
•
•
•
•
Se pueden detectar elementos con número atómico 11 (sodio) a 92 (uranio) a concentraciones desde ppm hasta 100%.
Fluorescencia de Rayos X
Las muestras son bombardeadas con protones de alta energía (rayos X), que desplazan electrones de las capas internas del átomo.
Átomos externos ocupan los sitios vacantes dejados por los electrones desplazados, emitiendo radiación equivalente a la diferencia de energía entre los dos estados.
•
La longitud de onda de la radiación emitida es característica del elemento y la intensidad de la radiación es proporcional a la concentración del elemento.
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Valores se comparan con valores de materiales de referencia. 24
Análisis de rocas FeO
Otros métodos analíticos
El contenido de Fe2+ en la muestra se determina con un método titrimétrico por Redox. La muestra se digiere en ácidos y se titula con una solución de Permanganato de Potasio (KMnO4).
Pérdida por ignición o pérdida por calcinación (Lost Of Ignition, LOI) El contenido de volátiles es determinado por método gravimétrico, calentando una cantidad de la muestra exactamente pesada en una mufla hasta 1000ºC, manteniendo la temperatura por 1 hora. Una vez enfriada la muestra se vuelve a pesar. De la diferencia de peso se calcula la pérdida por ignición en porcentaje.
H2O-
Agua adsorbida en la muestra (humedad). Se determina por gravimetría calentando la muestra a 110ºC por una hora.
H2O+
Agua ligada a estructuras minerales. El H 2O se libera calentando la muestra a 1,100ºC y se conduce con un gas inerte a una celda de titulación (Método redox de Karl-Fisher). SO2 + I2 + 2H2O H2SO4 + 2HI
CO2
LECO: El 2013 CO2 de la muestra se libera calentando la muestra en un horno de inducción. La25 UNSA-MCT Geoquímica Aplicada
Análisis de rocas
Técnicas microanalíticas Micros on da electrónica
Un haz de electrones se enfoca en una pequeña área (µm) de una sección pulida y genera rayos X. La intensidad de la radiación se mide con espectrómetros de dispersión de longitud de onda. Se pueden obtener análisis multielementales de materiales geológicos en el rango de 100 ppm a 100%. A b lac ión co n láser
Permite el muestreo directo de sólidos (vidrio volcánico, minerales, inclusiones fluidas) o polvos comprimidos por medio de un rayo láser. Acoplado a un ICP-MS permite el análisis de elementos en niveles traza. Micros on da iónica sensitiva de alta resolución
(Sensitive High Resolution Ion Microprobe, SHRIMP) Un haz de iones primarios de oxígeno o cesio se enfoca en la superficie (10 to 30 µm de diámetro; 0.5-1µm de profundidad) y una fracción del material dispersado se ioniza (forma iones secundaros). Se pueden analizar rocas y secciones delgadas, o granos individuales montados, cortados y pulidos para exponer su estructura interna. Permite medir composiciones isotópicas (p. ej. Sr, Pb, U, Hf, S) y hacer análisis de elementos traza. Una de las aplicaciones importantes es el fechamiento U-Th-Pb en cristales de circón, monacita, titanita, rutilo, perovskita. UNSA-MCT 2013
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Análisis de rocas Comparación de Técnicas Analíticas Elementos Traza Límites de detección
Límites de detección
FRX
ICP-MS
INAA
FRX
ICP-MS
INAA
ppm
ppm
ppm
mg/kg
mg/kg
mg/kg
Ba
5
1
20
La
0.05
0.05
Co
5
0.1
Ce
0.05
1
Cr
5
0.1 0.5
0.5
Pr
0.01
Cs
0.05
0.2
Nd
0.05
1
Hf
0.1
0.2
Sm
0.01
0.01
Eu
0.005
0.05
Gd
0.01
Tb
0.01
Nb
2
Ni
5
0.1 0.5
Pb
5
0.5
Rb
2
0.2
10
Dy
0.01
1 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 1
0.01 100 0.3 0.1 0.1
Ho
0.01 0.01 0.005 0.01 0.01 0.002
Sc Sr Ta Th U Y Zr
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2
2 5
50
Er Tm Tb Yb Lu Geoquímica Aplicada
0.1
0.1 0.05 0.01 27
Análisis de rocas
Elementos mayores: > 1%
Elementos menores: 0.1 - 1% (Usualmente se incluyen con los elementos mayores) Elementos traza: <0.1% Se expresan en ppm (1% = 10,000 ppm)
SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MgO CaO Na2O K2O H2O TiO2 MnO P2O5 CO2 Rb, Nb, Li, Be, La, Ce, Th, U, etc. 87Sr/86Sr
Relaciones isotópicas UNSA-MCT 2013
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143Nd/144Nd 207Pb/204Pb 206Pb/204Pb 18O
, etc.
