02-INTRODUCCION_HIDROTERMALISMO_2011.ppt
- 2. Introducción Introducción En la naturaleza la gran mayoría de depositos En la naturaleza la gran mayoría de depositos minerales metálicos están de una u otra forma minerales metálicos están de una u otra forma ligados a procesos hidrotermales. ligados a procesos hidrotermales. La fuente, composición y características La fuente, composición y características termodinámicas de un fluido hidrotermal termodinámicas de un fluido hidrotermal pueden ser bastante variables y dependen en pueden ser bastante variables y dependen en gran medida de las características de su gran medida de las características de su fuente, de la distancia de transporte y su fuente, de la distancia de transporte y su modificación durante este, y de las modificación durante este, y de las propiedades de la roca huésped. propiedades de la roca huésped.
- 3. Para una comprensión básica de cualquier tipo de Para una comprensión básica de cualquier tipo de yacimiento de origen hidrotermal es entonces necesario una yacimiento de origen hidrotermal es entonces necesario una comprensión de los procesos de hidrotermalismo, tanto en comprensión de los procesos de hidrotermalismo, tanto en términos de condiciones termodinámicas asociadas como en términos de condiciones termodinámicas asociadas como en términos de asociaciones de minerales de alteración y términos de asociaciones de minerales de alteración y mineralización producto de una interacción agua – roca. mineralización producto de una interacción agua – roca. Esta primera parte del seminario intenta proveer los Esta primera parte del seminario intenta proveer los conocimientos básicos y actualizar a los alumnos conocimientos básicos y actualizar a los alumnos participantes en cuatro aspectos fundamentales del participantes en cuatro aspectos fundamentales del hidrotermalismo, siendo estos : hidrotermalismo, siendo estos : i) fuente de fluidos hidrotermales y metales, i) fuente de fluidos hidrotermales y metales, ii) alteración hidrotermal, ii) alteración hidrotermal, iii) estabilidad de sulfuros, y iii) estabilidad de sulfuros, y iv) transporte y precipitación de metales. iv) transporte y precipitación de metales.
- 4. Mineralización: Término general, el cual se refiere usualmente a minerales de mena, pero que a menudo se utiliza para referirse a otros minerales metálicos como pirita. El término se usa en dos sentidos (1) referido al proceso por el que se producen concentraciones de minerales de mena y (2) referido a los cuerpos de mena mismos. Para evitar confusiones, se recomienda su uso exclusivamente para designar el proceso de formación de menas. Mineralización epigenética: La que ha sido introducida con posterioridad a la formación de su roca de caja o roca huésped. Ej. una veta. Mineralización singenética: La que se forma o deposita simultáneamente con sus rocas huéspedes. Ej. depósitos de placeres, cuerpos de sulfuros masivos de origen exhalativo, calizas, etc. Conceptos Básicos Conceptos Básicos
- 5. Conceptos Básicos Conceptos Básicos Mineralización hipógena o Primaria: endógena, es decir producida por procesos internos de la tierra. Ejemplo: calcopirita (CuFeS2 ), bornita (Cu5 FeS4 ) en una veta. Mineralización supergena o secundaria: mineralización producida por, o los efectos exógenos sobre cuerpos mineralizados, como meteorización, oxidación, descomposición de minerales y formación de nuevos minerales estables en el ambiente supérgeno. Ejemplo: malaquita Cu2(CO3)(OH)2 y atacamita Cu2 Cl(OH)3 Roca de caja, roca huésped o roca encajadora: se refiere a la unidad litológica que contiene a la mineralización (minerales de mena y ganga).
