ALTERACION HIDROTERMAL

La alteración hidrotermal es un proceso complejo que involucra cambios químicos, mineralógicos y texturales, que resultan de la interacción de fluidos acuosos calientes con las rocas en las cuales circulan, bajo condiciones fisicoquímicas en evolución. A bajas temperaturas y presiones, la exsolución del gas y de las fases acuosas constituyen los fluidos hidrotermales que actúan en las rocas circundantes, produciendo cambios como resultado del desequilibrio, principalmente debido a H+ y OH- y otros constituyentes volátiles (B, CO2, F).

En esencia, los fluidos hidrotermales atacan químicamente los constituyentes minerales de las rocas caja, los cuales tienden a re-equilibrarse formando nuevas asociaciones minerales que están en equilibrio con las nuevas condiciones. Este proceso es una forma de metasomatismo, es decir, intercambio de componentes químicos entre los fluidos y las rocas caja. Por lo tanto, es también probable que los fluidos mismos puedan cambiar su posición como resultado de la interacción con las rocas caja.

Los factores principales que controlan los procesos de alteración son: (1) la naturaleza de la roca caja; (2) la composición de los fluidos; (3) la concentración, actividad y potencial químico de los componentes del fluido, tales como H+, CO2, O2, K+, H2S y SO2.Henry y Ellis (1983)sugieren que los productos de la alteración en sistemas epitermales no dependen mucho de la composición de la roca caja sino más de la permeabilidad, temperatura y de la composición del fluido.

La acción de los fluidos hidrotermales en las rocas caja se da por infiltración y/o difusión de las especies químicas. La circulación hidrotermal y la alteración asociada, generalmente involucra grandes cantidades de fluidos que pasan a través de un volumen dado de roca, las cuales por lo tanto deben tener una permeabilidad considerable en la forma de fracturas, o poros interconectados. El fluido tiende a estar considerablemente fuera de equilibrio termodinámico con las rocas adyacentes y esto genera las modificaciones en la composición mineralógica original de las rocas, puesto que componentes en solución y de los minerales sólidos se intercambian para lograr un equilibrio termodinámico.

Algunos tipos de alteración involucran solo una transferencia en un sentido del fluido a la roca o viceversa:

Ganancia o pérdida de

Hidratación/deshidratación H2O

Carbonatación/descarbonatación CO2

Oxidación/reducción O2

Sulfuración/reducción S2

Estos procesos están controlados por: presión, fugacidad, concentración, actividad o potencial químico de los componentes involucrados.

Las reacciones de intercambio iónico son importantes en los procesos de alteración. Ej. el intercambio de Mg2+ por Ca2+ (intercambio catiónico). Las reacciones de intercambio iónico también se conocen como cambio de base y corresponden a una reacción por la cual cationes adsorbidos en la superficie de un sólido, tal como un mineral de arcilla o zeolita son remplazados por cationes en la solución circundante.

HIDRÓLISIS

Hidrólisis es un fenómeno importante que involucra la descomposición iónica de H2O en H+ y OH-. En la alteración hidrotermal, el H+ (o OH-) se consume durante la reacción con minerales silicatados, así que la relación H+/OH- cambia. La fuente de los iones H+ pueden ser reacciones subsolidas durante el metasomatismo alcalino, el agua, o ácidos en la solución hidrotermal. La conversión de silicatos anhidros a hidratados (micas o arcillas p.e.) es una reacción que consume H+ y suelta iones metálicos en la solución. Esto a su vez afecta el pH de la solución y su poder de disolver o mantener cationes en solución. Esto está relacionado a la disociación de complejos que contienen H+, el grado de asociación de compuestos tales como NaCl, y consecuentemente la formación de complejos de cloruros y la solubilidad de los elementos metálicos. Un ejemplo típico de descomposición hidrolítica del feldespato es:

La estabilidad de los feldespatos, micas y arcillas en procesos de alteración hidrotermal es comúnmente controlada por hidrólisis, en la cual K+, Na+, Ca2+, y otros cationes se transfieren de minerales a la solución y el H+ se incorpora en las fases solidas remanentes.

Las reacciones de hidrólisis son muy importantes en los procesos de alteración hidrotermal y algunos tipos de alteraciones son resultado de distinto grado de hidrólisis de los minerales constituyentes de las rocas.

Las reacciones de hidrólisis implican un empobrecimiento en H+ del fluido hidrotermal, consecuentemente aumenta el pH de la solución hidrotermal. En la mayoría de las reacciones de hidrólisis producen como subproducto SiO2, razón por la cual el cuarzo es omnipresente en rocas alteradas.

