3. material de estudio parte ii diap. 72 120
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La presencia de sales disueltas disminuye la energacintica de las molculas de agua. En consecuencia,soluciones acuosas salinas requieren mayor temperatura omenor presin para alcanzar las condiciones de ebullicinque el agua pura.
Gaseoso
Lquido
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La presencia de solutos (ejemplo: NaCl) en solucin acuosa
desplaza la curva de ebullicin hacia el lado de mayor
temperatura.
Gaseoso
Lquido
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Los solutos slidos aglutinan molculas de agua en su entorno dificultando sus movimientos, lo cual implicadisminucin de la energa cintica y, en consecuencia, serequerir de mayor calor para alcanzar la temperatura de
ebullicin que en el caso del agua pura.
Gaseoso
Lquido
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La presencia de gases disueltos en soluciones acuosas
aumenta la energa cintica. En consecuencia, las
soluciones acuosas con contenidos gaseosos requieren
menor temperatura o mayor presin para alcanzar las
condiciones de ebullicin que el agua pura.
Gaseoso
Lquido
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La presencia de solutos gaseosos (ejemplo: CO2) en
solucin acuosa desplaza la curva de ebullicin hacia el
lado de mayor presin.
Gaseoso
Lquido
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Entonces
La solubilidad de soluciones acuosas con solutos slidos
aumenta con la temperatura. Se requiere mayor
temperatura para disociar agua salada que el agua pura.
La solubilidad de soluciones acuosas con solutos
gaseosos disminuye con la temperatura. Se requiere
menor temperatura para disociar agua con CO2 que el
agua pura.
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Las soluciones hidrotermales provienen de diferentesfuentes. Cada una presenta caractersticas propias de pH,composicin y firma isotpica, y pueden dar origen adiversos tipos de yacimiento.
FUENTES DE LAS SOLUCIONES HIDROTERMALES
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Agua meterica de infiltracin
Agua marina de infiltracin
Agua connata
Agua decompactacin
Agua decristalizacin
Isoterma
IsotermaAgua meterica
Agua meterica
Agua meterica
Subsidencia
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Molculas de agua que forman parte en la constitucin deun cristal, y son expulsadas de la red cristalina durantecambios metamrficos.
Hornblenda(Na,Ca)2-3(Mg,Fe,Al)5(Al,Si)8O22(OH)2
DipsidoCaMgSi2O6
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Agua juvenil procedente de las cmaras magmticas
NM
Depsitopiroclstico
Estratovolcn
DiqueSill
Batolito
Nubeardiente
Lava
Lacolito
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Relacin entre depsitos minerales y posibles fuentes de soluciones hidrotermales [modificado de Barnes (1979), con
ejemplos peruanos].
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3. MECANISMOSDE MIGRACION
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FUENTE
ALTA PT
BAJA PT
Desde la roca fuente desoluciones acuosas, lassoluciones se movilizan atravs de las fallas, fracturas,brechas o contactos.
SEPARACION DE SOLUCIONES ACUOSASDESDE LA ROCA FUENTE
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Las rocas fuente pueden sermagmticas, metamrficas osedimentarias.
El flujo se produceprincipalmente por succinpor diferencia de presin.
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A su paso por las rocas,las soluciones encuentrandiversos microambientesfsicos y qumicos,algunos apropiados paragenerar la disolucin delos minerales existentes yotros la precipitacin denuevos minerales.
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Soluciones Roca fuente AmbienteMecanismo de
separacin
Agua meterica de infiltracin
Rocas sedimentarias, metamrficas o gneas permeables
Continental Sedex
Succin por gradiente trmico y de presin
Agua marina de infiltracin
Rocas de corteza ocenica permeables
Dorsales mesoocenicas
Gradiente trmico y de presin
Agua connataRocas sedimentarias
Orognicosedimentario
Compactacin y, gradiente trmico y de presin
Agua de origen metamrfico
Rocas metamrficas
Orognicometamrfico
Deshidratacin metamrfica
Soluciones juveniles (origen magmtico)
Rocas gneas intrusivas
Orognico magmtico
Ebullicin en ltimas etapas de cristalizacin
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El agua connata se encuentra en los espacios abiertos de lasrocas. Conforme estos se cierran, ya sea por desarrollo decemento o por compactacin, aumenta la presin hidrostticay el lquido fluye a espacios abiertos en la direccin de lagradiente de presin.
SISTEMAS SEDIMENTARIOSA B C
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Granos
Matriz
Fractura
Flujo
Zonas de alta presin
Zonas de presin media
Zonas de baja presin
FLUJO POR COMPACTACION
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Incluso, este mecanismo puede generar bombeo o succinhaciendo as ms efectivo el flujo de las soluciones.
Teorema de Bernoulli
SISTEMAS SEDIMENTARIOS
A
A
v
v
h
h1
2
1
2
1
2
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A lo largo de su recorrido, disminuyenla presin hidrosttica y latemperatura; asimismo vara lacomposicin qumica de las
soluciones debido a que reaccionancon los minerales constituyentes delas rocas y los destruyen asimilandoa los elementos liberados, y en otros
casos precipitan minerales a partir delos elementos disueltos en lassoluciones.
