Estabilidad de Sulfuros

¿Te has preguntado cómo se forman los valiosos yacimientos minerales? Este documento te sumerge en el fascinante mundo de la estabilidad de sulfuros, componentes esenciales de la mena. Descubre cómo la caracterización química y mineralógica de estos sulfuros es crucial para desvelar los secretos de los procesos hidrotermales que dan origen a los depósitos metálicos. Aprende sobre las condiciones termodinámicas fundamentales, exploradas a través de extensos estudios experimentales, y cómo estas influyen en la génesis de depósitos minerales metálicos.

Limitaciones de la estabilidad de sulfuros

Sin embargo, la estabilidad no es eterna. Adéntrate en las limitaciones de la estabilidad de sulfuros, comprendiendo cómo la alta temperatura de formación y los largos periodos de enfriamiento pueden inducir el re-equilibrio de los minerales de mena. Conoce la intrigante relación Tiempo-Temperatura para el re-equilibrio, revelando qué minerales como la esfalerita, pirita, arsenopirita y molibdenita son refractarios, preservando su historia, mientras que otros como los sulfuros de plata y cobre se re-equilibran casi instantáneamente. Esta dinámica implica que las texturas minerales pueden narrar distintas etapas en la evolución de un depósito.

Precipitación de sulfuros

Explora cómo en los depósitos hidrotermales, la precipitación de sulfuros está finamente controlada por parámetros termodinámicos clave como la temperatura (T), la actividad y fugacidad de aniones (fS2, fO2, aS2, aO2), el pH, el Eh, la salinidad y la composición química del fluido. Entiende el rol indirecto pero importante de la presión, especialmente durante la ebullición. Finalmente, descubre la utilidad conceptual de los diagramas de estabilidad para sulfuros, basados en el análisis de asociaciones minerales, para interpretar las condiciones de formación en un fluido hidrotermal, como el grado de sulfidización/oxidación. Aunque el uso de sulfuros como geotermómetros es limitado a los refractarios, la esfalerita ofrece algunas pistas sobre la temperatura de formación.

Contenido:

Estabilidad de Sulfuros en Yacimientos Minerales

La mena en yacimientos minerales está comúnmente formada por sulfuros.
La caracterización de la mineralogía de mena y su química es crucial para entender los procesos hidrotermales.
Estudios experimentales han sido fundamentales para comprender las condiciones termodinámicas de la génesis de depósitos minerales metálicos.

Limitaciones y Re-equilibrio de Sulfuros

Altas temperaturas de formación y largos periodos de enfriamiento pueden causar el re-equilibrio de minerales de mena.
La relación Tiempo-Temperatura muestra que muchos minerales se re-equilibran rápidamente a temperaturas superiores a 300°C.
Algunos minerales como la esfalerita, pirita, arsenopirita y molibdenita son refractarios y tienden a preservar su composición y textura original.
Sulfuros de plata y cobre se re-equilibran casi instantáneamente.
La pirrotina, galena y sulfuros de Fe-Cu tienen un comportamiento intermedio.
Las distintas texturas minerales pueden representar diferentes etapas de la génesis de un depósito.
Una asociación de sulfuros puede retener evidencia de distintos periodos en la historia de un depósito.
Por ejemplo, pirita o esfalerita pueden preservar características de una etapa de alta temperatura (e.g., 450°C), mientras que la pirrotina adyacente podría estar equilibrada a temperaturas más bajas (250-300°C), y las sulfosales y sulfuros de plata a temperaturas aún menores (hasta 25°C).
Es crucial prestar atención a las asociaciones de sulfuros, especialmente a las texturas de re-equilibrio.

Precipitación de Sulfuros en Sistemas Hidrotermales

En depósitos de origen hidrotermal, los sulfuros precipitan a partir de un fluido hidrotermal.
La asociación y el orden de precipitación están controlados por parámetros termodinámicos como temperatura (T), actividad y fugacidad de aniones (fS2, fO2, aS2, aO2), pH, Eh, salinidad y composición química del fluido.
Muchos de estos parámetros están controlados por reacciones agua/roca y condiciones de buffer de alteración (pH y redox).
Si bien la presión no es directamente relevante, cambios abruptos pueden afectar otros parámetros termodinámicos, como durante la ebullición.

Diagramas de Estabilidad para Sulfuros

El análisis de asociaciones minerales en diagramas paramétricos permite la interpretación relativa de las condiciones de formación en un fluido hidrotermal.
Los diagramas de estabilidad, por ejemplo para el sistema Fe-S-O y Cu-Fe-S-O en función de la actividad de azufre y oxígeno, son útiles conceptualmente.
Estos diagramas son indicativos del grado de sulfidización/oxidación del fluido hidrotermal.
Minerales incompatibles con evidencias texturales de corte sugieren cambios en las actividades de S2/O2 durante la evolución del sistema hidrotermal.

Oxidación versus Sulfidización y Relación Eh versus pH

Se pueden analizar diagramas de estabilidad Eh vs. pH y aO2 vs. pH para sistemas como Fe-S-O y Cu-Fe-S.
Las condiciones de pH pueden inferirse de asociaciones minerales en diagramas de Eh o aO2 versus pH.
La estabilidad de las especies de azufre depende de las condiciones de aO2 y pH, delimitando campos de dominio.
El pH influye en la estabilidad de las especies de azufre y los límites en los diagramas varían con la temperatura.
Existe una relación entre pH y Eh en el límite óxido-reductor, donde a mayor pH más bajo es el límite y viceversa.

Sulfuros y Esfalerita como Geotermómetros

El uso de sulfuros como geotermómetros es poco recomendable y solo aplicable a sulfuros refractarios con largo tiempo de re-equilibrio.
La arsenopirita tiene una composición Fe-As variable dependiente de la temperatura, pero se re-equilibra rápidamente.
La esfalerita puede usarse como geotermómetro, mostrando el contenido de Fe en función de la actividad de S2 y la temperatura, en equilibrio con una fase con Fe.

Autor y Fecha de Publicación:

Profesor: Dr. Victor Maksaev
Semestre de Primavera: 2007

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