ALTERACIONES HIDROTERMALESTEMA:Docente: Ing. Jos Siveroni Morales

La alteracin hidrotermal es un trmino general que incluye la respuesta mineralgica, textural y qumica de las rocas a un cambio ambiental, en trmicos qumicos y termales, en la presencia de agua caliente, vapor o gas.La alteracin hidrotermal ocurre a travs de la transformacin de fases minerales, crecimiento de nuevos minerales, disolucin de minerales y/o precipitacin, y reacciones de intercambio inico entre los minerales constituyentes de una roca y el fluido caliente que circul por la misma. En efecto, la temperatura del fluido y el pH del mismo son los factores ms relevantes en la asociacin mineralgica resultante de los procesos de alteracin hidrotermal, ms que la litologa.

La caracterstica esencial de la alteracin hidrotermal es la conversin de un conjunto mineral inicial en una nueva asociacin de minerales ms estable bajo las condiciones hidrotermales de temperatura, presin y sobre todo de composicin de fluidos. La textura original de la roca puede ser modificada ligeramente o completamente.

La alteracin hidrotermal es un tipo de metamorfismo que involucra la recristalizacin de la roca a nuevos minerales ms estables bajo las condiciones hidrotermales.

FACTORES QUE CONTROLAN A LA ALTERACIN HIDROTERMAL DE LAS ROCAS.

a) Temperatura: la diferencia de temperatura (t) entre la roca y el fluido que la invade: mientras ms caliente el fluido mayor ser el efecto sobre la mineraloga original.

b) Composicin del fluido: sobre todo el pH del fluido hidrotermal: mientras ms bajo el pH (fluido ms cido) mayor ser el efecto sobre los minerales originales.

c) Permeabilidad de la roca: Una roca compacta y sin permeabilidad no podr ser invadida por fluidos hidrotermales para causar efectos de alteracin. Sin embargo, los fluidos pueden producir fracturamiento hidrulico de las rocas o disolucin de minerales generando permeabilidad secundaria en ellas.d) Duracin de la interaccin agua/roca y variaciones de la razn agua/roca: Mientras mayor volumen de aguas calientes circulen por las rocas y por mayor tiempo, las modificaciones mineralgicas sern ms completas.

e) Composicin de la roca: la proporcin de minerales: es relevante para grados menos intensos de alteracin, dado que los distintos minerales tienen distinta susceptibilidad a ser alterados, pero en alteraciones intensas la mineraloga resultante es esencialmente independiente del tipo de roca original.

f) Presin: este es un efecto indirecto, pero controla procesos secundarios como la profundidad de ebullicin de fluidos, fracturamiento hidrulico (generacin de brechas hidrotermales) y erupcin o explosiones hidrotermales.

Los dos factores iniciales temperatura y composicin del fluido hidrotermal son lejos los ms importantes para la mineraloga hidrotermal resultante de un proceso de alteracin. Esto es relevante porque las asociaciones de minerales hidrotermales nos dan indicios de las condiciones en que se formaron depsitos minerales de origen hidrotermal. La intensidad de la alteracin corresponde a un trmino objetivo que se refiere a la extensin en que una roca ha sido alterada, mientras que el grado de alteracin es un trmino subjetivo que requiere una interpretacin basada en la mineraloga de alteracin.

PRODUCTOS TPICOS DE REEMPLAZO POR ALTERACIN

Depositacin directa: muchos minerales se depositan directamente a partir de soluciones hidrotermales. Para poder hacerlo es obvio que la roca debe tener pasajes para que el fluido pueda moverse dentro de ellas. Ej. diaclasas, fallas, fracturas hidrulicas, discordancias, zonas brechosas, huecos, poros y fisuras. El cuarzo, calcita y anhidrita forman fcilmente venillas y relleno de huecos en las rocas, pero tambin se ha observado localmente clorita, illita, adularia, pirita, pirrotina, hematita, wairakita, fluorita y epidota que deben haberse depositado directamente de un fluido hidrotermal.PROCESOS DEBIDOS A LA ALTERACIN HIDROTERMAL

Reemplazo: Muchos minerales de las rocas son inestables en un ambiente hidrotermal y estos tienden a ser reemplazados por nuevos minerales que son estables o al menos metaestables en las nuevas condiciones.

