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Alteracin Hidrotermal: Cambios mineralgicos, texturalesy qumicos de una roca producidas ante la presencia ocirculacin de soluciones hidrotermales.

Roca enContacto con

VaporFluido (agua) calientegas

Usualmentesolucin acuosa

CambiosMineralogaTexturaQumica

Resultado:Conjunto de minerales ms estables en condiciones

hidrotermales Roca alterada

La alteracin hidrotermal puede involucrar:Crecimiento de nuevos cristalesDisolucin y precipitacin de nuevos minerales

Lixiviacin

DepositacinTransformacin de fases mineralesReemplazo o metasomatismo

Sistema abierto de interaccin agua rocaDesequilibrio qumicoAdicin o remocin de componentes qumicos

Reacciones de intercambio inico(intercambio catinico o cambio de base)

Ej. Mg2+

por Ca2+

o Na+

por K+

Cationes metlicos por H+ , que es un caso especialde intercambio inico Hidrlisis

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Reacciones comunes de alteracin

1. Hidrlisis (Metasomatismo de H+)Alteracin de plagioclasa sericita arcillas cuarzo

Andesina sericita + cuarzo0.75 Na2CaAl4Si8O24 + 2H+ + K+ = KAl3Si3O10(OH)2 + 1.5 Na+ +0.75 Ca2+ + 3SiO2Sericita (mica potsica) caolinitaKAl3Si3O10(OH)2 + H+ + 1.5 H2O = 1.5 Al2Si2O5(OH)4 + K+Caolinita Cuarzo0.5 Al2Si2O5(OH)4 + 3H+ = SiO2 + 2.5 H2O + Al3+

Otros ejemplos de hidrlisis:Andesina caolinita + cuarzoNa2CaAl4Si8O24 + 4H+ + 2H2O = 2 Al2Si2O5(OH)4 + 4SiO2+ 2Na+ + Ca2+Sericita pirofilita + cuarzoKAl3Si3O10(OH)2 + H+ + 3SiO2 = 1.5 Al2Si4O10(OH)4 +4SiO2

+ 2Na+ + Ca+Albita montmorillonita-Na +cuarzo1.17 NaAlSi3O8 + H+ = 0.5 Na0.33Al2.33Si3.67O10(OH)2 +1.67SiO2 + Na+Montmorillonita caolinita +cuarzo3 Na0.33Al2.33Si3.67O10(OH)2 + H+ + 3.5 H2O = 3.5Al2Si2O5(OH)4 + 4SiO2 + Na+Sericita alunita + cuarzoKAl3Si3O10(OH)2 + 4H+ + 2SO2- = KAl3(SO4)2(OH)6 + 3SiO2

cido sulfrico

Pueden aumentar o disminuir el pH de la solucin (puedencausar la precipitacin)Bajo ciertas circunstancias puede haber buffer de pH

Estas reacciones controlan la actividad de H+, K+, Ca+, Mg2+,etc.

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2. Hidratacin (+H2O)Ej. muscovita caolinitaOlivino antigorita2Mg2SiO4 + 2H2O + 2H

+ = Mg3Si2O5(OH)4 + Mg2+

Hematita limonitaFe2O3 + 3H2O = 2Fe(OH)3 3

3.- Metasomatismo de lcalis o tierras alcalinas(cambio de base)

Calcita dolomita2CaCO3 + Mg2+ = CaMg(CO3)2 + Ca2+

Ortoclasa cloritaKAlSi3O8 + 6.5Mg2+ + 10 H2O = Mg6.5(Si3Al)O10(OH)8 +K+ + 12H+Ortoclasa albitaKAlSi3O8 + Na+ = NaAlSi3O8 + K+

4.- SilicificacinCalcita cuarzo2CaCO3 + SiO2 + 4H+ = 2Ca2+ + 2CO2 + SiO2 + 2H2O

5. RedoxInvolucra componentes con estados de oxidacin variables

Magnetita hematita4Fe3O4 + O2 = 6Fe2O3 (martitizacin)Annita ortoclasa + magnetita2KFe3AlSi3O10(OH)2 + 2 O2 = 2KAlSi3O8 + 2Fe3O4 + 2H2O

6. Sulfuracin

2S2 + Fe2O3 = 2FeS2 + 1.5O2

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Manifestacin FsicaHalos de alteracin/envolventes o zonas de alteracinAlteracin pervasivaAlteracin selectivaObvia o crptica

Puede ser local o extensa (mm a km)Morenci, prfido Cu: depsito = 2 km2, alteracin = 72 km2

Exploracin

Factores controladores:

Temperatura y t entre roca y fluido invasorComposicin del fluido (pH)Razn agua/roca y duracin de la interaccin agua rocaPermeabilidadComposicin de la roca (qumica del protolito)

Presin; factor indirecto que controla procesos secundarios- profundidad de ebullicin- fracturamiento hidrulico- erupcin hidrotermal

Cambios- Qumicos (roca y fluido)- Densidad (+ o -)- Porosidad (+ o -)- Permeabilidad (+ o -)- Susceptibilidad magntica (usualmente -, pero +)- Resistividad (-, pero sulfuros +)

Resultado final solo roca alterada, porque el fluido esremovido del sistema, excepto por inclusiones fluidas.

Asociacin de minerales caractersticas del fluido

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Tipos de Alteracin (Meyer y Hemley, 1967; in Barnes)(Reed, 1997 ; in Barnes)

1. Propiltica (hidrlisis, hidratacin, carbonatacin)epidota, clorita, albita, carbonatos, montmorillonita

2. Potsica (metasomatismo de K+, hidrlisis)feldespato K, biotita3. Flica (serictica) (hidrlisis, lixiviacin de tierras alcalinas;

Ca, Mg)muscovita (sericita), cuarzo (pirita, caolinita)

4. Arglica (hidrlisis, lixiviacin de lcalis y tierras alcalinas,K, Na, Ca, Mg)caolinita, montmorillonita, muscovita, calcita

5. Arglica avanzada (hidrlisis, lixiviacin de lcalisy tierras alcalinas, K, Na, Ca, Mg)

caolinita, dickita, pirofilta, muscovita, alunita, disporo6. Sdico-clcica (cambio de base, hidrlisis)

albita, epidota, actinolita, clorita

7. Skarn (silicificacin, hidratacin, metasomatismoalcalino y de tierras alcalinas)anhidros: granate, clinopiroxeno, wollastonita, olivinohidratados: clorita, tremolita-actinolita, epidota, car-bonatos.

8. Greisen (hidrlisis, lixiviacin de lcalis y tierras alcalinas,

K, Na, Ca, Mg, adicin de flor)Muscovita, topacio, fluorita, turmalina, cuarzo,

feldespatos.9. Carbonatacin (adicin de CO3)

Calcita, dolomita, ankerita, siderita, sericita, albita10. Silicificacin (adicin de slice, lixiviacin de lcalis, lixivia-

cin de Al)Cuarzo, calcedonia, jaspe.

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Transferencia de masas en sistemas hidrotermales

Adveccin/conveccin vs. Difusin

Adveccin

Los fluidos necesitan espacio fsico para fluir a travs de lacorteza terrestreMuchos minerales de mena son precipitados en espacios abiertos

La porosidad y permeabilidad son importantes en el control de:La ubicacin de mineralizacin (a escala local y regional)Del tamao y forma de los depsitos minerales

Porosidad y permeabilidad primaria vs. Secundaria

Primaria: generalmente rocas sedimentarias (Ej, rocas clsticasbien seleccionadas, arrecifes, lavas vesiculares.

Secundaria: ms importanteInducida tectnicamente: fallas, diaclasasInducida por fluido: disolucin (Ej. Karsts); dolomitizacin;fracturamiento hidrulico

Preparacin del terreno ground preparation

Razones para la adveccin o conveccin

Diferencias de densidad: inducidas termalmente, diferencias compo-sicionales

Gradientes de presin: compactacin sedimentaria, generacin defluidos metamrficos, dilatacin durante deformacin,

diferencias de elevacin, liberacin de fluidos de magma(tpicamente alta t y P como en prfidos Cu).

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La razn de flujo depende de varios factores:densidadviscosidaddiferencia de presinpermeabilidad

Ley de Darcy

Q = KiA

Q = descarga (m3/seg)

K = conductividad hidrulica (coeficiente de permeabilidad)I = gradiente hidrulico (Dh/l)A = rea de la seccin

Hay importante transferencia de masas por adveccin

Difusin

Movimiento de especies moleculares o inicas a travsde un medio inmovil (gas, lquido o slido); general-mente inducido por gradientes de concentracin.

F = -D(dc/dx) Primera ley de Fick

F= flujo difusivoD= coeficiente de difusindc/dx = gradiente de concentracin-Signo negativo indica hacia abajo en el gradiente de difusin

D para iones o moleculas en agua ~ 10-5 cm2/segD para iones en slidos a 1000C ~ 10-10 cm2/seg

En general la difusin en lquidos es solo importante cuando elfluido est esttico y/o donde la permeabilidad es bajaLa difusin en slidos solo es importante a altas temperaturas

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Clasificacin de Depsitos Minerales

Distintos criterios de clasificacin

Forma y TamaoEj. Vetas

Estratiformes(mantos)IrregularesChimeneasEstratoligadosStockwork(enrejados devenillas)

Depsitos de Cobre

(Clark, 1993) Cu fino MtMonstruosos >31Super-gigantes 10-31Gigantes 3-10Muy grandes 1-3Grandes 0.3-1Moderados 0.1-0.3

Pequeos

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Clasificacin de Niggli (1929);Criterios: Gnesis y asociacionesde metales/minerales

I PLUTNICO O INTRUSIVOA Ortomagmtico

1. Diamantes, platino-cromo

2. Titanio-hierro-nquel-cromoB Neumatoltico o Pegmattico

1. Metales pesados alcalino trreos-P-Ti2. Silicatos-lcalis-F-B-Sn-Mo-W

C. Hidrotermal1. Fe-Cu-Au-As2. Pb-Zn-Ag3. Ni-Co-As-Ag

4. Carbonatos-xidos-sulfatos-fluorurosII VOLCNICO O EXTRUSIVOA. Sn-Ag-BiB. Metales pesadosC. Au-AgD. Sb-HgE. Cobre NativoF. Volcanes subacuticos y depsitos bioqumicos

Clasificacin de Schneiderhn (1941); Criterios: Naturaleza del fluidomineralizador, asociaciones minerales, profundidad de depositacin,tipo de depositacin, husped o ganga.

I YACIMIENTOS INTRUSIVOS O LQUIDO MAGMTICOSII YACIMIENTOS NEUMATOLTICOS

A. Filones pegmatticos

B. Filones neumatolticos e impregnacionesC. Reemplazos neumatolticos de contacto

III YACIMIENTOS HIDROTERMALESA. Asociaciones de Au y AgB. Pb y CuC. Pb-Zn-AgD. Ag-Co-Ni-Bi-UE. Sn-Ag-W-Bi

F. Sb-Ag-W-BiG. No sulfurosH- No metales

IV YACIMIENTOS EXHALATIVOS

Cada asociacin lasubdivide en tiposespecficos de yacimientoshipabisales y

subvolcnicos