capítulo 1 clase Kimberlitas,Propiedades2.ppt

CAPÍTULO 1: EL AGUA Y LOS
FLUIDOS HIDROTERMALES EN
LA TIERRA

● DEFINICIÓN Y CLASIFICACIÓN DE DEPÓSITOS
MINERALES
Cox & Singer (1986) definieron un depósito mineral como ocurrencias
de commodities valiosos (ej. Cobre) o minerales (ej. Barita) los
cuales están en un tamaño y concentración suficientes (grado) que
pueden bajo determinadas circunstancias ser considerados para tener
un potencial para explotación económica.
Un depósito de mena (Ore Deposit) es un depósito mineral que ha sido
descubierto y prospectado de tener un tamaño suficiente,
concentración y accesibilidad idóneas para ser explotado
económicamente.

Gilbert & Park (1986) consideran menas como rocas o minerales que
pueden ser minados, procesados y entregados a los diferentes
mercados.
Ocurrencias minerales (ore – mineral ocurrences) son manifestaciones
no económicas y anómalas de minerales que pueden formar menas.
Las reservas hacen mención a la cantidad presente de un determinado
mineral en un yacimiento, lo cual permite inferir si este es atractivo o
no para ser explotado a nivel económico. Incluye los minerales en
producción y los minerales determinados mediante prospección
geológica y geoquímica. Las reservas pueden ser inferidas, medidas o
indicadas.

MENA DE CASSITERITA
OCURRENCIA
MINERAL

Los recursos hacen mención a las reservas y otros minerales
potencialmente valiosos que son no económicos en el presente, pero
que pueden ser de interés en el futuro (en general serán de interés
cuando los precios internacionales suben).

Sistema Mineral (Mineral System): Su concepto es análogo al del
sistema petrolero, sin embargo debido a la naturaleza del depósito
mineral y la roca encajante, un sistema mineral es más diverso y más
complejo. La formación de un depósito mineral requiere una fuente
de metales, un modo de transporta (usualmente un fluido hidrotermal
pero también puede ser un magma), y un sitio de depositación o
acumulación donde los commodities sean concentrados en cantidad
suficientes que permitan ser explotados económicamente durante un
periodo dado.

Sistema Mineral (tomado de
http://www.ivanhoeaustralia.com/s/
QwikReport.asp?IsPopup=
Y&printVersion=now&XB0X
=545824)
Sistema Petrolero(tomado de
http://petroleumsupport.com
/reservoir-system-to-
Accumulate-hydrocarbon.
html/petroleum-system/

Tomado de Richards (2003) en Pirajno (2009)

Tomado de seedorf et al.,(2005)
En Pirajno (2009)

Tomado de Pirajno & Bagas (2008) en Pirajno (2009)

Un sistema mineral incluye todos los factores geológicos y
geodinámicos en todas las escalas que controlan el comienzo,
evolución y preservación del sistema mineral en sentido estricto. Así
el estudio de un sistema mineral debe integrar:
a) Estudios locales en depósitos reconocidos
Geología local, tipos de roca y controles estructurales.
Localización y sitios potenciales de acumulación.
Procesos físico-químicos conducentes a la depositación.
b) Estudios a escala regional, los cuales deben incluir:
Controles geodinámicos (tectónicos) en tiempo y localización de los
depósitos minerales (distribución tiempo - espacio).

Procesos físico químicos presentes a escalas de Terrenos los cuales
determinan como el depósito fue formado.
La evolución de los magmas y otras fuentes de energía a la escala de la
mineralización de sistemas minerales que influencian la localización
de depósitos minerales.
Contexto regional.

CLASIFICACIÓN Y MODELOS DE YACIMIENTOS
MINERALES:
De acuerdo a Frimmel (2007) “Un depósito puede ser clasificado de
acuerdo con la roca caja (ej. Sediment hosted), o de acuerdo a
modelos preferenciales genéticos (ej. Orogenic gold lodes), la
clasificación puede enfatizarse a una asociación específica de
metales (ej. Iron Oxide Cooper Gold) o puede ser hecha en
comparación con un prototipo de referencia (ej. Carlin Type).

