3. Clasificacion geoquimica

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CLASIFICACIÓN GEOQUÍMICA DE LOS ELEMENTOS

CARÁCTER GEOQUÍMICO

El comportamiento geoquímico y cosmoquímico de los elementos está controlado por muchos factores, incluyendo el tamaño (radio iónico), características de enlace, volatilidad, comportamiento Redox y comportamientos complejos. En consecuencia, los elementos pueden ser clasificados en un número de maneras que son usados en la investigación geoquímica.

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CLASIFICACIÓN DE GOLDSCHMIDT

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SIDERÓFILOS Son aquellos elementos que tienen afinidad al hierro (Fe), cuyos electrones exteriores (valencia) bajo ciertas condiciones químicas no están disponibles para combinarse con otros elementos, porque su estructura electrónica, en su nivel más externo, no está completamente rellenada, de tal manera que la carga positiva en el núcleo puede ejercer una fuerte atracción sobre los electrones exteriores.

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2. CALCÓFILOS Son aquellos elementos que tienen afinidad con el azufre (S), cuyos electrones están más disponibles, así tienden a formar iones. Los electrones de valencia están fuera de una capa de l8 electrones. Tienen potencial de ionización (7,5-10,5 eV) en promedio más alto que los siderófilos, y su comportamiento es diferente por su capacidad a polarizar el átomo de azufre, lo cual favorece la unión covalente entre ellos. Estos elementos están enriquecidos en el manto terrestre (calcósfera).

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3. LITÓFILOS Son aquellos elementos que tienen afinidad al oxígeno (O) y al silicio (Si), cuyos electrones están más disponibles para formar iones. Tienden a formar enlaces iónicos con el oxígeno, como en los numerosos silicatos. En general tienen sus electrones de valencia fuera de una capa de ocho (8) electrones. Tienen bajo potencial de ionización (3,6eV), lo cual les permite entrar fácilmente en combinación. Estos elementos son los mayores componentes de la corteza terrestre (litosfera).

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4.

ATMÓFILOS Son los elementos que conforman la atmósfera. Principalmente los gases inertes o nobles afines al aire que se presentan en estado libre (no combinado) debido a que su capa más externa está rellenada con 8 electrones. Además involucra a otros elementos como O, N, H, etc.

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BIÓFILOS Literalmente son los elementos afines a la vida, los cuales están concentrados en los organismos vivos (Biosfera). Algunos de los elementos parecen pertenecer a más de un grupo y Goldschmidt sugirió que esta propiedad podría depender de la abundancia de Fe, S, O. Por ejemplo, cuando está disponible un exceso de Fe (meteoritos), el Ni y Co son siderófilos, mientras el Cr es calcófilo y va a la fase sulfuro. En la corteza, el hierro no es tan abundante en relación con el Al, O y S; en este caso, el Ni y Co son calcófilos y se combinan con el azufre, mientras que el Cr es litófilo y se combina con el oxígeno. El manganeso es tanto litófilo como calcófilo. Esta tendencia para formar grupos de dos o tres elementos químicos (o más) es un factor de suma importancia en la prospección geoquímica y la geología económica.

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CLASIFICACIÓN DE SZADECZKYKARDOSS 1.

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La clasificación geoquímica de los elementos ha sido modificada entre otras por este autor (Tabla 3.5), el cual distingue nueve familias de elementos: Siderófilos. Elementos que tienen la capa electrónica externa incompleta, con cationes abundantes en las fases metálicas de los meteoritos. Sulfocalcófilos. Elementos de radio iónico grande, se combinan mediante enlaces covalentes o metálicos y son frecuentes en las fases sulfuradas de los meteoritos, en las rocas básicas y en las soluciones hidrotermales. Oxicalcófilos. Elementos de radio iónico mediano, cuya combinación con el oxígeno es relativamente común. Son más abundantes en la litosfera que los elementos del grupo 2.

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4. Litófilos. Elementos de valencia invariable y bajo potencial de ionización Cuando este último es alto (por ejemplo, el silicio) forman con el oxígeno, aniones complejos de muy bajo potencial que cristalizan combinados con los cationes de la misma familia. Los cationes de potencial intermedio (Mg, Ca) son más frecuentes en las rocas básicas, en tanto que los cationes de potencial más bajo y los capaces de formar aniones complejos son frecuentes en las rocas ácidas y alcalinas. 5. Pegmatófilos. Elementos de valencia variable y energía de ionización elevada, tienen gran movilidad de allí que ocurren con frecuencia en las pegmatitas.

6.

7.

8. 9.

Elementos de transición. Elementos que tienen su penúltimo nivel de energía en proceso de saturación; son abundantes en las rocas básicas, donde remplazan con facilidad al Fe y al Mg. Sedimentófilos. Elementos de potencial de ionización muy elevados formando aniones que se combinan y forman compuestos solubles que cristalizan a baja temperatura, como poseen en parte valencia variable, son compatibles con varias fases. Atmófilos. Elementos químicamente indiferentes que constituyen la atmósfera. Biófilos. Elementos esenciales para el metabolismo celular

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CLASIFICACIÓN COSMOQUÍMICA Y VOLATILIDAD La distribución cosmoquímica de los elementos está muy fuertemente influenciada por su volatilidad respectiva. Varias líneas de evidencias sugieren que las temperaturas muy altas han afectado al menos algunos de los componentes de los meteoritos y planetas haciendo a la volatilidad un factor importante. La volatilidad es usualmente medida en términos de temperatura de condensación como metal, óxido, silicato, (comúnmente en 50% de condensación) etc., en ambientes ricos en H2 (ejemplo, el Sol) y a presiones apropiadas, típicamente 10-3 – 10-6 atm y a 10-4 atm en la vecindad de la Tierra.

a) Refractarios Elementos que condensan a temperaturas más altas que los silicatos-Mg y metales Fe-Ni (cerca de 13001350 K y a 10-4 atm), estos elementos pueden ser subdivididos en:  Súper refractarios.- Como Al, Hf, Zr, Y, Sc, Os, Ir  Altamente refractarios.- Ca, Ti, Th, U, muchas de las Tierras Raras.  Moderadamente refractarios.- V, Ce, Yb, Pt.  Mínimamente refractarios.- Cr, Co, Ni, Sr, Ba, Eu

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b) Moderadamente volátil Elementos que condensan a temperaturas entre silicatos-Mg/metal Fe-Ni (1300-1350 K) y la condensación del azufre como FeS (690 K). Ej. Li, B, Na, P, S, K, Mn y Rb. c) Altamente Volátil Elementos que condensan a temperaturas por debajo del azufre como FeS (1%.

b)

Los elementos menores son los elementos estructurales en importantes minerales menores y/o elementos que sustituye en un alto grado en los minerales mayores (con concentraciones típicamente en el rango 0.1-1%)

c)

Los elementos traza son aquellos con muy bajas concentraciones y que existen como constituyentes mayores de las fases traza o que sustituye dentro de las fases mayores en un relativamente menor grado (típicamente 1) e Incompatibles (D