Propiedades Ópticas y Alteraciones Hidrotermales en Mineralogía

Clase 5: Propiedades Ópticas (NX)

Isotropía

La isotropía de un mineral se determina cuando el color no cambia al girar la platina.

Anisotropía

La anisotropía es la propiedad de aquellos minerales que no pertenecen al sistema cúbico, de cambiar de color al girar la platina a NX.

La anisotropía y la birreflectancia son propiedades relacionadas.

Reflejos Internos

• Propiedad observada en minerales de baja reflectividad (alta reflectividad no presenta).
• Parte de la luz penetra a través del mineral y se refleja en cualquier discontinuidad interna.
• Se observa como una iluminación difusa y destellos internos.

Soluciones Sólidas

Soluciones sólidas: una estructura mineral donde distintos elementos ocupan sitios específicos en proporciones variables sin cambiar la estructura cristalina.

Factores que forman una solución sólida:

• La comparación del tamaño de los iones, átomos o grupos atómicos.
• La carga de los iones envueltos en la sustitución.
• El potencial de ionización.
• La temperatura a la cual la sustitución tuvo lugar.

Tipos de solución sólida

SS por sustitución

Los átomos del metal soluto reemplazan a los átomos del metal solvente en sus posiciones normales dentro de la malla cristalina.

Esto origina una EXPANSIÓN o CONTRACCIÓN de la celda unitaria. Cuando los radios de los átomos del solvente y el soluto son similares, es más probable que se forme una SS.

Sustitución simple: Son sustituciones entre cationes o aniones que poseen igual carga. Ej: Mg²⁺ por Fe²⁺ (olivino).

Sustitución acoplada: Sustituciones de iones con distintas cargas en donde la electroneutralidad debe ser compensada con la incorporación al unísono de otro ion. Ej: 2A²⁺ → 1B³⁺ + 1C⁺.

SOLUCIÓN SÓLIDA OMISIONAL

Se genera cuando se intercambian dos iones por un ion y una vacante en la estructura, por lo tanto, ausencia de átomos en posiciones que debiesen estar ocupadas. Ej: Pirrotina (Fe_1-xS).

Clase 6: SS en Óxidos

En estas soluciones sólidas, están relacionados a los factores tamaño, valencia y estructura cristalina para que se produzcan.

Serie de la Ilmenita-Hematita

Es una SS SUSTITUCIONAL. Ambos minerales forman una serie continua de soluciones sólidas a temperaturas sobre 600°C y si son enfriadas rápidamente, se preservan en estado metaestable.

Magnetita - Ilmenita

A altas temperaturas, el titanio puede entrar en solución sólida en la estructura de la MAGNETITA, pero al enfriarse posterior a su cristalización, comienza a exsolver ILMENITA.

Magnetita-Hematita

Ambos metales crean una solución sólida parcial a altas temperaturas, pero al enfriarse lentamente, se separan y forman láminas de hematita en los cristales de magnetita.

Isomorfismo

Dos minerales o más son isomorfos cuando presentan un mismo sistema cristalino (igual forma) y distinta composición química. Ej. Pirita, galena).

Polimorfismo

Capacidad de una sustancia química para cristalizar en más de un tipo de estructura cristalina. DEPENDE DE LA PRESIÓN Y LA TEMPERATURA. Ej. SiO₂ (CUARZO, TRIDIMITA, CRISTOBALITA, COESITA).

Mecanismos de transformación polimórfica: DESPLAZAMIENTO, RECONSTRUCTIVO, ORDEN-DESORDEN

Clase 7: Alteración Hidrotermal

Depósito mineral hidrotermal: formado por minerales precipitados/reemplazados desde una solución hidrotermal, correspondiente a un fluido acuoso, de alta temperatura.

Solubilidad

-Corresponde a la máxima cantidad de soluto (ej. metal) que puede disolverse en una cantidad de solvente, a una temperatura dada.

-Las soluciones son capaces de precipitar compuestos o disolver solutos hasta que se alcance el equilibrio en la solución.

-Los fluidos hidrotermales son, en general, de alta temperatura y presión, de pH variable y moderadas a altas concentraciones de elementos en solución.

