ALTERACIONES HIDROTERMALES

Visin General

CONCEPTOS BASICOS

Que es alteracin hidrotermal?

Es la transformacin de una asociacin mineral original, en otra nueva que es mas estable bajo las nuevas condiciones de T, P y sobre todo en equilibrio con el fluido hidrotermal que atraviesa la roca.

Las texturas y estructuras originales pueden ser ligera o completamente modificadas por la alteracin hidrotermal.

Zonacin mineralgica como herramienta de exploracin

Alteracin pervasiva y no pervasiva

Transporte (infiltracin y difusin)

Tipos de fluidos (gran variabilidad de P, T, X)Magmtico (aguas juveniles)Hidrotermal (procesos conectivos)Superficial

Alteracin pervasiva y no pervasiva

La alteracin "pervasiva" est caracterizada por el reemplazamiento de todos o casi todos los minerales originales de la roca sin preferencias espaciales. La alteracin "no pervasiva" afecta solamente ciertas partes de la roca, como los bordes de las fracturas o de los filones.En la alteracin "pervasiva", no siempre todos los minerales son reemplazados; por ejm biotita reemplaza hornblenda (para formar biotita secundaria) pero no la biotita original o el cuarzo puesto que estn en equilibro con el fluido.

Transporte

Puede darse ya sea por infiltracin (movimiento de masa debido al flujo de un fluido a travs de la roca), o por difusin (transporte por difusin de tipo qumico a travs de los fluidos estancados en los poros). Normalmente habr una combinacin de ambos procesos.

FACTORES QUE CONTROLANLA ALTERACION HIDROTERMAL

Temperatura, a mayor T del fluido mayor cambio en la mineraloga original.

Composicin del fluido, pH cido mayor efecto sobre los minerales originales.

Permeabilidad, una roca compacta y sin permeabilidad no es atacado por fluidos hidrotermales. Fluidos generan fracturamiento hidrulico y originan permeabilidad secundaria.

Duracin de la interaccin agua/roca, mayor volumen de aguas calientes que circulen mayores sern las modificaciones mineralgicas.

Composicin de la roca, relacin composicin roca vs. el tipo de fluido. Si la actividad hidrotermal es intensa, el tipo de roca es secundario.

Presin, profundidad de ebullicin de fluidos, fracturamiento hidrulico (brechas, explosiones hidrotermales).

Depositacin directa, los fluidos hidortermales se depositan en zonas favorables como fracturas, fallas, poros, etc.

Reemplazamiento, varios de los minerales originales son reemplazados por nuevos minerales bajo las nuevas condiciones de P y T.

Lixiviacin, donde se concentra vapor acidificado por oxidacin de H2S la solucin cida resultante (presencia de H2SO4 ) ataca los minerales primarios de la roca y los lixivia. Ejm vuggy silica.PROCESOS DEBIDOS A LAALTERACION HIDROTERMAL

REACCIN DE HIDROLISISREACCIN DE HIDRLISIS (no confundir con hidratacin)La estabilidad de los FPs, MCs y ARCs est controlada por la hidrlisis, fenmeno por el cual K+, Na+, Ca2+, Mg2+ y otros cationes son transferidos del mineral a la solucin y el H+ ingresa a la fase slida. Por ejm la estabilidad de los feldespatos potsicos y de la muscovita a la temperatura de alrededor 300 C est controlada por las siguientes reacciones

1.5KAlSi3O8 + H+ 0.5 KAl3Si3O10(OH)2 + 3 SiO2 + K+ (1) K-FPs muscovite quartz

KAl3Si3O10(OH)2 + H+ + 3/2 H2O 3/2 Al2Si2O5(OH)4 + K+ (2) muscovite kaolinite

SI EL pH DISMIUYE LAS REACCIONES OCURREN A LA DERECHA.

