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ALTERACIONES HIDROTERMALES

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE ING. GEOLÓGICA, MINAS Y METALURGIA ESCUELA PROFESIONAL ING. GEOLOGICA

ALTERACIONES HIDROTERMALES, OCURRENCIA , SUSCEPTIBILIDAD, CARACTERÍSTICA ESENCIAL.

CURSO

: ALTERACIONES HIDROTERMALES

DOCENTE : ING. JORGE HENRY CUENCA SÁNCHEZ ALUMNO

: JESUS

CUSCO – PERÚ 2019

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ALTERACIONES HIDROTERMALES ALTERACIONES HIDROTERMALES FUENTE DE FLUIDOS HIDROTERMALES Y METALES En la mayoría de depósitos de origen hidrotermal se sabe hoy en día que los fluidos hidrotermales participantes son en su mayoría de origen magmático (ej. Giggenbach, 1997), y que son los que contienen metales a ser depositados según las condiciones termodinámicas de éste. La pregunta obvia entonces es en que momento y por qué se separa o fracciona una fase hidrotermal de una fase magmática y como y por qué es capaz de secuestrar metales desde el magma. A condiciones de alta presión y temperatura, un magma posee una alta solubilidad del agua, solubilidad que decrece con el descenso de temperatura y más fuertemente con el descenso de presión (Fig. 1). Magmas máficos poseen mayor solubilidad que magmas félsicos. La pérdida de solubilidad de un magma y la consecuente partición de agua desde la fase magmática es denominada "primera ebullición", fenómeno gradual y de poca injerencia. Otro proceso de partición de agua más efectivo que la pérdida de solubilidad, es la denominada "segunda ebullición", la cual ocurre durante la cristalización de un magma producto de exsolución de agua (se le denomina segunda ebullición porque ocurre durante enfriamiento adiabático). Este proceso será más rápido y violento a mayor velocidad de cristalización. La fase hidrotermal particionada comprenderá una fase vapor y una fase de hidro-salmuera salina, con altos contenidos de Na y Cl. Bajo condiciones normales de cristalización, metales como el Cu, Zn, Pb, Au, Ag, etc. son incorporados a la fase cristalina como trazas en minerales formadores de roca (ya sea como microinclusiones de sulfuros magmáticos o en la red cristalina de estos; Borrok et al., 1999 y Hendry et al., 1985, respectivamente), dándole a rocas intrusivas rangos de valores geoquímicos "background" típicos para estas rocas a nivel global. Sólo la separación masiva y violenta de una fase hidrotermal será capaz de secuestrar metales antes de que entren a formar parte de minerales formadores de roca. Esto implica que mientras menos cristalizado este un magma antes de que comience cristalización masiva y rápida, mejor probabilidad de extraer altos contenidos de metal existen. La convergencia de parámetros geológicos, tectónicos y termodinámicos durante el emplazamiento de magmas será de gran relevancia en la optimización de procesos hidrotermales capaces de secuestrar metales desde un magma. Presión, temperatura, velocidad y tipo de emplazamiento, velocidad de critalización, porcentaje de cristalización, tipo de volcanismo asociado, entre otros, serán factores incidentes sobre la optimización de segunda ebullición en un magma. Detalles de estos procesos pueden ser vistos en referencias, en Burnham y Ohmoto (1980) y Candela (1994).

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ALTERACIONES HIDROTERMALES Figura 1. Solubilidad de H2O en fundidos silicicatados de composición a andesítica y basáltica a 1100°C. Un magma de composición intermedia con 2.5% H2O requiriría 75, 60 y 10 % de cristalización para alcanzar saturación a 5 kbar (A), 2 kbar (B) y 0.5 kbar (C), respectivamente (tomado de Reed, 1997; modificado de Burnham y Ohmoto, 1980).

ALTERACIÓN HIDROTERMAL Se entiende como proceso de alteración hidrotermal al intercambio químico ocurrido durante una interacción fluido hidrotermal-roca. Esta interacción conlleva cambios químicos y mineralógicos en la roca afectada producto de desequilibrio termodinámico entre ambas fases. En estricto rigor, una alteración hidrotermal puede ser considerado como un proceso de metasomatismo, dandose transformación química y mineralógica de la roca original en un sistema termodinámico abierto. La alteración hidrotermal es el producto de un proceso, donde las características mineralógicas, químicas y morfológicas de esta entregan información acerca de las condiciones termodinámicas del fluido hidrotermal que las generó. En la naturaleza se reconocen variados tipos de alteración hidrotermal, caracterizados por asociaciones de minerales específicos. Los distintos tipos de alteración e intensidad son dependientes de factores tales como composición del fluido hidrotermal, composición de la roca huésped, temperatura, pH, Eh, razón agua/roca y tiempo de interacción, entre otros. Término general que incluye la respuesta mineralógica, textural y química de las rocas a un cambio ambiental, en térmicos químicos y termales, debido a la presencia de agua caliente, vapor o gas (fluidos hidrotermales). Fluido Hidrotermal: fluido a altas temperaturas con distintos rangos de pH, capaz de transportar metales y otros compuestos en solución a su lugar de deposición, alterando la roca caja a su paso. Origen: magmático, meteórico, metamórfico, oceánico, sedimentario. Fuente más importante ‘Segunda Ebullición’ (producto de exsolución de agua durante enfriamiento adiabático). 3

ALTERACIONES HIDROTERMALES La alteración hidrotermal es el resultado de la transformación de la mineralogía original primaria de la roca en una nueva asociación de minerales secundarios, más estable bajo las condiciones hidrotermales de temperatura, presión y sobre todo de composición de fluidos. Debido a las reacciones producidas por la interacción del agua caliente, vapor o gas con las rocas que atraviesan, se forman minerales nuevos o secundarios, diferentes (química, textural y mineralógicamente) con respecto a los minerales originales de las rocas. Los minerales secundarios se producen por varios tipos de reacciones: precipitación directa a partir de fluido sobresaturado, principalmente en venas, cavidades, poros y fisuras, reemplazo de los minerales de acuerdo con su estabilidad al cambio en las condiciones de temperatura, pH y permeabilidad y lixiviación que es producida principalmente en las márgenes de los sistemas geotérmicos por disolución ácida de los minerales primarios (Browne, 1997). La característica distintiva de la alteración hidrotermal, que involucra la circulación de volúmenes relativamente grandes de fluidos calientes atravesando las rocas, es la importancia del fluido hidrotermal para transferir constituyentes y calor. El fluido tiende a estar considerablemente fuera del equilibrio termodinámico con las rocas adyacentes y esto genera las modificaciones en la composición mineralógica original de las rocas, puesto que componentes en solución y de los minerales sólidos se intercambian para lograr un equilibrio termodinámico. Puesto que en general se trata de aureolas de alteración “simétricas” en torno al cuerpo mineralizado, que aparecen como facies de alteración que reciben nombres específicos (alteración argílica avanzada, alteración fílica, propilítica, silicificaciones, etc.), la mineralogía de las alteraciones (y, en concreto, el desarrollo de mapas de distribución de alteraciones que permitan reconstruir la zonación geoquímica y térmica) es una de las herramientas más útiles en la exploración en este tipo de depósitos.

Factores que controlan a la alteración hidrotermal de las rocas 4

ALTERACIONES HIDROTERMALES A. Temperatura y la diferencia de temperatura entre la roca y el fluido que la invade mientras más caliente el fluido, mayor será el efecto sobre la mineralogía original. B. Composición del fluido (sobre todo el pH del fluido hidrotermal) cuanto más bajo el pH (fluido más ácido), mayor será el efecto sobre los minerales originales. C. Permeabilidad de la roca Una roca compacta y sin permeabilidad no podrá ser invadida por fluidos hidrotermales para causar efectos de alteración. Sin embargo, los fluidos pueden producir fracturamiento hidráulico de las rocas o disolución de minerales generando permeabilidad secundaria en ellas. D. Duración de la interacción agua/roca y variaciones de la razón agua/roca Cuanto mayor volumen de aguas calientes circulen por las rocas y por mayor tiempo, las modificaciones mineralógicas serán más completas. E. Composición de la roca (la proporción de minerales) Es relevante para grados menos intensos de alteración, dado que los distintos minerales tienen distinta susceptibilidad a ser alterados, pero en alteraciones intensas la mineralogía resultante es esencialmente independiente del tipo de roca original. F. Presión Este es un efecto indirecto, pero controla procesos secundarios como la profundidad de ebullición de fluidos, fracturamiento hidráulico (generación de brechas hidrotermales), erupción o explosiones hidrotermales. Los dos factores iniciales (temperatura y composición del fluido hidrotermal) son de lejos los más importantes para la mineralogía hidrotermal resultante de un proceso de alteración. Esto es relevante porque las asociaciones de minerales hidrotermales nos dan indicios de las condiciones en que se formaron depósitos minerales de origen hidrotermal.

HENLEY & ELLIS (1983): Geotermal systems Ancient and Modern: a geochimical Review .- Earth Sci. Rev.,

De acuerdo de la temperatura se diferencian las fases post- magmáticas: Pegmatitica, Neumatolitica, Hidrotermal (con kata-, meso-, epitermal) y bajo de 100°C teletermal. Cada fase tiene normalmente su paragénesis de minerales característica. Pero hay otros factores que 5

ALTERACIONES HIDROTERMALES pueden cambiar considerablemente la cristalización en dichos fases: El pH, el Eh, la fugacidad del oxígeno, la presencia de complejos y la evaporación instantánea.

Alteración Hidrotermal Cambios mineralógicos, texturales y químicos de una roca producidos ante la presencia o circulación de soluciones hidrotermales.      

Roca en contacto con Vapor Fluido (agua) caliente gas Usualmente solución acuosa Cambios Mineralogía Textura Química

Produce un conjunto de minerales más estables en las condiciones físico-químicas hidrotermales y produce una roca alterada o o o o o o o o

La alteración hidrotermal puede involucrar: Crecimiento de nuevos cristales Disolución y precipitación de nuevos minerales Lixiviación Depositación Transformación de fases minerales Reemplazo o metasomatismo Alteración Hidrotermal

Ocurrencia: 6

ALTERACIONES HIDROTERMALES La alteración hidrotermal ocurre a través de la Ocurrencia transformación de fases minerales, crecimiento de nuevos minerales, disolución de minerales y/o precipitación y reacciones de intercambio iónico entre los minerales constituyentes de una roca y el fluido caliente que circuló por la misma. En una fase final el magma deja un residuo de agua caliente muy ácida por la mezcla de silicatos y con un alto contenido de minerales disueltos. A medida que se produce el enfriamiento estos minerales se depositan formando filones o reemplazan materiales que formaban la roca en su origen. Los fluídos acuosos transportan solutos y calor, reaccionan con la pared rocosa removiendo los constituyentes de la roca y formando nuevos depósitos, principalmente minerales hidrosos.

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ALTERACIONES HIDROTERMALES SUSCEPTIBILIDAD: La susceptibilidad a la alteración es variable en los minerales primarios de las rocas

CARACTERÍSTICA ESENCIAL DE LAS ALTERACIONES HIDROTERMALES La característica esencial de la alteración hidrotermal es la conversión de un conjunto mineral inicial en una nueva asociación de minerales más estable bajo las condiciones hidrotermales de temperatura, presión y sobre todo de composición de fluidos. La textura original de la roca puede ser modificada ligeramente o completamente.

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ALTERACIONES HIDROTERMALES

Modelo conceptual simplificado de los depósitos epitermales de baja (BS), intermedia (IS) y alta sulfuración (AS) (modificado de Sillitoe, 1995).

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Bibliografía o

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Barnes, H.L. y Czamanske, G.K. (1967). Solubilities and Transport of Ore Minerals. En: Geochemistry of Hydrothermal Ore Deposits, Primera Edición, Hubert L. Barnes (ed.), Holt, Rinehart and Winston Inc. Publication, 334-381. Barton, P.B. y Skinner, B.J. (1979). Sulfide Mineral Stabilities. En: Geochemistry of Hydrothermal Ore Deposits, Segunda Edición, Hubert L. Barnes (ed.), Wiley Interscience Publication, 278-403. Borrok, D., Kesler, S.E. y Vogel, M.S. (1999). Sulfide Minerals in Intrusive and Volcanic Rocks of the Bingham-Park City Belt, Utah. Economic Geologist, 94, No 8, 1213-1230. ATLAS ALTERATION A FIELD AND PETROGRAPHIC GUIDE TO HYDROTHERMAL ALTERATION MINERALS HENLEY & ELLIS (1983): Geotermal systems Ancient and Modern: a geochimical Review .- Earth Sci. Rev. http://www.medellin.unal.edu.co/~rrodriguez/arco-magmatico/FasesHidrotermales.htm http://www.medellin.unal.edu.co/~rrodriguez/epitermales/depositosepitermales.htm file:///E:/alteraciones/Bolet%C3%ADn%20de%20la%20Sociedad%20Geol%C3%B3gica %20Mexicana.html file:///E:/alteraciones/Nueva%20carpeta/Alteraciones%20hidrotermales%20___%20D etalles%20de%20algunos%20tipos%20de%20alteraci%C3%B3n%20hidrotermal.html https://www.ugr.es/~minechil/epitermales.htm 10

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