GEOQUÍMICA DE LAS ROCAS SEDIMENTARIASComprende la redistribución de los elementos de las rocas por agentes físicos, químicos y biológicos en un ambiente supérgeno que conllevan a la formación de las rocas sedimentarias con nuevos ensambles mineralógicos. Roca inicial Reaccionantes Roca Sedimentaria Productos Intemperismo PROCESO GEOQUÍMICO SUPÉRGENO Meteorización, Erosión, Transporte, Sedimentación y Diagénesis Interacción roca-aire-agua genera movilidad de elementos. Identificación de alteraciones en rocas ígneas. Índices de Alteración Cambios composicionales en el transporte. Cambios químicos en la diagénesis. Características geoquímicas de los sedimentos H 2 O O 2 CO 2 Energìa Solar Sulfuros Roca Calizas REACCIONES GEOQUÍMICAS EN EL AMBIENTE SUPÉRGENO 1.- Silicatos + H 2 O + O 2 → 2.-Carbonatos + H 2 O + O 2 → 3.-Sulfuros + H 2 O + O 2 → 4.-CO 2 + H 2 O → 5.-SiO 2 + H 2 O → REACCIONES GEOQUÍMICAS EN EL AMBIENTE SUPÉRGENO 4KAlSi 3 O 8 + 22H 2 O → 4K + +4OH - + Al 4 Si 4 O 10 (OH) 8 + 8H 4 SiO 4 CaCO 3 + H 2 O → Ca +2 + HCO3 - + OH - CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3 CaCO 3 + H 2 CO 3 → Ca +2 + 2HCO 3 - REACCIONES GEOQUÍMICAS EN EL AMBIENTE SUPÉRGENO FeS 2 + 7/2O 2 + H 2 O → Fe +2 + 2SO 4 -2 + 2H + 2FeS 2 + 15/2O 2 + 4H 2 O → Fe 2 O 3 + 4SO 4 -2 + 8H + 6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2 Clorofila + E. Solar Interacción Agua-Aire-Roca I Los procesos exógenos de los ciclos geoquímicas son controlados fundamentalmente por equilibrios químicos en disoluciones o en la interfase agua-roca. La acción del agua depende en gran parte de su pH. Las aguas ácidas o alcalinas descomponen los minerales y rocas con una velocidad proporcional a la diferencia de pH con el del agua pura. Las sustancias químicas más importantes disueltas en las aguas naturales son: O2, CO2, HNO3, H2SO4, NH3, ácidos húmicos y cloruros. Estas sustancias proceden de la atmósfera, de las disolución de rocas de la actividad y degradación biológica y de las emanaciones volcánicas. Los procesos que se producen en la meteorización comprenden: hidratación, hidrólisis, oxidaciones, reducciones, carbonataciones y disoluciones. Interacción Agua-Aire-Roca II La meteorización prolongada produce importantes pérdidas de los componentes químicos originales de las rocas. Estas pérdidas dependen mucho del clima y de la composición de las rocas. Los minerales tienen distinta resistencia a la meteorización (OI<Px<Anf<Bi<Ms). Los residuos que quedan por la meteorización están compuestos por los minerales más estables en las condiciones superficiales: (Q, arcillas, oxi-hidróxidos de Fe+3 y Al) Un aspecto importante de las propiedades geoquímicas de las soluciones es la distribución de los componentes entre las distintas especies (p. ej. H 2 CO 3 , HCO 3 - y CO 3 -2 Interacción Agua-Aire-Roca III La alteración hidrotermal de los basaltos submarinos provoca su transformación en rocas con paragénesis de baja temperatura y condiciona de forma importante la composición del agua marina. El agua marina provoca alteraciones y cambios en las rocas sedimentarias y en los sedimentos de las cuencas marinas (disolución de algunos minerales, alteración de vidrios volcánicos e interacciones diagenéticas). Otros cambios asociados a la acción del agua marina son la formación de rocas de precipitación química o bioquímica y de rocas evaporíticas. En las áreas continentales los procesos de alteración se deben a disoluciones y alteración por componentes atmosféricos o de la actividad biológica, y son más importantes en las zonas más cálidas y húmedas. Interacción Agua-Aire-Roca IV Alteración superficial en áreas continentales de rocas ricas en sulfuros (formación de sulfuros y ácidos), que pueden producir yacimientos supergénicos. Disoluciones de rocas carbonatadas por las aguas superficiales y subterráneas. Este proceso, junto a la precipitación biológica del carbonato cálcico es un sistema de gran importancia para la regulación del CO 2 en la atmósfera. Ejemplos de interacción Agua Roca I A.