ga1-exploración geoquimica

GEOQUIMICA APLICADA

Preparado por: Miguel Calcina Benique

Fuente: Charles Moon, Lloyd, Thomson,

Levinson, Ingemmet.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN AREQUIPA FACULTAD DE GEOLOGIA, GEOFISICA Y MINAS

ESCUELA DE POSTGRADO Maestría en Ciencias de la Tierra - Mención Exploración Geológica

UNSA-MCT 2013 Geoquímica Aplicada 1

INDICE • Prospección geoquímica

• Dispersión primaria y secundaria • Ambientes geoquímicos • Elementos trazadores • Barreras geoquímicas • Anomalía y contraste geoquímico • Metodologías de exploración geoquímica • Representación de datos • Interpretación de resultados y Procesamiento de

los datos UNSA-MCT 2013 Geoquímica Aplicada 2

Geoquímica

• Especialidad de las Cs de laTierra que, sobre la base de la geología y de la química, estudia la composición y dinámica de los elementos químicos en la tierra, determinando la abundancia absoluta y relativa, distribución y migración de los elementos entre las diferentes partes que conforman la tierra (hidrósfera, atmósfera, biosfera y geosfera).

• La geoquímica estudia la química de la Tierra, comenzando con el origen, distribución y evolución de los elementos que constituyen al planeta. Trata sobre la distribución y concentración de los elementos químicos en los minerales formadores de las rocas y en los productos derivados de ellas, así como en los seres vivos, el agua, la atmósfera y sus interrelaciones.


Prospección Geoquímica

• La prospección geoquímica incluye todos los métodos de prospección minera basados en medidas sistemáticas de una o mas propiedades químicas de materiales naturales.

• La PG se ha desarrollado desde las etapas iniciales con los ensayos químicos alrededor del depósito mineral.

• Particularmente aplica el uso del material superficial tales como: rocas, suelos, sedimentos, till o vegetación en áreas con pequeños afloramientos.


• El objeto es: – 1.- identificar el blanco o tarjet potencialmente

representativo de una mineralización y – 2.- la seguridad de eliminar un terreno estéril.

• Literatura sobre PG es bastante amplia, pero accesible.

Las técnicas geoq están dadas en Garland (1989), y una amplia bibliografía es citada en Hawkes (1982, 1985, 1988)

• Técnicas de la teoría de exploración es dada por Rose et al (1979) y Levinson (1980).

• Publicaciones de Association of Exploration Geochemist , Journal of Geochemical Exploration, artículos en Applied Geochemistry.


Determinar anomalías geoquímicas relacionadas con cuerpos o estructuras mineralizadas

Cuerpo mineralizado

Anomalía geoquímica

OBJETIVO DE LA EXPLORACIÓN GEOQUÍMICA

Zona Exploración

Roca Caja

Fuente: INGEMMET UNSA-MCT 2013 Geoquímica Aplicada 6

Anomalía Geoquímica

• Una anomalía siempre debe considerarse con respecto a algún marco de referencia: una muestra no es anómala por si sola.

• El punto de quiebre para exploraciones es denominado umbral de exploración y este valor es definido en base a marcos de referencia global, regional, distrital e incluso local, dependiendo de las condiciones específicas de exploración.


Valor de fondo (Background)

• El background es definido como el rango normal ( no un solo valor) de concentración de un elemento(s) en un área, excluyendo las muestras mineralizadas.

• Cuando las condiciones anómalas son reconocidas por los valores del background, contra los cuales estos pueden ser comparados

• Los valores del background pueden ser determinados para cada elemento, para cada área y para cada tipo de roca, suelo, sediemento, y agua.


Anomalia


Umbral (Thershold)

• Un umbral de exploración no define un depósito mineral y no tiene relación alguna con una ley de corte.

• Es un valor que permite destacar aquellas zonas potenciales de contener una alta concentración de elemento(s) de interés discernir contenidos de fondo versus concentraciones mayores).


Valores de fondo y valor umbral Elemento Abundancia ppm Elemento Abundancia

Ca 33 000 Hg 0.02

C 230 Mo 1.5

Zn 2 Au 0.003

Zr 150 Ag 0.05

Cu 50 Pt 0,0005

Cr 100 Pb 10

Sn 80 K 25 000

F 600 Si 291 000

P 900 Na 25 000

Fe 46 500 Ti 4 400

Li 30 Th 10

Mg 17 000 U 2,5

Mn 1000 W 1 UNSA-MCT 2013 Geoquímica Aplicada 11

o 1.- Diseño y planeamiento o 2.- Muestreo de campo o 3.- Preparación de las muestras o 4.-Análisis químico o 5.-Presentación e interpretación de

datos o informe Cada uno de estas faces es totalmente

dependiente de los precedentes. Los problemas en uno afectarán negativamente a todas las fases siguientes, cada fase es esencial y todas deben tener alto grado de cuidado y atención. (Lloyd, 1998)

Programa de exploración geoquímica Un PEG propiamente dicho comprende varias fases sucesivas e interdependientes como:

Según Closs


Diseño y Planeamiento

• Las técnicas de estudios de campo y los métodos analíticos dependen del metal buscado y su ubicación. Para esto debe tener

• Información del tamaño del depósito, la mineralogía, litología, geoquímica, ambiente y características geométricas de los blancos del cuerpo mineralizado.

• Ayudan en el diseño los modelos conceptuales como el paisaje geoquímico, modelos de depósitos minerales (depósitos de Au tipo Carlín, IOCG, VSM, epitermales).

• El geólogo comenzará con reconocer la asociación de elementos con un tipo de depósito en particular.


Alcances y limitaciones

• Los alcances y las limitaciones de un estudio de exploración geoquímica estarán dados por las condiciones de terreno, tipo de metal y depósito en exploración, clima, accesos, topografía y morfología, presupuesto, etc.


Limitaciones en la Prospección Geoquímica

Fuente: Levinson 1972,1980)

Otro factor importante a considerar es la relativa disposición del target , esto puede ser caracterizado como A) outcropping ore, B) parcialciamente outcropping ore, C) CM completamente ciego y D) CM enterrado por una capa estéril muy joven. Diferentes técnicas son requeridos para estas condiciones Ej MMI (Thomson, 1986)


A. El cuerpo mineral intercepta la superficie de tal manera que el mineral ha sido erosionado, Cuerpo Mineralizado está prácticamente expuesto a la observación pero, puede estar cubierto por la vegetación o suelos transportados; también puede estar oculto por lixiviación y cambios mineralógicos producidos por la meteorización. Ej gossan

B. El cuerpo mineral no intercepta la superficie pero puede yacer dentro de la zona de intemperismo. Un estudio geoquímico de rocas puede detectar un patrón de dispersión primaria que sobreyace al depósito.

C y D. son cancelados por una cobertura post mineral y las técnicas de exploración geoquímica regional y detalle prácticamente son imprescindibles.

PATRONES DE DISPERSIÓN ASOCIADOS CON DEPOSITOS


Materiales por Muestrear

UNSA-MCT 2013 18

Geoquímica Sedimentos/HMC

Geoquímica de Suelos

Litogeo

qu

ímica

Geoquímica de Aguas

Geoquímica Aplicada

Cuáles son las herramientas de la geoquímica?

• Análisis Geoquímico, Determinación del contenido absoluto de un elemento o compuesto químico determinado, en un material geológico (Rs, suelos, sedimentos, aire, agua)

• Análisis isotópico, Roca total, mineral, líquidos.

• Razones isotópicas: 87Sr/86Sr, 18 O/16 O, La/Yb

• Análisis elemental, Roca total, concentrado de minerales, líquidos acuosos, gases. – Elem químicos. Cu, Au. – Compuestos: SiO2,SO4, pH, Eh,

T°


Para que un dato analítico sea completo debe incluir la incertidumbre de la medición.

Por ejemplo: Ba 835 ± 15 ppm

Indicadores de la calidad de datos analíticos:

Sesgo (Exactitud) Indica la cercanía entre el valor determinado y el valor conocido (o real). Se determina por:

Análisis repetidos de un patrón estable

Análisis de duplicados

Análisis de adiciones conocidas a blancos o

muestras.

Precisión Es la medida de la cercanía con la que coinciden los resultados obtenidos al aplicar

repetidamente el procedimiento analítico bajo ciertas condiciones. Se puede evaluar por

medio de:

Aseguramiento de calidad de datos analíticos

Análisis repetido de patrones estables (Muestras de Referencia Certificadas).

Estudio de comparación entre laboratorios.


Técnicas Analíticas

• Las técnicas más utilizadas en minería y áreas relacionadas son las siguientes: – AAS – ICP –OES, ICP-MS. – Activación neutrónica

INAA – XFR, Infrarrojo – Ensayos al fuego


Análisis de rocas

En la técnica más convencional, la

muestra se debe poner en solución

usando ácidos puros, mezclas de

ácidos o fundentes.

La muestra en solución es introducida

en un plasma con T entre 5,000 y

10,000°K, donde en milisegundos es

volatilizada, las moléculas son

disociadas y los átomos son ionizados

y excitados.

Plasma:

Gas eléctricamente neutro de muy alta

temperatura que contiene moléculas,

átomos, iones y electrones generados

por disociación y ionización térmica.

El plasma se genera por medio de la

inducción de una corriente de alta

frecuencia en argón ionizado.

Detección se puede hacer con:

Espectrómetro de emisión atómica.

Espectrómetro de masas.

Plasma Acoplado por Inducción Inductively Coupled Plasma (ICP)

MX (sln.) → MX (aerosol líq.) (nebulización) → MX (aerosol sólido) (desolvatación) → MX(g) (volatilización) → Mº + Xº (disociación) Mº →M+ + e- (ionización) Mº →MY (asociación) Mº → M* (g) → M + hν (excitación/emisión)


Análisis de rocas

Análisis Instrumental por Activación de Neutrones Instrumental Neutron Activation Analysis (INAA)

En esta técnica, las muestras sólidas en

polvo son irradiadas con neutrones en

un reactor nuclear.

En este proceso se generan isótopos

radioactivos por captura de neutrones.

Durante el decaimiento de estos

isótopos se emite radiación gamma de

longitud de onda o energía característica

para cada núclido, en tiempos de

dependen de la vida media.

Al medir la radiación gamma en un

espectro de longitudes de onda se

obtendrán picos correspondientes a los

diferentes elementos.

La cantidad de radiación a una cierta

longitud de onda (área del pico) es

directamente proporcional a la cantidad

del elemento.

Método primario. No requiere de

materiales estándares de referencia. UNSA-MCT 2013 Geoquímica Aplicada 23

• Valores se comparan con valores de materiales de referencia.

Fluorescencia de Rayos X • Se pueden detectar elementos

con número atómico 11 (sodio) a

92 (uranio) a concentraciones

• desde ppm hasta 100%.

• Las muestras son bombardeadas

con protones de alta energía

(rayos X), que desplazan

electrones de las capas internas

del átomo.

• Átomos externos ocupan los sitios

vacantes dejados por los

electrones desplazados, emitiendo

radiación equivalente a la

diferencia de energía entre los dos

estados.

• La longitud de onda de la

radiación emitida es característica

del elemento y la intensidad de la

radiación es proporcional a la

concentración del elemento.


Análisis de rocas

FeO El contenido de Fe2+ en la muestra se determina con un método titrimétrico por Redox.

La muestra se digiere en ácidos y se titula con una solución de Permanganato de Potasio

(KMnO4).

Pérdida por ignición o pérdida por calcinación (Lost Of Ignition, LOI)

El contenido de volátiles es determinado por método gravimétrico, calentando una cantidad

de la muestra exactamente pesada en una mufla hasta 1000ºC, manteniendo la

temperatura por 1 hora. Una vez enfriada la muestra se vuelve a pesar. De la diferencia de

peso se calcula la pérdida por ignición en porcentaje.

H2O-

Agua adsorbida en la muestra (humedad). Se determina por gravimetría calentando la

muestra a 110ºC por una hora.

H2O+

Agua ligada a estructuras minerales. El H2O se libera calentando la muestra a 1,100ºC y se

conduce con un gas inerte a una celda de titulación (Método redox de Karl-Fisher).

SO2 + I2 + 2H2O H2SO4 + 2HI

CO2 LECO: El CO2 de la muestra se libera calentando la muestra en un horno de inducción. La

detección se hace en un espectrómetro de infrarojo.

Otros métodos analíticos


Microsonda electrónica Un haz de electrones se enfoca en una pequeña área (µm) de una sección pulida y genera

rayos X. La intensidad de la radiación se mide con espectrómetros de dispersión de

longitud de onda. Se pueden obtener análisis multielementales de materiales geológicos en

el rango de 100 ppm a 100%.

Ablación con láser

Permite el muestreo directo de sólidos (vidrio volcánico, minerales, inclusiones fluidas) o

polvos comprimidos por medio de un rayo láser. Acoplado a un ICP-MS permite el análisis

de elementos en niveles traza.

Microsonda iónica sensitiva de alta resolución

(Sensitive High Resolution Ion Microprobe, SHRIMP)

Un haz de iones primarios de oxígeno o cesio se enfoca en la superficie (10 to 30 µm de

diámetro; 0.5-1µm de profundidad) y una fracción del material dispersado se ioniza (forma

iones secundaros). Se pueden analizar rocas y secciones delgadas, o granos individuales

montados, cortados y pulidos para exponer su estructura interna.

Permite medir composiciones isotópicas (p. ej. Sr, Pb, U, Hf, S) y hacer análisis de

elementos traza. Una de las aplicaciones importantes es el fechamiento U-Th-Pb en

cristales de circón, monacita, titanita, rutilo, perovskita.

Análisis de rocas

Técnicas microanalíticas


FRX ICP-MS INAA

mg/kg mg/kg mg/kg

La 0.05 0.05

Ce 0.05 1

Pr 0.01

Nd 0.05 1

Sm 0.01 0.01

Eu 0.005 0.05

Gd 0.01

Tb 0.01 0.1

Dy 0.01

Ho 0.01

Er 0.01

Tm 0.005

Tb 0.01 0.1

Yb 0.01 0.05

Lu 0.002 0.01

Elementos Traza

Límites de detección Límites de detección

Comparación de Técnicas Analíticas

Análisis de rocas

FRX ICP-MS INAA

ppm ppm ppm

Ba 5 1 20

Co 5 0.1 0.1

Cr 5 0.5 0.5

Cs 0.05 0.2

Hf 0.1 0.2

Nb 2 0.1

Ni 5 0.5 50

Pb 5 0.5

Rb 2 0.2 10

Sc 1 0.01

Sr 2 0.2 100

Ta 0.1 0.3

Th 0.1 0.1

U 0.1 0.1

Y 2 0.1

Zr 5 1UNSA-MCT 2013 Geoquímica Aplicada 27

Elementos mayores: > 1%

SiO2

Al2O3

Fe2O3

FeO

MgO

CaO

Na2O

K2O

H2O

Elementos menores: 0.1 - 1%

(Usualmente se incluyen con

los elementos mayores)

TiO2

MnO

P2O5

CO2

Elementos traza: <0.1%

Se expresan en ppm

(1% = 10,000 ppm)

Rb, Nb, Li, Be, La, Ce,

Th, U, etc.

Relaciones isotópicas

87Sr/86Sr 143Nd/144Nd 207Pb/204Pb 206Pb/204Pb

18O , etc.

Análisis de rocas


ELEMENTOS MAYORES - Varían en un factor menor que 100

(generalmente es mucho menor que

este valor).

- En general se reportan 11 elementos

mayores/menores en análisis de

rocas y minerales.

- Constituyentes estructurales

esenciales en minerales.

ELEMENTOS TRAZA - Tienen concentraciones que pueden

variar hasta en un factor de 1,000.

- Aproximadamente 90 de los

elementos químicos conocidos se

presentan en rocas y minerales en

niveles traza (límite arbitrario: < 0.1%;

<1,000 ppm).

- En general sustituyen a elementos

mayores en estructuras minerales.

250 ~0 ppm

SiO2

MgO

Elementos Mayores


Los elementos mayores controlan las fases minerales presentes a ciertas

condiciones de cristalización del magma.

Para facilitar la interpretación de los datos geoquímicos se emplean:

1) Diagramas binarios (X-Y).

a. Valor absoluto de los componentes químicos

b. Relaciones de componentes químicos

2) Diagramas ternarios.

3) Normas que de alguna manera representan posibles modas (p. ej. CIPW).

4) Representaciones matemáticas de la información composicional

5) Modelos.

Elementos Mayores


Diagramas de variación binarios (X-Y)

En conjuntos de rocas ígneas

cogenéticas (comagmáticas), los pares

de óxidos están fuertemente

correlacionados.

Las correlaciones o tendencias se

pueden generar, de forma individual o en

combinación, a consecuencia de:

• fusión parcial,

• cristalización fraccionada,

• mezcla de magmas, o

• contaminación.

Generalmente se considera que las

tendencias representan el curso de la

evolución química de los magmas, sin

embargo es más probable que

representen el promedio de las

tendencias de evolución de muchos

lotes de magma, los cuales muy

probablemente no eran idénticos en

composición dando lugar a procesos de

diferenciación ligeramente diferentes

para cada lote.

Debido a esto y al error analítico se

observa cierta dispersión de los datos.

Posibles

“tendencias” Elementos Mayores


Diagrama TAS IUGS, Le Bas et al. (1986)

Se aplica a rocas volcánicas

frescas (H2O<2% y CO2 < 0.5%)

en las que no es posible determinar

la composición modal.

Los análisis deben ser recalculados

al 100% en base seca (sin H2O y CO2,

PPC).

Se apoya en norma CIPW.

Basalto:

Basalto alcalino: ne normativa

Basalto subalcalino: hy, q norm

Tefrita: < 10 % ol norm.

Basanita: > 10 % ol norm.

Traquita: q < 20% en q+ab+an+or

Traquidacita: q > 20% en q+ab+an+or

Clasificación de rocas volcánicas basada en la composición química de roca total


Rocas alcalinas:

• Subsaturadas en sílice

• Contienen ne normativa

• Comúnmente incluyen alguno(s)

de los minerales:

- Feldespatoides (nefelina, leucita)

- Analcima

- Feldespato alcalino

- Anfíboles alcalinos

- Clinopiroxenos alcalinos

- Soluciones sólidas biotita-flogopita

- Olivino

NO CONTIENEN:

ORTOPIROXENO, CUARZO

Clasificación basada en la composición química de roca total

Series de rocas magmáticas


Subdivisión de rocas subalcalinas


Series de rocas magmáticas

Series shoshoníticas


Saturación en alúmina


Especialmente importante en la clasificación de rocas félsicas



Aumenta grado de saturación en Al

Índice de saturación en

alúmina:

Al2O3 / (K2O+Na2O+CaO)

Las relaciones son

molares!!

Dividir % en peso del óxido

entre el peso molecular del

óxido.

Saturación en alúmina


Hawaii basalt data set analyses Secuencia de cristalización: Olivino

Augita

Plagioclasa

Enstatita

Magnetita

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

SiO2 48.05 48.43 47.92 48.21 49.16 49.20 49.71 50.10 50.37 50.56 50.74 50.85 50.92 51.24 53.42 56.07

TiO2 2.04 2.00 2.16 2.24 2.29 2.57 2.68 2.71 3.09 3.16 3.35 3.36 3.61 3.74 3.36 2.97

Al2O3 10.33 10.70 10.75 11.37 13.33 12.77 13.65 13.78 14.02 13.92 13.57 14.02 13.80 13.60 13.75 13.78

Fe2O3 1.34 1.15 1.08 1.50 1.31 1.50 1.19 1.89 1.88 1.78 1.36 1.90 1.85 1.87 1.96 1.93

FeO 10.19 10.08 10.65 10.18 9.71 10.05 9.72 9.46 10.07 10.18 10.63 10.44 10.71 11.19 10.45 9.78

MnO 0.17 0.17 0.18 0.18 0.16 0.17 0.17 0.17 0.17 0.18 0.18 0.18 0.19 0.18 0.18 0.18

MgO 17.39 16.29 15.43 13.94 10.41 10.00 8.24 7.34 6.75 6.33 6.16 5.68 5.46 5.12 3.92 2.70

CaO 8.14 8.67 9.33 9.74 10.93 10.75 11.59 11.46 10.39 10.24 9.94 9.71 9.45 9.03 7.75 6.54

Na2O 1.66 1.71 1.79 1.89 2.15 2.12 2.26 2.25 2.35 2.61 2.69 2.77 2.80 2.81 3.34 3.86

K2O 0.36 0.35 0.44 0.44 0.51 0.51 0.54 0.57 0.62 0.64 0.67 0.74 0.75 0.83 1.10 1.36

P2O5 0.19 0.18 0.23 0.22 0.20 0.25 0.25 0.27 0.32 0.33 0.37 0.38 0.40 0.41 0.59 0.77

Total 99.86 99.73 99.96 99.91 100.16 99.89 100.00 100.00 100.03 99.93 99.66 100.03 99.94 100.02 99.82 99.92

Mg' = Molar Mg/(Mg+Fe2+

) 0.75 0.74 0.72 0.71 0.66 0.64 0.60 0.58 0.54 0.53 0.51 0.49 0.48 0.45 0.40 0.33

A 7 7 8 9 12 12 13 14 15 16 17 18 18 18 24 29

F 34 35 38 38 43 44 47 48 51 52 53 53 54 56 56 55

M 59 57 55 53 46 44 40 37 34 32 31 29 28 26 21 15

% líquido remanente (K2O) 100% 103% 82% 82% 71% 71% 67% 63% 58% 56% 54% 49% 48% 43% 33% 26%

% líquido remanente (P2O5) 100% 106% 83% 86% 95% 76% 76% 70% 59% 58% 51% 50% 48% 46% 32% 25%

Norma CIPW y valores calculados

Cuarzo 0 0 0 0 0 0 0 1.3 2.8 2.4 2.6 3.2 3.9 4.9 7.6 10.7

Plagioclasa 39.3 40.7 40.9 43.1 49.4 47.9 50.8 51.0 51.9 52.7 52.1 53.3 52.8 52.0 53.3 54.1

Ortoclasa 2.6 2.5 3.2 3.2 3.6 3.7 3.8 4.0 4.4 4.5 4.7 5.2 5.3 5.8 7.6 9.3

Diopsida 14.9 16.4 19.0 19.6 20.8 21.1 22.8 22.0 17.7 18.2 18.0 16.5 16.0 15.0 11.3 8.1

Hiperstena 19.8 19.7 13.8 14.8 13.3 16.9 15.1 16.2 17.2 16.0 16.5 15.2 15.1 15.2 13.2 11.2

Olivino 19.2 16.8 19.0 14.8 8.5 5.4 2.7 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Ilmenita 2.6 2.5 2.7 2.8 2.8 3.2 3.3 3.3 3.8 3.9 4.1 4.1 4.4 4.6 4.0 3.5

Magnetita 1.2 1.0 0.9 1.3 1.1 1.3 1.0 1.6 1.6 1.5 1.2 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6

Apatita 0.4 0.4 0.5 0.5 0.5 0.6 0.6 0.6 0.7 0.7 0.8 0.8 0.9 0.9 1.3 1.6

Mg/(Mg+Fetotal) en la roca 73.1 72.3 70.3 68.3 63.0 61.0 57.6 54.0 50.6 48.9 48.1 45.5 44.0 41.5 36.4 29.5

Mg/(Mg+Fe2+

) en silicatos norm. 79.6 78.5 76.6 76.4 72.0 71.1 67.9 67.3 64.5 62.7 60.4 60.0 58.8 56.0 50.9 42.8

Ca/(Ca+Na) en la roca 73.0 73.7 74.2 74.0 73.7 73.7 73.9 73.8 71.0 68.4 67.1 66.0 65.1 64.0 56.2 48.4

Ca/(Ca+Na) en plagioclasa norm. 56.9 57.2 55.4 55.6 56.6 55.6 55.7 56.1 55.1 51.0 48.8 48.7 47.6 46.6 39.1 31.9

Índice de diferenciación (norma) 42.0 43.2 44.1 46.3 53.0 51.6 54.6 56.3 59.1 59.7 59.5 61.7 62.0 62.7 68.5 74.0

Densidad calculada, g/cm3

3.14 3.13 3.14 3.12 3.08 3.09 3.07 3.07 3.06 3.05 3.05 3.04 3.05 3.05 3.00 2.95


Composición de fenocristales

% en peso de los óxidos mayores

Olivino Plagioclasa Augita Enstatita Magnetita

SiO2 40.01 51.50 51.20 54.10 0.10

TiO2 0.04 0.12 1.11 0.27 22.70

Al2O3 1.13 29.50 2.62 1.66 1.44

Fe2O3 0.30 0.06 0.81 0.89 24.37

FeO 12.33 0.84 9.19 10.80 46.37

MnO 0.17 0.00 0.19 0.19 0.76

MgO 44.77 0.09 17.10 29.40 3.18

CaO 1.21 13.70 17.80 1.98 0.00

Na2O 0.00 3.46 0.08 0.00 0.00

K2O 0.00 0.13 0.00 0.00 0.00

P2O5 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Total 99.96 99.40 100.10 99.29 98.92

Molar Mg/(Mg+Fe2+) 0.87 0.16 0.77 0.83 0.11

A 0 79 0 0 0

F 22 19 35 27 94

M 78 2 65 73 6

Volcán Kilauea, Hawaii


0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

45 50 55 60

SiO2 % peso

K2O

%

peso

Serie Calcilalcalina

Serie

Calcilalcalina

de alto K

Serie Calcilalcalina

de bajo K (Tholeítica)

Serie Shoshonítica

0

2

4

6

8

10

37 42 47 52 57 62

SiO2 % en peso

Na

2O

+ K

2O

%

en

pe

so

Basalto Andesita Basáltica

Norma CIPW: Muestras 1-7 Normativas en olivino, diópsida e hiperstena Saturadas en sílice Tholeiitas de olivino Muestras 8-16 Normativas en cuarzo, diópsida e hiperstena Sobresaturadas en sílice Tholeiitas de cuarzo

Volcán Kilauea, Hawaii

Clasificación

F

MAUNSA-MCT 2013 Geoquímica Aplicada 39

Comportamiento de elementos traza en los magmas

• 1.- E. T q´precipitan con El mayores, Ge con Si, Ga con Al, Sc con Al y Mg, Rb, Cs, Ba con K en micas, Sr, Mn con Ca, Li con Mg y Fe en micas, Ni, Co y Pt como calcofilos parc en estr. Ol.

• 2.- El. T parcialmente camuflados en parte en silicatos: Be con Si y Al; Li con Mg, Fe, Al; B en parte con Si formando borosilicatos

• 3.- El T que se enriquecen en soluciones residuales: W, Mo, Sn, As, Bi forman minerales despues del enriquecimiento.

• Los elementos calcofilos: Cu, Ag, Zn, Pt, Hg, Sb; Co, Ni, Cd; Se, Te, S, Au.

• 4.- El T q´forman minerales no silicatados y apenas se pres la crist. primaria: Pt, sulf Fe,Ni,Co, Cr en espinelas Ti en Illmenita.


• El comportamiento de algunos metales de la t.p (I al VIIIB), se combinan preferentemente con el S si este existe en el magma(calcof) y precipitan en forma de sulfuros formando enlaces + covalentes (aniones).

• Cobre.- Cu+ (0,96 -0,99ª) --- > Na (0.97 -0,98 A) en las Pgls, ni el Cu 2+ (0,72 A), x el Fe2+ (0,74 A) en los ferromagnesianos debido a la mayor electronegatividad del Cu (1,77) -- -> Na (1.18) y del Cu2+ (2.35) --- > Fe2+ (1.85), xlt se combinan con S en las 1ras estadios de la consolidación del magma básico o se concentran en el magma residual hasta q´ S alcance la concentración suficiente p/f CuFeS2

• Manganeso, Mn2+ (0,80ª) --- > Fe2+ (0,74 A) debido a su menor electr (1,4 --- > Fe2+ (1,65).


ET en procesos magmáticos

• HFSE: High Field Strenght Elements; son llamados x su alta carga de ionización: Zr, Hf, Th, (+4), Ta, Nb (+5), U+6 +4 , C.I. (a) y RI (p), a exepcion de U yTh. Debido a su C.I alta requieren uno o mas sustituciones dobles para mantener su balance de cargas. Hf y Zr son moderadamente incompatibles, Nb yTa son altamente incompatibles y menos electro+ q´alcalinos, alcalinotérreos y TR.

• Los HFSE son insolubles, son útiles en el estudio del origen de las rocas ígneas antiguas evidencias ambientes de formación, Ta y Nb estan presentes en concentraciones anómalas bajas en magmas asociados a zonas de subducción, relacionados a vulcanismos.


Las Tierras Raras y el Y

• Tierras raras: Lantánidos y Actínidos • En geoquímica REE: La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu. • Actínidos: U y Th • El Y se comporta de manera similar a las tierras raras medias-pesadas

• El Th tiene +4 y el U puede tener +4 o +6 (en condiciones oxidantes)

– El U+6 forma el ión uranilo (UO2-2) que es soluble en fluidos acuosos en condiciones

oxidantes


REEs tienen bajas electronegatividades: enlaces iónicos (como los álcalis) Su carga iónica es alta (+3), aunque Ce puede ser +4 (en condiciones oxidantes) y Eu +2 (en condiciones reductoras) Debido a su alto potencial iónico (carga/radio) las REE, el Th y el U+4:

–Tienden a ser insolubles en fluidos acuosos –No se movilizan durante el metamorfismo y/o el intemperismo

TR

• Las TR son elementos qcos ampliamente utilizados en los est. Petrogeneticos, x ser excelentes indicadores de los procesos geológicos que han ocurrido durante la fm de las rocas igneas.

• Las TR se dividen en TRL (La 57 a Sm 62), TRI (Eu 63 a Galidonio 64 y terbio 65), TRP (Itrio, disprosio 66 al lutecio 71).

• Las TRL se enriquecen en rs corticales mas felsicas, debido a la fusión parcial y cristalizacion fracionada dos magmas y Rs igneas.

• TR han sido considerados como inmoviles durante el metamorfismo y son buenos indicadores de materailes pre metamorficos.



Comportamiento de las Tierras Raras

• REE configuración electrónica es similar

• Radio iónico decrece de manera sistemática

• Radio iónico define su comportamiento en los materiales geológicos

¿Elementos Incompatibles?

• El grado de incompatibilidad dependerá del radio iónico y de la carga:

• HREE sustituyen al Aluminio en la estructura cristalina del granate

• Eu+2 sustituye al Ca en la plagioclasa

• Comportamiento importante en PETROLOGÍA


1

10

100

1000

La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu

sa

mp

le/C

I C

ho

nd

rite Upper Crust

N-MORB

Pm

0.01

0.1

1

10

100


Co

nce

ntr

ació

n p

pm Upper Crust

N-MORB

Pm

Diagramas de Tierras Raras

• Diagramas que expresan el logaritmo de las abundancias relativas con respecto

al número atómico: Diagramas de “Masuda”, “Masuda-Coryell” o “Coryell”

• Las abundancias relativas:

• concentración en la muestra/concentración en un material de referencia

• Valores de normalización utilizados (ver Rollinson 1993, pag. 134):

• Condritas

• Manto Primitivo

• MORB

• Etc..

Sin normalización Normalizado


¿Por qué los patrones de tierras raras son distintos?

1

10

100

1000


sa

mp

le/C

I C

ho

nd

rite Corteza Oceánica

Corteza Continental

Manto Primitivo

Diagramas multielementos o de “araña”

• LILE: Rb, Cs Sr y Ba

• HFSE: Nb-Ta y Zr-Hf

• REE: La-Lu


0.1

1

10

100

1000

Cs

Rb

Ba

Th U

Nb

Ta

K2

O La

Ce

Pb Pr

Sr

Nd Zr

Hf

Sm Eu

TiO

2

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Yb Y

Lu

Mu

estr

a/M

an

to P

rim

itiv

o

Corteza

N-MORB

E-MORB

OIB

Incompatible Compatible

ESTUDIOS DE ORIENTACION

• Consiste en determinar una serie de parámetros físicos como

– distancia de muestreo, fracción granulométrica adecuada, el mejor método analítico para análisis de elementos.

• Los datos resultantes de orientación deben habilitar la selección óptima del campo, laboratorio y procedimientos de la interpretación. Con suerte, estos procedimientos deben permitir la resolución clara de los modelos anómalos significantes, con un pequeño traslape entre anomalías y poblaciones del background.

Fuente: Lloyd, 1998 UNSA-MCT 2013 Geoquímica Aplicada 50

Factores p/ estudios de Orientación (Bloss & Nichol 1989)

• 1.- Comprender claramente el “Blanco” del tipo de depósito. • 2.- Comprender el ambiente superficial del área investigada • 3.- Inv la naturaleza de la dispersión primaria y secundaria de la

mineralización • 4.- Tipo de muestra disponible • 5.- Procedimiento de muestreo • 6.- Tamaño de la muestra • 7.- Intervalo de muestreo, orientación y densidad • 8.- Procedimientos para la preparación de la muestra • 9.- Tamaño y fracción para análisis • 10.- Método analítico requerido • 11.- Elemento a ser analizado • 12.- Formato para la Interpretación de los datos


Algunos Factores a ser determinados en

estudios de orientación por geoquímica de rocas

1.- Tipo de muestra. 2.- Tamaño y características de la muestra. 3.- El mejor elemento indicador. 4.-Rangos de background de elementos indicadores asociados con

diferentes tipos de rocas y niveles de threshold anómalos. 5.- La aplicabilidad de separador de minerales. 6.- Efectos de meteorización, tipo de roca, alteración hidrotermal y

otras variables geológicas en el background y contraste de anomalías.

7.-Forma, extensión y homogeneidad de anomalías y reproducción de valores para un solo sitio.

8.- Métodos de descomposición de la muestra y análisis. 9.- Reproducibilidad del muestreo. 10.- Procedimientos para la interpretación de Datos.


Algunos factores a ser determinados en estudios de orientación por geoquímica de suelos residuales

1.- Influencia de la topografía, drenaje, vegetación y tipo de roca en el desarrollo del perfil de suelo y geoquímica.

2.- Horizonte(s) óptimo para el muestreo de suelos. 3.- Mejores elementos indicadores (mena y/o pathfinder). 4.- Rangos de Background de elementos indicadores

asociados con diferentes tipos de rocas y niveles de threshold y anómalos).

5.- Fracción óptimo para el análisis (basado en el tamaño y/o magnética, gravedad específica, o las propiedades orgánicas).


6.- Método óptimo de la descomposición de la muestra (ácido fuerte, ácido débil, pirólisis, fusión, etc.).

7.- Método(s) óptimo para análisis (límite de detección, precisión, exactitud, interferencias).

8.- Intensidad, forma, extensión y homogeneidad de anomalías como sugerentes para la aplicación de método preferido a lo largo de una o dos secciones transversales de mineralización.

9.- Posibilidad de contaminación. 10.- Reproducibilidad del muestreo. 11.- Procedimientos para la interpretación de Datos.


TIPOS DE ANALISIS SEDIMENTOS

AGUAS

Multielementos ICP-MS

Concentrado Cu AAS

Au Ensayo al fuego AAS

Metales disueltos ICP-OES

Digestión con agua regia

Digestión multiácida

Digestión multiácida

Digestión con agua regia

Malla No 80

Malla No 200

Malla No 80

Malla No 200

Malla No 80

Malla No 80

Malla No 200

41

41

41

41

26

41

41

40

Tipos de análisis y número de muestras utilizadas en el estudio de orientación

Fuente: INGEMMET UNSA-MCT 2013 Geoquímica Aplicada 55

ga1-exploración geoquimica

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