¿Qué son las Inclusiones Fluidas?
Las inclusiones fluidas son pequeñas burbujas de fluidos atrapadas dentro de los cristales minerales durante su crecimiento o posterior curación. Estas cápsulas microscópicas contienen información invaluable sobre las condiciones físico-químicas presentes en el momento de su formación. Estudiarlas nos permite viajar al pasado geológico y comprender los procesos que dieron origen a la Tierra tal como la conocemos.
Un Tesoro de Información Geológica
Sumérgete en el fascinante mundo de las inclusiones fluidas, la única fuente directa de la densidad de los paleo-fluidos. Descubre cómo estas diminutas trampas temporales revelan la composición química de los fluidos antiguos (elementos, especies químicas, isótopos estables y radiogénicos), su estado de fases (una, dos o tres fases), y las restricciones de temperatura y presión durante su atrapamiento. Exploraremos los diferentes mecanismos de formación – primarias durante el crecimiento cristalino, secundarias en fracturas curadas, y pseudosecundarias durante el crecimiento con fracturación – y su significado geológico. Aprenderás cómo el análisis de múltiples generaciones de inclusiones permite reconstruir la evolución de los fluidos a través del tiempo.
Exploración de depósitos minerales
Desentrañaremos los principios termodinámicos que gobiernan su comportamiento, incluyendo las relaciones presión-volumen-temperatura y el concepto de isocoras. Además, entenderemos la importancia de diferenciar entre atrapamiento homogéneo y heterogéneo para obtener información precisa sobre los fluidos poreales libres. Este conocimiento es crucial no solo para la investigación fundamental sino también para la exploración de depósitos minerales, ayudando a clasificar yacimientos, estimar rangos de profundidad y comprender la mineralogía de alteración. Descubre por qué el estudio de inclusiones fluidas es indispensable para comprender los procesos físico-químicos en depósitos hidrotermales.
Contenido Detallado:
1. Formación de Inclusiones Fluidas:
- Inclusiones Primarias:
- Se forman durante el crecimiento (precipitación) del cristal huésped.
- Causadas por imperfecciones asociadas al rápido crecimiento cristalino.
- Representan la solución madre del cristal huésped.
- Inclusiones Secundarias:
- Se forman durante la curación de fracturas en el cristal huésped.
- Causadas por imperfecciones asociadas a la minimización de la energía libre superficial.
- Representan fluidos más jóvenes que el crecimiento del cristal huésped.
- Inclusiones Pseudosecundarias:
- Se forman durante la curación de fracturas mientras el cristal huésped está creciendo.
- Causadas por el mismo mecanismo que las inclusiones secundarias.
- Tienen la misma significación que las inclusiones primarias.
2. Parámetros Obtenibles de las Inclusiones Fluidas:
- Composición del Fluido:
- Elementos, especies químicas, isótopos estables y radiogénicos.
- Permite clasificar depósitos en tipos conocidos.
- Proporciona concentraciones de elementos que se particionan fuertemente en el fluido (ej. Cl, Br, gases nobles).
- Revela concentraciones de metales formadores de mena.
- Densidad del Fluido (ρ) o Volumen Molar (Vm):
- Única fuente directa de la densidad de paleo-fluidos.
- La densidad es inversamente proporcional al volumen molar (ρ ∝ 1/Vm).
- Constriñe la temperatura de formación del depósito y la presión del fluido.
- Importante en simulaciones de transporte de fluidos.
- Estado de Fases Durante el Atrapamiento:
- Una fase (homogéneo), dos fases (líquido + vapor), tres fases, etc..
- La evidencia de ebullición ayuda a ubicar la muestra en un rango de profundidad.
- Restricciones de Temperatura (Ttrapping) y Presión (Ptrapping):
- Comúnmente (atrapamiento homogéneo): Tmin, Pmin, isocora.
- Raramente (atrapamiento heterogéneo): Ttrapping y Ptrapping exactas.
- Ptrapping y Ttrapping se constriñen a lo largo de una isocora (pendiente P/T fija).
- Evolución Temporal:
- Si se encuentran varias generaciones de inclusiones, se puede estudiar la evolución de los parámetros 1 a 4 a través del tiempo.
3. Inclusiones Fluidas como Sistemas Termodinámicos:
- La presión interna de la inclusión depende de la temperatura externa debido a las restricciones diatermales, isocóricas e isopletas.
- Se rigen por la ecuación de estado de los gases ideales: PV = nRT, que se puede expresar como P = (R/Vm) ⋅ T o P = k ⋅ T.
- El volumen molar (Vm) se relaciona con la densidad a través de la masa molar (MH2O = 18 g/mol): Vm, H2O = MH2O / ρH2O.
- Las isocoras representan trayectorias de presión-temperatura a volumen molar constante.
4. Atrapamiento Homogéneo y Heterogéneo:
- Atrapamiento Homogéneo:
- Un grupo cogénético de inclusiones (FIA) con valores de fracción de volumen (ϕ) uniformes implica un atrapamiento de una única fase (líquido o fluido supercrítico similar a líquido).
- Permite determinar la composición del volumen, el estado de fases en el atrapamiento, el Vm del fluido poreal, y establecer Tmin y Pmin.
- Atrapamiento Heterogéneo:
- Un FIA con valores de ϕ variables indica que el fluido poreal era una mezcla de líquido + vapor en el momento del atrapamiento.
- Permite determinar la composición del volumen de los fluidos extremos, la Ttrapping (Th de la inclusión clave) y la Ptrapping (Ph de la inclusión clave).
- Las isocoras a través de campos homogéneos son irrelevantes en este caso.
5. Fracción de Volumen (ϕ):
- ϕα = Vα / Vtotal, donde Vα es el volumen de la fase α y Vtotal es el volumen total de la inclusión.
- Para una inclusión líquido-vapor (LV): ϕliq = 1 − ϕvap.
- La fracción de volumen puede variar debido a fases hijas (formadas después del atrapamiento, suelen mostrar ϕ uniforme) o fases capturadas accidentalmente (muestran ϕ variable).
- Valores de ϕ uniformes dentro de un ensamblaje sugieren atrapamiento homogéneo.
- Valores de ϕ variables dentro de un ensamblaje sugieren atrapamiento heterogéneo.
- Excepciones a esta regla pueden ocurrir por reequilibrio no isocórico ni isoplético, como el «cuello de botella» en la región de dos fases.
6. Aplicaciones de los Estudios de Inclusiones Fluidas:
- Exploración de Depósitos Minerales:
- El conocimiento de la composición del fluido ayuda a clasificar depósitos en tipos conocidos.
- El conocimiento del estado de fases del fluido (ej. evidencia de ebullición) ayuda a ubicar la muestra en un rango de profundidad.
- El conocimiento de la densidad del fluido (volumen molar) constriñe la temperatura de formación del depósito y la presión del fluido.
- El conocimiento de la composición del fluido clarifica la mineralogía de alteración.
- Investigación:
- Indispensable para comprender los procesos físico-químicos en depósitos hidrotermales.
- Proporciona información que no se puede obtener con otros métodos (ej. concentraciones de elementos, metales formadores de mena, densidad del fluido, restricciones en la presión del fluido).
7. Consideraciones Prácticas:
- No todos los minerales contienen inclusiones fluidas relevantes.
- Es recomendable realizar un estudio de factibilidad inicial para evaluar la presencia y utilidad de las inclusiones.
- Realizar mediciones microtermométricas durante el calentamiento, ya que el enfriamiento puede generar metaestabilidad.
- Las inclusiones atrapadas por debajo de 70 °C pueden no contener una burbuja de vapor a temperatura ambiente.
Autor y Fecha de Publicación:
Larryn W. Diamond, Universidad de Berna, Suiza. Junio 2006 (XXV Curso Latinoamericano de Metalogenia, Antofagasta, Chile).
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