Clasificación generalizada de los
Yacimientos Minerales basados
en criterios genéticos, de roca caja
eventos de intemperismo y erosión.
Tomado de Pirajno (2009).

Clasificación de yacimientos minerales basada principalmente en términos de
asociaciones litológicas (tomado de Pirajno, 2009)

ASPECTOS IMPORTANTES DEL AGUA
El agua (H2O) es un óxido de hidrógeno compuesto de dos átomos de
hidrógeno y uno de oxígeno formando una molécula polar,
significando que los átomos de Hidrógeno poseen una ligera carga
positiva y el átomo de Oxígeno una ligera carga negativa. Esto es
muy importante debido a que convierte al agua en un buen ligante
para cationes, estableciendo procesos de hidratación e hidrólisis.
El agua pura se disocia en los grupos hidroxil (OH-) el cual
comunmente entra en la estructura de un gran número de minerales
tales como micas, amfíboles y arcillas; y en el ión hidrógeno (H+).

El agua en el plana tierra puede ser encontrado en las tres fases: en o
cerca a la superficie e agua existe en estado líquido (ríos, lagos,
océanos, agua subterránea), como vapor en la atmósfera y en las
emisiones volcánicas, como un solido en las capas de hielo polares,
glaciares de montaña y en el permafrost.
El agua en la tierra se utiliza en dos grandes ciclos: a) El ciclo
endógenico el cual deriva su energía del interior de la tierra y se ve
involucrado en procesos tectónicos, ígneos y metamórficos; b) El
ciclo exogénico el cual deriva su energía en mas del 99% del sol y
promueve la interacción entre la atmósfera, la hidrósfera y la geósfera
(ciclos hidrológicos y de intemperismo).

El vulcanismo subaéreo y submarino es el principal proceso geológico
responsable de la transferencia del agua del interior de la tierra hacia
la atmósfera.
El agua retorna del interior de la tierra hacia la superficie vía zonas de
subducción, implicando una deshidratación de la corteza oceánica
descendente hacia el manto y la liberación de agua a partir de los
sedimentos que esta corteza acarree.
La deshidratación de la corteza oceánica descendente se da a través de la
descomposición de minerales hidrosos en cuatro principales regiones:

a) Manto superior con deshidratación de minerales tales como clorita,
serpentina, phengita; estos procesos de hidratación transfieren agua
hacia el prisma mantélico ubicado encima de la zona de subducción
conduciendo hacia una fusión parcial resultando en un magmatismo
de arco.
b) En la zona de transición con descomposición de la fase E y la
wasdleyita.
c) En el manto inferior con la descomposición de la fase B.
d) En le manto profundo a profundidades mayores a 800 km con la
descomposición de la fase D.

ORIGEN DEL AGUA, AGUA DE MAR Y AGUAS SUPERFICIALES
La tierra se formo aproximadamente hace 4.6 Ga. Estudios en la
datación de los minerales mediante SHRIMP (Sensitive high
resolution ion microprobe) U – Pb Técnicas, sugieren que alguna
forma de corteza continental debe haberse formado al menos hace 4.4
Ga (Wilde et al., 2001). La presencia de rocas sedimenatrias tan
viejas como 3.8 Ga indican la presencia temprana de una atmósfera e
hidrosfera ya establecidas por esta época. La atmósfera e hidrosfera
juntas marca el envoltorio líquido – gaseosos sobre el planeta se
formaron por una combinación de una desgasificación temprana de el
planeta y el agua liberada por el impacto de asteroides y cometas.

Se ha sugerido que parte del agua del planeta fue una contribución de
impactos de cometas durante los primeros 500 – 600 ma de la historia
terrestre (Pinti, 2005). Los cometas están esencialmente compuestos
por agua y otros constituyentes volátiles tales como CO2, CH+, CN+,
N2, C+, Ca+, NH3, CN, CN4 , C2H2, C2H6, H2S y elementos como
Na, Fe, K, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Si, Al, y Ti (Brandt, 1999).
La tierra a medida que se fue formando fue subsecuentemente formada a
través de tres procesos principales: energía de impactos, comprensión
gravitacional y radioactividad. Este calentamiento llegó a un nivel,
que permitio irradiar energía al espacio además de permitir la fusión
parcial del planeta generando como consecuencia una diferenciación
del cuerpo planetario en una serie de capas.