- Interacción entre intrusiones ígneas y agua subterránea: con frecuencia, las intrusiones someras se asocian a sistemas hidrotermales convectivos y determinan que las rocas de caja próximas a las intrusiones estén empobrecidas en 18 O y en D con relación a los valores normales, y que los minerales de la roca intrusiva y de las rocas encajantes están en desequilibrio con los valores magmáticos. Esto es debido a la interacción con agua meteórica ya que las intrusiones actúan como motor de un sistema de circulación convectiva. Las relaciones agua/roca suelen variar entre <<1.0 y 7.0. B.- Interacción entre los basaltos de fondos oceánicos y el agua marina: Las rocas del fondo oceánico, preservadas como ofiolitas, han sufrido intercambios masivos con soluciones hidrotermales que son fundamentalmente agua marina. Stakes O`Neil (1982) han calculado relaciones agua/basalto superiores a 50 para basaltos recientes de la dorsal del Pacífico. El sistema hidrotermal convectivo absorbe agua marina fría que es calentada en las inmediaciones de la cámara magmática activa y el agua caliente producida es la fuente de las soluciones hidrotermales responsables de la formación de yacimientos de sulfuros masivos asociados a las ofiolitas (ej. Troodos en Chipre). Ejemplos de interacción Agua Roca II C.- Interacción agua-roca en los sistemas metamórficos: El estudio de los isótopos de oxígeno puede determinar el modelo de movimiento de los fluidos y el estudio combinado de isótopos de oxígeno e hidrógeno puede informarnos de la composición isotópica del fluido original en equilibrio con la roca metamórfica. La presencia o ausencia de una fase fluida, puede explicar que en algunos casos, rocas sedimentarias interestratificadas no hayan alcanzado el equilibrio durante el metamorfismo, mientras que en otros se encuentre una gran uniformidad en las composiciones isotópicas de oxígeno. Las relaciones agua/roca son muy variables en los sistemas metamórficas y fluctúan entre influjos masivos de agua externa a valores muy pequeños (W/R=0.1 a 0) en las rocas granulitas. Como regla general, es de esperar que la relación agua/roca se reduzca progresivamente por deshidratación durante el metamorfismo progrado. Los isótopos de oxígeno por solos no pueden determinar la naturales de un fluido rico en oxígeno, dado que el H2O, el CO2 y los fundidos silicatados son todos ellos reservorios ricos en oxígeno. Por tanto, es necesario el estudio de los isótopos de hidrógeno para determinar si el fluido es agua y poder identificar su origen. Ejemplos de interacción Agua Roca III D.- Interacción de agua-roca durante la formación de yacimientos hidrotermales. Hay una gran variación de tipos de agua implicados en la formación de yacimientos hidrotermales. Los depósitos de tipo Pórfido de cobre, se han formado por interacción de agua magmáticas y aguas meteóricas calentadas. Los yacimientos de sulfuros masivos de tipo Chipre, están claramente relacionados con agua marinas. Los yacimientos de Pb-Zn de tipo Missisipi Valley se han formado por aguas formacionales calentadas, similares en composición isotópica y salinidad a las salmueras de campos petrolíferos. Las mineralizaciones de Au en el cinturon de rocas verdes de Abitibi, se asocian a aguas metamórficas que se liberaron en los procesos de deshidratación metamórfica. Identificación de Alteraciones en Rocas Ígneas En los materiales volcánicos submarinos, la situación es muy variable y depende de los materiales y de la profundidad de emisión En procesos meteóricos normales, los minerales fémicos se transforman en óxidos de hierro y arcillas esmectíticas y los feldespatos en arcillas caoliníticas. En las rocas ácidas, los elementos mas móviles son Na, Ca, Mg, K y Si y en las básicas Ca, Mg y Na