05_alteracion_hidrotermal_2012 (1)
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25-10-2012
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ALTERACIÓN HIDROTERMALALTERACIÓN HIDROTERMAL
Alteración hidrotermalCorresponde a modificaciones:
- - Mineralógicas- - Texturales- - Químicas - De las rocas como
respuesta a cambios:- - Químicos - -Termales- Provocadas por la
circulación de soluciones hidrotermales debido a :
- Interacción fluido/roca.
Soluciones hidrotermales
Fuente de calory fluidos
Protolito no alterado
Protolito alterado
Fuente de calor y fluidos
Interacción fluido/rocaCambiosMineralógicosTexturalesQuímicos
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Transformación de una asociación mineral original, a una nueva que es estable bajo
nuevas condiciones de temperatura, presión y en equilibrio con el fluido hidrotermal que
interactúa con la roca.
Es un fenómeno que ocurre en una gran variedad de ambientes geológicos, incluyendo zonas de falla y explosiones volcánicas.
Aporta información respecto de las condiciones termodinámicas del fluido que la generó.
Parque Nacional Yellowstone, foto USGS
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FUENTE DE ORIGEN DE FLUIDOS EN SISTEMAS HIDROTERMALES
Dos fuentes principales para el agua en los sistemas hidrotermales:
• Meteórica (aportada por aguas lluvia).
• Magmática (aportada por el magma en enfriamiento).
AGUA
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La alteración se ha definido como un tipo particular de
“metamorfismo" que involucra la recristalización de una roca original en una nueva roca estable bajo las
nuevas condiciones termoquímicas.
Metamorfismo o Metasomatismo
Metamorfismo ≠ Alteración hidrotermal
1) Importancia menor de los fluidos en el transporte de componentes químicos y calor.
2) En el metamorfismo se generan fluidos esencialmente ricos en H2O y/o CO2 debido a la desestabilización de minerales.
3) La circulación de fluidos es lenta a través de poros y fracturas => Baja razón fluido/roca.
4) Fluidos en equilibrio termal y químico con fases sólidas que los rodean => Bajo gradiente térmico y químico
6) Sistema termodinámico cerrado excepto por H2O y/o CO2
5) Los cambios metasomáticos son poco despreciables.
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La mayoría de los métodos y técnicas utilizadas en petrología metamórfica pueden ser aplicados en el estudio de la alteración hidrotermal por ejemplo:
Regla de las fases
Técnicas y métodos termodinámicos para calcular las condiciones de precipitación de los minerales.
Z: Zeolitas, PP: Prenita-pumpellitaB: Esquistos azules, GS: esquistos verdes,A: Amfibolitas, E. Eclogitas, G: Granulitas
MetasomatismoTipo de alteración que considera un cambio sustanci al de la composición de un mineral o roca debido a la adició n o remoción de material.
Transformación química y mineralógica de la roca or iginal en un sistema termodinámico abierto.
Roca caja presenta alta permeabilidad por la existe ncia de fisuras y poros interconectados que favorecen la circulació n de grandes volúmenes de fluido.
Implica altas razones fluido/roca.
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El intercambio químico ocurre por desequilibrio fisicoquímico entre el fluido hidrotermal y la roca caja.
La interacción fluido-roca produce el reemplazo deminerales antiguos y la formación de nuevos fasesen el protolito.
Los minerales nuevos son estables bajo condicioneshidrotermales y constituyen la roca alterada.
Alteración hidrotermal → interacción fluido-roca
Adición de componentes
Remoción de componentes
Redistribución de componentes
Transferencia de calor
Los fluidos hidrotermales causan alteración hidrote rmal de las rocas cuando pasan a través de éstas cambian do su composición debido a los siguientes mecanismos:
Parque Nacional Yellowstone, foto USGS
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Mecanismos de transporte de Mecanismos de transporte de materiales involucradosmateriales involucrados
Procesos debidos a la Procesos debidos a la alteración hidrotermalalteración hidrotermal..
Infiltración.Reemplazo
Depositación directa.
Difusión
Lixiviación.
Intercambio químico y/o iónico (hidrólisis).
El transporte de materiales durante la alteración h idrotermal puede ser por infiltración (por medio de un fluido a través de la roca), o por difusión (difusión química desde fluidos estancados en los p oros). Normalmente se combinan ambos procesos.
Butte, PC, foto USGS
ALTERACION HIDROTERMAL
Roca enContacto con
VaporFluido a mayor Tºgas
Usualmentesolución acuosa
CambiosMineralogíaTexturaQuímica
Cambios mineralógicos, texturales y químicos de una roca producidas ante la presencia o circulación de soluciones
hidrotermales.