La reaccin (1)se puede subdividir en las reacciones 3 y 4:

1.5KAlSi3O8 + H2O = 0.5KAl3Si3O10(OH)2 + K+ + 3SiO2 + OH- (3) K- FPs muscovite quartz

H+ + OH- = H2O (4)

Se observa que K+ se incorpora a la solucin y que se consume H+ : esta reaccin producir un zonamiento hasta que todo el H+ sea consumido.

Metasomatismo del Ion Hidrgeno a) Sistema K2O-Al2O3-SiO2-H2O

3KAlSi3O8 + 2H+ = KAl3Si3O10(OH)2 + 2K+ + 6SiO2 K-FPs sericite quartz

0.75Na2CaAl4Si8O24 + 2H+ + K+ = KAl3Si3O10(OH)2 + 1.5Na+ + 0.75Ca2+ + 3SiO2 andesine sericite

Curvas de Equilibrio Experimental determinadas en soluciones cloruradas por Meyer y Hemley (1967) para: a Sistema K2O-Al2O3-SiO2-H2O y b Sistema Na2O-Al2O3-SiO2-H2O, como una funcin de la T, con presencia de Cuarzo y presin de 1Kbar.c Sistema K2O-Na2O-Al2O3-SiO2-H2O a 400C y presin total de 1Kbar, con cuarzo presente (Meyer y Hemley 1967).K-FeldsparKAlSi3O8 PyrophylliteAl2Si4O10(OH)2 Musk., Ser.KAl3Si3O10(OH)2 KaoliniteAl2Si2O5(OH)4 AlbiteNaAlSi3O8 ParagoniteNaAl3Si3O10(OH)2 PyrophylliteAl2Si4O10(OH)2 KaoliniteAl2Si2O5(OH)4

b) Sistema Na2O-Al2O3-SiO2-H2O 1.5NaAlSi3O8 + H+ = 0.5NaAl3Si3O10(OH)2 + 3SiO2 + Na+ albite paragonite

NaAl3Si3O10(OH)2 + H+ + 3SiO2 = 1.5Al2Si4O10(OH)2 + Na+ paragonite quartz pyrophyllite

1.7NaAlSi3O8 + H+ = 0.5Na.33Al2.33Si3.67O10(OH)2 + 1.67SiO2 + Na+ albite Na - montmorillonite

3Na.33Al2.33Si3.67O10(OH)2 + H+ + 3.5H2O = 3.5Al2Si2O5(OH)4 + 4SiO2 + Na+ Na montmorillonite Kaolinite

3NaAlSi3O8 + 2H+ + K+ = KAl3Si3O10(OH)2 + 6SiO2 + 3Na+ albite muscovite

LAS REACCIONES SE DESPLAZAN A BAJO pH HACIA LA DERECHA

Sistemas con SO=4 Formacin de AlunitaKAl3Si3O10(OH)2 + 4H+ + 2SO42- = KAl3(SO4)2(OH)6 + 3SiO2 muscovite alunite

3Al2Si2O5(OH)4 + 2K+ + 6H+ + 4SO42- = 2KAl3(SO4)2(OH)6 + 6SiO2 + 3H2O kaolinite alunite

2KAl3Si3O10(OH)2 + 2H+ + 3H2O = 3Al2Si2O5(OH)4 + 2K+ muscovite kaolinite

K-FeldspatKAlSi3O8muscoviteKAl3Si3O10(OH)2kaoliniteAl2Si2O5(OH)4aluniteKAl3(SO4)2(OH)6Relacin de estabilidad de Alunita, Kaolinita, muscovita y Feldespato-K como funcin de las actividades de K2SO4 y H2SO4 (Hemley 1969).

AlbiteNaAlSi3O8Montmorrillonite(Na,Ca)0,3(Al,Mg)2Si4O10(OH)2n(H2O)ParagoniteNaAl3Si3O10(OH)2KaoliniteAl2Si2O5(OH)4AluniteKAl3(SO4)2(OH)6Representacin grfica de la alteracin hidrotermal en rocas de composicin dominante de Feldespato alcalino A y rocas de composicin de plagioclasa clcica B (Hemley y Jones 1964 y Pirajno 1992).