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Ambos tipos de cambios mineralgicos(disolucin y precipitacin) se dansegn las soluciones abandonen oalcancen las condiciones de presin,
temperatura, pH, Eh y composicincorrespondientes a los campos deestabilidad de los minerales.
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Conforme las soluciones se enfran,aumenta la capacidad de precipitacinde minerales por descompresin delsistema; en ello juega un rol muy
importante el paso de las soluciones auna roca con mayor porosidad o conespacios vacos ms grandes.
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Rocametamrfica
Reacciones de deshidratacin
Rocapermeable
Soluciones acuosas calientes
SISTEMAS METAMORFICOS
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Reacciones metamrficas de deshidratacin de calizas
Tlc 3 En + Qz + H2O2 Tlc + 3 Cal Tr + Dol + CO2 + H2O3 Cal + Tr Dol + 4 Di + H2O + CO211 Dol + Tr 13 Cal + 8 Fo + 9 CO2 + H2O5 Cal + 3 Tr 11 Di + 2 Fo + 5 CO2 + 3 H2O20 Dol + Atg 20 Cal + 34 Fo + 20 CO2 + 31 H2O5 Tlc + 6 Cal + 4 Qz 3 Tr + 6 CO2 + 2 H2O3 Cal + 2 Qz + Tr 5 Di + H2O + 3 CO2
Simbologa
Ab AlbitaAn AnortitaAtg AntigoritaCal CalcitaCzo ClinozoisitaDi DiopsidoDol Dolomita
En EnstatitaFo ForsteritaGrs GrosulariaKfs Feldespato potsicoKy CianitaMrg MargaritaMs Muscovita
Ne NefelinaPl PlagioclasaPg ParagonitaPrl PirofilitaQz CuarzoTlc TalcoTr Tremolita
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Reacciones metamrficas de deshidratacin de pelitas2 Prl + Cal Mrg + 6 Qz + H2O + CO2Prl Ky + 3 Qz + H2O3 Mrg + 5 Cal + 6 Qz 4 Qz + H2O + 5 CO2Mrg + CO2 2Ky + Cal + H2OMrg + 2 Qz + Cal 2 An + H2O + CO2Mrg + Qz + Cal + Na Pl + H2O + CO22 Czo + CO2 3 An + Cal + H2O2 Czo +3 Qz + 5 Cal 3 Grs + H2O + 5 CO23 Pg + 6 Qz + 4 Cal 3 Ab + 2 Czo + 2 H2O + 4 CO2Pg + 2 Qz + Cal Ab + An + H2O + CO2Pg + Qz + Cal Pl + H2O + CO2Pg + Qz Ab + Ky + H2O3 Ms + 6 Qz + 4 Cal 3 Kfs + 2 Czo + 2 H2O + 4 CO2Ms + 2 Qz + Cal Kfs + An + H2O + CO2Ms + Qz + Cal + Ne Kfs + Pl + H2O + CO2Ms + Qz Kfs + Ky + H2O2 Pg + 2 Qz + Cal 2 Ab + Mrg + H2O + CO2
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Curva de equilibrio de reaccin de deshidratacin: Transformacin de talco a enstatita + cuarzo + agua
Metamorfismo de contacto
Metamorfismo orognico
En estos ambientes, las soluciones acuosas liberadas no estn sometidasnecesariamente a una fuerte gradiente de presin y, en consecuencia, no sefacilita el flujo a grandes distancias.
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Las soluciones hidrotermales de origen magmtico son lasms importantes, tanto por su magnitud como por larelevancia de los yacimientos minerales que generan.
SISTEMAS MAGMATICOS
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En los estadios avanzadosde cristalizacin del magma,se tienen ya formadoscristales de una serie de
minerales quedando, haciala parte superior de lacmara, restos del fundidosilicatado enriquecido en
voltiles y metales.
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Conforme disminuye latemperatura y, principalmente,la presin; baja drsticamentela solubilidad del agua en el
fundido, y se separa elfundido en forma gradual, enforma de burbujas de solucinacuosa en estado
supercrtico, fenmenoconocido como primeraebullicin.
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Altas condiciones de P y T: altasolubilidad del agua
Si disminuyen P y T (intrusin delmagma cerca a la superficie), seseparar el agua del fundido:primera ebullicin, y la roca caja se
fracturar.
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Por las fracturas asciendenlas soluciones.
En los magmas flsicos, por
su menor solubilidad deagua, la primera ebullicin severifica a mayor temperaturaque en los magmas mficos.
Soluciones
Fuente
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En las ltimas etapas decristalizacin del magma, seacelera la formacin de cuarzo,feldespatos y otros minerales
mayormente anhidros, con lo quese incrementa el contenido deagua en el fundido residual.
Esto provoca una nueva exsolucin por enfriamientoadiabtico, conocida como segunda ebullicin o ebullicinretrgrada; ms masiva, violenta y efectiva que laprimera.
