AMBIENTES GEOQUIMICOSDescripción completa
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GEOQUÍMICA APLICADA Cuestionario 01
UNI – FIGMM
CUESTIONARIO 01 Explicar las características geoquímicas de los ambientes supérgenos e hipógenos El Ambiente Geoquímico Presión, temperatura y la disponibilidad de la mayoría de los componentes químicos son los parámetros de los ambientes geoquímicos que determinan los ensambles mineralógicos en un determinado punto. En base de estas variables, es posible clasificar todos los ambientes naturales de la tierra en dos grandes grupos: primario y secundarios. Los ambientes primarios se extienden por debajo de los niveles inferiores de la circulación de aguas subterráneas a los niveles de profundidad donde las rocas son normalmente formadas. Estos son ambientes de altas temperaturas y presiones, fluidos de circulación restringida y bajo contenido de oxígeno libre. Los ambientes secundarios son ambientes de meteorización, erosión y sedimentación en la superficie de la tierra. Está caracterizada por bajas temperaturas, presiones casi constantes, libre movimiento de soluciones y abundante oxígeno libre, agua y CO2. El movimiento de los materiales de la tierra de un ambiente a otro puede ser convencionalmente visualizado en términos de un ciclo cerrado que se muestra a continuación:
Figura–01: El ciclo geoquímico
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Ambientes Hipógenos (Movilidad en condiciones altas de P–T) En la cristalización de magmas, los elementos que no pueden entrar en la estructura de los minerales formadores de roca se concentran en fluidos residuales muy móviles. Cuando la roca se enfría, una pequeña porción de ese fluido puede ser atrapado mecánicamente en oclusiones, burbujas o en pequeñas películas entre cristales. El agua que no puede acomodarse en la estructura de los minerales de las rocas ígneas empieza a enriquecer, progresivamente, los fluidos residuales. Cuando la temperatura disminuye el fluido residual, rico en agua, empieza a asumir propiedades de una solución acuosa. Los depósitos de vetas hidrotermales pueden precipitar en esta etapa primaria del ciclo geoquímico. Eventualmente, los fluidos residuales pueden alcanzar la superficie donde pueden mezclarse con aguas subterráneas o formar manantiales. En el metamorfismo, el proceso es análogo. A altas temperaturas y presiones los minerales hidratados de las rocas sedimentarias se vuelven inestables, y el agua es expulsada para convertirse en el principal constituyente de la fase móvil. Muchos de los demás constituyentes de las rocas originales que no pueden acomodarse en la estructura de los nuevos minerales también se unen a la fase móvil, rica en agua. Estos constituyentes pueden incluir cantidades considerables de elementos menos, incluyendo muchos metales mena. En la actualidad, los datos cuantitativos disponibles en los campos de estabilidad de minerales bajo condiciones de alta temperatura y presión no son adecuados para predecir la movilidad de elementos menores basados en consideraciones puramente teóricas. Por lo tanto, estas consideraciones provienen de la observación empírica. Ambientes Supérgenos (Movilidad en condiciones bajas de P–T) La relación entre los campos de estabilidad de los minerales y la movilidad de los elementos constituyentes es esencialmente el mismo en condiciones de baja temperatura y presión como para condiciones de emplazamientos profundos. Donde la identidad de las especies minerales y de las soluciones iónicas es conocida, y donde las constantes termodinámicas para estas especies han sido determinadas, esto es posible para obtener la solubilidad relativa y de ahí la movilidad de elementos menores en aguas superficiales. Desafortunadamente, el equilibrio es perturbado por una variedad de factores que aún no pueden ser evaluados cuantitativamente. El más importante de estos factores son los efectos de la coprecipitación de elementos menores con ciertas especies comunes de minerales que tienen fuerte acción de barrido (principalmente óxidos hidratados de Fe y Mn) y el efecto de reacciones orgánicas y procesos biológicos de organismos en contacto con soluciones naturales en la superficie. Aunque la estimación cuantitativa de la movilidad relativa bajo condiciones superficiales es dificultosa, una estimación cuantitativa puede ser obtenida por comparación de la composición de los elementos menores de fases móviles e inmóviles. El equilibrio completo entre dos fases semejantes es raro. Sin embargo, una aproximación puede ser obtenerse por comparación de agua natural de drenaje y el suelo con el cual, está en contacto. Smyth (1913) y Polynov (1937) indicaron el significado de estas relaciones como una medida de la movilidad de los elementos en las zonas de meteorización. La evaluación de Smyth de 2