Lixiviacin: Algunos de los componentes qumicos de las rocas son extrados por los fluidos hidrotermales al atravesarlas, particularmente cationes metlicos, de modo que la roca es deprimida en dichos componentes o lixiviada. En ciertas condiciones, como por ejemplo donde se condensa vapor acidificado por oxidacin de H2S, la solucin cida resultante (por la presencia de H2SO4) ataca las rocas disolviendo minerales primarios, pero sin reemplazar los huecos resultantes que se producen..

COMPORTAMIENTO TPICO DE LOS ELEMENTOS MAYORES DURANTE LA ALTERACIN HIDROTERMAL EN ROCAS VOLCNICAS REACCIONANDO CON UN FLUIDO CALIENTE.

REACCIONES DE HIDRLISISLas reacciones de hidrlisis son muy importantes en los procesos de alteracin hidrotermal y algunos tipos de alteraciones son el resultado de distinto grado de hidrlisisde los minerales constituyentes de las rocas.La hidrlisis es una reaccin de descomposicin que involucra la participacin de agua.En geologa corresponde a la reaccin entre minerales silicatados ya sea con agua pura o con una solucin acuosa, en la cual los iones H + y OH- son consumidos selectivamente

La estabilidad de feldespatos, micas y arcillas en procesos de alteracin hidrotermal es comnmente controlada por hidrlisis, en la cual K+, Na+, Ca2+, y otros cationes se transfieren de minerales a la solucin y el H+ se incorpora en las fases slidas remanentes.

Esto ha sido denominado metasomatismo de hidrgeno (Hemley and Jones, 1964).La hidrlisis es una reaccin de descomposicin que involucra la participacin de agua.

REACCIONES DE HIDRLISIS

EJEMPLOS DE HIDROLISIS

OTROS CASOS DE HIDROLISIS

Todas estas reacciones implican un empobrecimiento de H+ en el fluido hidrotermal ,consecuentemente un aumento del pH de la solucin hidrotermal. Este fenmeno puede neutralizar fluidos cidos y la neutralizacin puede resultar en zonaciones de distintos minerales hidrotermales en torno a conductos hidrotermales. Cabe destacar que en la mayora de las reacciones de hidrlisis producen como subproducto SiO2 y esta es la razn porque el cuarzo es omnipresente en rocas alteradas.

Aunque las reacciones de hidrlisis 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 se conocen como minerales buffer. Las series de minerales buffer hacen que la variaciones de pH sean escalonadas y sern importantes para la solubilidad y precipitacin de metales

CLASIFICACIN DE ALTERACIN HIDROTERMAL

La alteracin hidrotermal produce un amplio rango de mineraloga, abundancia mineral y texturas en distintas rocas. Esto hace que sea complicado tener un criterio uniforme para la clasificacin de tipos de alteracin. El mtodo ms simple es mediante la utilizacin del mineral ms abundante y ms obvio en la roca alterada. De ah derivan denominaciones como:

Es ms prctico clasificar las alteraciones hidrotermales por la asociacin de minerales de alteracin presentes en las rocas. Una asociacin de minerales de alteracin refleja las condiciones de temperatura, presin, composicin qumica del fluido hidrotermal, mineraloga de la roca original y el tiempo que tom para lograr un equilibrio termodinmico entre la roca y el fluido. Se requiere una observacin detallada de los minerales

PROPILTICA: Presencia de epidota y/o clorita . 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.

ARGLICA INTERMEDIA: Importantes 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.

SERICTICA O CUARZO-SERICTICA: 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.

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).

Potsica: Alteracin 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.

ALTERACIN TIPO SKARN, la cual corresponde a la transformacin 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, dipsido, idocrasa, clorita, actinolita. En los casos que los carbonatos son magnsicos (dolomitas) la asociacin incluye: forsterita, serpentina, talco,tremolita, clorita.

