61 121 Campos de estabilidad de diferentes tipos de aguas en diagrama Eh-pH Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Int
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Campos de estabilidad de diferentes tipos de aguas en diagrama Eh-pH
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Diagrama T-pH mostrando las asociaciones mineralógicas estables a diferentes condiciones de temperatura y acidez (Corbett & Leach, 1998)
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ESTABILIDAD DE LOS PRINCIPALES MINERALES DE ALTERACION Al, sílice Kfp
Cbt
Kao Ser, prf
Sílice
Bt, Kfp, mt
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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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Minerales del grupo de la sílice Carbonatos Feldespatos potásicos Arcillas Sulfatos Sulfuros
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MINERALES DEL GRUPO DE LA SILICE 5000
1000
Solubilidad (ppm SiO2 )
500 200 100
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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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
Solubilidad (ppm SiO2 )
500 200 100
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.
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Cerro Verde (Arequipa, Perú) Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade
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Cerro Verde (Arequipa, Perú) Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade
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Melgarejo & Proenza (2010) Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade
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Cerro Verde (Arequipa, Perú) Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade
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Carbonatos CaCO3 + CO2 + H2O Ca+2 + 2HCO3-
Esta reacción es controlada por lo siguiente: - pH - PCO2 - Temperaturas
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5000 Calcita 1000
Solubilidad (ppm SiO2 )
500 200 100
Sílice amorfo
50 20 10
Cuarzo pH
5 2
4
6
8
10
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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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Feldespatos potásicos Los feldespatos potásicos precipitados a partir de soluciones hidrotermales ocurren en dos ambientes muy diferenciados:
Incremento de pH
Fluido ácido 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, kao, dik, al, 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 generación de soluciones hidrotermales de magmas félsicos 2) Ambientes epitermales de baja sulfuración
al, dik, prf, dik, prf, qz, (dp) qz, (dp)
prf, al, prf, qz, (dp) qz, (dp)
and,al,qz and, al, prf, qz
and, 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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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
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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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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)
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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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ARCILLAS
Esquema general de clasificación de los filosilicatos Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade
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Las arcillas hidrotermales se forman por lo siguiente: Precipitación directa desde los fluidos Hidrólisis de los feldespatos (caolinita, montmorillonita, esmectita) Procesos de desvitrificación
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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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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.
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SULFATOS Incremento de pH
Fluido ácido op crb trd
aln op crb trd
al, hll, sílice
hll, sílice
al, kao, sílice
kao, sílice
Eh (voltios)
al qz
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, 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
hll, sm, sílice kao,sm, sílice, (sid)
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, prf, qz
and, 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
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
bt, Fp, Grt, qz, Cpx, mt wo, ves, mt Grupo Calco-silicatos
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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)
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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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Vetillas de yeso de alteración supérgena en Cerro Corona (Cajamarca, Perú) Dr. Humberto Chirif Rivera - Consultor Intercade
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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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