Como consecuencia de este proceso se produjo una migración de los
elementos como Al, Si, Na y K hacia las partes superficiales
formando la corteza terrestre. Los silicatos de Fe y Mg se acumularon
en las partes medias formando el manto y los elementos metálicos
más pesados (Fe y Ni) se localizaron preferencialmente en la parte
mas interna formando el núcleo.
Los procesos de diferenciación y de fusión parcial a escala planetaria
muy probablemente generaron una gran actividad volcánica a través
de la cual el agua y los volátiles tales como CO2, CO, H2S, N2, C2,
CH4, NH3, HF y HCl y los gases nobles escaparon hacia la atmósfera
y fueron retenidos debido a que el planeta había acumulado una masa
suficiente que le permitia generar una fuerza gravitacional lo
suficientemente fuerte para retener estos gases.

El desgaseo del interior de la tierra está sostenido por la sistemática de
gases nobles en particular el enriquecimiento del isótopo 3He
detectado en las dorsales centro-oceánicas. El ánalisis de gases nobles
primordiales en roca ígneas derivadas del manto y xenolitos, junto
con el descubrimiento de redionúcleos extintos indican que un
desgaseo catastrófico ocurrió 100 Ma después de la acreción final de
la tierra (Pinti, 2005).

El agua de mar
La principal característica del agua en los océanos de la tierra es su
salinidad la cual se deriva de dos fuentes: a)descarga hidrotermales,
b) meteorización de materiales de la corteza continental La evidencia
a partir de los ambientes terrestre y marinos que la salinidad de los
océanos tempranos ya se había establecido desde la formación de los
primeros cuerpos de agua hace mas de 4 Ga.
La composición de el agua de mar es definida mediante la salinidad la
cual se define como la cantidad total de sólidos disuelto por
kilogramo de agua. Sin embargo hay que tener en cuenta que la
composición puede variar con el tiempo y cambiar en ambientes
específicos tales como: lagoons, zonas evaporíticas, cuencas anóxicas
profundas.

Los procesos de evaporación del agua de mar pueden ser importantes
porque las evaporitas pueden constituir importantes yacimientos
minerales no metálicos. Así mismo el lavado de las antigua evaporitas
puede influenciarla composición y la precipitación de sulfuros como
en el caso del las salmueras de sulfuros formadas en el mar rojo.
El agua marina contiene gases en solución (O2, N2, CO2, Ar, H2S) y
elementos como Li, C, Al, Si, P, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As,
Se, Rb, Mo, I, Ba (Nightingale & Liss, 2003). Elementos tales como
Au, Ag, Hg, Pb, U están presentes en cantidades aún menores que las
especies de carbonatos y sulfuros. H2S puede ser localmente
abundante en aguas estancadas ricas en materia orgánica (ej. El mar
negro) y en las áreas de dorsales centro oceánicas y volcanes
submarinos donde la emisión de gases a partir de chimeneas
hidrotermales es común. El material adicionado a los océanos por los
ríos es aumentado a partir del vulcanismo submarino presente en las
dorsales oceánicas, plateaus oceánicos e islas volcánicas, las cuales
inyectan los más comunes aniones hacia el mar (Cl-, SO4-, B, Br)

El agua de mar puede ser un componente importante de sistema
hidrotermales tales como aquellos que ocurren a lo largo de dorsales
centro-oceánicas, cuencas de retroarco, cuencas de rifts, plateaus
oceánicos y volcanes submarinos. Las calderas volcánicas en
esquemas de retroarco forman depósitos tipo VHMS (Volcanic
Hosted Sulphide Deposits), mientras que las exhalaciones
hidrotermales en el fondo de cuencas de rift forman depósitos tipo
SEDEX (Sedimentary Hosted Sulphide Deposits). Las chimeneas y
los montículos de sulfuros en las dorsales centro oceánicas son en
gran parte debidos a la circulación a aguas de mar.