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Elementos Mayores ELEMENTOS MAYORES - Varían en un factor menor que 100 (generalmente es mucho menor que este valor). - En general se reportan 11 elementos mayores/menores en análisis de rocas y minerales. - Constituyentes estructurales esenciales en minerales.
MgO
SiO2 ELEMENTOS TRAZA - Tienen concentraciones que pueden variar hasta en un factor de 1,000. - Aproximadamente 90 de los elementos químicos conocidos se presentan en rocas y minerales en niveles traza (límite arbitrario: < 0.1%; <1,000 ppm). - En general sustituyen a elementos mayores en estructuras minerales. UNSA-MCT 2013
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250
~0 ppm
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Elementos Mayores Los elementos mayores controlan las fases minerales presentes a ciertas condiciones de cristalización del magma. Para facilitar la interpretación de los datos geoquímicos se emplean: 1) Diagramas binarios (X-Y). a. Valor absoluto de los componentes químicos b. Relaciones de componentes químicos 2) Diagramas ternarios. 3) Normas que de alguna manera representan posibles modas (p. ej. CIPW). 4) Representaciones matemáticas de la información composicional 5) Modelos. UNSA-MCT 2013
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Posibles
Elementos Mayores
“tendencias”
Diagramas de variación binarios (X-Y) En conjuntos de rocas ígneas cogenéticas (comagmáticas), los pares de óxidos están fuertemente correlacionados. Las correlaciones o tendencias se pueden generar, de forma individual o en combinación, a consecuencia de: fusión parcial, cristalización fraccionada, mezcla de magmas, o contaminación. • • •
•
Generalmente se considera que las tendencias representan el curso de la evolución química de los magmas, sin embargo es más probable que representen el promedio de las tendencias de evolución de muchos lotes de magma, los cuales muy probablemente no eran idénticos en composición dando lugar a procesos de diferenciación ligeramente diferentes para cada lote. Debido a esto y al error analítico se UNSA-MCT 2013
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Clasificación de rocas volcánicas basada en la composición química de roca total
Diagrama TAS IUGS, Le Bas et al. (1986)
Se aplica a rocas volcánicas frescas (H2O<2% y CO2 < 0.5%) en las que no es posible determinar la composición modal. Los análisis deben ser recalculados al 100% en base seca (sin H2O y CO2, PPC). Se apoya en norma CIPW. Basalto: Basalto alcalino: n e normativa Basalto subalcalino: h y , q norm Tefrita: < 10 % o l norm. Basanita: > 10 % o l norm. Traquita: q < 20% en q +ab +an +o r Traquidacita: q > 20% en q +ab +an +o r UNSA-MCT 2013
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Clasificación basada en la composición química de roca total Series de rocas magmáticas Rocas alcalinas:
Subsaturadas en sílice
•
Contienen ne normativa
•
