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Din mica Terrestre

2. Geoqu

benjamin
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Presentation Transcript

    1. 1 Dinámica Terrestre Procesos geoquímicos: Separación entre elementos (fraccionamiento) Mezclas entre elementos

    2. 2 Geoquímica de los Elementos Traza Objetivos: Analizar el comportamiento de los elementos traza en rocas magmáticas Introducir métodos matemáticos para modelar su comportamiento ¿Por qué son importantes?

    3. 3 Importancia de los Elementos Traza Mayor variación en concentración que los elementos mayores Generalmente hay 10-12 mayores y más de 70 trazas Tienen propiedades químicas únicas Registran procesos que no se observan en los elementos mayores

    4. 4 Utilidad y Aplicaciones Formación y diferenciación de la tierra Procesos y dinámica de fusión en el manto Formación de yacimientos minerales e hidrocarburos Cambios climáticos y circulación oceánica Contaminación Ambiental

    5. 5 ¿Qué es un elemento traza? Aquellos elementos que NO son constituyentes estequiométricos de las fases mineralógicas presentes en el sistema de interés Fases mineralógicas de un Basalto: olivino (Mg,Fe)2SiO4 ortopiroxeno (Mg,Fe)2SiO6 clinopiroxeno Ca(Mg,Fe)Si2O6 Plagioclasa CaAl2Si2O8-NaAlSi3O8 Constituyentes estequiométricos: Mg, Fe, Si, O, Ca, Al, Na Los demás serían elementos traza Pero ¿Qué pasa en un granito?

    6. 6

    7. 7 Aquellos elementos que no afectan significativamente las propiedades químicas y físicas de un sistema ¿Excepciones? ¿Qué es un elemento traza?

    8. 8 Afinidad de los Elementos Traza Clasificación de Goldschmidt: Atmófilos: Elementos volátiles (Gases y líquidos) Litófilos: Afinidad por los líquidos silicatados Siderófilos: Afinidad por los líquidos metálicos Calcófilos: Afinidad por los líquidos sulfurosos

    9. 9 La Tabla Periódica de la Geoquímica Comportamiento de los elementos traza en la tierra silicatada

    10. 10 Los Elementos Volátiles Gases Nobles y N Gases nobles son químicamente inertes y volátiles. No forman minerales. Tienen radios iónicos grandes (excepto He) y no se acomodan fácilmente en las redes cristalinas Solubilidad en magmas depende de P, T, Radio Iónico y composición N2 relativamente inerte En rocas está como NH3 (amonia): sustituye al K y es muy soluble N componente importante en proteínas

    11. 11 Los elementos semi-volátiles C, F, S, Cl, As, Se, Br, Sb, Te, I Tienen afinidad por las fases fluidas o gaseosas (Cl, Br, F) o forman compuestos que son volátiles (SO2, CO2) No todos son estrictamente volátiles (i.e. C es refractario en estado elemental) Partición del S entre líquido y gas depende de la fugacidad de oxígeno (estado de REDOX del sistema): Alta fO2 el azufre está como SO2 (dióxido de azufre) Baja fO2 el azufre está como S2 (sulfuro) En magmas con altas concentraciones de S el azufre puede separarse La solubilidad de CO2 en magmas es función de la Presión En magmas con altas concentraciones de C, el CO2 puede separarse y formar magmas carbonatíticos (CaCO3 es el principal componente)

    12. 12 Los elementos alcalinos y alcalino-térreos Large Ion Lithophile Elements (LILE) Alcalinos= Li, K, Rb y Cs Alcalino-térreos= Be, Sr y Ba Electronegatividades bajas y valencias de 1 y 2 Tienden a forman enlaces iónicos Su comportamiento está gobernado por el radio iónico y la carga (POTENCIAL IÓNICO): Bajo potencial iónico (carga/radio) Se les llama “Elementos litófilos de radio iónico grande” o “Large Ion lithophile elements” (LILE) Su radio iónico grande no les permite entrar en las estructuras cristalinas Tienen afinidad por la fase fundida en los magmas: ELEMENTOS INCOMPATIBLES Son altamente solubles en agua Se movilizan durante el intemperismo y el metamorfismo Tienden a concentrarse en la corteza y están empobrecidos en el manto.

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    14. 14 Las Tierras Raras y el Y Tierras raras: Lantánidos y Actínidos En geoquímica REE: La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu. El Y se comporta de manera similar a las tierras raras medias-pesadas Actínidos: U y Th El Th tiene +4 y el U puede tener +4 o +6 (en condiciones oxidantes) El U+6 forma el ión uranilo (UO2-2) que es soluble en fluidos acuosos en condiciones oxidantes REEs tienen bajas electronegatividades: enlaces iónicos (como los álcalis) Su carga iónica es alta (+3), aunque Ce puede ser +4 (en condiciones oxidantes) y Eu +2 (en condiciones reductoras) Debido a su alto potencial iónico (carga/radio) las REE, el Th y el U+4: Tienden a ser insolubles en fluidos acuosos No se movilizan durante el metamorfismo y/o el intemperismo

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    18. 18 Los elementos de alto potencial iónico También llamados High Field Strenght o por sus siglas HFSE: Zr, Hf, Nb y Ta Tienen alta carga (+4 y +5) y radio iónico pequeño: Alto potencial iónico (carga/radio): Son insolubles en fluidos acuosos No se movilizan durante el intemperismo y/o el metamorfismo Nb-Ta (+5) son altamente incompatibles Zr-Hf (+4) son moderadamente incompatibles La incompatibilidad en este caso es función de la alta carga y no del radio iónico

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    20. 20 Los metales de transición (primera serie) Sc, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ga y Ge Difíciles de agrupar. Tienen dos o más valencias. Forman enlaces covalentes. Solubilidad en fluidos acuosos es variables aunque menor que en los LILE: depende de la valencia y de los aniones de enlace Comportamiento en magmas es variable: Moderadamente incompatibles: Ti, Cu, Zn Altamente compatibles: Cr, Ni, Co Tienden a ser calcófilos y siderófilos

    21. 21 Los Metales Nobles Los elementos del grupo del platino (Rh, Ru, Pd, Os, Ir y Pt) y el Au Son muy raros, no reactivos, y comúnmente están en estado nativo Dos o más valencias: forman enlaces complejos Escasez en la tierra silicatada debido a su carácter siderófilo Los elementos del grupo del platino se dividen: Grupo del Ir (Ir, Os, Ru): Asociado a cromitas y rocas ultramáficas Grupo del Pd (Pd, Rh, Pt): Asociado a sulfuros en rocas gabroicas

    22. 22 Otros elementos importantes Boro (B): Ligeramente electropositivo: Enlaces covalentes Abundancias relativas de sus dos isótopos (10B y 11B) son variables en la naturaleza (fraccionamiento a baja T) Tiende a formar el radical B2O3 (borato) que es altamente soluble en fluidos acuosos (B2O3 componente fundamental del agua de mar) B2O3 es móvil durante el intemperismo y el metamorfismo, y en ese sentido se comporta de manera similar a los LILE B tiende a ser un elemento moderadamente incompatible en los procesos magmáticos Plomo (Pb): Importante porque es el producto del decaimiento del Th y el U Elemento calcófilo y ligeramente siderófilo Valencia (+2) y radio iónico muy parecido al Sr Pb puede formar complejos químicos con Cl y F y ser fácilmente transportado en soluciones acuosas del metamorfismo e hidrotermalismo Moderadamente incompatible en procesos magmáticos

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