Alteración Hidrotermal PDF

 

FLUIDOS HIDROTERMALES Y ALTERACIÓN ALTERACIÓN HIDROTERMAL Alteración hidrotermal: Conversión de una asociación mineral original en una nueva asociación mineral que es más estable, bajo las nuevas condiciones de temperatura temper atura-presi -presión, ón, y que que está en equil equilibri ibrio o con la composición de un fluido hidrotermal. Importancia: Guía útil de exploración y sirve además para conocer el carácter químico de las soluciones hidrotermales involucradas en la formación de mena.

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Orebody Alteration I Alteration II

(En Fontboté 2003)

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TIPOS DE FLUIDOS

  s   a   s   o    R  .    S  ,   s   a   n    i    M   e    d   a    í   g   o    l   o

M. Einaudi unpublished, in Fontboté 2003

  e    G

(En Fontboté 1995)

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COMPARACIÓN CON EL METAMORFISMO REGIONAL O DE CONTACTO. RELACIÓN FLUIDO/ROCA ("FLUID/ROCK RATIO") Hay grandes diferencias entre la alteración hidrotermal y el metamorfismo. En elsemetamorfismo y de contacto, los fluidos encuentran regional en pequeñas cantidades y circulan solo lentamente. Es decir la relación relaci ón fluido fluido/roca /roca (en inglés inglés "fluid "fluid/rock /rock ratio") ratio") es muy baja. Entonces, los fluidos están aproximadamente en equilibrio termal y químico con las fases sólidas. En la alteración hidrotermal grandes cantidades de fluidos atraviesan las rocas y la relación fluido/roca y las cantidades de fluidos transportados son muy grandes, el gradiente geotérmico es más elevado que en el metamorfismo regional y de contacto. Los fluidos hidrotermales tienden a estar en desequilibrio con las rocas que los rodean.

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EL PROBLEMA DEL EQUILIBRIO QUÍMICO EN LA ALTERACIÓN HIDROTERMAL

Si bien en la alteración hidrotermal hay desequilibrio, se puede considerar que a muy pequeña escala, existen sub-sistemas en equilibrio químico. Por esto, los métodos y técnicas de la petrología pueden ser aplicados para el estudio de la alteración hidrotermal, tal como la regla de fases y otras técnicas y métodos termodinámicos.

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TRANSPORTE El transporte de materiales que intervienen en la alteración hidrotermal puede tener lugar tanto por infiltración como por difusión. Normalmente, se combinan los dos procesos.

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ALTERACIÓN "PERVASIVE" Y "NON PERVASIVE" La alte altera raci ción ón pe perv rvas asiv ivaa es está tá ca cara ract cter eriz izad adaa por por el re reem empl plaz azam amie ient nto o de to todo doss — o cas casii ttod odos os — lo loss minerales originales de la roca. En la alteración no pervasiva, solo ciertos minerales son reemplazados. re emplazados.

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UN CONCEPTO IMPORTANTE: REACCIÓN DE HIDRÓLISIS (NO CONFUNDIR CON HIDRATACIÓN!) La hidrólisis es el fenómeno por el cual K+, Na+, a+, C Caa2+, Mg2+ y otros cationes son transferidos del mineral a la solución y H+ entra en la fase sólida. Por ejemplo, a 300°C: 1.5KAlSi3O8 + H+ 0.5KAl3Si3O10(OH)2 + 3S 3SiiO2 + K+ Feldespato de K muscovita cuarzo

(1)

KAl3Si3O10(OH)2 + H+ + 3/2H2O 3/2Al2Si2O5(OH)4 + K+ muscovita caolinita (2) Otra representación de un ejemplo de hidrólisis: 2Fe2SiO4 + 4H2O 2Fe2+ + 4OH- + 2H2SiO4 (En Fontboté 2003) fayalita

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METASOMATISMO POR H+ Y CAMBIO DE CATIONES DE BASE ("HYDROGEN ION METASOMATISM AND BASE EXCHANGE") El me meta taso somat matis ismo mo por por H+ es muy importante en la alteración hidrotermal. La reacción (1) del slide anterior se puede subdividir en dos: 1.5KAlSi3O8 + H2O ----- 0.5KAl 0.5KAl3Si3O10(OH)2 + K+ + 3SiO2 + OHFeldespato potásico mica potásica cuarzo H+ + OH- --- H2O Frecuente: La hidrólisis está acompañada por hidratación: 2Mg2SiO4 + H2O + 2H+ --- Mg3Si2O5(OH)4 + Mg2+ olivino serpentina (En Fontboté 2003)

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Reacciones de intercambio de cationes de base ("base exchanges"): En donde hay intercambio de cationes entre la solución y un mineral. Ejemplo típico: KAlSi3O8 + Na+ ----- NaAl NaAlSi Si3O8 + K+ microclina albita

(En Fontboté 2003)

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K-F K-Feld eldspa sparr KAlSi KAlSi3O8 Pyrophyllit Pyro phyllitee Al2Si4O10(OH)2 Mus Musk., k., Ser. Ser. KAl3Si3O10(OH)2 Kaolinite Al2Si2O5(OH)4 Albite NaAlSi3O8 Para Parago goni nite te NaAl NaAl3Si3O10(OH)2 Pyrophyllit Pyro phyllitee Al2Si4O10(OH)2 Kaolinite Al2Si2O5(OH)4

(En Fontboté 2003)

Equilibrium curves experimentally determined in chloride solutions by Meyer and Hemley (1967) for a K2OAl2O3-SiO2-H2O system; and b Na2O-Al2O3-SiO2H2O system; as a function of temperature. Quartz present and pressure at 1000 bar. c K2O-Na2OAl2O3-SiO2-H2O system at 400°C and 1000 bar total pressure; quartz present (After Meyer and Hemley 1967)

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Otros Otr os ejempl ejemplos os de metaso metasomat matism ismo o por H+ Reacciones con feldespato potásico y sericita a) Sistema K2O-Al2O3-SiO2-H2O Formación Forma ción de sericita: sericita: 3KAlSi3O8 + 2H+ ----- KAl KAl3Si3O10(OH)2 + 2K+ + 6S 6SiiO2 feldespato potásico sericita cuarzo Con otro feldespato 0.75Na2CaAl4Si8O24+2H++K+---KAl3Si3O10(OH)2+1.5Na++ andesina sericita 0.75Ca2++3SiO2 (En Fontboté 2003)

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b) Sistema Sistema Na2O-Al2O3-SiO2-H2O 1.5NaAlSi3O8 + H+ --- 0.5NaA 0.5NaAll3Si3O10(OH)2 + 3Si SiO O2 + Na+ albita paragonita (m (mica) NaAl3Si2O10(OH)2 + H+ + 3SiO2 ----- 1.5A 1.5All2Si4O10(OH)2 + Na+; paragonita cuarzo pirofilita 1.7NaAlSi3O8+ H+----- 0.5Na 0.5Na0.33Al2.33Si3.67O10(OH)2+1.67SiO2+Na+; albita Na-montmorillonita 3Na0.33Al2.33Si3.67O10(OH)2+H++3.5H2O---3.5Al2Si2O5(OH)4+4SiO2 Na-montmorillonita caolinita +Na+; 3NaAlSi3O8 + 2H+ + K+ ----- KAl KAl3Si3O10(OH)2 + 6S 6SiiO2 + 3Na+. albita muscovita (En Fontboté 2003)

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Albite

NaAlSi3O8

Montmorrillonite (Na,Ca)0,3(Al,Mg)2Si4O10(OH)2·n(H2O) Para Paragon gonit itee Na NaAl Al3Si3O10(OH)2 Kaolinite

Al2Si2O5(OH)4

Alunite

KAl (SO ) (OH) 3

4 2

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Diagramatic representation of hydrothermal alteration in rocks containing A dominant alkali-feldspar and B dominant calcic plagioclase (after Hemley and Jones 1964 in Piraj Pirajno no 1992 1992)) (En Fontboté 2003)