Comúnmente incluyen alguno(s) de los minerales: - Feldespatoides (nefelina, leucita) - Analcima - Feldespato alcalino - Anfíboles alcalinos - Clinopiroxenos alcalinos - Soluciones sólidas biotita-flogopita - Olivino
•
NO CONTIENEN: ORTOPIROXENO, CUARZO
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Clasificación basada en la composición química de roca total Series de rocas magmáticas Subdivisión de rocas subalcalinas Series s h os ho n ític as
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Clasificación basada en la composición química de roca total Saturación en alúmina
Especialmente importante en la clasificación de rocas félsicas
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Clasificación basada en la composición química de roca total Saturación en alúmina Índice de saturación en alúmina: Al2O3 / (K2O+Na2O+CaO) Las relaciones son molares!! Dividir % en peso del óxido entre el peso molecular del óxido. Aumenta grado de saturación en Al
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Hawaii basalt data set analyses
Secuencia de cristalización:
Olivino
Augita
Plagioclasa
Enstatita Magnetita 14 15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 Total
48.05
48.43
47.92
48.21
49.16
49.20
49.71
50.10
50.37
50.56
50.74
50.85
50.92
51.24
53.42
56.07
2.04
2.00
2.16
2.24
2.29
2.57
2.68
2.71
3.09
3.16
3.35
3.36
3.61
3.74
3.36
2.97
10.33
10.70
10.75
11.37
13.33
12.77
13.65
13.78
14.02
13.92
13.57
14.02
13.80
13.60
13.75
13.78
0.19
0.18
0.23
99.86
99.73
99.96
Mg' = Molar Mg/(Mg+Fe2+) A F M % líquido remanente (K2O) % líquido remanente (P2O5)
0.75 7 34 59 100%
0.74 7 35 57 103%
0.72 8 38 55 82%
0.71 9 38 53 82%
0.66 12 43 46 71%
0.64 12 44 44 71%
0.60 13 47 40 67%
0.58 14 48 37 63%
100%
106%
83%
86%
95%
76%
76%
0 39.3 2.6 14.9 19.8 19.2 2.6 1.2 0.4
0 40.7 2.5 1 6.4 19.7 16.8 2.5 1.0 0.4
0 40.9 3.2 1 9.0 13.8 19.0 2.7 0.9 0.5
0 43.1 3.2 1 9.6 14.8 14.8 2.8 1.3 0.5
0 49.4 3.6 2 0.8 13.3 8.5 2.8 1.1 0.5
0 47.9 3.7 2 1.1 16.9 5.4 3.2 1.3 0.6
73.1
72.3
70.3
68.3
63.0
61.0
79.6 73.0 56.9 42 0
78.5 73.7 57.2 43 2
76.6 74.2 55.4 44 1
Norma CIPW y valores calculados Cuarzo Plagioclasa Ortoclasa Diopsida Hiperstena Olivino Ilmenita Magnetita Apatita Mg/(Mg+Fetotal) en la roca Mg/(Mg+Fe2+) en silicatos norm. Ca/(Ca+Na) en la roca Ca/(Ca+Na) en plagioclasa norm. Índice de UNSA-MCT diferenciación (norma) 2013
16
1.34
1.15
1.08
1.50
1.31
1.50
1.19
1.89
1.88
1.78
1.36
1.90
1.85
1.87
1.96
1.93
1 0.1 9 0.17 17.39 8.14
1 0.0 8 0.17 16.29 8.67
1 0.6 5 0.18 15.43 9.33
1 0.1 8 0.18 13.94 9.74
9 .7 1 0.16 10.41 10.93
1 0.0 5 0.17 10.00 10.75
9 .7 2 0.17 8.24 11.59
9 .4 6 0.17 7.34 11.46
1 0.0 7 0.17 6.75 10.39
1 0.1 8 0.18 6.33 10.24
1 0.6 3 0.18 6.16 9.94
1 0.4 4 0.18 5.68 9.71
1 0.7 1 0.19 5.46 9.45
1 1.1 9 0.18 5.12 9.03
1 0.4 5 0.18 3.92 7.75
9 .7 8 0.18 2.70 6.54
1.66
1.71
1.79
1.89
2.15
2.12
2.26
2.25
2.35
2.61
2.69
2.77
2.80
2.81
3.34
3.86
0.36
0.35
0.44
0.44
0.51
0.51
0.54
0.57
0.62
0.64
0.67
0.74
0.75
0.83
1.10
1.36
0.22
0.20
0.25
0.25