Tomado de Evans (1993)
Tomado de Haymon and Kastner (1981)
DEPÓSITOS TIPO VHMS

AGUAS DE SUPERFICIE
Las aguas meteóricas o aguas terrestres aunque son una parte pequeña
de la hidrosfera son importante debido al hecho de que son
responsables en gran parte de los procesos de meteorización físico-
química, transporte y erosión en las masas continentales. Comparado
con el agua de mar, el agua de superficie ejerce una fuerte acción de
lavado químico debido a sus bajas concentraciones de sales y que
contiene CO2, como consecuencia de ello este tipo de agua es rica en
carbonatos y baja en sulfatos y cloruros (aunque estos últimos tienden
a prevalecer en regiones áridas).
La salinidad promedio del agua de los ríos es de 100 ppm, la cantidad de
sólidos disueltas acarreados anualmente por los ríos es solo una
pequeña fracción de la masa total de sólidos contenidos en el mar
(4,95x10^21 g). Ca+2 y HCO3- son los iones dominantes en aguas de
ríos.

Además de los ríos el agua se presenta en lagos y calderas volcánicas,
estas se forman cuando el agua en escorrentía entra a una depresión y
cuando el agua lluvia o de escorrentía ocupan una caldera volcánica.
Las descarga hidrotermales pueden ocurrir en lagos (por ejemplo en
lagos tectónicos del este africano y en lagos de cráter.
Géiser en el lago Bigoria (Kenia)
sistema de rift de africa del este.
Imagen tomada de
http://www.oneillps.com/id2.html.

Imágenes tomas de Pirajno (2009)

AGUAS SUBTERRÁNEAS
Una vez el agua ha alcanzado la superficie parte de esta discurre a través
de ríos y glaciares la cual es finalmente descargada hacia el mar, parte
de evapora y una parte percola a través de suelo y subsuelo
convirtiéndose en agua subterránea. Esta puede penetrar profundo en
en subsuelo y viajar grandes distancias especialmente si es favorecida
por un gradiente topográfico.
La percolación y retención del agua subterránea depende de dos
factores: a) la permeabilidad que es la propiedad que permite el paso
de un fluido a través de espacios interconectados en la roca sin
desplazamiento de las partículas de roca. La porosidad es la suma
total de espacios disponibles entre partículas de roca o granos y es
expresada como un porcentaje del volumen total de la roca.

El agua subterránea es conocida por contener bicarbonatos, sulfatos,
cloruros y metales alcalinos cuya cantidad depende de la composición
de las rocas encajantes que han estado en contacto con ellas. El agua
subterránea es el agua “meteórica” de los geólogos ecomómicos, y en
regiones de altos gradientes geotérmicos esta podría activarse como
un sistema meteórico hidrotermal a media que asciende por fracturas
o fallas. Sistemas meteóricos hidrotermales en regiones volcánicas
son generalmente calentados por el magma subyacente alcanzando
temperaturas hasta de 350°C , durante este ascenso estas se
convierten en soluciones hidrotermales depositando metales y
sulfuros. Cuando estas descargan cerca o en la superficie se forman
los campos geotérmicos tales como Rotorua en Nueva Zelanda o el
de Yellowstone en Estados Unidos. Los fluidos de estos sistemas
geotermales son de un bajo contenido de azufre, pH neutro y baja
salinidad.

Imagen tomada de http://unugtp.is/page/geothermal-utilization

ESTRUCTURAS Y PROPIEDADES DEL AGUA HIDRATACIÓN E
HIDRÓLISIS
El agua es una molécula compuesta por dos átomos de hidrógeno y uno
de oxígeno, debido a que esta último es mucho más grande que los
átomos de hidrógeno la molécula puede ser considerada como una
esfera con un extremo positivo y un extremo negativo comportándose
como un magneto pequeño. Este carácter polar es clave para los
procesos de hidratación e hidrólisis de minerales silicatados y así
importante para los procesos de alteración hidrotermal y
meteorización química
En el proceso de la hidratación las moléculas de agua son atraídas en
virtud de su carácter polar hacia los iones formando celdas de
hidratación (Brimham y Crerar, 1987). La disolución ocurre cuando
el ión es completamente rodeado por las moléculas del agua. Las
moléculas del agua puede introducirse en la red cristalina y orientarse
ellas mismas contra las superficies minerales cargadas, cuando estas
moléculas entran en contacto mutuo se forma una superficie
lubricada. (ejemplo de este proceso las arcillas y el yeso).