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Factores Controladores Cualquier proceso geoquímico que afecte la actividad de los constituyentes en solución, puede controlar la intensidad y aparición de determinados tipos de alteración, algunos de esto son:
Condiciones de pH y Eh del fluido. A menor pH (fluido más ácido) mayor será el efecto sobre los minerales originales.
Contraste de temperatura entre el protolito y el fluido. Mientras más caliente el fluido, mayor será el efecto sobre la mineralogía original.
Composición del fluido
Razón fluido/roca. A mayor volumen de soluciones que circulen por las rocas, las modificaciones mineralógicas serán más completas.
Duración de la interacción fluido/roca. Mayor tiempo de interacción, modificaciones más completas.
Permeabilidad. Una roca compacta y sin permeabilidad no puede ser invadida por fluidos hidrotermales. Sin embargo, los fluidos pueden producir fracturamiento hidráulico de las rocas o disolución de minerales generando permeabilidad secundaria en ellas
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Composición de la roca (química del protolito)
Presión; factor indirecto que controla procesos secundarios:
- profundidad de ebullición- fracturamiento hidráulico- erupción hidrotermal
Mezcla de soluciones hipogenas con soluciones supergenas o aguas subterraneas
Oxidación del H2S a otros ácidos más fuertes
Cambios en las propiedades de las rocas debido a la alteración hidrotermal:
Químicos (roca y fluido)Densidad (+ o -)Porosidad (+ o -)Permeabilidad (+ o -)Susceptibilidad magnéticaResistividad
Resultado solo roca alterada, el fluido es removido del sistema, excepto inclusiones fluidas.
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Remoción de bases
A altas temperaturas las soluciones son casi neutras y las reacciones que ocurren son principalmente de cambio de bases.
NaAlSi3O8 + K+ = KAlSi3O8 + Na+
Albita Feldespato potásico
En este tipo de reacciones no hay cambio en el pH de las soluciones
Hidrólisis de silicatosEn la interacción silicatos/solución acuosa, iones H+
son consumidos (se producen iones OH-) disminuyendo la razón H+/OH-.
El H+ se incorpora a la estructura cristalina, compite con otros cationes y debido a su pequeño radio y fuerte atracción iónica, desplaza cationes tales como Ca, K, Na, etc., los que son transferidos a la solución, donde se unen a iones OH-.
La fijación del H+ destruye la estructura cristalina del silicato, debido a la adición de estos iones en los sitios de unión de la estructura cristalina.
Una cantidad de cationes equivalente a la de H+ consumido debe ser liberado a la solución.
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Alteración de plagioclasa → sericita → arcillas → cuarzo
1) 0.75 Na2CaAl4Si8O24 + 2H+ + K+ = KAl3Si3O10(OH)2 + 1.5 Na+ + 0.75 Ca2+ + 3SiO2
andesina sericita cuarzo2) KAl3Si3O10(OH)2 + H+ + 1.5 H2O = 1.5 Al2Si2O5(OH)4 + K+
sericita caolinita3) KAl3Si3O10(OH)2 + H+ + 3SiO2 = 1.5 Al2Si4O10(OH)4 + 4SiO2 + 2Na+ + Ca+
sericita pirofilita cuarzo4) KAl3Si3O10(OH)2 + 4H+ + 2SO2- = KAl3(SO4)2(OH)6 + 3SiO2
sericita alunita cuarzo
1) 1.17 NaAlSi3O8 + H+ = 0.5 Na 0.33Al 2.33 Si 3.67 O10(OH)2 + 1.67SiO2 + Na+
albita montmorillonita-Na cuarzo2) 3 Na 0.33Al 2.33 Si 3.67 O10(OH)2 + H+ + 3.5 H2O = 3.5 Al2Si2O5(OH)4 + 4SiO2 + Na+
montmorillonita caolinita cuarzo
1) Na2CaAl4Si8O24 + 4H+ + 2H2O = 2 Al2Si2O5(OH)4 + 4SiO2 + 2Na+ + Ca2+
andesina caolinita cuarzo
1) 0.5 Al2Si2O5(OH)4 + 3H+ = SiO2 + 2.5 H2O + Al3+
caolinita Cuarzo
Reacciones de Hidrólisis
Intensidad de alteraciónPervasiva caracterizada por el reemplazo de todos o casitodos los minerales originales de la roca. No todos losminerales son necesariamente reemplazados: la alteraciónpotásica en una granodiorita, biotita reemplaza hornblenda(para formar "shreddy biotite" pero no la biotita original("book biotite") o el cuarzo puesto que están en equilibrocon el fluido.
QzSer
Sección delgada de roca bajo observación microscópica, con luz polarizada.
Las texturas y estructurasoriginales pueden ser ligerao completamentemodificadas.
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Biotita
Selectiva o no pervasiva, afecta solamente ciertos componentes de la roca.