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la movilidad relativa de los elementos mayores está basada en dos supuestos: (1) que la composición de las rocas padre podía aproximarse a la composición promedio de las rocas de la corteza y (2) que la composición de las aguas de drenaje resultantes de la meteorización podía acercarse a la composición promedio del agua pura. De manera similar, la movilidad relativa de los elementos menores tanto como los menores podría ser obtenida comparando la composición de aguas de torrente con la composición de las rocas. Desafortunadamente, los datos suficientemente seguros para hacer cálculos no se encuentran aún disponibles. Una evaluación cualitativa para pocos elementos, basada en la experiencia en trabajos de prospección geoquímica, son dados en la Tabla–01. Se debe que tener en cuenta que esta tabla puede estar sujeta a modificación por muchos factores locales del ambiente. Por lo tanto la movilidad del Mo es eliminada en un ambiente rico en Fe, y el Mn llega a ser muy móvil es ambientes reductores. Tabla–01: Movilidad supérgena de elementos en ambientes silíceos libres de azufre Movilidad Relativa Muy móvil
Elementos Mayores S, Cl
Elementos Menores Br, I, Mo, B, Se
Moderadamente móvil
Ca, Na, Mg, K
Zn, Ba, U
Moderadamente inmóvil
Si, Mn
Ni, Co, Cu, As, Sb, Pb
Muy inmóvil
Fe, Al, Ti
Cr, Tierras Raras
Explicar la movilidad de los elementos de los diferentes ambientes geoquímicos A continuación se muestra una tabla que indica la movilidad relativa de los elementos a distintas condiciones de pH, los factores que los inmovilizan y los minerales pesados que pueden formar.
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Tabla–02: Movilidad de elementos en diferentes ambientes geoquímicos Ácido pH7.0
Óxidos Fe/Mn
bajo
bajo
bajo
si
medio
medio
medio
si
Bario
bajo
bajo
bajo
Berilio
bajo
bajo
bajo
si
Bismuto
bajo
bajo
bajo
alto
muy alto
muy alto
muy alto
medio
medio
medio
Cerio
insoluble
insoluble
insoluble
Cromo
muy bajo
muy bajo
muy bajo
Cobalto
alto
medio a alto
muy bajo
Cobre
alto
medio a alto
muy bajo
Estaño
insoluble
insoluble
insoluble
alto
alto
alto
alto a muy bajo
muy bajo
muy bajo
si
Hierro II
alto
medio a bajo
muy bajo
si
Condiciones oxidantes
Litio
bajo
bajo
bajo
si
Arcillas
si
Arcillas
si
Sulfuros
si
Adsorción en presencia de Pb, Fe, Ca, carbonatos, sulfuros; condiciones reductoras
Elemento Antimonio Arsénico
Boro Cadmio
Flúor Hierro III
Manganeso
alto
alto
alto a muy bajo
Mercurio(ac)
medio
bajo
bajo
Mercurio(v)
alto
alto
alto
Molibdeno
Níquel Niobio/Tantalio Oro Plata Platino
bajo
medio
alto
alto
medio a bajo
muy bajo
insoluble
insoluble
insoluble
inmóvil
inmóvil
inmóvil
alto
medio a bajo
muy bajo
insoluble
insoluble
insoluble
Plomo
bajo
bajo
bajo
Radio
alto
alto
alto
Radón
alto
alto
alto
Selenio
alto
alto
muy alto
Teluro
muy bajo
muy bajo
muy bajo
Torio
Uranio
Vanadio Wolframio Zinc
Minerales Pesados
Sulfuros, condiciones reductoras Sulfuros, arcillas Sulfuros, arcillas, sulfatos, carbonatos, condiciones reductoras si
Arcillas Condiciones reductoras Turmalina Condiciones reductoras Minerales de Tierras Raras Cromita Sulfuros, adsorción
si
si
Sulfuros, adsorción Casiterita Fluorita, adsorción Magnetita
Cinabrio
Sulfuros, adsorción, silicatos Si Oro Nativo si
si
Condiciones reductoras, sulfuros, precipitado por Pb, Cl, cromatos arseniatos Platino Nativo Carbonatos insolubles, sulfuros, fosfatos, condiciones reductoras
si
si
Coprecipitación con Ba, Ca, Fe, Mn Limitado por su vida media Condiciones reductoras, adsorción
si
Si Adsorción por arcillas, hidróxidos de aluminio
muy bajo
muy bajo
muy bajo
bajo a medio
alto
muy alto
alto
alto
muy alto
insoluble
insoluble
insoluble
si
alto a medio
bajo a muy bajo
si
alta
Factores de Inmovilización Materia Otros Orgánica
si
si
Condiciones reductoras, precipitados de iones especiales, adsorción Silicatos, condiciones reductoras, adsorción
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Si
Magnetitas Scheelita
si
Sulfuro, carbonatos, fosfatos