Imagen tomada de
http://www.aquadyntech.com/watermolecule.html

La hidrólisis es el efecto de la disociación de las moléculas de agua en
los iones H+ y OH-. Este proceso implica el rompimiento de la
estructura cristalina en los minerales silicatados y la subsecuente
adición de los iones H+ y OH- a las redes cristalinas de estos
minerales. En términos químicos la hidrólisis es definida como la
reacción entre el agua y un ión de un ácido débil o una base débil
(Krauskopf, 1979). Un ejemplo es este proceso es la reacción de la
fayalita con el agua a un pH neutral:
Tomado de:
http://www2.warwick.ac.uk/fac/sci/
chemistry/research/unwin/
electrochemistry/research/crystals/

Las reacciones de hidrólisis tiende a ser aceleradas bajo condiciones de
un pH bajo como por ejemplo en la vecindad de sulfuros en cuerpos
mineralizados bajo condiciones oxidantes, la presencia de iones H+
en aguas ácidas promueve el ataque químico sobre silicatos,
produciendo como consecuencia la liberación de iones; estos iones
siguen dos caminos: se quedan en las proximidades formando
minerales estables o se van con la solución siendo transportados.
La hidrólisis de minerales silicatados es muy importante en la alteración
hidrotermal debido a que los iones H+ penetran en las redes
cristalinas compitiendo con cationes (Ca, K, Na, etc) para enlazarse a
los átomos de oxígeno. La larga concentración de iones H+
predomina resultando en el desplazamiento de los cationes los cuales
son transferidos de la red cristalina hacia la solución, mientras los
iones H+ se incorporan a la red cristalina alterando la composición
mineral de tal forma que el mineral original se convierte en nuevos
ensamblajes minerales tales como sericita o illita.

http://www.otago.ac.nz/geology
/courses/papers/geolpapers.php?
papercode=geol264
http://leggeo.unc.edu/
Petunia/IgMetAtlas/plutonic-
micro%7F/alteration2.X.html

FLUIDOS HIDROTERMALES
Un fluido hidrotermal es definido como una solución acuosa a
temperaturas de entre 50 - >500°C conteniendo solutos los cuales
precipitan a media que la solución cambia en sus propiedades en
espacio y tiempo. Las soluciones hidrotermales están sujetas a
variaciones en temperatura presión y densidad, tres parámetros muy
importantes en en estudio de los sistemas hidrotermales.
El agua de las soluciones hidrotermales provienes de varias fuentes:
agua de mar, agua meteórica, agua connata, agua metamórficas, aguas
juveniles (provenientes del manto), muchos sistemas hidrotermales
son de múltiple origen y varias fuentes pueden estar involucradas.
Las aguas meteóricas incluyen las aguas de rios, lagos, glaciales y
subterráneas; estas pueden penetrar varios km en la corteza, siendo
calentadas y mineralizadas adquiriendo las propiedades de soluciones
hidrotermales.

La corteza oceánica en y alrededor de las dorsales centro-oceánicas
permite la penetración y percolación de aguas oceánicas, las cuales
atraviesan varios km bajo en fondo de mar siendo en el proceso
calentadas, enriquecidas en metales y ascendidas mediante una
circulación convectiva alcanzando la superficie del fondo del mar y
descargando todo el material en solución en hot spring o chimeneas
submarinas.
El agua atrapada durante la depositación de los sedimentos y la
producida durante las reacciones diagenéticas es producida como
aguas connatas. Es ampliamente reconocido que los fluidos
hidrotermales pueden desarrollarse durante procesos diagenéticos y
obtener altas salinidades y temperaturas. Las temperaturas durante la
diagénesis puede alcanzar temperaturas de 50 hasta 250 – 300°C, la
expulsión del agua toma lugar a temperaturas de entre 90 -120°C.
Durante la evolución de una cuenca sedimentaria la expulsión de
fluidos toma sitio hacia las partes superiores y márgenes de la cuenca,
cuando el Azufre es agragado de cualquier fuente (ej, la materia
orgánica), la precipitación de sulfuros puede darse en cualquier sitio.

