EL ORIGEN DE LOS ELEMENTOS

La teoría más seguida sobre la formación del universo es la del Big-Bang que se basa en un principio donde toda la materia del universo estaba contenida en un núcleo primitivo con una densidad de aproximado 1096 g/cm3 y una temperatura aproximada a 1032 K, se supone que este núcleo explosionó y distribuyó materia y radiación uniformemente a través del espacio. Se produjo así el principio de expansión del universo que al ir expandiendo se enfrió, lo que permitió la formación de las primeras partículas llamadas quarks, y se diferenciaban ya las cuatro fuerzas principales: gravitacional, electromagnética, nuclear fuerte y débil.

Se cree que a los 8 minutos del Big-Bang la composición del universo era ¼ de la masa era He y las ¾ eran H, también se cree que había 10-3% de Deuterio y 10-6% núcleos de Li. Existen grandes diferencias en la composición de los elementos en el sistema solar pero existe gran uniformidad en conjunto el universo. El H es el elemento más abundante en el universo constituyendo el 88,6%, después el He que es 8 veces menor que el H (11.3 %) y los demás elementos el 0,1% .

La tierra en un principio tenía una temperatura muy elevada, por la expansión sufrió un enfriamiento generándose las distintas capas; un núcleo denso, sólido y formado por Fe y Ni; envuelto por una fase líquida(magma); y por último una corteza externa.

La distribución de los elementos en la tierra ha dependido de las fuerzas que han actuado sobre ella. Nos encontramos en la corteza muchos depósitos de materiales (menas), las cuales se justifican se recurre a la tectónica de placaS. Estos materiales proceden del magma fluido que asciende por grietas existentes en la corteza llegando a la superficie, en esta se solidifican formando filones u otros dispositivos, explicando así las distintas concentraciones de elementos de la corteza.

La clasificación de los elementos de la tierra podía ser en 4 grandes grupos:

a. Siderófilos: se refiere a aquellos elementos amantes del Fe ó parecidos a él, y normalmente se encuentran e el núcleo metálico ó cerca de este, pero también se encuentran en la corteza terrestre pero su aparición es debida a reacciones que los originan.

b. Litófilos: son aquellos elementos amantes de las rocas, forman parte de ellas, estos se combinan fácilmente con él O y X y son los más abundantes de la corteza terrestre.

c. Calcófilos: Son aquellos que se combinan fácilmente con S, Ar, Se... También forman parte mayoritariamente de la corteza terrestre.

d. Atmósfilos: Son aquellos elementos gaseosos que forman parte de la atmósfera terrestre.

Alteración Hidrotermal

La alteración hidrotermal involucra la circulación de volúmenes relativamente grandes de fluidos calientes atravesando las rocas permeables debido a la presencia de fisuras o poros interconectados. El fluido tiende a estar considerablemente fuera de equilibrio termodinámico con las rocas adyacentes y esto genera las modificaciones en la composición mineralógica original de las rocas.

Distribución de zonas de alteración hidrotermal en un pórfido cuprífero

Argílica Intermedia (o argílica o argílica moderada): Importantes cantidades de caolinita, montmorillonita, esmectita o arcillas amorfas, principalmente reemplazando a plagioclasas; puede haber sericita acompañando a las arcillas; el feldespato potásico de las rocas puede estar fresco o parcialmente argilitizado. Hay una significativa lixiviación de Ca, Na y Mg de las rocas. La alteración argílica intermedia representa un grado más alto de hidrólisis relativo a la alteración propilítica. Este tipo de alteración tiene lugar en rangos de pH entre 4 y 5 y puede coexistir con la alunita en un rango transicional de pH entre 3 y 4. La caolinita se forma a temperaturas bajo 300°C (aunque generalmente en el rango <150°-200°C). Sobre los 300°C la fase estable es pirofilita.

La formación de caolinita a partir de la sericita es como sigue:

Caolinización de la sericita:

4 KAl3Si3O10(OH)2 + 6 H2O + 4 H+ 3 Al4Si4O10(OH)8 + 4 K+

Argílica avanzada: Caracterizada por la destrucción total de feldespatos en condiciones de una hidrólisis muy fuerte, dando lugar a la formación de caolinita y/o alunita. Gran parte de los minerales de las rocas transformados a dickita, caolinita, pirofilita, diásporo, alunita y cuarzo. También se puede encontrar jarosita, pirita y/o zunyita. Este tipo de alteración representa un ataque hidrolítico extremo de las rocas en que, incluso, se rompen los fuertes enlaces del aluminio en los silicatos originando sulfato de Al (alunita) y óxidos de Al (diásporo). En casos extremos la roca puede ser transformada a una masa de sílice oquerosa residual (“vuggy silica” en inglés). Este tipo de alteración se da en un amplio rango de temperatura pero a condiciones de pH entre 1 y 3.5. A alta temperatura (sobre 350°C) puede darse con andalucita además de cuarzo. Bajo pH 2 domina el cuarzo, mientras que alunita se da a pH sobre 2. La alunita se forma a partir de la caolinita por la reacción siguiente:

3 Al4Si4O10(OH)8 + 2K+ + 6H+ + (SO4)= 2 KAl3(SO4)2(OH)6 + 6 SiO2 + 3 H2O

Fílica (Sericítica o cuarzo-sericítica): Ambos feldespatos (plagioclasas y feldespato potásico) transformados a sericita y cuarzosecundarios, con cantidades menores de caolinita. Normalmente los minerales máficos también están completamente destruidos en este tipo de alteración. Es el resultado de una hidrólisis moderada a fuerte de los feldespatos, en un rango de temperatura de 300º-400ºC y en un rango de pH 5 a 6. La reacción de formación de sericita es la siguiente: Sericitización del feldespato potásico:

3 KAlSi3O8 + 2H+ KAl3Si3O10(OH)2 + 6 SiO2 + 2 K+

Los dos factores temperatura y composición del fluido hidrotermal son lejos los más importantes para la mineralogía hidrotermal resultante de un proceso de alteración. Esto es relevante porque las asociaciones de minerales hidrotermales nos dan indicios de las condiciones en que se formaron depósitos minerales de origen hidrotermal.

Otra reacciónLa galena con el ácido carbónico y oxígeno disuelto en el agua de lluvia. El plomo así lixiviado puede migrar a pH ácido, sin embargo, a medida que este sube, el plomo va quedando fijado como catión adsorbido en goethita, y cuando se supera un pH de 6, todo el plomo ha sido retenido. A su vez, la goethita puede haberse generado a partir de la precipitación de Fe3+ que venía con el drenaje ácido de mina. Así podemos tener un circuito en el cual minerales como la pirita inician un proceso que lleva a la formación de goethita a lo largo de un curso fluvial a medida que el pH aumenta. Esa goethita a su vez es capaz de capturar al plomo proveniente de la lixiviación de la galena. Mientras más alto sea el pH, tendremos más goethita a lo largo del curso fluvial (disminuye la solubilidad del Fe3+), y mientras más goethita (y mayor pH), mayor adsorción de plomo por parte de la primera.

PbS + H2CO3 +2O2 Pb2+ + 2HCO3- + SO4-2 + 2H+

Esquema de movilidad del Pb en función del pH y de la presenciade goethita en el medio fluvial afectado por actividades mineras