0.27
0.32
0.33
0.37
0.38
0.40
0.41
0.59
0.77
99.89 100.00 100.00 100.03
99.93
99.66 100.03
99.94 100.02
99.82
99.92
0.54 15 51 34 58%
0.53 16 52 32 56%
0.51 17 53 31 54%
0.49 18 53 29 49%
0.48 18 54 28 48%
0.45 18 56 26 43%
0.40 24 56 21 33%
0.33 29 55 15 26%
70%
59%
58%
51%
50%
48%
46%
32%
25%
0 50.8 3.8 2 2.8 15.1 2.7 3.3 1.0 0.6
1.3 51.0 4.0 2 2.0 16.2 0 3.3 1.6 0.6
2.8 51.9 4.4 1 7.7 17.2 0 3.8 1.6 0.7
2.4 52.7 4.5 1 8.2 16.0 0 3.9 1.5 0.7
2.6 52.1 4.7 1 8.0 16.5 0 4.1 1.2 0.8
3.2 53.3 5.2 16.5 15.2 0 4.1 1.6 0.8
3.9 52.8 5.3 16.0 15.1 0 4.4 1.6 0.9
4.9 52.0 5.8 1 5.0 15.2 0 4.6 1.6 0.9
7.6 53.3 7.6 1 1.3 13.2 0 4.0 1.6 1.3
10.7 54.1 9.3 8.1 11.2 0 3.5 1.6 1.6
57.6
54.0
50.6
48.9
48.1
45.5
44.0
41.5
36.4
29.5
76.4 72.0 71.1 67.9 74.0 73.7 73.7 73.9 55.6 56.6 55.6 55.7 46 3 Geoquímica 53 0 51 Aplicada 6 54 6
67.3 73.8 56.1 56 3
64.5 71.0 55.1 59 1
62.7 68.4 51.0 59 7
60.4 67.1 48.8 59 5
60.0 66.0 48.7 61 7
58.8 65.1 47.6 62 0
56.0 64.0 46.6 62 7
50.9 56.2 39.1 68 375
42.8 48.4 31.9 74 0
99.91 100.16
Volcán Kilauea, Hawaii Composición de fenocristales % en pe so de los óxidos m ayores Olivino Plagioclasa
Augita Enstatita Magnetita
SiO2
40.01
51.50
51.20
54.10
0.10
TiO2
0.04
0.12
1.11
0.27
22.70
Al2O3
1.13
29.50
2.62
1.66
1.44
Fe 2O3
0.30
0.06
0.81
0.89
24.37
FeO
12.33
0.84
9.19
10.80
46.37
MnO
0.17
0.00
0.19
0.19
0.76
MgO
44.77
0.09
17.10
29.40
3.18
CaO
1.21
13.70
17.80
1.98
0.00
Na2O
0.00
3.46
0.08
0.00
0.00
K2O
0.00
0.13
0.00
0.00
0.00
P2O5
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
Total
99.96
99.40
100.10
99.29
98.92
0.87
0.16
0.77
0.83
0.11
A
0
79
0
0
0
F
22
19
35
27
94
M 2013 UNSA-MCT
78
65
73
6
Molar Mg/(Mg+Fe 2+)
2 Geoquímica Aplicada
38
Volcán Kilauea, Hawaii Clasificación 10
3
o s 8 e p n e 6 % O 2 K 4 + O 2 a 2 N
Serie Shoshonítica
2.5
o s 2 e p %1.5
Serie Calcilalcalina de alto K
Serie Calcilalcalina
O 2 1 K 0.5
Andesita Basalto
0
Serie Calcilalcalina de bajo K (Tholeítica)
Basáltica
0 37
42
47
52
57
62
45
50
SiO2 % en peso
55
60
SiO2 % peso F
Norma CIPW:
Muestras 1-7
Normativas en olivino, diópsida e hiperstena Saturadas en sílice Tholeiitas de olivino
Muestras 8-16 Normativas en cuarzo, diópsida e hiperstena Sobresaturadas en sílice UNSA-MCT 2013 Tholeiitas de cuarzo Geoquímica Aplicada
A
39
M
Comportamiento de elementos traza en los magmas •
•
•
•
•
1.- E. T q´precipitan con El mayores, Ge con Si, Ga con Al, Sc con Al y Mg, Rb, Cs, Ba con K en micas, Sr, Mn con Ca, Li con Mg y Fe en micas, Ni, Co y Pt como calcofilos parc en estr. Ol. 2.- El. T parcialmente camuflados en parte en silicatos: Be con Si y Al; Li con Mg, Fe, Al; B en parte con Si formando borosilicatos 3.- El T que se enriquecen en soluciones residuales: W, Mo, Sn, As, Bi forman minerales despues del enriquecimiento. Los elementos calcofilos: Cu, Ag, Zn, Pt, Hg, Sb; Co, Ni, Cd; Se, Te, S, Au. 4.- El T q´forman minerales no silicatados y apenas se pres la crist. primaria: Pt, sulf Fe,Ni,Co, Cr en espinelas Ti en Illmenita.
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Geoquímica Aplicada
40
•
•
•
El comportamiento de algunos metales de la t.p (I al VIIIB), se combinan preferentemente con el S si este existe en el magma(calcof) y precipitan en forma de sulfuros formando enlaces + covalentes (aniones). Cobre.- Cu+ (0,96 -0,99ª) --- > Na (0.97 -0,98 A) en las Pgls, ni el Cu 2+ (0,72 A), x el Fe2+ (0,74 A) en los ferromagnesianos debido a la mayor electronegatividad del Cu (1,77) -- -> Na (1.18) y del Cu2+ (2.35) --- > Fe2+ (1.85), xlt se combinan con S en las 1ras estadios de la consolidación del magma básico o se concentran en el magma residual hasta q´ S alcance la concentración suficiente p/f CuFeS2 Manganeso, Mn2+ (0,80ª) --- > Fe2+ (0,74 A) debido a su menor electr (1,4 --- > Fe2+ (1,65).
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41
ET en procesos magmáticos •
•
HFSE: High Field Strenght Elements; son llamados x su alta carga de ionización: Zr, Hf, Th, (+4), Ta, Nb (+5), U+6 +4 , C.I. (a) y RI (p), a exepcion de U yTh. Debido a su C.I alta requieren uno o mas sustituciones dobles para mantener su balance de cargas. Hf y Zr son moderadamente incompatibles, Nb yTa son altamente incompatibles y menos electro+ q´alcalinos, alcalinotérreos y TR. Los HFSE son insolubles, son útiles en el estudio del origen de las rocas ígneas antiguas evidencias ambientes de formación, Ta y Nb estan presentes en concentraciones anómalas bajas en magmas asociados a zonas de subducción, relacionados a vulcanismos.
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Las Tierras Raras y el Y • • • •
•
Tierras raras: Lantánidos y Actínidos En geoquímica REE: La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu. Actínidos: U y Th El Y se comporta de manera similar a las tierras raras medias-pesadas El Th tiene +4 y el U puede tener +4 o +6 (en condiciones oxidantes) – El U+6 forma el ión uranilo (UO 2-2) que es soluble en fluidos acuosos en condiciones oxidantes
REEs tienen bajas electronegatividades: enlaces iónicos (como los álcalis) Su carga iónica es alta (+3), aunque Ce puede ser +4 (en condiciones oxidantes) y Eu +2 (en condiciones reductoras) Debido a su alto potencial iónico (carga/radio) las REE, el Th y el U +4: –Tienden a ser insolubles en fluidos acuosos –No se movilizan durante el metamorfismo y/o el intemperismo
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Geoquímica Aplicada
43
TR •
•
•
•
Las TR son elementos qcos ampliamente utilizados en los est. Petrogeneticos, x ser excelentes indicadores de los procesos geológicos que han ocurrido durante la fm de las rocas igneas. Las TR se dividen en TRL (La 57 a Sm 62), TRI (Eu 63 a Galidonio 64 y terbio 65), TRP (Itrio, disprosio 66 al lutecio 71). Las TRL se enriquecen en rs corticales mas felsicas, debido a la fusión parcial y cristalizacion fracionada dos magmas y Rs igneas. TR han sido considerados como inmoviles durante el metamorfismo y son buenos indicadores de materailes pre metamorficos.
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Comportamiento de las Tierras Raras •
REE configuración electrónica es similar Radio iónico decrece de manera sistemática
•
Radio iónico define su comportamiento en los materiales geológicos
•
•
•
¿Elementos Incompatibles? El grado de incompatibilidad dependerá del radio iónico y de la carga: • HREE sustituyen al Aluminio en la estructura cristalina del granate • Eu+2 sustituye al Ca en la plagioclasa Comportamiento importante en PETROLOGÍA
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Diagramas de Tierras Raras Diagramas que expresan el logaritmo de las abundancias relativas con respecto al número atómico: Diagramas de “Masuda”, “Masuda-Coryell” o “Coryell” • Las abundancias relativas: • concentración en la muestra/concentración en un material de referencia • Valores de normalización utilizados (ver Rollinson 1993, pag. 134): • Condritas • Manto Primitivo • MORB • Etc.. •
Normalizado
Sin normalización m100 p p n 10 ó i c a 1 r t n e c 0.1 n o C0.01
e 1000 t i r d n o h 100 C I C / e 10 l p m a s 1
Upper Crust N-MORB Pm
La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
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Geoquímica Aplicada
Upper Crust N-MORB Pm
La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
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¿Por qué los patrones de tierras raras son distintos?
