25-10-2012

1

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

25-10-2012

2

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

25-10-2012

3

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

25-10-2012

4

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.

25-10-2012

5

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.

25-10-2012

6

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

25-10-2012

7

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.

25-10-2012

8

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

25-10-2012

9

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.

25-10-2012

10

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.

25-10-2012

11

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.

25-10-2012

12

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.

25-10-2012

13

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.

25-10-2012

14

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.

25-10-2012

15

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

25-10-2012

16

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