Las aguas metamórficas son derivadas de la deshidratación de minerales
que contienen iones OH- mediante el aumento de la presión y la
temperatura (methamorpic dewatering). La presencia de fluidos ricos
en volátiles durante el metamorfismo es comúnmente aceptada y son
considerados como salmueras diluidas conteniendo H2O, CO2 y
CH4.
Las aguas juveniles son consideradas como aquellas que son derivadas
del manto. Las aguas magmáticas son consideradas como aquellas
que se derivan del enfriamiento de un cuerpo magmáticos generando
un sistema magmático – hidrotermal el cual es quizás es el más
potente agente formados de yacimientos minerales. Además del H2O
este tipo de agua contiene volátiles tales como: H2S, CO2, SO2,
SO4-, HCl, B, F y H2.
Los fluidos hidrotermales son generalmente asumidos como en el que el
agua actúa como el sovente. Los fluidos formadores de yacimientos
minerales circulan en forma de soluciones coloidales y moleculares.
La circulación de los fluidos hidrotermales en la corteza terrestre
resulta en la inyección y desarrollo de los yacimientos minerales.

PARÁMETROS FISICOQUÍMICOS DE LAS SOLUCIONES
HIDROTERMALES
Solubilidad y Ebullición: La solubilidad hace mención a la capacidad
del fluido que contener iones disueltos en la solución. La solubilidad
depende de la interacción entre las moléculas polares de H2O y los
iones contenidos en la solución, la cual se traduce en a) La fuerza de
atracción entre las moléculas de H2O y los iones contenidos en la
solución, b) la fuerza de atracción entre iones opuestamente cargados.

La presión y la temperatura tienen un efecto sobre la solubilidad
generalmente las altas temperaturas favorecen la solubilidad de los
sólidos en la solución, los gases tiende a ser menos solubles con
aumento de temperatura, sin embargo la presión confinante presente
en la corteza terrestre los obliga a mantenerse presentes en el fluido
hidrotermal como fases volátiles. Sin embargo un súbito descenso en
la presión de confinamiento hace que la presión del gas se iguala a la
presión confinante, produciendo como efecto la ebullición o la
exsolución de gases a partir del fluido hidrotermal, este fenómeno es
CRUCIAL en la evolución de un sistema hidrotermal porque genera
la precipitación de metales y minerales asociados en el sistema.

Nomenclatura ácido base: Una sustancia es ácida cuando produce
iones H+ en una solución de agua y es básica si produce iones OH-.
El agua cuando está pura o en solución se disocia en cationes H+ y
aniones OH- . La acidez de una solución es expresada en términos de
pH el cual se expresa por la siguiente fórmula:

Potencial Redox: El potencial redox en un importante parámetro para
caracterizar soluciones hidrotermales acuosas y las condiciones
oxidantes y reductoras de ambientes geológicos.
Se denomina reacción de reducción-oxidación, de óxido-reducción o,
simplemente, reacción redox, a toda reacción química en la que uno
o más electrones se transfieren entre los reactivos, provocando un
cambio en sus estados de oxidación. Para que exista una reacción de
reducción-oxidación, en el sistema debe haber un elemento que ceda
electrones, y otro que los acepte:
· El agente ··reductor es aquel elemento químico que suministra
electrones de su estructura química al medio, aumentando su ··estado
de oxidación, es decir, siendo oxidado.
· El agente ··oxidante es el elemento químico que tiende a captar esos
electrones, quedando con un ··estado de oxidación inferior al que
tenía, es decir, siendo reducido.
El término potencial redox es un sinónimo de potencial de oxidación y
es denotado por el símbolo Eh. Convencionalmente se asume que
altos Eh denotan un sistema oxidante y bajos Eh denotan un sistema
reductor. Así la oxidación involucra la pérdida de electrones y la
reducción la ganancia de electrones.

http://www.educarchile.cl/Portal.Base/Web/VerContenido.aspx?ID=181944

Eh y pH son dos importantes parámetros que controlan la mobilidad de
elementos en sistemas en sistemas geológicos y consecuentemente los
diagramas Eh y pH son útiles para mostrar condiciones bajo los
cuales los procesos de oxidación y reducción pueden ocurrir en la
naturaleza.