Microclina
Intensidad de alteración
Los nuevos minerales originados durante la alteración hidrotermal se pueden producir por:
Crecimiento de nuevos cristales-Depositación directa de cuarzo, calcita y anhidrita-Disolución por lixiviación y precipitación de nuevos minerales
Intercambio QuímicoIntercambio iónico o cambio de base
Transformación de fases minerales:-Recristalización-Reemplazo metasomático: inestabilidad en las nuevas condiciones- Reacciones de intercambio iónico entre los minerales constituyentes de la roca y el fluido hidrotermal.
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CLASIFICACIÓN DE ALTERACIÓN HIDROTERMAL
La alteración hidrotermal produce, de acuerdo a los factores antes vistos, una
amplia variedad de asociaciones mineralógicas y texturas en distintas rocas
que son estables bajo las nuevas condiciones físico-químicas en las que se
encuentran las rocas alteradas.
Por tal razón el método más simple de clasificación es mediante la utilización del mineral más abundante y más obvio en la
roca alterada.
Una clasificación rígida no es posible debido a que el grado de ataque hidrolítico no esta caracterizado por la existencia de uno o dos minerales, sino por una asociación de minerales en su conjunto.
Además el grado de ataque hidrolítico será reflejado por las asociaciones que difieren unas de otras dependiendo del tipo de roca caja y con las distintas composiciones aniónicas de la solución acuosa.
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La alteración hidrotermal se puede clasificar de acuerdo a :
Mineral más abundante: La forma más usada para describir una alteración hidrotermal es nombrar el mineral más abundante y más obvio en la roca alterada (silicificación, sericitización, cloritizaci ón, epidotización).
Asociación de minerales de alteración presentes en las rocas. Estas asociaciones han sido tradicionalmente usadas por los geólogos para describir tipos de alteración en los depósitos minerales.
Cambio químico dominante
Las asociaciones de alteración se utilizan paradeterminar las condiciones físicas y químicas delfluido que las origina y de los metales asociados.
Ayuda a la identificación de cambios en losprocesos de depositación a través del tiempo en unsitio específico.
Corresponde a una guía de exploración.
Sirve como patrón para conocer el carácter químicohidrotermal y su fuente.
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El estudio detallado de patrones de alteración demuestra que ciertas asociaciones mineralógicas resultan ser características para determinadas zonas de alteración.
Estas zonas son el reflejo de la modificación por alteración del protolito, y reflejan la interacción fluido/roca en las cuales las razones cation/H+ fueron relativamente alta, intermedia o baja.
1 + 2 + 3 + 4
Asociación
mineralTextura Distribución Intensidad
PÁRAMETROS PARA CLASIFICAR ALTERACIÓN HIDROTERMAL
1 + 2
1 + 3
1 + 4
1 + 2 + 4
Ejem. Alteración sericítica, selectiva
Ejem. Alteración clorita + epidota, regional semi concordante
Ejem. Alteración cuarzo + pirita, intensa
Ejem. Alteración cuarzo + hematita, pervasiva
moderada
Ejem. Asociación feldespato potásico + cuarzo + sericita, selectiva, regional, débil
Asociación clorita > sericita + cuarzo, microcritalina, distal, moderada
Asociación clorita + pirita, masiva, local, fuerte
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1 Asociación
mineral
2 Texturas
• Expresada como una asociación mineralógica completa o abreviada, los
minerales se presentan en orden de abundancia decreciente (ejem.
Feldespato potásico + cuarzo + sericita)
• Para dos o mas asociaciones, los minerales de la asociación dominante
se presentan en primer lugar seguido por las otras asociaciones en orden
de abundancia relativa decreciente (ejem. Clorita/sericita/cuarzo)
• Texturas de reemplazo:
Pervasiva, selectiva, diseminada, halos en vetas, microcristalina,
criptocristalina, seumomórfos, nodular, esferoidal, etc.
• Texturas de relleno:
Incompleta, masiva, laminar (textura peineta, costrificación, coloforme,
botroidal, variolitica, hornfelds, pertítica.
• Textura de disolución:
Estililítica, corrosiva
• Textura de recristalización estática:
Porfiroblástica, poikiloblástica, poikilítica/micropoikilitica, microlítica,
granoblástica, hornfelsica, pertítica.
• Textura de recristalización dinámica:
Esquistosa, gneisica
• Texturas de deformación:
Fiamme, foliada, lineal
• Seudo texturas:
Seudobrechas, piroclástica falsa, eutaxítica falsa, polimíctica falsa,
coherente falsa, vocanoclástica laminar fina falsa.
3 Distribución
4 Intensidad
• Extensión:
Regional y local
•Relación con la estratigrafía:
estratoligado, semi concordante, discordante, pipa, plumas.
• Asociación espacial:
halo, envolvente.
•Débil
• Moderada
• Fuerte
• Intensa
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