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c) Sistema con presencia de S 11Fe2SiO4 + 2SO42- + 4H+ --- 7Fe 7Fe3O4 + FeS2 + 11 11Si SiO O2 + 2H2O; fayalita magnetita pirita 2Fe2SiO4 + 3H2O ----- Fe3Si2O6(OH)4 + Fe2+ + OH- + H+. fayalita serpentina o talco Formación de alunita KAl3Si3O10(OH)2 + 4H+ + 2SO42- ----- KAl KAl3(SO4)2(OH)6 + 3SiO2 muscovite alunite 3Al2Si2O5(OH)4+2K++6H++4SO42----2KAl3(SO4)2(OH)6+6SiO2+ kaolinite alunite 3H2O 2KAl3Si3O10(OH)2 + 2H+ + 3H2O = 3Al2Si2O5(OH)4 + 2K+ muscovite kaolinite (En Fontboté 2003)

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K ld at m-uFseclds os vp ite kaolinite alunite

K lS i3OO8 (OH) KA AlSi l3Si 3 10 2 Al2Si2O5(OH)4 KAl3(SO4)2(OH)6

Stability relations of alunite, kaolinit kaolinite, e, muscovite muscovite and Kfeldspar as a function of the activities of K2SO4 and H2SO4 (After Hemley et al. 1969) (En Fontboté 2003)

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Metasomatismo Metasomatism o por H+ de rocas carbon carbonatadas atadas CaCO3 + 2H+ --- Ca2+ + CO2 +H2O El CO2 pod podrá rá formar formar en otras otras partes partes el el H2CO3. Su disociación disoci ación podrá producir producir de nuevo metaso metasomatism matismo o + por H de silicatos...

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TIPOS DE ALTERACIÓN Dos grandes grupos: 1. En relación con procesos de metasomatism metasom atismo o por H+ y 2. No lo están. Tipos de alteración asociados a procesos de metasomatism metasom atismo o por H+ Ordenados por acidez creciente: 1) potásica, 2) prop propil ilít ític ica, a, 3) fíli fílica ca o ser sericít icítiica y grei greise seni niti tiza zaci ción ón,, 4) argílica, argíli ca, 5) argíl argílica ica avanzada. avanzada.

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Scheme of idealized evolutionary alteration sequence. A Illustrates types of alteration as a function of temperature, K+ and H+ activities (After Guilbert and Park, 1985 and Burnham and Ohmoto, 1980, in Pirajno, 1992). (En Fontboté 2003)

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Metasomatismo alcalino, en particular particular alteración alteración potásica potásica Ocurre bajo Ocurre bajo tem temper peratu aturas ras entre entre 800° y 600°C, de la interacción de un fluido residual de una intrusión ígnea, que actúa actúa muy cerca cercano no a ella. Fluido Fluido m muy uy salino con con pH prácticament práct icamentee neut neutro. ro. Paragénesis: Paragénesis: feldespato feldespato potásico, potásico, ±biotita, ±albita, ±muscovita. Alteración propilítica Se caracteriza por la adición de H 2O, CO2 y localmente S. Pued Pu edee exi exist stir ir un mu muyy llig iger ero o meta metaso soma mati tism smo o de H+. Paragénesis: epídota, clorita, carbonatos, albita, albita, feldespato feldespato potásico y pirita. Hacia el exterior transiciones hacia rocas no alt altera eradas das,, o, o, si si llaa regi región ón está está afe afectad ctadaa por por metamorfis metam orfismo mo regional, regional, hacia hacia facie faciess de esquistos esquistos verdes. verdes. Geología de Minas, S. Rosas

Al Alter teraci ación ón ser sericí icític ticaa (o fí fílic lica) a) y gre greise iseniz nizaci ación ón Paragénesis: cuarzo-sericita-pirita. También: Feldespato potásico, caolinita, calcita, biotita, rutilo, rutilo, anhidrita y apatito. Muestra transiciones hacia la alteración potásica o hacia la alteración alter ación argílica. argílica. Si hay mucho topacio, topacio, turmalin turmalinaa y cuarzo: transición hacia la greisenitización. Presente en casi todos los sistemas hidrotermales. Se debe a la desestabilización del feldespato en presencia de H +, OH-, K, K, y S p par araa for forma marr cua cuarz rzo, o, musco muscovi vita ta-s -ser eric icit itaa y sulfuros. "Greisen": Asociación "Greisen": Asociación granud granudaa de minera minerales les d dee alteraci alteración, ón, cuar cu arzo zo y musc muscov ovit ita, a, con con ±top topaci acio, o, turma turmalin lina, a, fluori fluorita, ta, casit cas iter erit ita, a, hemat hematit ita, a, wolf wolfra rami mita ta,, sche scheel elit itaa y sulfu sulfuro ro de Fe, Cu, Mo, Bi, así como otro otross minerales minerales.. Geología de Minas, S. Rosas