ALTERACIN TIPO GREISSEN caracterizada por la asociacin: muscovita, feldespato, cuarzo,topacio y/o turmalina. Se asocia a facies neumatolticas de rocas granticas y ocurre a temperaturas mayores de 250C, generalmente en las porciones apicales o cpulas de batolitos granticos, donde se atribuye a la acumulacin de voltiles provenientes del magma o por incorporacin de fluidos provenientes de la deshidratacin de las rocas

ALTERACIN SUPERGNICA: La interaccin de fluidos metericos con las partes expuestas o ms superficiales de los depsitos de sulfuros masivos origina depsitos de alteracin supergnica (P. ej. Melgarejo y Alfonso, 1997). En la zona superficial ,aparecen potentes depsitos de xidos conocidos como gossan o montera de hierro. Estos yacimientos presentan una textura porosa y estn constituidos por unamezcla de xidos e hidrxidos de Fe, junto con cuarzo, carbonatos, sulfatos,arseniatos, vanadatos, cloruros, oxicloruros y metales nativos. Adems, en zonas situadas a cierta profundidad, por debajo del nivel fretico, se origina otro tipo de yacimientos secundarios: las zonas de enriquecimiento supergnico.

ALTERACIONES SUPRGENAS

OTRAS CLASIFICACIONES

CORBETT Y LEACH (1998): publicaron un diagrama de clasificacin de tipo de alteracin hidrotermal en que se incluyen los principales tipos clsicos de tipos de alteracin ordenados en funcin del pH del fluido y de la temperatura.

GRUPO DE LA ALUNITA: Un fluido con un pH ligeramente superior a 2, forma alunita en un amplio rango de t. Esta se presenta con andalusita a altas t (tpicamente >350-400) y con corindn a temperaturas an mayores (>400-450 C).Se han reconocido 4 ambientes de formacin de alunita (Rye et al., 1993) en base a datos isotpicos de S y O. 1.- ALUNITA CALENTADA POR VAPOR (STEAM-HEATED): se desarrolla en ambientes superficialespor la oxidacin de fluidos con gas H2S, el cual deriva de un sistema hidrotermal enebullicin en profundidad. Es usualmente de grano muy fino en cristales pseudo-cbicos,puede encontrarse hasta profundidades de 1 a 1.5 Km, en sistemas en los cuales aguas sulfatadas cidas descienden en un sistema hidrotermal que se desvanece.2.- ALUNITA SUPERGENA :se desarrolla a partir de la produccin de cido sulfrico por meteorizacin de sulfuros. Esta exhibe un hbito pseudo-acicular pobremente cristalino.(generalmente se asocia a otros minerales supergenos como hematita y jarosita).3.- ALUNITA MAGMTICA : se deriva de fluidos de fuente dominantemente magmtica y forma cristales bien formados de grano grueso con forma tabular .La alunita formada a mayor temperatura, donde puede estar entrecrecida con muscovita cristalina y/o andalusita, puede estar presente como grandes cristales irregulares que encierran poikilticamente cuarzo y otras fases, o como cristales euhedrales pseudormbicos.4.- ALUNITA DE VETA/BRECHA MAGMTICA: la alunita se presenta en vetas y brechas que se a inferido que se han depositado directamente de fluidos ricos en voltiles, los cuales ascienden desde una masa fundida en cristalizacin. En este ambiente la alunita puede estar presente como cristales prismticos radiales.

GRUPO DEL CAOLN: estos minerales derivan de la accin de fluidos de pH moderadamente bajo (aprox. pH 4) y coexisten con alunita en un rango de pH transicional (pH 3-4). La halloysita (arcilla del grupo del caoln) se presenta principalmente como producto de alteracin supergena, aunque hay evidencias que se forma en condiciones hidrotermales de muy baja t. En los sistemas geotermales filipinos se ha identificado una zonacin de caoln hidrotermal. La caolinita se forma a profundidades someras en condiciones de baja t (