Aunque las reacciones de hidrólisis modifican el pH del fluido hidrotermal al alterar los minerales de las rocas, la presencia de ciertos minerales interactuando con soluciones salinas pueden mantener ciertos rangos de pH mientras no se consuman totalmente; estos minerales se conocen como minerales buffer. Las series de minerales buffer hacen que las variaciones de pH sean escalonadas y serán importantes para la solubilidad y precipitación de metales.

CLASIFICACIÓN

Denominación Presencia dominante de

Silicificación Sílice o cuarzo Sericitización sericita Argilización minerales de arcilla Cloritización clorita Epidotización Epidota Etc

Una asociación de minerales refleja las condiciones de temperatura, presión, composición química del fluido hidrotermal, mineralogía de la roca original y el tiempo que tomó para lograr un equilibrio termodinámico entre la roca y el fluido.

Propilítica: presencia de epidota y/clorita, carbonatos, albita, feldespato K y pirita, y ausencia de un apreciable metasomatismo catiónico o lixiviación de álcalis o tierras alcalinas; estácaracterizada por la adición de H2O y CO2 y localmente S, con un metasomatismo de H+ apreciable. Este tipo de alteración presenta un bajo grado de hidrólisis de los minerales de las rocas y por lo mismo su posición en zonas alteradas tiende a ser marginal.

Argílica intermedia: esta caracterizada por la formación de minerales arcillosos debido a la intensidad del metasomatismo de H+ y lixiviación ácida, a temperaturas entre 100° y 300° C. Ésta alteración grada hacia adentro a zonas fílicas, mientras que hacia afuera grada a zonas propilíticas. Este tipo de alteración esta asociado con sistemas porfiríticos. Los ambientes epitermales están tipificados por una lixiviación ácida extrema, por lo tanto la alteración argílica provee una guía muy útil a la mineralización. Los minerales arcillosos (caolinita, montmorillonita, esmectita) remplazan principalmente las plagioclasas y los silicatos máficos (hornblenda, biotita).

La alteración argílica intermedia esta definida por la presencia de montmorillonita, illita, clorita, arcillas del grupo del caolín (caolinita, dicktita, haloisita, halofana), y poca sericita. La zonación dentro de la alteración argílica intermedia puede estar presente con caolinita cerca de la zona fílica, mientras que montmorillonita se presenta en las zonas exteriores.

Sericítica o Cuarzo-Sericítica (Fílica): está tipificada por la asociación cuarzo-sericita-pirita (QSP). Las fases minerales asociadas con la alteración QSP son feldespato-k, caolinita, calcita, biotita, rutilo, anhidrita y apatito. Esta alteración grada hacia el tipo potásica incrementando las cantidades de feldespato-k y/o biotita, y en el tipo argílica incrementando las cantidades de minerales arcillosos. La alteración Sericítica es esencialmente debida a la desestabilización de los feldespatos en presencia de H+, OH-, K y S, para formar cuarzo, mica blanca, pirita y algo de calcopirita (el contenido de sulfuros puede llegar hasta 20% del volumen). En el proceso Na, Mg, Ti, Fe, y también K son lixiviados.

Si incrementan las cantidades de topacio, turmalina, cuarzo y zunyite se puede dar una transición a la alteración del tipo Greissen.

Argílica avanzada: es debida al intenso ataque ácido, y lixiviación mas o menos completa de los cationes alcalinos con la destrucción completa de los feldespatos y de las fases silicatadas máficas. Dickita, caolinita, pirofilita, barita, alunita y diásporo son las fases minerales típicas de este tipo de alteración. Además, pueden estar presentes sulfuros, topacio, turmalina y una variedad de arcillas amorfas. Arcillas amorfas como alófana son comunes en el ambiente supergénico.

Esta alteración se encuentra en sistemas porfiríticos, en las zonas internas de vetas hidrotermales con metales preciosos y base, y típicamente en los sistemas epitermales de alta sulfuración.

Potásica: alteración de plagioclasas y minerales máficos a feldespato k y/o biotita. Es especialmente común e importante en sistemas mineralizados epitermales y porfiríticos, donde ocurre en las zonas centrales de alta temperatura. Feldespato k y biotita en pórfidos y adularia en sistemas epitermales. La alteración potásica esta usualmente acompañada de sulfuros (cpy, py, molibdenita). Las temperaturas oscilan entre 600-450° C. Las asociaciones comunes son feldespato k-biotita-cuarzo, feldespato k-clorita, feldespato k-biotita-magnetita, acompañados por cantidades variables de otros minerales como albita, sericita, anhidrita, apatito y también ocasionalmente rutilo.

Skarn: corresponde a la transformación de rocas carbonatadas (calizas, dolomitas) a minerales calcosilicatados en zonas adyacentes a intrusivos. Se caracteriza por la presencia de granates (andradita y grosularita), wollastonita, epidota, diópsido, idocrasa, clorita, actinolita.