Esquema idealizado de la secuencia evolutiva de alteracin. Se ilustra los tipos de alteracin en funcin de la T, y actividades de K+ y H+. (Guilber y Park 1985, Burnham y Ohmoto 1980 y Pirajno 1992.

The "Hemley diagram"M. Einaudi, 1996, unpubl.

Solubilidad: Algunos minerales de gangaSilica: Below 350C - precipitation largely controlled by decreasing T Above 350C- also influenced by decreasing salinity (A) and pressure (C, e.g. porphyry stockwork veins!)

Solubilidad: Algunos minerales de gangaCalcite: precipitation largely controlled by increasing T, also by decreasing P (=> increasing pH!)

CLASIFICACIN DE ALTERACIONES HIDROTERMALESDebido a la alteracin hidrotermal se producen un amplio rango de minerales, abundancia de cada mineral y nuevas texturas debido al proceso.

Por eso para su clasificacin es ms prctico hacer una asociacin de minerales de alteracin, la cual nos reflejar las condiciones de T, P, composicin qumica del fluido hidrotermal, etc; para esto se requiere observacin detallada de los minerales y de sus texturas para identificar la asociacin de minerales correcta.

A continuacin se describen algunas de las principales tipos de alteraciones que se pueden presentar en diferente tipos de condiciones fsico-qumicas.

Asociaciones minerales de ocurrencia comn en los principales tipos de alteracin.

ALTERACIN PROPILTICA

Presencia de epidota y/o clorita y ausencia de un apreciable metasomatismo catinico o lixiviacin de alcalis o tierras alcalinas; H2O, CO2 y S pueden agregarse a la roca y comnmente se presentan tambin albita, calcita y pirita. Este tipo de alteracin representa un grado bajo de hidrlisis de los minerales de las rocas y por lo mismo su posicin en zonas alteradas tiende a ser marginal.

ALTERACIN ARGLICA INTERMEDIAImportantes cantidades de caolinita, montmorillonita, smectita o arcillas amorfas, principalmente reemplazando a plagioclasas; puede haber sericita acompaando a las arcillas; el feldespato potsico de las rocas puede estar fresco o tambin argilizado. Hay una significativa lixiviacin de Ca, Na y Mg de las rocas. La alteracin arglica intermedia representa un grado ms alto de hidrlisis relativo a la alteracin propiltica.

ALTERACIN FLICA O CUARZO-SERICITA

Ambos feldespatos (plagioclasas y feldespato potsico) transformados a sericita y cuarzo, con cantidades menores de caolinita. Normalmente los minerales mficos tambin estn completamente destruidos en este tipo de alteracin.

ALTERACIN ARGLICA AVANZADA

Gran parte de los minerales de las rocas transformados a dickita, caolinita, pirofilita, disporo, alunita y cuarzo. Este tipo de alteracin representa un ataque hidroltico extremo de las rocas en que incluso se rompen los fuertes enlaces del aluminio en los silicatos originando sulfato de Al (alunita) y xidos de Al (disporo). En casos extremos la roca puede ser transformada a una masa de slice oquerosa residual (vuggy silica en ingls).

ALTERACIN POTSICAAlteracin de plagioclasas y minerales mficos a feldespato potsico y/o biotita. Esta alteracin corresponde a un intercambio catinico (cambio de base) con la adicin de K a las rocas. A diferencia de las anteriores este tipo de alteracin no implica hidrlisis y ocurre en condiciones de pH neutro o alcalino a altas temperaturas (principalmente en el rango 350-550C. Por esta razn, frecuentemente se refiere a la alteracin potsica como tardimagmtica y se presenta en la porcin central o ncleo de zonas alteradas ligadas al emplazamiento de plutones intrusivos.

CONCLUSIONES

GEOLOGA