GRUPO DE LA ILLITA(pH 4-6) Coexisten con el grupo del caoln en pH del fluido 4-5, dependiendo de la temperatura y salinidad del fluido. A baja t se presenta smectita (250C. La sericita es una muscovita de grano fino que puede contener alguna illita y es transicional entre la illita y muscovita bien cristalizada. El contenido de smectita dentro de las arcillas interlaminadas de illita-smectita decrece progresivamente al aumentar la temperatura sobre el rango 100-200C. GRUPO DE LA CLORITA: en condiciones levemente cidas a neutras de pH los minerales clorita-carbonatos son dominantes, coexistiendo con el grupo de la illita en ambientes cuyo pH es 5-6. Clorita-illita interlaminada ocurre a baja t gradando a clorita a mayor t.GRUPO DE LOS CALCO-SILICATOS: estos minerales se forman en condiciones de pH neutro a levemente alcalino. En condiciones fras se forma zeolitas-clorita-carbonato y epidota seguida de anfbolas secundarias (princ. Actinolita) se desarrollan progresivamente a mayores temperaturas.

LOW SULPHIDATION EPITHERMAL SYSTEMSALTERATION ZONATION - AAChalcedony blanketVein oreAAAAAAAAAAwater tablehot springssinter terracepermeablelithologypaleosurface50-100metres50-1000Vera-NancyMt CoolonYandanWirralie+-+-Sericite/illite adularia pyriteDisseminated ore+-+-Chlorite-calcite epidote pyrite+-+-+-Crustified quartz/chalcedony-carbonates adularia barite/fluorite sulphide+-+-Smectite/mixed-layerclay chlorite pyrite(after Hedenquist et al. 2000)Kaolinite alunite native sulphur - opaline silica (steam-heated alteration)+-+-8

Silicificacion de brechas

EN TUFOS VOLCANICOSINTRUSIVOS

ALTERACIONES EN PRFIDOSEl modelo de LOWELL & GUILBERT (1970) muestra los tipos de diferentes alteraciones hidrotermales de la roca de caja y las simetras en el sector alterado. Adems el modelo contempla con la ubicacin de las mineralizaciones de sulfuros ms importantes. Las zonas alteradas se diferencian por su contenido en minerales secundarios. (Que pueden ser igual o diferente de los minerales de origen primario). Entonces para determinar en terreno y seccin transparente la zona de alteracin hay que diferenciar al primero entre minerales primarios y secundarios y despus se analiza la paragenesis de minerales secundarios. Generalmente LOWELL & GUILBERT diferencian cuatro zonas de alteraciones hidrotermales:

a) Zona Potsica (ingl.: potassic zone): La zona ms a dentro de la alteracin. Las ortoclasas, plagioclasas y minerales mficos primarios se cambian por procesos hidrotermales a ortoclasa (k-feld) y biotita, ortoclasa (k-feld) y chlorita, o tal vez a Ortoclasa y biotita y clorita (chl) algunas veces con sericita, anhidrita, cuarzo (qz) en stockwerk. El ncleo de este zona puede ser pobre en mena.

b) Zona filtica (ingls: phyllic zone) o zona serictica El lmite entre la zona potsica y la zona filtica no es bien definida. Se trata de una zona de transicin entre 2 hasta 30 metros. Biotita primaria y los feldespatos se descomponen a sericita y rutilo. Adems se conoce la paragenesis de cuarzo-sericita-pirita con poco clorita (chl), Illita, rutilo y pirofilita (pyfi). Carbonatos y anhidrita son muy escasos en este zona.

c) Zona arglica: (ingls argillig zone): Zona no siempre bien desarrollada. Principalmente corresponde a la formacin de minerales arcillosos. como caoln, montmorillonita y pirita en vetillas pequeas. Los feldespatos alcalinos no muestran fuertes alteraciones, biotita primaria se cambi parcialmente a clorita. d) Zona propiltica: (ingls: propylitic zone): La zona ms afuera del sistema sin contacto definido a la roca de caja. Las alteraciones se disminuyen paulatinamente hasta desaparecen completamente. Las caractersticas de esta zona son los minerales clorita, pirita, calcita y epidota. Los plagioclasas no siempre muestran alteraciones. Biotita y Hornblenda se cambiaron parcialmente o total a clorita y carbonatos.

Dr. Wolfgang GriemAmbiente post-magmtico Prfidos cuprferos Alteraciones

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