Potencial Químico, Actividad Química, Fugacidad, Fugacidad del
Oxígeno: El potencial químico denota la capacidad de un elemento
de reaccionar con otro y representa el nivel particular de energía para
el compuesto dado en una fase, este es análogo al potencian de
energía gravitacional en donde el estado más bajo es la fase más
estable.
http://quimica.ugto.mx/revista/
4/fuerza_enlace.htm

Fugacidad es la medida del potencial químico en la forma de “presión
ajustada”. Está directamente relacionada con la tendencia de una
sustancia de preferir una fase (sólida, líquida o gas) frente a otra, en
una mezcla de gases la fugacidad de un gas es proporcional a su
fracción molar X; la fugacidad puede entenderse como la medida de
la tendencia de una sustancia escapar de una fase en la cual existe
por efectos o influencias de algún proceso químico, se puede ver a la
fugacidad del gas como la presión química que ejerce el gas. La
fugacidad no es restringida estrictamente a gases y es aceptada como
el flujo de materia de altos a bajos potenciales en sólidos y líquidos.
http://terminalogaqumica
.blogspot.com/

La fugacidad del oxígeno es una variable que controla el potencial de
oxidación en términos de presión parcial del oxígeno. La fugacidad
del oxígeno es de importancia petrológica y esencialmente relaciona
el potencial del Fe de ocurrir en un estado mas oxidado o mas
reducido. A muy baja fO2 el hierro se presenta en estado nativo como
en los meteoritos, a alta fO2 el hierro se presenta en estados ferroso y
ferrico formando hematita y magnetita.
La fugacidad del oxígeno es también importante en determinar la
composición de fluidos relacionados con rocas ígneas y metamórficas
(Frost, 1981), el contenido de Fe en los magmas determina el estado
oxidante o reducido del fluido magmático, el cual de hecho determina
el tipo de yacimiento mineral. El estado de oxidación de los
intrusivos es basado en la abundancia de la magnetita o la ilmenita y
puede ser clasificado como reducido (serie de la ilmenita o serie S) u
oxidado (serie de la magnetita o serie I) (Lang & Barker, 2001).

Imagen tomada de Masterton (1981)

Los ligantes usualmente contienen átomos de la especies químicas (C,
N, O, F, S, Cl, Br, I), los mas comunes ligantes son NH3, H2O, Cl-,
OH-, y HS-
En la génesis de yacimientos minerales dos iones complejos juegan un
rol fundamental para el transporte de metales en las soluciones
hidrotermales: los iones sulfuro (HS- y H2S) y los iones cloruro (Cl-)
los cuales tienen la capacidad de transportar grandes cantidades de
metales en sistemas acuosos naturales. Sobre todo los primeros tienen
una importancia para la solubilidad de sulfuros metálicos en fluidos
hidrotermales (Rickard & Luther, 2006).

Especies tales como Zn(HS3)- y HgS(HS)- han sido sugeridas como
transportadas en grandes cantidades; los estudios de sistemas
hidrotermales y epitermales de Au activos sugieren sugieren que el
complejo thio-sulphide (HS-) es uno de los mecanismos dominantes
para el transporte de Au, en estos el ión Au+ es enlazado
preferencialmente a los iones HS- con respecto a los iones clorurados
en condiciones de pH casi neutro (Seward, 1979 a,b). Pope et al.,
(2005) en su estudio de abundancias de Au en hot springs en Nueva
Zelanda encontraron que los complejos Au-HS son en varios ordenes
de magnitud más abundantes que otros complejos ligantes Tio-
complejos de Au con una T=300 °C, P=1500 bar , pH=3-10 son
definidos como estables.
Otros ligantes aunque menos comunes también son importantes
incluyen OH-, NH3, F-, CN-, SCN-, SO4- y también algunos
complejos orgánicos (por ej. El ácido húmico). La capacidad
acarreadora de metales por parte de los fluidos está relacionada por la
actividad de estos ligantes mas que la abundancia de los metales a los
que los ligantes se enlazan. Esta capacidad es una función de la
Temperatura, la fuerza iónica, el pH y el Eh.

