Metalogénesis y Fluidos Hidrotermales
Descubre cómo los magmas, esas masas de roca fundida en las profundidades de la Tierra, son mucho más que simple calor. Este documento revela su rol crucial en la generación de volátiles ricos en metales preciosos como el oro y el cobre, y cómo estos fluidos dan origen a valiosos depósitos minerales.
Procesos magmático-hidrotermales
Explora el fascinante mundo de los procesos magmático-hidrotermales, donde el agua magmática, con orígenes que van desde la desgasificación temprana del planeta hasta el reciclaje por subducción, actúa como un vehículo esencial para extraer y transportar metales desde el magma hacia la corteza terrestre. Comprende cómo la solubilidad del agua en el magma, influenciada por la presión, la temperatura y la composición del magma (félsico vs. máfico), desencadena la exsolución de fluidos acuosos cargados de elementos valiosos.
Permeabilidad secundaria
Este proceso de saturación en volátiles y ebullición no solo concentra metales, sino que también genera fracturamiento hidráulico, creando la permeabilidad secundaria necesaria para la circulación de soluciones hidrotermales que finalmente depositan las menas.
Contenido:
El Magma como Fuente de Metales y Volátiles
- El Magma como Fuente de Metales y Volátiles:
- Descarga diaria de oro y cobre desde fumarolas del Monte Erebus, demostrando la capacidad de los magmas para generar y transportar metales.
- La mayor parte de las menas hipógenas de metales base son sulfuros.
- Los magmas son la fuente de calor, fluidos, compuestos y metales en los procesos hidrotermales.
- Concentración de H2O en magmas félsicos (2.5-6.5% en peso) y su capacidad para exsolver grandes volúmenes de agua.
- El magma contiene otros componentes volátiles importantes como H2S, SO2, HCl, HF, CO2 y H2, donde SO2 y HCl se particionan fuertemente en la fase acuosa.
- Extracción eficiente de metales base como el cobre desde el magma hacia la fase acuosa en presencia suficiente de agua (hasta un 95% del Cu en magmas félsicos con 3% de agua).
Origen y Ciclo del Agua Magmática
- Origen y Ciclo del Agua Magmática:
- En las etapas iniciales de la Tierra, el agua derivó de la desgasificación de magmas volcánicos eruptados en la corteza temprana, conocida como agua juvenil.
- El agua ha sido reciclada sucesivamente a través de la tectónica de placas y la subducción de corteza oceánica hidratada.
- Los magmas de arco contienen agua derivada de la mezcla de fluidos primitivos del manto y agua de mar.
- La hidratación de las rocas del manto astenosférico en zonas de subducción es crucial para la generación de magmas con contenido de agua.
- Magmas graníticos pueden obtener agua por la deshidratación de minerales de la corteza como muscovita, biotita y anfíbolas durante la fusión cortical.
- Magmas generados por la fusión de metasedimentos (tipo S) son ricos en agua y se asocian a depósitos de Sn-W-U.
- Magmas generados por la fusión de rocas metaígneas (tipo I) son inicialmente más secos y se asocian a pórfidos de Cu-Mo.
- La cantidad inicial de agua en los magmas depende del material que se fundió.
- La adición de H2O baja el punto de fusión del manto en zonas de supra-subducción.
Solubilidad y Exsolución de Volátiles en Magmas
- Solubilidad y Exsolución de Volátiles en Magmas:
- Existe un límite máximo de agua que los magmas pueden disolver, fuertemente determinado por la presión y, en menor medida, por la temperatura.
- Magmas félsicos pueden disolver más agua que los magmas máficos a cualquier presión.
- La solubilidad del agua decrece fuertemente con el descenso de la presión al ascender el magma, lo que lleva a la saturación en volátiles y exsolución de una fase acuosa.
- Un magma granítico (félsico) exsolverá un fluido acuoso como consecuencia normal de su cristalización.
- La solubilidad del agua en magmas (a T > 800ºC) se presenta esencialmente como grupos hidroxilo (OH).
- La saturación en H2O, ebullición y saturación de vapor son términos equivalentes.
- La primera ebullición ocurre por descenso de presión, y la segunda ebullición (o retrógrada) por la cristalización de minerales anhidros.
- La saturación de fluidos depende del contenido original de agua del magma.
- Magmas más ricos en agua se saturarán antes durante la cristalización.
- Ejemplos de saturación en H2O en magmas graníticos con diferentes contenidos iniciales de agua a diferentes presiones (profundidades).
Efectos Mecánicos de la Ebullición y Fracturamiento
- Efectos Mecánicos de la Ebullición y Fracturamiento:
- La aparición de un fluido acuoso exsuelto libera energía mecánica debido al aumento de volumen.
- A niveles someros, el cambio volumétrico puede ser significativo (hasta 30% a 1 kbar), generando sobrepresión y fracturamiento frágil de las rocas circundantes (fracturamiento hidráulico).
- El fracturamiento hidráulico tiende a formar fracturas con manteos fuertes.
- El emplazamiento a nivel alto de magmas graníticos aumenta la posibilidad de fracturamiento frágil.
- El fracturamiento derivado de la liberación de la fase acuosa provee permeabilidad secundaria para la circulación de fluidos que depositan menas.
- Factores que favorecen el fracturamiento incluyen la saturación de volátiles, aumento de la viscosidad por deshidratación, vesiculación y enfriamiento rápido.
Transferencia de Masas y Formación de Depósitos Minerales
- Transferencia de Masas y Formación de Depósitos Minerales:
- Depósitos de pórfidos de Cu-Mo, epitermales de metales preciosos y skarn polimetálicos están genéticamente relacionados a los procesos magmático-hidrotermales.
- Las soluciones hidrotermales normalmente están subsaturadas en metales, requiriendo la circulación de grandes volúmenes de fluido para formar yacimientos (altas razones agua/roca).
- La circulación de fluidos hidrotermales se debe principalmente a diferencias de densidad inducidas termalmente y por diferencias de composición, así como a gradientes de presión (liberación de fluidos magmáticos).
- Los fluidos necesitan espacio físico (porosidad y permeabilidad) para fluir, siendo la porosidad secundaria (inducida tectónicamente o por el fluido mismo, como el fracturamiento hidráulico) muy importante.
- La razón de flujo de un fluido depende de su densidad, viscosidad, diferencia de presión y permeabilidad del medio (Ley de Darcy).
- La difusión es otro mecanismo de transporte de masa, importante en fluidos estáticos o baja permeabilidad y en sólidos a altas temperaturas.
- La preparación del terreno (condiciones geológicas previas) facilita la circulación de fluidos y la concentración de menas.
Autor y Fecha de Publicación:
- Profesor: Dr. Victor Maksaev
- Semestre de Primavera: 2007
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