- 6. Conceptos Básicos Conceptos Básicos Asociaciones de Alteración Asociaciones de Alteración Reemplazo Selectivo Reemplazo Selectivo Reemplazo Total Reemplazo Total Alteración Penetrativa (Pervasiva...) Alteración Penetrativa (Pervasiva...) Alteración Selectiva Alteración Selectiva Halo de Alteración y Zonación Halo de Alteración y Zonación Mineralización Diseminada Mineralización Diseminada
- 7. Conceptos Básicos Conceptos Básicos Mineralización en Vetillas Mineralización en Vetillas Enjambres de Vetillas (Stockwork) Enjambres de Vetillas (Stockwork) Brechas Hidrotermales Brechas Hidrotermales Secuencia Paragenética Secuencia Paragenética
- 8. Clasificación morfológica de Clasificación morfológica de depósitos minerales depósitos minerales Relación con rocas encajadoras Relación con rocas encajadoras Depósitos discordantes - Vetas - Chimeneas - Diseminaciones - Stockworks; enrejados de venillas - Sistemas de venillas paralelas; “sheeted veins” Depósitos concordantes - Estratiformes; mantos - Estratoligados; “strata-bound”
- 9. Veta Veta: Un relleno epigenético de una falla o fractura en forma : Un relleno epigenético de una falla o fractura en forma tabular o en venillas paralelas, al cual usualmente se asocia una tabular o en venillas paralelas, al cual usualmente se asocia una alteración de la roca de caja. alteración de la roca de caja. (V.Maksaev, 2004)
- 11. Depósitos discordantes Depósitos discordantes Chimenea Chimenea: un depósito mineral cilíndrico, más o menos vertical; : un depósito mineral cilíndrico, más o menos vertical; normalmente producidas por fenómenos de brechización (fragmentación) normalmente producidas por fenómenos de brechización (fragmentación) por fluidos hidrotermales. por fluidos hidrotermales. (V.Maksaev, 2004)
- 12. Existen depósitos minerales sin forma definida o que se definen en Existen depósitos minerales sin forma definida o que se definen en términos económicos por una ley de corte. Ej. Pórfidos cupríferos. términos económicos por una ley de corte. Ej. Pórfidos cupríferos. (V.Maksaev, 2004)
- 13. Depósitos irregulares de reemplazo (metasomatismo) Depósitos irregulares de reemplazo (metasomatismo) Ej: Depósitos asociados a contacto intrusivo tipo skarn Ej: Depósitos asociados a contacto intrusivo tipo skarn Calizas Calizas Minerales calco-silicatados Minerales calco-silicatados (calcita) (calcita) (granate, piroxeno, epidota) (granate, piroxeno, epidota) (V.Maksaev, 2004)
- 14. Depósitos concordantes Depósitos concordantes Estratiformes Estratiformes mantos: cuando son subhorizontales mantos: cuando son subhorizontales Ej. Estrato de caliza Ej. Estrato de caliza (singenético) (singenético) o o Nivel reemplazado Nivel reemplazado (epigenético) (epigenético) Sulfuros masivos exhalativos Sulfuros masivos exhalativos Otros: Placeres Au, Otros: Placeres Au, Fe bandeado, Fe bandeado, Mn sedimentario Mn sedimentario (V.Maksaev, 2004)
- 15. Depósitos estratoligados (strata-bound) Depósitos estratoligados (strata-bound) Ej. Depósitos estratoligados de Cu chilenos; Ej. Depósitos estratoligados de Cu chilenos; El Soldado (Boric et al., 2002) El Soldado (Boric et al., 2002) (V.Maksaev, 2004)
- 16. Los depósitos pueden ser deformados y/o fallados Los depósitos pueden ser deformados y/o fallados Los sulfuros metálicos son poco competentes y tienden Los sulfuros metálicos son poco competentes y tienden a concentrarse en la charnela de pliegues. a concentrarse en la charnela de pliegues. (V.Maksaev, 2004)
- 17. Brechas Hidrotermales Brechas Hidrotermales La brechización hidrotermal corresponde a La brechización hidrotermal corresponde a un proceso de fracturamiento hidraúlico un proceso de fracturamiento hidraúlico que ocurre cuando la presión de vapor de que ocurre cuando la presión de vapor de un fluido hidrotermal supera la presión un fluido hidrotermal supera la presión confinante. confinante. En algunos casos puede también estar En algunos casos puede también estar asociado a colapso, producto de alteración asociado a colapso, producto de alteración de la base de soporte. de la base de soporte.