.
Stefánsson & Seward (2004) teniendo en cuenta la solubilidad del Au a 500
°C sugieran que para muchas condiciones de pH [Au(HS2)]-1 es la
espece dominante de sulfuro; sin embargo con los complejos sulfurados
la concentración de a´tomos reducidos de S debe ser mayor a la de los
metales si estos complejos han de permanecer estables (en solución). La
pérdida de H2S por enfriamiento, ebullición, oxidación o precipitación
de sulfuros podría resultar en un incremento en el pH y un descenso en
la actividad de los iones HS- con la subsecuente precipitación de
sulfuros y Au probando que este metal este en cantidades suficientes.

La importancia en algunos sistemas hidrotermales de compuestos
clorurados es indicada por la abundancia de NaCl en las inclusiones
fluidas. Las especies acuosas tales como ZnCl2, CuCl2-3 y AgCl2- se
forman en soluciones rica en cloruros, Barnes (1979) y Krauskopf
(1979) mostraron de que hay evidencia de que los compuestos
clorurados son más estables que los compuestos sulfurados a altas
temperaturas (por encima de los 350°C). Esto implica la
predominancia de compuestos sulfurados para bajas temperaturas y la
de compuestos clorurados para altas temperaturas.

De acuerdo a Barnes (1979) la depositación de metales a partir de
compuestos clorurados puede causarse por los siguientes motivos:
Incremento en la concentración de H2S.
Incremento en el pH (causado por ebullición).
Descenso en la Temperatura y en la concentración de iones cloruro.
Y a partir de los compuestos sulfurados:
Liberación de Presión y Ebullición.
Oxidación, la cual disminuye el contenido de sulfuros y el pH.

Lo anteriormente expuesto sugiere que la precipitación de componentes
disueltos en sistemas hidrotermales ocurre como resultado de
variaciones de temperatura, cambios de presión y ebullición,
reacciones entre la roca caja y los fluidos y cambios químicos debido
a la mezcla entre fluidos:
La temperatura afecta la estabilidad de sulfuros y óxidos así como la
estabilidad de iones complejos (por ejemplo en los hot springs
ubicados en el fondo del mar).
Los cambios en la presión pueden afectar la solubilidad de las
soluciones hidrotermales pero deber ser fuertes (alrededor de 1000
bar) para que la precipitación ocurra, en la naturaleza uno de los más
importante fenómenos es la ebullición la cual es el resultado de un
súbito incremento en la concentración de la solución y remoción de
sus constituyentes volátiles, las cuales al escapar dejan un residuo que
es poco capaz de mantener los constituyentes en solución.

La ebullición también puede causar un cambio en el estado de oxidación
(por ej: durante esta hay un escape de volátiles), durante esta se
incrementa la fugacidad del oxígeno ocurriendo la oxidación y la
destrucción de los thio complejos debido a la rápida desaparición de
los ligantes HS. Esto implica que la oxidación dentro de la zona de
ebullición resulta en la formación de H2SO4, descenso en el pH y un
lavado ácido (alteración argílica), en este proceso los electrones son
liberados reduciendo el oro Au+ a su estado neutral Au0 causando su
precipitación como un metal nativo.
Cuando una solución es ácida (la mayoría), la extracción de los iones
hidrógeno toma lugar a través de los procesos de hidrólisis, la pérdida
de H+ hace que se reduzca la estabilidad de los complejos clorurados
y causa la precipitación de sulfuros, otro tipo de reacción es la cambio
en la oxidación o el estado de valencia de algunos metales
principalmente Fe, Cu y N, el Fe en estado Fe2+ puede ser
transportado en solución y el cambio de estado de Fe2+ a Fe3+,
causando su precipitación como Fe2O3.

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