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Alteración Alte ración argílica argílica Se caracteriza por minerales de arcilla, debido a meta me taso soma mati tism smo o in intten enso so de de H+ ("acid leaching") en °

°

temperaturashacia entrela alteración 100 y 300 C. Minerales Puede mostrar transiciones fílica. típicos: montmorillonita, illita, illita, clorita, el grupo del caolín y algo de sericita. El feldespato potásico preexistente puede estar inalterado. Si el ataque ácido es más intenso, los feldespatos y los miner eral alees máf máfiicos pueden ser ser des esttruidos completament comple tamente: e: Alteración Alteración argílica argílica avanzada avanzada ("advanced ("advanced argilic alteration"). Minerales del grupo del caolín, alunita y diásporo. Además baritina, sulfuros, topacio, turmalina y otros minerales de arcillas. Geología de Minas, S. Rosas

Las cond Las condic icio ione ness muy muy ác ácid idas as d dee la alt alter eraci ación ón argí argíli lica ca y argílica argíl ica avanzada avanzada se deben a oxi oxidació dación n de los los sulfuro sulfuross produciéndose H SO . Formación Formación de alunit alunitaa y caolinita. caolinita. 2

4

KAl3Si3O10(OH)2 + 4H+ + 2SO42- ----- KAl KAl3(SO4)2(OH)6 + 3SiO2; mica-K alunita 2KAl3Si3O10(OH)2 + 2H+ + 3H2O ----- 3Al 3Al2Si2O5(OH)4 + 2K+; mica-K caolinita 3Al2Si2O5(OH)4+2K++6H++4SO42----2KAl3(SO4)2(OH)6+6SiO2+ caolinita alunita 3H2O.

(En Fontboté 2003)

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(in Pirajno Pirajno 1992, Fontboté 2003)

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Otros tipos de alteración Turmalinización Talco tr tremo emolit litaa + 4CO2 --- 2 dolo dolomi mitta + H2Mg3Si4O12 + 4S 4SiiO2 talco talco+2.15CaO+4.3CO2 --- 2.15dolomit 2.15dolomita+0.8 a+0.85MgO+4 5MgO+4SiO SiO2+H2O. 2H4Mg3Si2O9+1.23CaO+2.46CO2---talco+1.23dolomita+ serpentina 1.77MgO+3H2O; 2 serpentina + 3CO2 --- talco + 3 magnesi magnesita ta + 3H2O (En Fontboté 2003)

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Silicificación Silicatación CaMg(CO3)2 + 2S 2SiiO2 ----- (CaMg) (CaMg)Si Si2O6 + 2CO2; dolomita diópsido CaCO3 + SiO2 ----- CaSiO CaSiO3 + CO2 calcita wollastonita Hematitización (En Fontboté 2003)

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Carbonatiza Carbon atización, ción, dolo dolomiti mitizació zación n y anqueritiza anqueritización ción algunos ejemplos: Formación Formac ión de dolomita dolomita en terrenos terrenos metamó metamórfico rficos: s: 3 calcita+tremolita-acti calcita+tremolita-actinolita+7CO nolita+7CO2 --- 5 d dolom olomita+ ita+8SiO 8SiO2+H2O Actinolit Actin olitaa a clorita clorita:: 6 actinol actinolita ita + 12CO 12CO2 + 14 H2O --- 5 clorita clorita + 12 12 calcita calcita + 28SiO 28SiO2 Clorita a carbonatos clorita + 6 calcita + 6CO2 --- 6 anqueri erita + 4Si SiO O2 + 4H2O; clorita + 6CO2 ----- 6 sider siderit itaa + 4SiO 4SiO2 + 4H2O Carbonatos a pirita siderita + H2S + 1/2O2 --- FeS FeS2 + CO2 + 2 H2O (En Fontboté 2003)

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