Boletn de la Sociedad GeolGica Mexicana VoluMen 62, nM. 1, 2010, p. 25-42S OC IE

D DA

GEOL CA GI

1904

EX

C i e n A os

2004 . I C AN A A

Criterios para la exploracin minera mediante microtermometra de inclusiones fluidasAntoni CamprubDepartamento de Geoqumica, Instituto de Geologa, Universidad Nacional Autnoma de Mxico, Ciudad Universitaria, 04510, Mxico D.F., Mxico. taga@geologia.unam.mx

Resumen La microtermometra de inclusiones fluidas es una tcnica analtica con multitud de aplicaciones, tanto en estudios acadmicos como en exploracin minera. Esta tcnica, sobre una slida base de estudios petrogrficos, permite determinar o estimar (1) las temperaturas de formacin de un depsito mineral, (2) la salinidad y contenido en diversos solutos de los fluidos mineralizantes, (3) la evolucin temporal y la zonacin espacial de la temperatura y la salinidad, (4) la existencia de diversos mecanismos de precipitacin mineral, (5) la existencia de pulsos hidrotermales de diversa ndole, (6) la presencia de canales de alimentacin en un depsito hidrotermal y relacionar la posicin de stos con la distribucin de mineralizaciones econmicas, (7) la migracin de salmueras a travs de una cuenca sedimentaria y su relacin con la maduracin del petrleo o la formacin de ciertos tipos de depsitos minerales, (8) la interaccin entre fluidos qumicamente contrastantes, (9) la posicin de la paleosuperficie o del paleonivel fretico bajo presin hidrosttica, y (10) la tipologa o subtipologa a la que puede pertenecer una mineralizacin concreta, as como muchas otras cuestiones de ndole metalogentica. De esta forma, esta tcnica potencialmente aporta informacin esencial acerca de la gnesis de la mayora de yacimientos minerales, y puede ser insustituible para guiar o condenar la exploracin en un yacimiento o distrito minero. Palabras clave: inclusiones fluidas, exploracin minera, temperatura, salinidad, zonacin trmica, depsitos epitermales, skarns, depsitos MVT. Abstract The microthermometry of fluid inclusions is an analytical technique that has numerous applications in both academia and mining exploration. This technique, when based on sound petrographic studies, allows determination or estimation of (1) the formation temperatures of a mineral deposit, (2) the salinity and contents of several solutes in mineralizing fluids, (3) the evolution in time and the spatial variations in temperature and salinity, (4) the occurrence of various mechanisms of mineral deposition, (5) the occurrence of hydrothermal brine pulses, various in nature, (6) the presence of feeder channels in hydrothermal deposits and their relationship with the distribution of economic mineralization, (7) the migration of brines through a sedimentary basin and the association of such phenomena with the maturation of petroleum or the formation of certain types of ore deposits, (8) the interaction between fluids of contrasting chemical composition, (9) the position of paleosurfaces or the paleowater table under hydrostatic pressure, and (10) the type or subtype of ore deposit to which a given deposit may belong, as well as many other metallogenic issues. Consequently, the use of this technique potentially provides key information on the genesis of most ore deposits, and cannot be replaced by other techniques as a guide for mineral exploration or for deciding against exploitation of a mineral deposit or mining district. Keywords: fluid inclusions, mining exploration, temperature, salinity, thermal zonation, epithermal deposits, skarns, MVT deposits.

C

.

M

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Camprub

1. Introduccin Las inclusiones fluidas son interrupciones o defectos en la estructura cristalina de un mineral que han atrapado algn tipo de fluido durante el crecimiento del mismo. stas representan porciones atrapadas de los lquidos, gases y fundidos a partir de los cuales se produjo el crecimiento cristalino. Por ello, las inclusiones fluidas (incluyendo las de fundido) pueden ser usadas, previo anlisis petrogrfico, para reconstruir las condiciones ambientales del crecimiento cristalino, as como para caracterizar qumicamente los fluidos a partir de los que se formaron los minerales que las contienen (e. g. Roedder, 1984; Goldstein y Reynolds, 1994; Van den Kerkhof y Hein, 2001). La microtermometra de inclusiones fluidas es una tcnica analtica que permite determinar ciertas variables fsicoqumicas bsicas, con aplicacin tanto para el campo acadmico acerca de los fluidos mineralizantes de numerosas tipologas de yacimientos minerales, como para la exploracin minera. Adems, esta tcnica es la base de la aplicacin de tcnicas analticas avanzadas o trazadoras del origen de los fluidos tales como la geoqumica elemental de halgenos en los solutos, la geoqumica de gases mediante espectrometra de masas cuadrupolar (QMS) o la geoqumica isotpica de gases nobles. Entre las variables de inters que esta tcnica permite determinar, las principales son (1) la temperatura de homogeneizacin, que constituye la temperatura mnima de atrapamiento de las inclusiones fluidas y que, en determinadas circunstancias, equivale a la temperatura de atrapamiento, y (2) la salinidad del fluido, expresada como porcentaje en peso equivalente de NaCl y, en caso de inclusiones con cristales hijos, expresada como porcentaje en peso de NaCl, KCl, MgCl2, u otros solutos. Existen otros tipos de geotermmetros y geobarmetros, de tipo paragentico, de qumica mineral o isotpicos, pero la microtermometra de inclusiones fluidas tiene las ventajas de: no estar sujeta a un mineral concreto o a un grupo restringido de minerales (salvo a los que son mnimamente transparentes), permitir la obtencin de temperaturas a microescala, pudindose trazar temporalmente la evolucin de un fluido mineralizante a escalas muy diversas, ser la nica tcnica que permite caracterizar la composicin en solutos de los fluidos mineralizantes, permitir reconstrucciones difciles o imposibles de establecer mediante otras tcnicas, como isotermas detalladas a escala de depsito, distrito o provincia metalogentica, as como estimaciones de la posicin de paleosuperficies o paleoniveles freticos, y las inclusiones fluidas no son afectadas por procesos de oxidacin superficial o meteorizacin. Esta es, por lo tanto, una tcnica sumamente verstil que ha devenido rutinaria en la investigacin acadmica en el campo de la metalogenia. A pesar de que su uso en la exploracin minera ha crecido considerablemente, todava no constituye una tcnica de uso generalizado en dicha actividad. Asimismo, esta tcnica adquiere mucha mayor

potencia cuando se apoya en estudios petrogrficos y mineralgicos detallados (difraccin de rayos-X, espectrofotometra de infrarrojo, microscopa electrnica de barrido, microsonda electrnica, etc.). Muchos de estos mtodos, incluida la microtermometra de inclusiones fluidas, son relativamente baratos y proporcionan informacin inmediata, con lo que no resultan onerosos para la exploracin minera. Los datos obtenidos mediante microtermometra de inclusiones fluidas son tiles (y, en algunos casos, insustituibles) para evaluar numerosas cuestiones de orden metalogentico como (1) el rango de temperatura y presin de formacin de un yacimiento, (2) la capacidad de transporte de ciertos metales por los fluidos, (3) los mecanismos de precipitacin mineral o (4) para acotar las posibles fuentes de los fluidos mineralizantes. Adicionalmente, la distribucin espacial de los datos microtermomtricos, en conjunto con la distribucin de determinados minerales o asociaciones minerales, es particularmente til para obtener criterios de exploracin en un cuerpo mineralizado conocido, o bien en un rea no minada en proceso de evaluacin. En el presente trabajo se utilizan modelos demostrativos de diversos tipos de yacimientos minerales, como epitermales, skarns, prfidos metalferos y depsitos tipo Mississippi Valley, para ejemplificar la explicacin. 2. Condicionantes petrogrficos para la microtermometra de inclusiones fluidas Antes de proceder al anlisis microtermomtrico de las inclusiones fluidas y despus de haber realizado un estudio petrogrfico convencional de las asociaciones minerales objeto de estudio, as como de las diversas fases minerales de la slice (Sander y Black, 1988; Albinson, 1995; Dong et al., 1995; Camprub y Albinson, 2006), es necesario llevar a cabo un estudio petrogrfico de las diversas asociaciones de inclusiones fluidas presentes. La petrografa convencional debe llevar al establecimiento de una secuencia paragentica, con una identificacin del tiempo relativo de formacin de eventos y micro-eventos (definidos como etapas, sub-etapas, asociaciones y paragnesis minerales). Tal secuencia permite ubicar en un marco temporal los fenmenos geolgicos asociados a la precipitacin de los minerales que la componen (Figura 1), lo cual incluye el atrapamiento de inclusiones fluidas. La petrografa de inclusiones fluidas asume el mismo esquema operativo, la definicin y ordenacin relativa de eventos, aunque a microescala. Sin embargo la petrografa de inclusiones fluidas, al enfocarse a texturas y morfologas intracristalinas (no intercristalinas como la petrografa convencional), posee ciertas particularidades. As, los objetivos bsicos de la petrografa de inclusiones fluidas pueden resumirse como determinacin de la presencia y las relaciones espaciales de asociaciones o grupos discretos gentica, temporal y estadsticamente significativos de

Criterios para la exploracin minera mediante microtermometra de inclusiones fluidas Salinidad (wt.% NaCl equiv.)

27

16 14 12 10 8 6 4 2 280 240 200 160 120 80 cuarzo bandas tempranas cuarzo bandas tard as bandas mineralizadas cuarzo-amatista cuarzo y piritaIID

Temperatura ( C)

calcita hojosa AMP esfalerita AMP

ETAPA I

ETAPA IIA

ETAPA IIB

IIC

Figura 1. Resumen de las variaciones de salinidad y temperatura (microtermometra de inclusiones fluidas y otros geotermmetros) como rangos de variacin completos con el tiempo de los fluidos mineralizantes en el cortejo de vetas epitermales La Guitarra El Coloso (distrito de Temascaltepec, Estado de Mxico). Los valores se representan de acuerdo con la posicin en el tiempo de cada asociacin mineral, y de la parte inferior de la veta a la superior, en cada caso. Adaptado de Camprub et al. (2001b). Clave: ASMB = asociaciones de sulfuros de metales bsicos, AMP = asociaciones con minerales de plata.

inclusiones fluidas con los minerales que las contienen. En cualquier caso de estudio, las asociaciones de inclusiones fluidas deben entenderse como las unidades bsicas del estudio petrogrfico y microtermomtrico; determinacin de los aspectos morfolgicos y geomtricos que puedan constituirse en elementos de discusin de los datos microtermomtricos, tanto en lo referente a las inclusiones individuales como a las asociaciones de stas; ello incluye (a) la determinacin de los componentes constitutivos de las inclusiones fluidas (fase vapor, lquidos de diversos tipos, vidrio, mineraloga de cristales atrapados e hijos), (b) el grado de relleno, (c) los criterios para la determinacin de tipos petrogrficos de inclusiones fluidas (primario, secundario y pseudosecundario), y (d) la presencia y naturaleza de modificaciones post-atrapamiento, etc.; determinacin de algunos procesos de precipitacin mineral, y del tipo de atrapamiento de las inclusiones fluidas cogenticas, bien sea a partir de un medio homogneo o de uno heterogneo (por desmezcla de lquidos, soluciones en ebullicin o efervescencia, presencia de slidos suspendidos y/o existencia de una solucin saturada; ver Figura 7 en Van den Kerkhof y Hein, 2001).

Estos aspectos son los que, en ltimo trmino, condicionan la seleccin de inclusiones fluidas para microtermometra y son los que permitirn interpretar correctamente los datos derivados de dicho estudio. 3. Adquisicin de datos microtermomtricos Los datos ms comunes que se obtienen a partir de la microtermometra de inclusiones fluidas son (1) la temperatura del eutctico del sistema qumico, que informa sobre la complejidad qumica de los solutos, (2) la temperatura de fusin de la hidrohalita, que permite determinar la cantidad de CaCl2 relativa a la de NaCl en el sistema, (3) la temperatura de fusin del hielo, que permite calcular la salinidad total del fluido en inclusiones sin cristales hijos, (4) la temperatura de fusin de clatratos (hidratos de CO2, CH4, etc.), que permite identificar la presencia de algunos gases en las inclusiones, (5) la temperatura de solubilizacin de cristales hijos, que permite calcular la salinidad para determinados componentes en inclusiones con cristales hijos y (6) la temperatura de homogeneizacin. Acerca de esta ltima y de la salinidad se abunda a continuacin.

vetillas argent ferasIII

menas Ag AMP

esfalerita ASMB

cuarzo ASMB

fluorita ASMB

cuarzo ASMB

cuarzo bandas tard as

cuarzo bandas tempranas

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Camprub

3.1. Temperatura de homogeneizacin y temperatura de atrapamiento Uno de los condicionantes bsicos que es preciso asumir antes del estudio microtermomtrico de inclusiones fluidas es que stas permanecieron como sistema cerrado desde su atrapamiento hasta su anlisis en laboratorio, por lo que su masa debe ser constante. Dado que, para poder emprender dicho estudio, es tambin necesario que el volumen de cada inclusin haya permanecido constante, la densidad de cada inclusin ser igualmente contante. La temperatura a la que se produce la homogeneizacin de una inclusin fluida (paso de fases lquida y vapor a una sola fase lquida, vapor, o supercrtica) se denomina temperatura de homogeneizacin. sta debe considerarse como la temperatura mnima a la que se atrap una inclusin fluida, siempre y cuando el atrapamiento se haya producido a partir de un fluido homogneo en cuanto a la composicin de sus fases. La temperatura de atrapamiento ser siempre igual o mayor a la de homogeneizacin. Esta ltima, junto con todas las posibles temperaturas de atrapamiento para la densidad de una inclusin fluida concreta, determinan una lnea dentro del diagrama T-P de las fases correspondientes a los componentes de la inclusin fluida (por ejemplo, el del agua), que se denomina isocora. sta determina el rango de variacin posible de presin y temperatura de atrapamiento para una densidad concreta a partir de la temperatura de homogeneizacin. La densidad (al igual que la salinidad), a su vez, es determinada mediante ecuaciones de estado correspondientes a las especies qumicas identificables en las inclusiones fluidas, utilizando los datos microtermomtricos en determinaciones de baja temperatura (esencialmente, la temperatura de fusin del hielo) y el grado de relleno o la temperatura de homogenizacin. Mediante la determinacin de isocoras y la aplicacin de geotermmetros o geobarmetros independientes pueden obtenerse, respectivamente, la presin a partir de la temperatura y viceversa. Ello siempre y cuando se pueda establecer que las temperaturas o presiones obtenidas mediante otros geotermmetros o geobarmetros son representativas de las condiciones fsicas durante las que se produjo el atrapamiento de las inclusiones fluidas. Es importante determinar las condiciones de atrapamiento de un conjunto de inclusiones fluidas y, por ende, de las asociaciones minerales que las contienen, especialmente para fines metalogenticos. Sin embargo, a efectos de la exploracin minera, tal determinacin no es imprescindible, pues la obtencin de un conjunto de datos espacial y temporalmente representativos (e internamente consistentes) es prioritaria y la obtencin de temperaturas de homogeneizacin es suficiente. Ahora bien, ello no es aplicable en el caso de yacimientos que registren telescopaje (es decir, diversos eventos formados en condiciones fsicas de orden decreciente) o yacimientos formados en rangos de profundidad muy amplios. Ello es debido al hecho que la geometra de las isocoras en el diagrama de fases de

presin y temperatura del agua vara segn su valor de densidad, de forma que pequeas diferencias entre los valores de presin de atrapamiento y presin de homogeneizacin pueden corresponderse con grandes diferencias entre los valores de temperatura de atrapamiento y temperatura de homogeneizacin. Igualmente, pequeas diferencias entre los valores de temperatura de atrapamiento y temperatura de homogeneizacin pueden corresponderse con grandes diferencias entre los valores de presin de atrapamiento y presin de homogeneizacin. As, cabe remarcar que las confusiones en la adscripcin de valores correspondientes a sistemas fsico-qumico-geolgicos diferentes puede conllevar grandes errores en la estimacin de las variables fsicas en el momento del atrapamiento de las inclusiones fluidas y la no determinacin de stas puede enmascarar tales confusiones. Por ello, en situaciones en que los criterios geolgicos bsicos indiquen la posible existencia de telescopaje o cuerpos formados en un rango de profundidad muy amplio, es preferible determinar las condiciones de atrapamiento para cada evento y/o en los diferentes rangos de profundidad de formacin significativos. Para el caso de sistemas con coexistencia de salmueras acuosas e hidrocarburos existe un protocolo analtico especfico, detallado por Gonzlez-Partida et al. (2008a). El caso de asociaciones de inclusiones fluidas que registran la existencia de ebullicin durante su atrapamiento es particularmente interesante en microtermometra, pues permite obtener directamente la temperatura de atrapamiento mediante microtermometra de las inclusiones con el mayor grado de relleno (mayor proporcin de lquido). 3.2. Importancia de la identificacin de asociaciones de inclusiones fluidas de alta temperatura Los sistemas hidrotermales naturales de cualquier tipo son sumamente dinmicos en el espacio y en el tiempo. Por ello, dentro de una misma asociacin mineral, e inclusive a escala de cristal, las inclusiones fluidas pueden registrar grandes variaciones en temperatura de homogeneizacin y salinidad (Figura 2). A la hora de abordar el estudio microtermomtrico sistemtico de las diversas asociaciones de inclusiones fluidas de un cuerpo geolgico (segn una distribucin espacio-temporal preestablecida), es preciso cuestionarse acerca de cules de las asociaciones de inclusiones fluidas presentes en las muestras problema son las ms indicadas para dicho estudio. ste puede tener (1) un propsito acadmico, en que prima la adquisicin de datos exhaustivos para caracterizar debidamente el mximo de eventos geolgicos asociados a la formacin de un depsito mineral, o bien (2) un propsito exploratorio, en que prima la adquisicin de datos relevantes y tiles para guiar la posible explotacin futura de un yacimiento mineral. Ambos propsitos requieren de una cierta economa de recursos (incluido el tiempo), pero la exploracin minera requiere de tiempos de anlisis menores que un estudio puramente acadmico. En ambos casos la seleccin de aso-

Criterios para la exploracin minera mediante microtermometra de inclusiones fluidasCuarzo Pirita Galena Esfalerita amarilla Esfalerita naranja clara Esfalerita naranja oscura Esfalerita marr n Esfalerita opaca

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-Tmi ( C)

Th ( C)

Figura 2. Ejemplo de la variacin en temperaturas de homogeneizacin y de fusin de hielo a microescala en un cristal zonado de esfalerita de la etapa I en el yacimiento epitermal La Guitarra (distrito de Temascaltepec, Estado de Mxico). Adaptado de Camprub et al. (2001b). Clave: Tmi = temperatura de fusin del hielo, Th = Temperatura de homogeneizacin.

2 mm-8.3 239

II-8.8 230 -8.6 250 -7.9 234 -10.1 261 -8.5 223 -5.4 210 -4.1 213 -4.7 253 -8.4 237 -7.8 258

LATE

-4.5 221 -4.0 200

II-9.2 255

III

IV

-10.2 221

EARLY

I0 200 m

10 9 8 7 6 5

4 260 250 240 230 220 210 200

Pulsos de salmueras hidrotermales

I

II

III

IV

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Camprub

ciaciones de inclusiones fluidas a analizar es crucial, pues siempre es preciso escoger asociaciones representativas de los diversos eventos registrados en el cuerpo geolgico sujeto a anlisis, pero es un aspecto especialmente crtico en el caso de la exploracin minera. Dicho de otra forma, no es metodolgicamente correcto realizar un anlisis indiscriminado, sino que un propsito exploratorio requiere un mayor sentido selectivo, pues de lo representativo hay que obtener una cantidad de datos significativos an ms restringidos que para un estudio acadmico. Por ello, es recomendable seleccionar preferentemente para su anlisis microtermomtrico asociaciones de inclusiones fluidas de alta temperatura, pues stas son representativas de microeventos trmicamente climticos en cualquier pulso hidrotermal. La representatividad de las inclusiones fluidas de ms alta temperatura es mayor que las de baja temperatura porque estas ltimas no son tan distintivas de los pulsos hidrotermales como las primeras. Es decir, la temperatura ms caracterstica de un evento hidrotermal en un lugar concreto ser siempre la mxima (ver pie de la Figura 6 en Albinson et al., 2001). La seleccin preferencial de asociaciones de inclusiones fluidas de alta temperatura para propsitos exploratorios, sin embargo, no debe realizarse en detrimento de asociaciones de ms baja temperatura. Al contrario, la seleccin debe incluir asociaciones de inclusiones representativas de las presentes en las muestras problema, pero siempre deber incluir asociaciones de la ms alta temperatura posible. Lgicamente, stas se distinguen por presentar grados de relleno relativamente bajos (relaciones lquido/vapor bajas) de forma consistente a travs de una asociacin de inclusiones fluidas determinada petrogrficamente. 3.3. Significado y utilidad de la salinidad La salinidad es, junto con las temperaturas de homogeneizacin/atrapamiento, la variable fisicoqumica ms caracterstica que se puede obtener por medio de la microtermometra de inclusiones fluidas. La salinidad representa el conjunto de solutos que se encontraban en solucin dentro de un solvente acuoso en el momento del atrapamiento de una inclusin fluida. Ello implica que en las inclusiones en que se haya producido la precipitacin de cristales hijos la salinidad no es la del lquido restante, sino la del lquido toda vez que se ha producido la disolucin total de los cristales hijos. Es de suma importancia poder determinar, mediante criterios petrogrficos (y en parte microtermomtricos), si los cristales presentes en una inclusin fluida precipitaron en su interior (cristales hijos) o bien fueron atrapados accidentalmente a partir de un fluido en el que se encontraban en suspensin (cristales atrapados): los primeros entran dentro del cmputo de la salinidad de los fluidos mineralizantes, los segundos no. La salinidad y la composicin qumica de los solutos permiten evaluar la capacidad de transporte de los fluidos mineralizantes y mediante qu tipo de complejos qumicos

solubles pudo producirse el transporte de los diversos metales. Los complejos qumicos pueden ser muy diversos (tiosulfuros, cloruros, amonio, etc.) y, al igual que los minerales, su estabilidad depende de las condiciones fisicoqumicas del medio (temperatura, presin, O2, S2, etc.) y, en algunos casos, ayudan a acotar el origen de los fluidos. La mineraloga de los cristales hijos es identificable por lo general mediante la morfologa externa de stos y por su comportamiento ptico, lo cual permite determinar inicialmente la composicin de los solutos mayoritarios en los fluidos mineralizantes. En cambio, en inclusiones fluidas que carecen de cristales hijos ello no es posible. Sin embargo, la cuantificacin de los solutos relativa a la cantidad de solvente, o salinidad, debe realizarse necesariamente mediante anlisis microtermomtrico. Generalmente, la salinidad se expresa como tanto por ciento en peso equivalente de NaCl (wt.% NaCl equiv.), por ser ste el soluto mayoritario en la mayora de sistemas hidrotermales naturales. Asimismo, la temperatura eutctica nos da informacin acerca del tipo de sales presentes en la inclusin (Crawford, 1981). Por otro lado, la determinacin de la presencia de diferentes cationes y aniones y sus relaciones molares se realiza mediante muy diversas tcnicas geoqumicas avanzadas (ver relacin de algunas de ellas en Wilkinson, 2001, pgina 237). Los cationes mayoritarios en los fluidos acuosos naturales son Na, K y Ca, seguidos por Fe y Mg, mientras que el anin ms frecuente es Cl-, con cantidades menores de SO42-, HCO3- y NO3- (Wilkinson, 2001). De todos ellos, el de mayor importancia metalogentica es el Cl-, pues es el principal in complejante para el transporte de metales, especialmente metales bsicos y Ag. Mediante el anlisis microtermomtrico sistemtico de diversas etapas de mineralizacin en diversas posiciones dentro de los depsitos minerales es posible reconstruir la evolucin fisicoqumica de los fluidos mineralizantes a travs del tiempo (Figura 1); determinar diversos mecanismos de precipitacin mineral para asociaciones minerales diversas (Figura 3, 4 y 5, ver seccin 6); determinar patrones de interaccin entre fluidos de diferentes orgenes o con diferentes contenidos en solutos (Figura 3); determinar la presencia de diversos pulsos o micro-pulsos hidrotermales en una misma asociacin mineral (Figura 2); y determinar la existencia de falsas salmueras debidas a ebullicin (Figura 3). Adems, es esencial determinar la salinidad de los fluidos para realizar adecuadamente estimaciones de la posicin de paleoniveles freticos (o de paleosuperficies), como se ver ms adelante. En yacimientos epitermales, la determinacin de la salinidad es uno de los factores esenciales a tener en cuenta para la determinacin de las diversas subtipologas de stos (yacimientos de sulfuracin alta, intermedia y baja). Dentro de un mismo depsito pueden encontrarse ms de una de estas subtipologas (Camprub y Albinson, 2006, 2007). Por ello, teniendo en cuenta que las diferentes sub-

Criterios para la exploracin minera mediante microtermometra de inclusiones fluidas

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Cuarzo con esfalerita ASMB

Th ( C)

Salinidad

cin o efervescencia en una salmuera acuosa, la migracin preferencial del CO2 hacia la fase gaseosa puede provocar que las inclusiones fluidas que hayan atrapado parte del lquido residual registren una temperatura de fusin del hielo mayor que las inclusiones fluidas que atraparon porciones del fluido anterior a la ebullicin o efervescencia (Wilkinson, 2001). As, en una secuencia de asociaciones de inclusiones fluidas que registren parte del fluido precursor y del fluido residual pudiera registrarse una aparente disminucin de salinidad cuando en realidad las caractersticas qumicas reales de los dos fluidos seran (1) fluido precursor con baja salinidad y contenido en CO2 moderado, y (2) fluido residual con salinidad moderada o media y contenido en CO2 muy bajo. Para evitar estimaciones errneas de la salinidad a partir de la temperatura de fusin del hielo, es recomendable (si es ello posible) realizar determinaciones mediante tcnicas no microtermomtricas del contenido en CO2, como la microespectroscopa Raman. En depsitos metalferos asociados a prfidos, la caracterizacin sistemtica de las salinidades en asociaciones de inclusiones fluidas con cristales hijos es crtica para la determinacin de (1) la evolucin fsico-qumica de dichos sistemas, (2) la identificacin de salmueras anteriores a la primera ebullicin o ebullicin magmtica, (3) la presencia de slidos atrapados, frecuentemente con la misma mineraloga que los posibles cristales hijos, as como (4) de la existencia de procesos de modificacin post-atrapamiento (e. g., Harris et al., 2005; Becker et al., 2008). 4. Uso y utilidad de las inclusiones fluidas en exploracin

Th ( C)

Th

0

-1

-2

-3

-4

Tmi ( C)

-5

-6

-7

-8

-9

-10

-11

4.1. Determinacin de tipologas o subtipologas de depsitos minerales El uso ms inmediato de las inclusiones fluidas para fines exploratorios reside en el establecimiento emprico de la relacin entre ciertas propiedades microtermomtricas de las inclusiones fluidas y caractersticas clave de las mineralizaciones econmicas (Wilkinson, 2001). En primer lugar, los rangos de temperatura o de salinidad genricos se pueden considerar (1) como orientativos en la determinacin de una tipologa o subtipologa de yacimientos minerales (Figuras 6 y 7) o (2) como reveladores de un ambiente hidrotermal permisivo para mineralizaciones econmicas. En la determinacin tipolgica de los depsitos minerales, la petrografa y microtermometra de inclusiones fluidas constituyen un elemento de juicio cualitativo importante. Como ejemplo de un estudio reciente, es notable el caso del yacimiento de Zn-Cu-Pb(-Ag) Francisco I. Madero (Zacatecas, Mxico central). La determinacin sistemtica de la mineraloga de las diversas facies constitutivas de dicho yacimiento (Canet et al., 2009), junto con la microtermometra de inclusiones fluidas (datos inditos), permiti determinar que dicho yacimiento se form a partir

Figura 3. Correlacin entre la temperatura de fusin de hielo (Tmi) y la temperatura de homogeneizacin (Th) de inclusiones fluidas individuales en dos etapas de mineralizacin del yacimiento epitermal de La Guitarra (distrito de Temascaltepec, Estado de Mxico), cuya distribucin sugiere la existencia de diversos procesos de mineralizacin. Modificado de Camprub et al. (2001b). El recuadro en el interior del diagrama de la etapa IIA se modific de Wilkinson (2001). Clave: ASMB = asociaciones de sulfuros de metales bsicos, AMP = asociaciones con minerales de plata.

tipologas y diferentes estilos de mineralizacin presentan tpicamente diferentes asociaciones metlicas, la simple determinacin de la salinidad en un conjunto representativo de muestras de la misma etapa de mineralizacin constituye un criterio de exploracin importante (Figura 6). En fluidos de baja salinidad que presentan contenidos de CO2 moderados, en el orden de varias unidades porcentuales en peso de gas disuelto, la contribucin del CO2 en la temperatura de fusin del hielo puede ser dominante (Wilkinson, 2001), aunque no lleguen a formarse clatratos de ese gas. De esa forma, en el caso de producirse ebulli-

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Camprub60Ebu llic i nCuarzo en vetillas magm ticas tard as SAAM

Salinidad (wt.% NaCl equiv.)

50

EnfriamientoDiluc i n

fluido inicial

40Transici n magm ticohidrotermal SAAM Vetillas magm ticas tard as Skarn y zona arg lica Calizas recristalizadas Jasperoides con oro

30

u Eb

ci

n

i llic

Di

lu

n

20Alteraci n retr grada tard a SAAM

Dilu

ci n

10Alteraci n retr grada epitermal SAAM

0 100 200 300 400 500

Th ( C)Figura 4. Diagrama de correlacin entre la temperatura de homogeneizacin de inclusiones fluidas con su salinidad (Gonzlez-Partida et al., 2004), obtenidas en el depsito de tipo skarn de La Joya (distrito de Mezcala, Guerrero), mostrando las posibles tendencias de evolucin de los fluidos magmticos iniciales (cuadro superior izquierdo), a partir de mecanismos de (1) enfriamiento, en que el fluido permanece iso-salino a medida que la temperatura baja, proceso que no se ha reconocido en La Joya; (2) dilucin por parte de aguas metericas, en que los fluidos iniciales se enfran a la par que disminuye su salinidad; y (3) ebullicin, en que aumenta drsticamente la salinidad de las salmueras debido al escape de vapor, y su temperatura disminuye debido a la descompresin. Las reas delineadas corresponden a los datos obtenidos en diversos skarns ricos en Au asociados a adakitas en el distrito de Mezcala. Clave: SAAM = Skarns aurferos en adakitas de Mezcala, Th = Temperatura de homogeneizacin.

de reemplazamientos a alta temperatura (temperaturas de homogeneizacin hasta 525C en la parte basal del depsito). Dicho esquema gentico, anlogo a ciertos tipos de skarns, es muy distinto a interpretaciones previas basadas en modelos genticos tipo SEDEX o volcanognicos, ante los cuales las estrategias de exploracin locales y regionales son necesariamente distintas. En el caso que las variables microtermomtricas de las inclusiones fluidas puedan ser reveladoras de mineralizaciones econmicas, los criterios de gua en base a rangos de temperatura o de salinidad varan en funcin del tipo de yacimiento mineral y, en algunos casos, varan entre yacimientos distintos de la misma tipologa. Por ello, es necesario que el prospector posea un conocimiento suficiente acerca del tipo de yacimiento que se encuentra bajo exploracin, no slo acerca de la zonacin mineral o metlica esperable para cada tipologa, sino tambin acerca de los tipos de zonacin trmica y las caractersticas petrogrficas y fisicoqumicas de las inclusiones fluidas que pueden presentar. Asimismo, es preciso poseer conocimientos suficientes para poder interpretar el significado

de la geometra de las isotermas determinadas a partir del estudio microtermomtrico de inclusiones fluidas, o a travs de otros geotermmetros (paragenticos, composicionales, isotpicos, etc.). Wilkinson (2001) identific las caractersticas petrogrficas y fisicoqumicas genricas de las inclusiones fluidas y, por extensin, de los fluidos mineralizantes en algunas de las tipologas de yacimientos minerales econmicamente ms importantes (Figura 5 y Tabla 2 en Wilkinson, 2001). Igualmente, dicho autor ilustra los principales procesos de mineralizacin en dichas tipologas y las variaciones en temperatura y composicin de las inclusiones fluidas y sus fases constitutivas. Entre otras particularidades, dicho autor hace hincapi en (1) la alta densidad y baja temperatura de las salmueras mineralizantes en depsitos tipo MVT, (2) la notoria mayor temperatura de los fluidos en depsitos de Pb-Zn-Ag-Ba de Tipo Irlands que en MVT, (3) la mayor temperatura y salinidad de fluidos en stockworks que en la parte superior de los depsitos de sulfuros masivos vulcanognicos tipo Kuroko, (4) el amplio rango de variacin de temperatura y salinidad, as como en la mineraloga de cristales hijos en

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(o atrapamiento) directamente a la presencia o ausencia de mineralizaciones econmicas, ni terica ni empricamente. Sin embargo, en ocasiones es posible establecer una asociacin preferencial entre ambas, aunque se trata de relaciones empricas que normalmente requieren de la distincin de los datos procedentes de asociaciones de inclusiones fluidas de alta temperatura. Estas relaciones empricas suelen poderse usar como criterio de exploracin a escala de yacimiento o de distrito aunque, en algunos casos, su uso puede generalizarse a yacimientos tipolgicamente afines. Adicionalmente, dado que se trata de relaciones establecidas de forma emprica, lo ms prudente al respecto es usar datos mineralgicos de apoyo, como la presencia de asociaciones minerales caractersticas (Figura 5 y 8). Este tipo de relaciones no puede establecerse de forma inmediata, pues por lo comn precisa de estudios petrogrficos y microtermomtricos completos. 4.3. Identificacin de canales de ascenso de fluidos La zonacin trmica de los yacimientos, determinada segn un patrn de isotermas de temperaturas significativas, permite la identificacin de canales de ascenso de fluidos y de zonas de dispersin hidrotermal (Figura 9). Dichos canales o zonas de alimentacin preferencial se identifican por la presencia de domos trmicos (segn el trazado de las isotermas) a cuya elevacin en otras reas se encuentran isotermas de menor temperatura. Por lo comn, se considera que cuanto ms pronunciado es el domo trmico, ms probable es la existencia de un canal de ascenso hidrotermal preferencial. Para la determinacin lo ms certera posible de patrones de este tipo es imprescindible haber caracterizado con detalle previamente la zonacin del depsito, al menos en trminos de secuencia temporal. Ello, a efectos de consignar debidamente la informacin microtermomtrica a cada etapa o subetapa de formacin del depsito. En ocasiones, los patrones de distribucin de isotermas entre diferentes etapas no son en absoluto similares. Ello no constituye necesariamente un elemento de sospecha acerca de la validez de los datos o del tratamiento de stos. Sin embargo, en los casos en que los patrones de distribucin de las isotermas son similares de una etapa a otra, puede considerarse (especialmente en los casos en que patrones similares son debidos a datos de muestras distintas) que (1) los datos de una etapa validan comparativamente los datos de otra etapa y que, por tanto, (2) la presencia de canales de ascenso hidrotermal u otros patrones trmicos es consistente en el tiempo, por lo que pueden derivarse interpretaciones de ndole estructural. La determinacin de la presencia de canales preferenciales de ascenso hidrotermal radica en el hecho que, cuando stos pueden relacionarse espacial y temporalmente con la presencia de zonas de mineralizacin econmica o ciertos tipos de asociaciones minerales (e. g. como evidencias de ebullicin, de incursin de fluidos hipognicos cidos, etc.), constituyen una poderosa gua de exploracin a nivel

Figura 5. Arriba: Diagrama de correlacin entre valores promedio de temperatura de homogeneizacin y salinidad por muestra, agrupados de acuerdo a las principales asociaciones minerales. Abajo: Diagrama de correlacin entre temperatura y profundidad de fluidos mineralizantes en los depsitos de tipo skarn del distrito de San Martn (Zacatecas), mostrando las relaciones de fases en el sistema agua-NaCl a presin litosttica y curvas de isosalinidad clave (30, 50 y 70 wt.% NaCl equiv.), adaptado de Fournier (1999). Clave: L = lquido, S = slido (halita), V = vapor. Adaptado de Gonzlez-Partida y Camprub (2006). Clave: Th = Temperatura de homogeneizacin.

depsitos de Sn-W-Cu asociados a granitoides y en depsitos metalferos (Cu-Au-Mo) en prfidos, (5) la prctica correspondencia entre temperatura de homogeneizacin y de atrapamiento en depsitos epitermales y (6) la ubicuidad del CO2 en depsitos mesotermales. 4.2. Identificacin de temperaturas favorables a la presencia de mineralizaciones Ante todo, es preciso remarcar que no siempre es posible asociar un rango de temperaturas de homogeneizacin

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Camprub

Au x 100 Salinidad (wt.% NaCl equiv) m xima 0 a 3.5 3.5 a 7.5 7.5 a 12 12 a 23

Dep sitos de Au + Ag + metales b sicos

p De g u-A eA sd sito p De sito sd eA g-A u

Zn+Pb

Dep sitos de Zn-Pb-Ag

Dep sitos de Ag-Zn-Pb

Ag x 100

Figura 6. Diagrama que muestra las relaciones en contenidos metlicos de numerosos yacimientos epitermales de Mxico, con indicacin de las salinidades mximas de los fluidos mineralizantes asociados a stos. Adaptado de Albinson et al. (2001).

de ascenso puede refrendarse mediante mtodos de apoyo tales como los cocientes Ag/Pb en la mineralizacin y las relaciones Sb/(Sb+As) en tetraedrita-tennantita (Goodell y Petersen, 1974; Wu y Petersen, 1977; Camprub et al., 2001a). Una vez identificados los canales de ascenso principales en un yacimiento se puede investigar la posible continuidad del yacimiento a mayor profundidad, pues sta se encontrar probablemente centrada en dichos canales. Los yacimientos epitermales, por ejemplo, pueden presentar races polimetlicas aunque a mayor elevacin sean ricos en metales preciosos e, inclusive, estas races pueden estar fsicamente desconectadas de las porciones ms someras del yacimiento (Camprub y Albinson, 2007). 4.4. Elementos de apoyo mineralgicos y estructurales A pesar de que los datos microtermomtricos y su distribucin espacial (para cada etapa de mineralizacin en depsitos polifsicos y multiepisdicos) constituyen una poderosa herramienta de exploracin, existen numerosos criterios mineralgicos y estructurales capaces de aportar elementos de discusin adicionales. Los elementos mineralgicos a relacionar para ser usados como criterios adicionales comprenden tanto la mineraloga de los halos de alteracin hipognica (Figura

Figura 7. Rangos genricos de temperatura y salinidad de tipologas escogidas de depsitos minerales. Adaptado de Wilkinson (2001). Clave: MVT = depsitos tipo Mississippi Valley, Th = Temperatura de homogeneizacin.

de yacimiento. En algunos casos, los canales de ascenso se encuentran confinados por la presencia de diques (Figura 9B) u otras litologas relativamente favorables o desfavorables al desarrollo de fracturamiento y/o de circulacin de fluidos, de forma que la mera presencia de stas puede constituir una gua de exploracin. La presencia de canales

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Figura 8. Seccin geolgica del prfido cupro-aurfero del distrito de Timaro (Michoacn) mostrando la distribucin de isotermas determinadas mediante temperaturas de homogeneizacin de inclusiones fluidas, los rangos de temperatura de fusin de hielo (Tmi), la distribucin general de las asociaciones de alteracin y la posicin de un stock tonaltico. Adaptado de Garza-Gonzlez et al. (2006). Clave: m.s.n.m. = metros sobre el nivel del mar. Clave: Tmi = temperatura de fusin del hielo.

8) como la mineraloga o las asociaciones metlicas de los mismos cuerpos mineralizados (Figura 6). Tales elementos pueden agruparse en dos categoras: (1) la presencia de un mineral o asociacin mineral diagnstica de una temperatura o ambiente qumico concreto (e. g. caolinita alunita dickita, asociacin adularia + epidota), sin constituirse necesariamente en geotermmetros precisos y (2) el dimetro mximo y la morfologa de los cristales y agregados cristalinos de un mineral comn (e. g. clorita, hematites, epidota), pues su abundancia en el depsito permite relacionar sus caractersticas con una temperatura relativa. Por ejemplo, en algunos yacimientos epitermales de sulfuracin intermedia y baja de Mxico se ha observado la presencia de una estrecha relacin paragentica entre adularia y epidota en asociaciones minerales tempranas de etapas portadoras de mineralizaciones ricas en metales bsicos y plata, a temperaturas ~300C. En algunos yacimientos, como en la Veta Zuloaga del distrito de San Martn de Bolaos (Jalisco), se ha identificado una zona de alteracin arglica profunda bajo las zonas mineralizadas, a temperaturas ~300C (Albinson y Rubio, 2001; Camprub y Albinson, 2007). Asimismo, el conjunto de tipologas de yacimientos en prfidos metalferos skarns epitermales se ha beneficiado de estudios mineralgicos en asociaciones de alteracin hidrotermal en campos geotrmicos activos (e .g. Reyes, 1990, 1991). Entre los elementos estructurales, cabe distinguir entre la estructura interna del yacimiento (e. g. la estratigrafa

de vetas) y la disposicin del mismo en el espacio (morfologa, orientacin e inclinacin y cambios en stos). La estructura interna del yacimiento es la que permite establecer inicialmente la secuencia de eventos que, a su vez, determina la ubicacin temporal de los datos microtermomtricos (Figura 1). En cambio, la disposicin del yacimiento en el espacio determina no slo la morfologa o la posicin de las zonas con mineralizacin metlica sino que puede llegar a determinar la misma presencia de stas. En yacimientos determinados por vetas o conjuntos de vetas (e g. depsitos de tipo epitermal, algunas zonas de los skarns y de los depsitos vulcanognicos de sulfuros masivos o vetas de Sn-W), las fracturas o fallas de bajo ngulo son poco favorables a albergar vetas con mineralizacin econmica, contrariamente a las vetas de alto ngulo. Igualmente, los yacimientos epigenticos que se desarrollan en forma de mantos (e. g. algunos depsitos epitermales, algunos skarns o depsitos tipo Mississippi Valley o MVT) precisan de litologas favorables para su emplazamiento, con lo que su control es ms litolgico que estructural. As, es comn que los depsitos MVT y asociados se formen a favor de carbonatos arrecifales o unidades evaporticas (e. g., Gonzlez-Snchez et al., 2007). Por todo ello, algunos depsitos pueden presentar una combinacin de efectos estructurales y litolgicos sobre la presencia de mineralizaciones econmicas que es preciso evaluar de forma individual.

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Camprub

Superficie actual140 150 160 170 180 0 200 m 200 190 170 180 160 150 140 120 120 130 140 160 170 150 160 150

Plomositas

Plomosas

Los Arcos

N-S

Tm:

-12 a -5 C

-5 a -0.1 C Zona rica en CO2

-0.1 a 7 C

(m.s.n.m.)

Superficie actual180 200 220 200 240 260 280 260 280 220 220 200 180

NW-SE180 200NIVEL NIVEL NIVEL NIVEL 1 2 3 4

NIVEL 5

220 240

NIVEL 7 NIVEL 9

290 Canal

alimentador (?)

Canales alimentadores (?)

0

260

500 m

Figura 9. A: Seccin longitudinal del cortejo de vetas epitermales Plomositas Plomosas Los Arcos (distrito de Plomosas, Sinaloa). Las altas temperaturas de fusin del hielo y la fusin de clatratos en la parte superior del depsito indican la presencia de abundante CO2. B: Seccin longitudinal del cortejo de vetas epitermales El Cobre Babilonia (distrito de Taxco, Guerrero). En color gris claro, se indica la presencia de diques anteriores a las vetas, a los que stas intersectan. Ambas secciones presentan la localizacin de las estaciones de muestreo (puntos negros) y las isotermas construidas a partir de las temperaturas de homogeneizacin de inclusiones fluidas. Todas las temperaturas se reportan en grados centgrados. Adaptado de Gonzlez-Partida et al. (2006) y de Camprub et al. (2006b). Clave: Tm = temperatura de fusin.

Ahora bien, es preciso recordar que la conjuncin de elementos de discusin favorables a la presencia de mineralizaciones econmicas no implica necesariamente que stas se encuentren presentes, pues no pueden producirse concentraciones importantes a partir de fluidos que no transportan suficientes metales en solucin (Camprub y Albinson, 2007). 4.5. Zonaciones composicionales El establecimiento de zonaciones composicionales (salinidad, cantidad relativa de CaCl2 o KCl, de CO2 o CH4, etc.) a nivel de yacimiento o de distrito minero es til para determinar patrones de mezcla de fluidos cualesquiera. Tal es el caso de la mezcla de fluidos hipognicos ascendentes, de cualquier origen, con (1) aguas metericas relativamente fras o (2) aguas calentadas por vapor (exsuelto en profundidad por ebullicin) en la parte superior de los depsitos epitermales (Figura 9A) o (3) de la mezcla profunda de

fluidos magmticos con aguas metericas de circulacin profunda en prfidos metalferos y skarns. As, determinaciones de este tipo contribuyen a determinar o corroborar la existencia de determinados procesos geolgicos, y ello conlleva la definicin de criterios de exploracin. Ahora bien, no es posible determinar con total seguridad el origen o el historial de interaccin de los fluidos geolgicos slo con el uso de la microtermometra de inclusiones fluidas. Para ello se precisan criterios geolgicos regionales slidamente establecidos y el uso de tcnicas analticas adicionales, como la geoqumica de istopos estables de O, H, C (y la modelacin de la interaccin agua/roca que ello permite) o de gases nobles, la espectrometra de masas cuadrupolar (QMS), etc. Sin embargo, el poder acotar con facilidad la composicin en solutos de los fluidos geolgicos constituye la pauta de inicio para ello y permite enunciar patrones de interaccin concretos. El valor prctico que posee el establecimiento de zonaciones composicionales a lo largo o a travs de un

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cuerpo mineralizado (Figura 8 y 9A) lo constituye el hecho que a stas puedan asociarse fenmenos o caractersticas geolgicas favorables al hallazgo de nuevos recursos. Ello depender del tipo de yacimiento en estudio o exploracin y de las condiciones fisicoqumicas en que se produce la precipitacin mineral en ste, y no siempre puede generalizarse con facilidad. As, en la parte superior de los depsitos epitermales es donde puede producirse un mayor grado de mezcla entre fluidos ascendentes y descendentes (aunque durante ciertas pausas entre grandes etapas de ascenso de fluidos hipognicos y de mineralizacin, o durante la terminacin de los sistemas hidrotermales, los fluidos descendentes pueden alcanzar profundidades considerables). Sin embargo, las porciones superiores de estos depsitos son las que estn ms expuestas a la erosin, a no ser que se produzca un rpido sepultamiento de stos, lo que conlleva que los patrones de mezcla de fluidos sean difcilmente determinables en toda su extensin. De forma anloga, se encontrarn las salinidades ms altas hacia fuentes magmticas o en profundidad. Si es posible asociar una u otra caracterstica con la presencia de mineralizaciones econmicas, el establecimiento de zonaciones composicionales constituir una importante gua de exploracin. En el caso de los depsitos metalferos (Cu-Au-Mo) en prfidos, el enfriamiento y dilucin de los fluidos magmticos, a partir de su interaccin con fluidos ms fros externos al sistema magmtico, constituyen mecanismos plausibles para desencadenar la precipitacin mineral (Wilkinson, 2001). Los fluidos magmticos se reconocen generalmente como (1) salmueras de alta salinidad ( ~70 wt.% NaCl equiv.), reconocibles en este tipo de depsitos como inclusiones fluidas con cristales hijos de mineraloga diversa, o bien (2) vapores que, al condensar, pueden originar lquidos poco salinos. Bajo esa premisa, es posible modelizar la interaccin entre un fluido magmtico u otro y fluidos externos ms fros que, a pesar de que pueden presentar salinidades variables, stas sern generalmente ms bajas (y con una composicin en solutos menos compleja) que las de los fluidos magmticos ascendentes. Ello es debido a que esos fluidos ms fros son tpicamente de origen meterico. De esta forma, la identificacin de patrones de variacin en la salinidad y la composicin de los solutos en inclusiones fluidas permitira la delimitacin de (1) reas dominadas por fluidos magmticos o metericos y (2) de reas en que se produjo una interaccin efectiva entre ambos tipos de fluidos. Tanto si se identifica un caso como el otro pueden establecerse criterios para guiar la exploracin hacia zonas tericamente favorables para el hallazgo de concentraciones minerales econmicas. Sin embargo, hay que tener en cuenta que ello slo es posible bajo la premisa general de que las mineralizaciones fueron originadas por la interaccin entre fluidos de diferente origen, lo que no siempre es plenamente argumentable (pueden estar involucrados diferentes mecanismos de precipitacin mineral en una misma asociacin mineral). Adems, en el caso particular de los prfidos molibdenferos de tipo Climax, las

salinidades de los fluidos suelen ser ms bajas que en otros prfidos metalferos (Cline y Vanko, 1995), por lo que la dilucin de los fluidos magmticos ascendentes puede no ser fcilmente modelable. 4.6. Zonacin trmica y composicional a escala de provincia metalogentica Algunas tipologas de yacimientos describen zonaciones (mineralgicas, trmicas, y en composicin de fluidos) a nivel regional. En ellas la microtermometra de inclusiones fluidas provee informacin tambin a escala de provincia metalogentica. Tal es el caso de tipologas relacionadas con la evolucin y circulacin de salmueras de cuenca (ver Figura 8 en Gonzlez-Partida et al., 2008b), como los depsitos tipo Mississippi Valley (MVT) y asociados, depsitos de Cu-Co-U en rocas clsticas (depsitos metalferos asociados a red beds), as como reservorios de hidrocarburos (gas y petrleo). La Provincia MVT del Noreste de Mxico es un buen ejemplo de ello, con una clara zonacin en la Cuenca de Sabinas de depsitos de celestina, fluorita (en los bordes sur y norte de la cuenca, respectivamente), barita, y PbZn (en el centro de la cuenca). Segn este esquema, los depsitos formados a mayor profundidad en la cuenca, a mayores temperaturas (< ~200C) y a partir de salmueras ms salinas (< ~22 wt.% NaCl equiv.) y ricas en CaCl2 son los depsitos de barita y Pb-Zn (Gonzlez-Snchez et al., 2007). En el caso concreto de esta provincia metalogentica, el anlisis microtermomtrico de inclusiones fluidas, establecido de forma sistemtica en toda la extensin de la provincia, contribuy decisivamente a definir la tipologa de los yacimientos en sta. La definicin de estos yacimientos como MVT y asociados constituye en s misma una gua de exploracin independientemente del tamao de los yacimientos. Igualmente, en cuencas petrolferas puede determinarse la evolucin en temperatura, presin y composicin de salmueras acuosas e hidrocarburos. Ello, a travs del anlisis microtermomtrico sistemtico en (1) zonas productoras o de maduracin inicial de hidrocarburos, (2) zonas de migracin y (3) llenado de reservorios (Figura 8 en Gonzlez-Partida et al., 2008b). 5. Estimaciones de la presin de los fluidos y de la posicin de paleoniveles freticos En sistemas hidrotermales en ebullicin o efervescencia bajo presin hidrosttica es posible determinar la posicin de la paleosuperficie durante el funcionamiento de stos o, al menos, la posicin del paleonivel fretico. Ello es posible mediante las curvas de punto de ebullicin del agua segn la salinidad de los lquidos acuosos en el campo de la temperatura y la presin (o profundidad) de Haas (1971) y de las curvas de punto de efervescencia de CO2 de

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Camprub

Henley et al. (1984). Estas estimaciones son especialmente tiles en depsitos epitermales (Albinson, 1988; Albinson et al., 2001; Camprub et al., 2001b, 2006a). En principio, cualquier evidencia de ebullicin en una posicin concreta permite ubicar sobre la curva de ebullicin del agua a la salinidad correspondiente el conjunto de datos de temperatura de homogeneizacin (por lo comn representados mediante histogramas). As, se posiciona la muestra en el punto de la curva que equivale a la temperatura de homogeneizacin y a la salinidad determinadas mediante microtermometra de inclusiones fluidas (bien sean como promedio de una asociacin de inclusiones fluidas o varias de ellas, bien como datos de inclusiones individuales), de forma que la lectura de la presin y de la profundidad de formacin es directa (Figura 10). Sin embargo, la profundidad obtenida debe entenderse como la distancia entre la muestra y el paleonivel fretico, con lo que constituye una estimacin mnima de la profundidad de formacin. Puesto que la posicin del paleonivel fretico es cambiante segn las condiciones hidrolgicas de la regin, el uso de las curvas de ebullicin y efervescencia permite adicionalmente argumentar cambios en el paleogradiente hidrulico en el tiempo (elevacin o depresin de las aguas freticas), que a su vez pueden deberse a diferentes causas, entre ellas el clima. El volcanismo es uno de los factores principales a considerar, pues puede modificar drsticamente la posicin de la paleosuperficie en ambos sentidos, por el colapso de edificios volcnicos o la rpida acumulacin de material volcnico durante periodos eruptivos. Tales reconstrucciones permiten guiar la exploracin en profundidad en tipologas de yacimientos en que las franjas mineralizadas se distribuyen en rangos de profundidad concretos (como los depsitos epitermales). Asimismo, en yacimientos fallados pueden constituir un elemento adicional para estimar saltos de falla y, por tanto, localizar en profundidad recursos ocultos. Del mismo modo, tambin pueden condenar la exploracin hacia zonas en que las mineralizaciones habran sido erosionadas. 6. Mecanismos de precipitacin mineral Los mecanismos de precipitacin mineral pueden ser de una naturaleza tan diversa como los propios yacimientos y en uno solo de ellos pueden haberse producido varios mecanismos, incluso al mismo tiempo. Entre ellos se cuentan ebullicin, efervescencia, evaporacin, sedimentacin, cristalizacin, mezcla de fluidos, reacciones entre fluidos y rocas o entre rocas, enfriamiento conductivo y accin de microorganismos. Algunos de estos procesos pueden identificarse petrogrfica y/o microtermomtricamente. Adems de las evidencias mineralgicas y texturales (e. g. en yacimientos epitermales, presencia de calcita hojosa, de adularia pseudorombodrica o pseudoacicular, de truscottita; ver Camprub y Albinson, 2006), la ebullicin puede ponerse igualmente de manifiesto mediante el estudio de inclusiones fluidas o a partir de las relaciones mo-

lares entre los gases contenidos en ellas. Si en las zonas de ebullicin se produce el atrapamiento de inclusiones fluidas, en stas se presentar un amplio rango de variacin de las relaciones lquido/vapor. Cabe destacar que, de hallarse slo inclusiones muy ricas en vapor e inclusiones muy ricas en lquido, sin inclusiones con relaciones lquido/ vapor intermedias, es ms posible que nos encontremos en una situacin que refleja ms bien un proceso de estrangulamiento de las inclusiones fluidas (tambin denominado encuellamiento, o necking). En tal caso es preferible optar por la cautela y no deducir que ello constituye evidencia de ebullicin. La presencia de agrupaciones de inclusiones fluidas en que todas ellas son ricas en vapor, en cambio, constituye una mejor evidencia de ebullicin. No siempre es posible encontrar inclusiones fluidas dentro de la propia zona de ebullicin, pero pueden hallarse formas indirectas para evidenciar la existencia de este mecanismo de precipitacin. Puesto que durante la ebullicin se produce la separacin de una fase vapor (hacia la cual se fraccionarn mayoritariamente los componentes ms voltiles) y de una fase lquida (que adquirir una mayor salinidad que el fluido que entr en ebullicin), cabe esperar encontrar inclusiones ricas en lquido con salinidades relativamente ms altas que las inclusiones anteriores, representativas de los fluidos anteriores a la ebullicin. Ello, sin que haya necesariamente variaciones significativas en las temperaturas de homogeneizacin de unas y otras. La existencia de una sucesin como la expuesta tambin puede implicar la entrada de fluidos en un nuevo pulso hidrotermal sin relacin alguna con la ebullicin, con lo que el estudio de inclusiones fluidas tiene que apoyarse generalmente en otros mtodos de anlisis geoqumico (estudio de istopos estables, geoqumica de gases, etc.). La diferencia entre ambos casos es que una ebullicin puede generar salmueras falsas, es decir, fluidos con salinidades anmalamente elevadas respecto al conjunto de datos al que pertenecen que no son representativas de la composicin de fluido hipognico alguno. Tales salmueras se habran originado por ebullicin continua hacia el secado de la salmuera original (Simmons y Browne, 1997). Por tanto, las salmueras debidas a ebullicin no deben confundirse con fluidos ascendentes hipognicos cuyas salinidades son originalmente elevadas o salmueras verdaderas (Figura 2). En la Figura 3 se ejemplifica el caso de una asociacin de inclusiones fluidas con salinidades netamente mayores al resto de asociaciones de la misma etapa de mineralizacin. Si bien ello permite sospechar que dichos datos corresponden a una falsa salmuera, la distribucin de los datos (sin datos con salinidades intermedias entre dichas asociaciones de inclusiones fluidas) sugiere que la posibilidad ms razonable es que dicha salmuera sea verdadera. La existencia de ebullicin, enfriamiento conductivo y diferentes tipos de mezcla de fluidos pueden ponerse de manifiesto a travs del comportamiento de la distribucin de los datos microtermomtricos obtenidos de una asociacin mineral concreta (Figura 3, 4 y 5). Sin embargo, la

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Figura 10. Histogramas de frecuencia de las temperaturas de homogeneizacin en inclusiones fluidas del yacimiento epitermal La Guitarra (distrito de Temascaltepec, Estado de Mxico), mostrando las variaciones de temperatura con la profundidad de las etapas de mineralizacin I (mineralizacin de sulfuracin intermedia), IIA y IIB (mineralizaciones de sulfuracin baja). Se muestran las curvas del punto de ebullicin bajo presin hidrosttica de Haas (1971), para 10 wt.% NaCl equiv. en la etapa I (referida a los datos en cuarzo de la AMP), 4 wt.% NaCl equiv. en las etapas IIA y IIB. ASMB = asociacin de sulfuros de metales bsicos, AMP = asociacin de minerales de plata. Adaptado de Camprub et al. (2001b).

interpretacin de este tipo de procesos obliga a poseer un alto grado de control petrogrfico. En resumen, la distribucin de los datos microtermomtricos en un diagrama de temperatura de homogeneizacin o de atrapamiento contra salinidad puede ayudar a caracterizar procesos geolgicos. Algunos de ellos pueden haber conllevado la precipitacin mineral (Figura 4), con lo que la identificacin de tendencias caractersticas en el comportamiento de los datos es esencial. Estos procesos y tendencias son los siguientes: Ebullicin, o separacin de vapor de un fluido acuoso (Figura 3 y 4). Como ya se expuso anteriormente, una ebullicin genera salmueras progresivamente ms salinas y densas por la fuerte particin de las sales hacia las fases

lquidas. Como resultado de su expansin adiabtica, estas salmueras pueden tambin experimentar un cierto enfriamiento (Wilkinson, 2001). Sin embargo, la ebullicin tambin genera vapores de mayor temperatura que el fluido pre-ebullicin, que eventualmente pueden condensarse y generar lquidos de muy baja salinidad y alta acidez, independientemente del quimismo del fluido pre-ebullicin. Los mismos efectos pueden registrarse tras la efervescencia de los fluidos mineralizantes. Este mecanismo de deposicin es especialmente eficiente en depsitos epitermales, skarns y prfidos metalferos. Efervescencia, o separacin de CO2, CH4 u otros gases a partir de un fluido acuoso. Si la presencia de dichos com-

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Camprub

puestos (en fluidos pre-efervescencia o en condensados someros post-efervescencia) no puede ser determinada pticamente, su presencia puede detectarse mediante la fusin de clatratos o mediante el uso de tcnicas analticas adicionales (e. g., microespectroscopa Raman). Este mecanismo de deposicin es comn en yacimientos tipo MVT y asociados. Mezcla de fluidos. Este proceso precisa de una identificacin correcta de la temperatura y salinidad de los miembros extremos que lo experimentan. La trayectoria de datos reveladores de un proceso de este tipo depende de las caractersticas de dichos miembros, y pueden llegarse a confundir con las trayectorias debidas a otros procesos. En algunos casos (e. g. depsitos tipo MVT) se ha determinado que el azufre y los metales necesarios para formar cuerpos de sulfuros no pueden ser transportados en el mismo fluido, por lo que la precipitacin mineral se produce por mezcla de dos fluidos (Sverjensky, 1984). Los casos de mezcla ms comunes en la naturaleza son: Dilucin (Figura 3, 4 y 5). Este es un caso especialmente abundante en la naturaleza, en que aguas metericas relativamente fras y poco salinas (aunque hayan experimentado un cierto grado de interaccin cortical) pueden mezclarse con salmueras acuosas hipognicas de origen profundo, ms calientes y salinas. Estas ltimas pueden ser aguas metericas con un grado de interaccin cortical profundo y muy prolongado. Aunque no siempre es fcil explicar este tipo de mezclas por las diferencias en densidad de los fluidos que intervienen en ellas, la turbulencia de los fluidos ascendentes es permisiva para una mezcla eficiente. Se reconoce cuando el comportamiento de los datos microtermomtricos describe una marcada tendencia a la disminucin de temperatura y salinidad al mismo tiempo. Este mecanismo de deposicin es comn en yacimientos tipo MVT someros y en muchas otras tipologas, incluyendo depsitos de origen magmtico-hidrotermal. Mezcla isotrmica. Este proceso se produce generalmente entre fluidos con un remarcable contraste en la salinidad pero a temperaturas muy parecidas, debido a que ambos se encuentran en un rgimen geotrmico anlogo y han adquirido el mismo grado de equilibrio trmico con el medio. Se caracteriza por presentar conjuntos de datos con variaciones apreciables en salinidad aunque no de temperatura. Enfriamiento conductivo (Figura 3). Se produce cuando un fluido pierde calor por conduccin a travs de las rocas circundantes sin que vare significativamente la composicin qumica del fluido. Se caracteriza por presentar conjuntos de datos con variaciones apreciables en temperatura, hacia temperaturas ms bajas con el tiempo, aunque no de salinidad. Como mecanismo de precipitacin es comn en depsitos formados en la porcin superior de la corteza, pues en las porciones ms profundas de la misma no existen gradientes trmicos lo suficientemente extremos como para inducir precipitacin mineral (Wilkinson, 2001).

Disolucin de evaporitas. Los fluidos de cualquier origen que atraviesen series evaporticas registrarn salinidades anmalamente altas, aunque no todos los fluidos asociados a un sistema hidrotermal deben experimentar el mismo grado de interaccin con las evaporitas. Por ello, las salinidades de los fluidos pueden ser muy variables sin razn aparente. La posibilidad de este tipo de interaccin puede deducirse a partir de evidencias geolgicas regionales. Teniendo en cuenta la importancia del Cl como agente de transporte de metales en forma de in complejante en condiciones geolgicas muy diversas, la determinacin del posible origen del mismo es un factor crucial para comprender el origen de las soluciones mineralizantes. Rgimen hidrotermal pulstil (Figura 2). En sistemas pulstiles, pueden identificarse pulsos discretos a diferentes escalas de observacin, aunque no siempre sean claramente identificables. La variable ms fiable en este aspecto es la salinidad. De registrar la incorporacin pulstil de fluidos, generalmente a partir de un reservorio profundo, lo ms comn es observar que asociaciones de inclusiones fluidas sucesivas muestren algn tipo de tendencia de disminucin o aumento en la salinidad, independientemente de la temperatura de homogeneizacin. Estrangulamiento (encuellamiento) de inclusiones fluidas. Este cambio post-atrapamiento, asociado a la recristalizacin de los minerales que contienen inclusiones fluidas, induce la particin de las inclusiones. Si sta se produce cuando alguna fase se ha separado en el interior de la inclusin, pueden generarse nuevas inclusiones fluidas con grados de relleno muy diversos. Ello produce temperaturas de homogeneizacin variables pero salinidades relativamente homogneas. En consecuencia, los datos microtermomtricos derivados de este proceso pueden presentar distribuciones parecidas a las del enfriamiento conductivo o de la ebullicin. La diferencia es que, en el caso de haberse producido un estrangulamiento, tal comportamiento de los datos se produce a nivel de la misma asociacin de inclusiones fluidas, mientras que los dems procesos registran ese comportamiento a travs de asociaciones de inclusiones fluidas diferentes. Este proceso slo afecta a las inclusiones fluidas, pero no tiene que ver con procesos de precipitacin mineral o de interaccin agua/roca. Otros cambios post-atrapamiento: decrepitacin y relleno y dilatacin. El efecto de la decrepitacin y relleno es parecido al de la dilucin, mientras que el de la dilatacin es parecido al del enfriamiento conductivo. En el caso de producirse ambos cambios combinados, lo cual es comn, la distribucin de los datos microtermomtricos apunta hacia la salinidad y temperatura del fluido original (Goldstein y Reynolds, 1994). Agradecimientos La elaboracin de diversas partes del presente trabajo se financi mediante los proyectos de investigacin J 32506-T y 46473 de CONACYT e IN103807 de PAPIIT.

Criterios para la exploracin minera mediante microtermometra de inclusiones fluidas

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El autor agradece especialmente las revisiones crticas de Tawn Albinson, Pura Alfonso y Joaqun Proenza, que ayudaron a mejorar sensiblemente el presente trabajo. Igualmente, agradezco la invitacin a participar, mediante una contribucin germinal de este trabajo, en la primera edicin del Taller Iberoamericano de Recursos Minerales y Apoyo a la Pequea Minera a travs de Joaqun Proenza, Jess Blanco y Joan-Carles Melgarejo. BibliografaAlbinson, T.F., 1988, Geologic reconstruction of paleosurfaces in the Sombrerete, Colorada, and Fresnillo districts, Zacatecas State, Mexico: Economic Geology, 83, 1647-1667. Albinson, T., 1995, Bosquejo de evolucin estructural e hidrotermal del distrito de Zacatecas, en Trabajos Tcnicos XXI Convencin Nacional de la AIMMGM: Acapulco, Guerrero, Mxico, Asociacin de Ingenieros de Minas, Metalurgistas y Gelogos de Mxico, 143-170. Albinson, T., Rubio, M.A., 2001, Mineralogic and thermal structure of the Zuloaga Vein, San Martin de Bolaos District, Jalisco, Mexico, in Albinson, T., Nelson, C.E. (eds.), New mines and discoveries in Mexico and Central America: Society of Economic Geologists Special Publication Series, 8, 115-132. Albinson, T., Norman, D.I., Cole, D., Chomiak, B.A., 2001, Controls on formation of low-sulfidation epithermal deposits in Mexico: constraints from fluid inclusion and stable isotope data, in: Albinson, T., Nelson, C.E. (eds.), New mines and discoveries in Mexico and Central America: Society of Economic Geologists Special Publication 8, 1-32. Becker, S.P., Fall, A., Bodnar, R.J., 2008, Synthetic fluid inclusions. XVII. PVTX properties of high salinity H2O-NaCl solutions (>30 wt % NaCl): application to fluid inclusions that homogenize by halite disappearance from porphyry copper and other hydrothermal ore deposits: Economic Geology, 103, 539-554. Camprub, A., Albinson, T., 2006, Depsitos epitermales en Mxico: actualizacin de su conocimiento y reclasificacin emprica: Boletn de la Sociedad Geolgica Mexicana, 58, 27-81. Camprub, A., Albinson, T., 2007, Epithermal deposits in Mxico an update of current knowledge, and an empirical reclassification, in Alaniz-lvarez, S.A., Nieto-Samaniego, A.F. (eds.), Geology of Mxico: Celebrating the Centenary of the Geological Society of Mxico: Geological Society of America Special Paper, 422, 377-415. Camprub, A., Canals, ., Cardellach, E., Prol-Ledesma, R.M., Rivera, R., 2001a, The La Guitarra Ag-Au low sulfidation epithermal deposit, Temascaltepec district, Mexico: vein structure, mineralogy, and sulfide-sulfosalt chemistry, in Albinson, T., Nelson, C.E. (eds.), New mines and discoveries in Mexico and Central America, Society of Economic Geologists Special Publication, 8, 133-158. Camprub, A., Cardellach, E., Canals, ., Lucchini, R., 2001b, The La Guitarra Ag-Au low sulfidation epithermal deposit, Temascaltepec district, Mexico: fluid inclusion and stable isotope data, in Albinson, T., Nelson, C.E. (eds.), New mines and discoveries in Mexico and Central America, Society of Economic Geologists Special Publication, 8, 159-185. Camprub, A., Gonzlez-Partida, E., Iriondo, A., Levresse, G., 2006a, Mineralogy, fluid characteristics and depositional environment of the Paleocene low-sulfidation epithermal Au-Ag deposits of the El Barqueo district, Jalisco, Mexico: Economic Geology, 101, 235-247. Camprub, A., Gonzlez-Partida, E., Torres-Tafolla, E., 2006b, Fluid inclusion and stable isotope study of the Cobre Babilonia polymetallic epithermal vein system, Taxco district, Guerrero, Mexico: Journal of Geochemical Exploration, 89, 33-38. Canet, C., Camprub, A., Gonzlez-Partida, E., Linares, C., Alfonso, P., Pieiro-Fernndez, F., Prol-Ledesma, R.M., 2009, Mineral assem-

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