1000
e t i r d n o 100 h C I C / e 10 l p m a s
Corteza Oceánica Corteza Continental Manto Primitivo
1 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu UNSA-MCT 2013
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Diagramas multielementos o de “araña” •
LILE: Rb, Cs Sr y Ba
•
HFSE: Nb-Ta y Zr-Hf
•
REE: La-Lu Corteza
1000
N-MORB E-MORB OIB
v i t i 100 m i r P o t n a 10 M / a r t s e 1 u M
0.1
Incompatible s b a h C R B T
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Compatible
r r d r f u 2 d b y o r b U b a O a e b P S N Z H m E O G T D H E Y N T 2 L C P S i K T
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Y u L
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ESTUDIOS DE ORIENTACION •
Consiste en determinar una serie de parámetros físicos como –
•
distancia de muestreo, fracción granulométrica adecuada, el mejor método analítico para análisis de elementos.
Los datos resultantes de orientación deben habilitar la selección óptima del campo, laboratorio y procedimientos de la interpretación. Con suerte, estos procedimientos deben permitir la resolución clara de los modelos anómalos significantes, con un pequeño traslape entre anomalías y poblaciones del background .
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Factores p/ estudios de Orientación (Bloss & Nichol 1989) • • •
• • • • • • • • •
1.- Comprender claramente el “Blanco” del tipo de depósito. 2.- Comprender el ambiente superficial del área investigada 3.- Inv la naturaleza de la dispersión primaria y secundaria de la mineralización 4.- Tipo de muestra disponible 5.- Procedimiento de muestreo 6.- Tamaño de la muestra 7.- Intervalo de muestreo, orientación y densidad 8.- Procedimientos para la preparación de la muestra 9.- Tamaño y fracción para análisis 10.- Método analítico requerido 11.- Elemento a ser analizado 12.- Formato para la Interpretación de los datos
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Algunos Factores a ser determinados en estudios de orientación por geoquímica de rocas 1.- Tipo de muestra. 2.- Tamaño y características de la muestra. 3.- El mejor elemento indicador. 4.-Rangos de background de elementos indicadores asociados con diferentes tipos de rocas y niveles de threshold anómalos. 5.- La aplicabilidad de separador de minerales. 6.- Efectos de meteorización, tipo de roca, alteración hidrotermal y otras variables geológicas en el background y contraste de anomalías. 7.-Forma, extensión y homogeneidad de anomalías y reproducción de valores para un solo sitio. 8.- Métodos de descomposición de la muestra y análisis. 9.- Reproducibilidad del muestreo. 10.- Procedimientos para la interpretación de Datos. UNSA-MCT 2013
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Fuente: Lloyd, 52 1998
Algunos factores a ser determinados en estudios de orientación por geoquímica de suelos residuales 1.- Influencia de la topografía, drenaje, vegetación y tipo de roca en el desarrollo del perfil de suelo y geoquímica. 2.- Horizonte(s) óptimo para el muestreo de suelos. 3.- Mejores elementos indicadores (mena y/o pathfinder). 4.- Rangos de Background de elementos indicadores asociados con diferentes tipos de rocas y niveles de threshold y anómalos). 5.- Fracción óptimo para el análisis (basado en el tamaño y/o magnética, gravedad específica, o las propiedades orgánicas). UNSA-MCT 2013
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Fuente: Lloyd, 53 1998
6.- Método óptimo de la descomposición de la muestra (ácido fuerte, ácido débil, pirólisis, fusión, etc.). 7.- Método(s) óptimo para análisis (límite de detección, precisión, exactitud, interferencias). 8.- Intensidad, forma, extensión y homogeneidad de anomalías como sugerentes para la aplicación de método preferido a lo largo de una o dos secciones transversales de mineralización. 9.- Posibilidad de contaminación. 10.- Reproducibilidad del muestreo. 11.- Procedimientos para la interpretación de Datos.
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54 Fuente: Lloyd, 1998