- 18. Ambientes de Formación de Brechas Ambientes de Formación de Brechas Hidrotermales Hidrotermales
- 19. Brechas Hidrotermales-Magmáticas Brechas Hidrotermales-Magmáticas Chimenea de Brecha Subvolcánica Chimenea de Brecha Subvolcánica
- 20. Brecha Hidrotermal Magmática Brecha Hidrotermal Magmática Brechas de Turmalina Brechas de Turmalina
- 23. Brecha Magmática-Hidrotermal Brecha Magmática-Hidrotermal Brecha de Injección Brecha de Injección
- 24. Clasificación geoquímica de los metales: Metales preciosos (Au, Ag, PGE - Re, Os, Ir, Pt, Pd) Metales no ferrosos (Cu, Pb, Zn, Sn, Al) o Metales base (Cu, Pb, Zn, Sn) Fe y de aleación con Fe (Fe, Mn, Ni, Cr, Mo, W, V, Co) Metales menores (Cd, Ga, Ta, Ti, Zr, Bi, Mg, Hg) Semimetales o no metales (Sb, As, Ga, Ge, Si, Be, REE, Se, Te etc.) Metales fisionables (U, Th)
- 25. Factor de concentración Abundancia Ley mínima Factor de Media en explotable concentración La corteza % promedio % Al 8.0 30 3.75 Fe 5.0 25 5.0 Cu 0.005 0.40 80 Ni 0.007 0.5 71 Zn 0.007 4 575 Mn 0.090 35 400 Sn 0.0002 0.5 2500 Cr 0.01 30 3000 Pb 0.001 4 4000 Au 0.0000004 0.0001 250
- 26. Contenido medio y rango de elementos Contenido medio y rango de elementos menores en rocas menores en rocas
- 27. Fuentes de Fluidos Hidrotermales Fuentes de Fluidos Hidrotermales En la mayoría de depósitos de origen En la mayoría de depósitos de origen hidrotermal se sabe hoy en día que los hidrotermal se sabe hoy en día que los fluidos hidrotermales participantes son en su fluidos hidrotermales participantes son en su mayoría de origen magmático, y que son los mayoría de origen magmático, y que son los que contienen metales a ser depositados que contienen metales a ser depositados según las condiciones termodinámicas de según las condiciones termodinámicas de éste. éste. La pregunta obvia entonces es en que La pregunta obvia entonces es en que momento y por qué se separa o fracciona momento y por qué se separa o fracciona una fase hidrotermal de una fase magmática una fase hidrotermal de una fase magmática y como y por qué es capaz de secuestrar y como y por qué es capaz de secuestrar metales desde el magma. metales desde el magma.
- 28. ¿Los magmas pueden suministrar ¿Los magmas pueden suministrar volátiles con contenido metálico? volátiles con contenido metálico? En Diciembre de 1986 el volcán Monte Erebus en la Antártica descargó diariamente 0,1 kg de Au y 0,2 kg de Cu, lo que extrapolado a 10.000 años equivaldría a 365 ton Au y 730 ton Cu. Esto es evidencia que demuestra la capacidad de los magmas para generar volátiles con contenido metálico. Cuáles son los procesos que llevan a separación de metales desde un magma en cristalización?
- 29. Primera Ebullición Primera Ebullición A condiciones de alta presión y A condiciones de alta presión y temperatura, un magma posee una temperatura, un magma posee una alta solubilidad del agua, solubilidad alta solubilidad del agua, solubilidad que decrece con el descenso de que decrece con el descenso de temperatura y más fuertemente con temperatura y más fuertemente con el descenso de presión. el descenso de presión. Magmas máficos poseen menor Magmas máficos poseen menor solubilidad que magmas félsicos. solubilidad que magmas félsicos. La pérdida de solubilidad de un La pérdida de solubilidad de un magma y la consecuente partición magma y la consecuente partición de agua desde la fase magmática es de agua desde la fase magmática es denominada "primera ebullición", denominada "primera ebullición", fenómeno gradual y de poca fenómeno gradual y de poca injerencia. injerencia.