La solubilidad aumenta si:

• Aumenta la Temperatura.
• Aumenta levemente si aumenta la Presión. También en algunos casos ocurre lo contrario.
• Por lo general aumenta si disminuye el pH (aumenta la acidez).

COMPONENTES DEL SISTEMA HIDROTERMAL

ALTERACIÓN HIDROTERMAL: Es el reemplazo químico de un mineral primario (original) de una roca, por uno nuevo, en el lugar en donde un fluido
hidrotermal entrega los reactivos químicos, y remueve los productos de la reacción acuosa.

Los DEPÓSITOS MINERALES se forman donde los metales precipitan desde un fluido, en una TRAMPA DE MENA

Las TRAMPAS DE MENA: son lugares donde las condiciones físicas y químicas generan condiciones de precipitación de minerales.

La alteración que caracteriza la mayoría de las rocas en presencia de un fluido puede ser explicado por HIDRÓLISIS.

Factores que causan la alteración.

• Composición Fluido
• Composición Roca de caja
• Tiempo y taza de interacción roca fluido (w/r)
• pH
• Oxidación- Reducción
• Temperatura y Presión

La interacción del fluido con la roca de caja mediante HIDRÓLISIS, CATIÓN BASE y otros mecanismos, provoca cambios en la composición del fluido y de la roca de caja.

DIAGRAMA T-pH

EPITERMAL: Formado a profundidades superficiales (MESOTERMAL: Formada a profundidades intermedias (1500-4500 m) y temperaturas intermedias (200-400°C).
HIPOTERMAL: Formada a mayores profundidades (>4500 m) y temperaturas elevadas (400-600°C).

CONJUNTO DE MINERALES: corresponde a una agrupación de minerales que ocurren en contacto directo y no muestran
evidencia de reacción unos con otros.
ASOCIACIÓN DE MINERALES: corresponde a un grupo de minerales que son característicos de una zona o porción de alteración, los cuales no están todos en contacto entre sí y no fueron necesariamente depositados al mismo tiempo.

ZONAS MINERALES: son comúnmente usadas en mapas, pero ellas son ambiguas ya que ellas representan patrones de fluidos de distintas edades.

Hidrólisis: El H⁺ es consumido y el fluido se hace más BÁSICO, continuando hasta que el feldespato-K es agotado.

Catión-base: la acumulación de cationes en el fluido (producto o no de la hidrólisis) podría afectar la alteración hidrotermal, ya que estos cationes pueden reaccionar con la roca de caja.

Tipos de alteración:

Alteración potásica

• PRINCIPAL: Feld K y/o biotita (magnetita)
• MENOR: cuarzo, sericita, clorita, pirita, magnetita, anhidrita
• pH: 7
• Temperatura: 400° a 600-800°C. ADD: K, Fe, Mg

Alteración Na-Ca

• PRINCIPAL: Albita (Na Plagioclasa) y Actinolita, Epidota
• MENOR: Magnetita, K Feldespato, Biotita
• pH: 5 a 6
• TEMPERATURA: > 300. ADD Na, Ca, Mg, Fe.

Alteración propilítica

• PRINCIPAL: Clorita y epidota
• MENOR: Calcita, albita, pirita (cuarzo, magnetita, illita, actinolita, hematita)
• pH: 6 a 7
• Temperatura:

Alteración sub-propilítica

• PRINCIPAL: Clorita, ceolita, illita, sílice
• MENOR:
• pH: Neutro a alcalino
• Temperatura: menor a 250°

Alteración fílica

• PRINCIPAL: Sericita, pirita, cuarzo
• MENOR: Illita, clorita
• pH: 5 a 6
• Temperatura: 400 a 250°C
• ADD: K, S, Si.

Alteración clorita-sericita-arcillas

• Transformación de minerales máficos a clorita
• Feldespatos a sericita y/o illita
• Magnetita (primaria o hidrotermal) a hematita

Alteración argílica

• PRINCIPAL: Arcillas (grupo caolín y esmectita-montmorillonita)
• MENOR: Cuarzo
• pH: 4 a 5
• Temperatura:

Alteración argílica avanzada

• PRINCIPAL: Alunita, dickita, pirofilita, cuarzo
• MENOR: Diásporo, jarosita
• pH: 1 a 3
• Temperatura: