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Inclusiones Fluidas
Inclusiones fluidas
Las inclusiones fluidas son porciones
pequeñas de líquido o de gas o de una
mezcla de estas dos fases, que fueron
atrapadas en imperfecciones de minerales
durante su crecimiento. Sus tamaños varían
de 1 a 100 m, usualmente entre 3 a 20 m,
raramente se puede encontrar inclusiones de
diámetros de unos centímetros.
Quartz crystal (9 mm) containing a large fluid inclusion (oil, gas,
water/brine and little solid bituminous residues). Valle di S. Lucano
(Dolomiti area, Italy). Found 1991. Paolo Scotti collection. Giacomo Brandazzi & Enrico Orsini photo.
Las inclusiones fluidas contienen un
remanente del fluido que depositó minerales
hidrotermales
Los volúmenes de las inclusiones son diminutos, generalmente la suma de los volúmenes de todas las inclusiones de un mineral abarca menos de 1% del volumen total del mineral que las contiene. Por Ej. Un cuarzo blanco que alberga 1 × 109 inclusiones/cm3 y que presenta solo inclusiones individuales con diámetros de 1 m tiene un contenido en volátiles de 0,1%
Forma y ocurrencia de las inclusiones
fluidas
Las formas de las inclusiones pueden ser irregulares, ovaladas o esféricas, pero también isométricas, tubulares alargadas y con bordes rectilíneos - como cubos, prismas y pirámides (cristal negativo). Tales formas coinciden con la estructura cristalina de los minerales que albergan las inclusiones.
Las inclusiones ocurren ya sea individualmente, en grupos característicos, en zonas o en masas a lo largo de superficies o planos en el cristal.
Características de inclusiones fluidas
A temperatura ambiental se puede encontrar inclusiones con todos los estados físicos (sólido, líquido, gaseoso), cuya calidad y cantidad depende de sus condiciones de formación.
Las inclusiones fluidas se producen tanto en minerales traslúcidos (Ej. cuarzo, calcita esfalerita, etc.), como en minerales opacos (Ej. calcopirita, pirita, magnetita, etc.), pero se pueden estudiar ópticamente solo en minerales traslúcidos o transparentes, aunque utilizando cámaras especiales se han podido estudiar recientemente inclusiones fluidas en minerales opacos utilizando rayos infrarrojos.
Inclusiones Fluidas en Pirita (con luz infrarroja)
Mina Maria, México Campo de visión = 0.22 mm
Inclusiones fluidas como muestras de
fluidos mineralizadores
El estudio de las inclusiones fluidas proveen
antecedentes respecto a:
Temperatura de atrapamiento (geotermometría)
Presión de atrapamiento (geobarometría)
Composición general del fluido hidrotermal
Densidad del fluido
Las inclusiones son el único remanente de los
fluidos que formaron depósitos minerales de
origen hidrotermal.
Supuestos básicos en estudios
de inclusiones fluidas
La inclusión atrapa originalmente un fluido hidrotermal homogéneo (antes de enfriarse); hoy puede contener un conjunto de fases, pero al momento del atrapamiento fue un solo fluido a alta t°. Dentro de las inclusiones pueden haber cristalizado fases sólidas o minerales hijos al disminuir la temperatura y tener una burbuja de gas, pero originalmente todos los componentes estaban disueltos en un fluido homogéneo.
m = K; el sistema es cerrado, no hay pérdidas de fluido y la masa ha permanecido constante.
v = K; el volumen ha permanecido constante
Minerales hijos
Los minerales hijos comunes en inclusiones fluidas son halita, silvita, magnetita, anhidrita, calcopirita, pirita y otras sales. Estas pueden identificarse por sus características ópticas o cristalográficas o por técnicas de microanálisis.
Trayectoria al descender la temperatura en un diagrama de
fases de H2O de un líquido (L) atrapado en una inclusión
fluida (V=vapor).
Trayectoria al descender la temperatura en un diagrama de
fases de H2O de un líquido (L) atrapado en una inclusión
fluida (V=vapor).