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Este proceso se hace msrpido y violento a mayorvelocidad de cristalizacin;es decir, en las ltimas fases
de la cristalizacin.
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La solucin hidrotermalparticionada est constituidapor una fase vapor (CO2 y enmenor proporcin H2S, HCl,
NH4+ y O2, entre otros) y una
fase acuosa lquida salina(H2O con disoluciones de Cl
-,Na+ y en menor proporcin K+
y Ca+2).
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Bajo condiciones normales decristalizacin, los metales(Cu, Zn, Pb, Au, Ag, etc.) sonincorporados a la fase
cristalina como trazas enminerales formadores deroca.
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La presencia de molculas complejas cloruradas osulfuradas en las soluciones acuosas posibilita que losmetales sean incorporados al lquido y transportados coneste.
Agua
Molculacomplejaclorurada
Agua
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Entonces, la separacin masiva y violenta de una fase
hidrotermal con contenidos de complejos capaces de
capturar a los metales permitir que estos migren con
las soluciones.
Mientras menos cristalizado est un magma antes de
que comience la cristalizacin masiva y rpida, existe
ms probabilidad de extraer altos contenidos de
metal.
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Las soluciones hidrotermalesse propagan en direccin dela gradiente de presin,siguiendo los espacios
abiertos interconectadosdentro de las rocas e
impregnndose en ellas.
MEDIO DE PROPAGACION Y EFICIENCIA DEL FLUJO
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En los espacios abiertospor donde fluyen, seproducen mezclas conotros fluidos o se
destruyen minerales dela roca caja o precipitannuevos minerales con elconsiguiente cambio
constante de lacomposicin qumicadel fluido.
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Otros mecanismos queposibilitan el flujo, succin ohasta corrientes deconveccin, adems de la
gradiente de presin, son lasdiferencias de temperatura,densidad, salinidad y
compactacin.
Presin Temperatura Salinidad Compactacin
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Factores
Permeabilidad
Fineza del grano
Fineza de los poros
Estabilidad fsica y qumica delos minerales constituyentes
Caudal del flujo
Composicin, temperatura ypH de la solucin
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Los espacios abiertos en las
rocas presentan diversidad
de formas, dimensiones y
distribucin, lo cual permite
agruparlos como se muestra
en el siguiente cuadro:
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Origen Tipo Orden de dimensiones Tipo de flujo
Primarias
Retculos cristalinos Angstroms (10-10 m)Difusin de iones de radio pequeo
Contactos intergranulares
Unidades de micras Capilaridad
Espacios intergranulares en la matriz
Unidades de micras (dimetro)
Capilaridad
Poros entre granosDecenas hasta centenas de micras (dimetro)
Capilaridad yflujo masivo
VesculasCentenas de micras hasta milmetros (dimetro)
Flujo masivo
Grietas de contraccin
Centenas de micras hasta milmetros (espesor)
Flujo masivo
Planos de estratificacin
Centenas de micras hasta milmetros (espesor)
Flujo masivo
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Origen TipoOrden de
dimensiones Tipo de flujo
Secundarias
Aberturas de alteracin de rocas
Centenas de micras hasta milmetros (espesor)
Flujo masivo
Brechas
Centenas de micras hasta unidades de centmetros (dimetro)
Flujo masivo
FracturasCentenas de micras hasta milmetros (espesor)
Flujo masivo
FallasMilmetros hasta centmetros (espesor)
Flujo masivo
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4. DISOLUCION Y PRECIPITACION
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P
T4 P4
T3 P3
T2 P2
T1 P1
T0 P0Asoc. Min. 1pH1 Eh1
Asoc. Min. 2pH2 Eh2
Asoc. Min. 3pH3 Eh3
Asoc. Min. 4pH4 Eh4
pH0 Eh0
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P
T4 P4
T3 P3
T2 P2
T1 P1
T0 P0
Rel
evan
cia
de
P, T
pH
, Eh
en
es
tab
ilid
ad d
e m
iner
ales
pH1 Eh1
pH2 Eh2
pH3 Eh3
pH4 Eh4
pH0 Eh0
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Diagrama de fases del sistema Al2O3 y SiO2
Cianita
Pre
sin
(kb
ar)
Sillimanita
Andalucita
Temperatura (C)
200
0
2
4
6
8
400 600 800
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La proporcin agua-roca vara en funcin a la cantidad desolucin circulante y al volumen de la roca permeable. Amayor proporcin agua-roca, mayor intensa ser laalteracin.
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FactorRelevancia para
disolucin de minerales
Relevancia para precipitacin de
minerales
Roca caja
Litologa Alta Baja
Fineza de grano Regular Baja
Fracturamiento Regular Alta
Permeabilidad Regular Alta
Solucinhidrotermal
Temperatura Alta
Presin Regular
pH-Eh Alta para determinados minerales
Proporcin agua-rocaAlta para intensidad y texturas de
alteraciones
Factores que controlan la formacin de alteraciones hidrotermales