Procesos Hidrotermales, Naturaleza de los Fluidos Hidrotermales Submarinos y Anatomía de un Depósito de Sulfuro Marino

7.5.1 Procesos Hidrotermales, Naturaleza de los Fluidos Hidrotermales Submarinos y Anatomía de un Depósito de Sulfuro Marino

El agua marina oxigenada y alcalina, con un pH de aproximadamente 8, se convierte en una salmuera reducida (pH 4-6), capaz de lixiviar y transportar cantidades significativas de metales. Las soluciones de alta temperatura (200-400ºC) se extraen de las rocas máficas, elementos como Li, K, Rb, Ca, Ba, los metales de transición (Cu, Fe, Mn, Zn) y Si. Keays (1987) sugirió que al menos una parte de los metales formadores de mineral, en particular los metales preciosos, se pueden extraer de los sulfuros magmáticos diseminados en las rocas máficas y ultramáficas de las capas 3 y 4. Adición de fases volátiles (He, F, Hg, S, B, H y CH4) a los fluidos hidrotérmicos. Pueden originarse ya sea por la desgasificación de las cámaras magmáticas subyacentes, o indirectamente como subproductos de la alteración hidrotérmica de las rocas máficas (Rona 1984).El transporte de metales y S en las disoluciones es probablemente por complejos de cloruro en los fluidos de temperatura más alta y por complejos de tiosulfato en el rango de temperaturas más bajas, siendo el S derivado en gran parte de la reducción de SO4 a partir del agua de mar. Huston y Large (1989), quienes estudiaron la química y el comportamiento de Au en los depósitos volcánicos de sulfuro masivo de Tasmania y otros lugares, mostraron que Au es transportado como Au (HS) - 2, mientras que los metales como Ag, Pb y Zn son transportados como Clorocomplejos durante las primeras etapas de la evolución del fluido (200-250ºC). Mientras que el modelado químico de Huston y Large (1989) está dirigido específicamente a los depósitos de tipo Kuroko, sus principios generales bien pueden ser aplicables también a los sistemas hidrotermales de la cumbre media. Los metales precipitan como resultado de la oxidación por mezcla con agua de mar, y una actividad S reducida. A medida que los fluidos alcanzan mayor salinidad y temperaturas de 300ºC o más, el complejo de cloruros se hace cargo y el Au se transporta como AuCl2 -, al igual que el Cu y otros metales. La precipitación se produce como resultado del aumento del pH y la disminución en la temperatura y fO2 (condiciones de reducción).

Por esta razón, Au se asocia comúnmente con stringers de pirita-calcopirita y lentes masivos, que reemplazan a los sulfuros anteriores en la base de los depósitos de sulfuros volcanogénicos. Por otra parte, las partes superiores de los depósitos de sulfuros están dominadas por grupos de sulfuros ricos en Zn-Pb-Ag de temperatura más baja y, en el caso de que esté presente, entonces habría sido transportado por el complejo de sulfuros. Las dos asociaciones, Cu-Au y Zn-Pb-Ag-Au son generalmente mutuamente excluyentes.

La química de los fluidos hidrotérmicos, ventilada en cuatro sitios en el Levante del Pacífico Este (EPR, Sección 7.5.2.1) en 218N, fue evaluada por Von Damm et al. (1985). Manganeso, Fe, Co, Cu, Zn, Ag, Cd, Hg, Pb y As están en mayor o menor grado enriquecidos en las soluciones hidrotérmicas EPR. Se encuentra que el litio se enriquece en las cuatro áreas de ventilación, mientras que Na se enriquece en una localidad y se agota en las otras tres. El agotamiento de Na es considerado por los autores como debido a la formación de albita apartir de anorthite a profundidad en el sistema, de modo que cuando los fluidos llegan al fondo marino se encuentran agotados en este elemento. Por el contrario, la conversión de albita en clorita más alto en el sistema es posiblemente la razón del enriquecimiento de Na en uno de los respiraderos. La evidencia experimental indica que el Na se lixivia de las rocas y se toma en solución a proporciones agua / roca mayores de 10, para ser absorbido por la roca caja en proporciones menores que 10. El cloro, al igual que Na, está enriquecido y agotado en las soluciones; Aunque el comportamiento de Cl no está totalmente claro, es posible que un sumidero para este elemento sea proporcionado por su sustitución por grupos hidroxilo (OH). Además, alrededor del 10% de pérdida de agua por hidratación podría explicar el agotamiento de Na y Cl en las soluciones. Los valores de potasio y Rb, aunque son algo variables, son generalmente más altos que el agua de mar. Las concentraciones generalmente bajas de estos elementos pueden ser una función de la composición original de las rocas máficas o de la captación de estos metales para formar fases minerales, o ambas cosas. El calcio se enriquece en las soluciones por cantidades variables, en algunos casos Ca mostrando sólo un pequeño aumento. Las bajas concentraciones de Ca se atribuyen a la precipitación de Ca-silicatos en profundidad, tales como epidota. Como se ha indicado anteriormente, el Ca se libera en la solución durante el metasomatismo H + y la albitizacion de la molécula anorthite, o durante la conversión de la epidota en clorita. Von Damm et al. (1985) señaló que el ciclo Ca es complejo, con numerosas reacciones de fuentes y sumideros disponibles. El magnesio se agota en todos los fluidos de ventilación, lo cual está de acuerdo con un valor de solución de miembro final supuesto de cero. El magnesio y el sulfato muestran una correlación negativa con la temperatura, y la extrapolación a los valores cero de Mg y SO4 intersecta el eje de temperatura a 350ºC, que se considera una solución de miembro final (Von Damm et al., 1983). El bario se enriquece en todas las soluciones examinadas, pero la concentración de este elemento puede ser subestimada debido a la precipitación de barita en las chimeneas. La sílice se enriquece en las soluciones y su presencia se controla en gran medida por la solubilidad del cuarzo en el sistema, que depende de la temperatura y la presión.

El contenido de Si de las soluciones en el EPR muestra una disminución regular de norte a sur en los cuatro respiraderos examinados por los autores, lo cual se interpreta como indicativo de un aumento en la profundidad de la circulación hidrotérmica. Utilizando el contenido de Si medido, la temperatura de los respiraderos EPR, las curvas de solubilidad del cuarzo en función de la temperatura y la presión, y eliminando la presión de la columna de agua (2500 m = 250 bar), Von Damm y los co-autores pudieron Estimar la presión y la profundidad a la que los fluidos están en equilibrio con el cuarzo. Encontraron presiones de entre 300 y 600 bar, correspondientes a profundidades de 0,5 a 3,5 km por debajo del fondo marino. S total se produce como las dos especies de SO4 y H2S. Este último está presente en todas las soluciones de ventilación examinadas, mientras que, como se ha indicado anteriormente, el sulfato tiene concentración cero en la solución del miembro final. El comportamiento de S en las soluciones hidrotérmicas es a la vez complejo y crítico. El ciclo S está determinado por la presencia de dos fuentes y dos sumideros (Von Damm y otros, 1985).

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