- 30. Segunda Ebullición (Ebullición Retrograda) Segunda Ebullición (Ebullición Retrograda) Otro proceso de partición de agua más efectivo que la Otro proceso de partición de agua más efectivo que la pérdida de solubilidad, es la denominada “segunda pérdida de solubilidad, es la denominada “segunda ebullición", la cual ocurre durante la cristalización de ebullición", la cual ocurre durante la cristalización de un magma producto de exsolución de agua. un magma producto de exsolución de agua. Se le denomina segunda ebullición porque ocurre Se le denomina segunda ebullición porque ocurre durante enfriamiento del magma que conduce a durante enfriamiento del magma que conduce a cristalización. cristalización. Este proceso será más rápido y violento a mayor Este proceso será más rápido y violento a mayor velocidad de cristalización. velocidad de cristalización. La fase hidrotermal exsuelta está inicialmente en un La fase hidrotermal exsuelta está inicialmente en un estado supercrítico a temperaturas magmáticas, pero estado supercrítico a temperaturas magmáticas, pero al enfriarse e intersectar su solvus se separará en una al enfriarse e intersectar su solvus se separará en una fase vapor y una fase líquida salina (salmuera), con fase vapor y una fase líquida salina (salmuera), con altos contenidos de Na y Cl. altos contenidos de Na y Cl. Bajo condiciones normales de cristalización, metales Bajo condiciones normales de cristalización, metales como el Cu, Zn, Pb, Au, Ag, etc. son incorporados a la como el Cu, Zn, Pb, Au, Ag, etc. son incorporados a la fase cristalina como trazas en minerales formadores fase cristalina como trazas en minerales formadores de roca. de roca.
- 31. Segunda Ebullición y Generación de Fluidos Segunda Ebullición y Generación de Fluidos Hidrotermales Hidrotermales Separación masiva y violenta de una fase hidrotermal Separación masiva y violenta de una fase hidrotermal será capaz de secuestrar metales antes de que será capaz de secuestrar metales antes de que entren a formar parte de minerales formadores de entren a formar parte de minerales formadores de roca. roca. Esto implica que mientras menos cristalizado este un Esto implica que mientras menos cristalizado este un magma antes de que comience cristalización masiva magma antes de que comience cristalización masiva y rápida, mejor probabilidad de extraer altos y rápida, mejor probabilidad de extraer altos contenidos de metal existen. contenidos de metal existen. La convergencia de parámetros geológicos, La convergencia de parámetros geológicos, tectónicos y termodinámicos durante el tectónicos y termodinámicos durante el emplazamiento de magmas será de gran relevancia emplazamiento de magmas será de gran relevancia en la optimización de procesos hidrotermales en la optimización de procesos hidrotermales capaces de secuestrar metales desde un magma. capaces de secuestrar metales desde un magma.
- 32. Factores que controlan la Segunda Ebullición Factores que controlan la Segunda Ebullición Presión Presión Temperatura Temperatura Velocidad y tipo de emplazamiento Velocidad y tipo de emplazamiento Velocidad de cristalización Velocidad de cristalización Porcentaje de cristalización Porcentaje de cristalización Tipo de volcanismo asociado Tipo de volcanismo asociado Son algunos de los factores incidentes sobre la Son algunos de los factores incidentes sobre la optimización de segunda ebullición en un magma. optimización de segunda ebullición en un magma.
- 33. Relación Profundidad de Emplazamiento, Relación Profundidad de Emplazamiento, Porcentage de Cristalización y Condiciones Redox Porcentage de Cristalización y Condiciones Redox Volumen Volumen de de minera- minera- lización lización
- 34. Fuentes de Agua e Hidratación de Magmas Fuentes de Agua e Hidratación de Magmas Parentales Parentales Formación de Formación de aguas aguas magmáticas magmáticas de tipo arco de tipo arco en sistemas en sistemas volcánicos y volcánicos y geotermales geotermales
- 35. Expresión superficial de sistemas Expresión superficial de sistemas hidrotermales: campos geotérmicos hidrotermales: campos geotérmicos
- 36. Segunda Ebullición y Fuentes de Fluidos Segunda Ebullición y Fuentes de Fluidos Hidrotermales Hidrotermales