Si se revierte el proceso calentando la inclusión en el
laboratorio
350°C Temperatura de homogenización
(t° mínima de atrapamiento)
P
t°
Corrección de P = t°a - t°h
Trayectoria al descender la temperatura en un diagrama de
fases de H2O de un vapor (V) atrapado en una inclusión fluida
(L=líquido).
Fluido en ebullición
Trayectoria al descender la temperatura en un diagrama de
fases de H2O de un fluido de dos fases líquido (L) + vapor
(V) atrapado en una inclusión fluida.
Ebullición de fluido depende de presión, temperatura y
contenido salino disuelto
Si el fluido estaba en
ebullición al atrapamiento
coexisitirán inclusiones
ricas en líquido y en vapor
las que homogenizarán
a la misma temperatura.
En condiciones de
presión hidróstática y
si se conoce la salinidad
del fluido hidrotermal es
posible determinar la
presión de atrapamiento.
Presión = hg
h = profundidad
= densidad
g = aceleración de
gravedad
Si se determina la temperatura de homogenización de
inclusiones fluidas indicativas de ebullición se puede
determinar la presión de atrapamiento.
Composición del fluido en inclusiones
La temperatura de fusión de soluciones salinas congeladas varía de acuerdo a la salinidad de las mismas.
Esto permite determinar la salinidad relativa de inclusiones fluidas mediante criometría.
La inclusión se congela con nitrógeno líquido, mucho más allá de la temperatura de solidificación, porque por razones cinéticas no se congela inmediatamente. Luego se deja que su temperatura vuelva a subir gradualmente y se llega al punto en que comienza a derretirse, el que corresponde a la composición del eutéctico de 23,3% NaCl, luego comienza a disolverse la sal y cuando desaparece el último cristal de hielo se mide la temperatura. Esta última es la que interesa.
Congelamiento de inclusión
fluida
Salinidad relativa de inclusiones fluidas
La temperatura de fusión permite determinar la
salinidad del fluido en % peso NaCl equivalente
de acuerdo a curvas determinadas
experimentalmente.
Cabe señalar que las inclusiones frecuentemente
tienen otras sales disueltas Ej. KCl, CaCl, etc.,
pero como la determinación es indirecta se asume
un sistema simple de H2O + NaCl y se determina
la salinidad relativa a este sistema.
a) cuando no hay sales (sólidas) en la
inclusión, la salinidad puede determinarse por
la fórmula planteada por Potter (1977):
% peso NaCl eq. = 1,76958 - 4,2384 x 10-22 x
5,2778 x 10-43 0,028
NaCl eq. Molar = 0,30604 - 2,8598 x 10-32 + 4,8690
x 10-63 0,007
= temperatura en ºC a la que se funde el último
cristal de hielo en la inclusión.
La fórmula permite calcular la salinidad en el rango –
20,8ºC < < 0ºC de temperaturas de fusión.
En inclusiones fluidas saturadas que contienen fases
sólidas de sales hay que calentarlas para disolver la
fase sólida y con la temperatura a la que se disuelve
el último cristal de sal se puede determinar la
salinidad por la fórmula:
% peso NaCl eq. = 26,218 + 0,0072t + 0,000106t2 0,05
t = temperatura a la que el último cristal de sal se disuelve en la inclusión (en este caso no es la temperatura de fusión; hay que calentar la inclusión para que la sal se disuelva).
Si existe halita o silvita pueden usarse curvas de
solubilidad para inferir la salinidad
la línea B-C, hacia el NaCl. En el punto C (330ºC), todos los sólidos se habrán
disuelto, resultando en una solución de composición C (28% en peso de NaCl,
24% en peso de KCl y 48% en peso de H2O).
Si coexisten halita y silvita debe usarse curvas de
solubilidad en un diagrama ternario
El laboratorio de inclusiones fluidas
está equipado con una platina
Linkam THMS 500 para
calentamiento/enfriamiento ( (T°C de
-196 a +500°C) en un microscopio
con luz transmitida equipado con
objetivos de larga distancia focal. La
platina tiene una cámara donde se
monta la muestra (sección delgada)
la cual se calienta eléctricamente. El
enfriamiento se logra mediante
circulación de nitrógeno líquido (A).
Un sistema de control de
temperatura (B) permite razones de
enfriamiento/calentamiento
automáticas de 0.01 a 130°C/min,
con una exactitud de 0.1°C.
Platina Linkam calentadora – enfriadora para inclusiones
fluidas
B A
Platina Fluid Inc. calentadora – enfriadora para inclusiones fluidas por circulación de gas
Tipos de inclusiones
Primarias: atrapadas durante el crecimiento del cristal a partir de un fluido hidrotermal
Secundarias: atrapadas después del crecimiento de cristal (sellado de planos de fracturas y otros)
Pseudosecundarias: las que se forman durante el crecimiento del cristal en planos de crecimiento del cristal o microfracturas.
Sellado de microfracturas en cristales (Ej. por sílice) produce
inclusiones secundarias, las que se reconocen por presentarse
en planos definidos.
Las inclusiones secundarias no proveen información sobre las
condiciones de formación del cristal ya que se han formado
con posterioridad.
Tipo I Líquidas con pequeña burbuja de vapor, sin minerales
hijos, fluido subsaturado, rico en H2O (líquido), <26% NaCl
eq.; homgenizan a líquido al calentarlas
Tipo II - Líquida, con
burbuja grande de vapor
Tipo II Líquidas con una gran burbuja de vapor, sin minerales
hijos; fluido original rico en vapor; al calentarlas la burbuja se
expande y homgenizan a vapor
Tipo III - Vapor, líquido,
sólidos
Tipo III - Polifase, vapor,
líquido, minerales hijos
Inclusiones Fluidas, Bajo de la Alumbrera
(Stults, 1985)
Tipo III Polifases (líquido+vapor+sólidos), contienen uno o
más minerales hijos (halita o silvita a t° ambiente); fluido con
>26% NaCl eq.; dos subtipos a) fluido subsaturado al
atrapamiento: al calentarlas desaparece las sal y luego la
burbuja y b) fluido saturado al atrapamiento: al calentarlas
desaparece primero la burbuja y luego la sal.
Inclusiones con CO2
Tipo IV. Dos líquidos (H2O y CO2),
minerales hijos y burbuja de vapor + CO2;
tienen doble burbuja.
Tipo V. CO2 líquido con agua y burbuja de
vapor y sin minerales hijos. Fluido
subsaturado en sales y muy rico en CO2
Desarrollo de dos
Fluidos
mineralizadores
A alta temperatura
a partir de un
Fluido magmático con
salinidad de 8.5%
NaCl
Como en
BAJO
DE LA ALUMBRERA,
ARGENTINA
de Ulrich (1998)
Trayectoria I -
Fluido caliente de
ascenso rápido que
intersecta el solvus y
produce una salmuera y
vapor diluido.
Trayectoria II -
Ascenso más lento de
líquido más frio que no
intersecta el solvus y no
genera una fase vapor;
Tiene baja salinidad, pero
sigue siendo magmático.
De Shinohara y
Hedenquist (1997)
Presentación de datos
Ejemplo: Campos (1994) Pórfido Au Marte, Distrito
Maricunga.
Th y salinidad típica de fluidos de algunos depósitos
minerales
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Temperatura °C
%NaCl eq.
0
10
20
30
50
40
60
Pórfidos Cupríferos
Vetas epitermales
Sulfuros masivos
Agua meteórica en fuentes
termales con Au
Fluido muy salino
Esquema de análisis (destructivo) usando abrasión Laser UV
LA ICP MS -- de ULRICH (1998)
Análisis LA ICP MS -- de ULRICH (1998)
Análisis han revelado partición de elementos entre la fase
líquida y la gaseosa (note Cu concentrado en fase vapor)
Concentración de metales en fluidos mineralizadores
Los fluidos mineralizadores
contienen:
x0 a x000 ppm Cu, Pb, Zn, Fe
0.x a x0 ppb Au, Ag, Hg
Análisis PIXE (Proton Induced X-ray Emission)
de inclusiones fluidas (no destructivos)