Depósitos endógenos y exógenos: Generalidades Paulina Durán-Joseline Tapia Semestre primavera 2015
La abundancia de los elementos
Definiciones Las anomalías geoquímicas, indicatrices de una concentración de elementos importante desde el punto de vista comercial, se puede reconocer sólo por el contraste con zonas no mineralizadas (Hawkes 1957). La abundancia normal de un elemento en cualquier material donde el equilibrio no se ha alterado por la presencia de algún depósito mineral es referida como background (Hawkes 1957). Los valores background pueden variar ampliamente debido a los procesos químicos y físicos naturales donde ciertos elementos se encuentran enriquecidos y otros de manera correspondiente, empobrecidos (Hawkes 1957).
Elementos más abundantes en la corteza Sólo 12 elementos se presentan en la corteza continental en cantidades mayores al 0.1% en peso. Estos 12 elementos representan el 99.23% de la masa continental. Elemento Abundancia Elemento Abundancia Oxígeno (O) 42.5 Silicio (Si) 27.2 Aluminio (Al) 8.0 Hierro (Fe) 5.8 Calcio (Ca) 5.06 Magnesio (Mg) 2.77 Sodio (Na) 2.32 Potasio (K) 1.68 Titanio (Ti) 0.86 Hidrógeno (H) 0.14 Manganeso (Mn) 0.10 Fósforo (P) 0.10
Figura 1. Elementos más abundantes de la corteza terrestre. Fuente: elaboración propia J. Tapia en base a tabla de datos página previa.
Tabla 1. Abundancia de los elementos en la corteza continental superior (UCC) de Rudnick & Gao (2003), y aguas superficiales (SW) de Gaillardet et al. (2003); nd: no determinado. Los valores de la UCC en µg g - 1 y de SW en µg L-1, salvo que se indique otra unidad. Elemento Unidad Elemento Unidad UCC (µg g -1 ) SW (µg L -1 ) UCC (µg g -1 ) SW (µg L -1 ) Li 21 1.84 Zn 67 0.6 Be 2.1 0.0089 Ga 17.5 0.03 B 17 10.2 Ge 1.4 0.0068 N 83 nd As 4.8 0.62 F 557 nd Se 0.09 0.07 S 621 nd Br 1.6 nd Cl 370 nd Rb 84 1.63 Sc 14 1.2 Sr 320 60 V 97 0.71 Y 21 0.04 Cr 92 0.7 Zr 193 0.039 Co 17.3 0.148 Nb 12 0.0017 Ni 47 0.801 Mo 1.1 0.42 Cu 28 1.48 Ru 0.34 ng g -1 nd
Tabla 1. Continuación Elemento Unidad Elemento Unidad UCC (µg g -1 ) SW (µg L -1 ) UCC (µg g -1 ) SW (µg L -1 ) Pd 0.52 ng g -1 0.028 Sm 4.7 0.028 Ag 53 ng g -1 nd Eu 1.0 nd Cd 0.09 0.08 Gd 4.0 0.08 In 0.056 nd Tb 0.7 nd Sn 2.1 nd Dy 3.9 nd Sb 0.4 0.07 Ho 0.83 0.07 I 1.4 nd Er 2.3 nd Cs 4.9 0.011 Tm 0.3 0.011 Ba 624 23 Yb 2.0 23 La 31 0.12 Lu 0.31 0.12 Ce 63 0.262 Hf 5.3 0.262 Pr 7.1 0.04 Ta 0.9 0.04 Nd 27 0.152 W 1.9 0.152
Tabla 1. Continuación Elemento Unidad UCC (µg g -1 ) SW (µg L -1 ) Re 0.198 ng g -1 0.0004 Os 0.031 ng g -1 9 pg L -1 Ir 0.022 ng g -1 nd Pt 0.5 ng g -1 nd Au 1.5 ng g -1 nd Hg 0.05 nd Tl 0.9 nd Pb 17 0.079 Bi 0.16 nd Th 10.5 0.041 Figura 2. Esquema de elemento químico. Fuente: IUCN/SSC, Isotope analysis. U 2.7 0.372
El ciclo geoquímico
Ciclo geoquímico La distorsión del equilibrio necesario para cambiar el sistema químico, puede ser causada por un cambio estático de la temperatura y presión en un sistema cerrado o por movimiento dinámico de material a nuevos ambientes químicos y físicos. En la naturaleza, los sistemas cerrados son raros (si alguna vez se encuentran); virtualmente todos los procesos geológicos se relacionan con cierto movimiento de Material.
Ciclo geoquímico El movimiento de los materiales geológicos de un ambiente a otro se puede visualizar de manera conveniente en términos de un ciclo cerrado parcialmente Figura 3. Ciclo de las rocas. Fuente: Tema 4 Petrología: rocas sedimentaria
Ciclo geoquímico Figura 4. Ciclo de las rocas. Fuente: Humedales: resumen
Figura 5. El ciclo endógeno y exógeno. Fuente: Encyclopedia Britannica, Ciclo geoquímico. El ciclo geoquímico endógeno y exógeno
Ciclo geoquímico Evaluando el diagrama: Las rocas sedimentarias son metamorfoseadas progresivamente a medida que son sujetas a un aumento de temperatura, presión, y disponibilidad de material nuevo desde las profundidades. Estos pueden alcanzar un estado de fluidez similar al de la recristalización pudiendo diferenciarse en varios tipos de rocas ígneas y fluidos hidrotermales. Cuando la erosión trae como resultado una nueva suite de rocas al ambiente superficial, los elementos que la componen son reseleccionados por agentes meteorizantes de acuerdo a su solubilidad relativa en agua. Una nueva serie de rocas sedimentarias es depositada y el ciclo se cierra.
Ciclo geoquímico El ciclo geoquímico está constituido de dos partes principales: Una asociada a los procesos profundos de diferenciación metamórfica e Ígnea. La otra a los procesos superficiales de la meteorización, transporte, y sedimentación en la superficie terrestre. Actualmente, los procesos profundos son llamado endógenos, y los superficiales exógenos.
Ciclo geoquímico Los ambientes químicos de los sectores endógenos y exógenos del ciclo geoquímicos son muy diferentes. En los ambientes profundos, la temperatura y presión son elevadas, y aumentan con la profundidad, y el oxígeno libre se encuentra ausente. En el ambiente superficial, la temperatura es baja las presiones son bajas y constantes, y el oxígeno es abundante. Pares de elementos que se comportan similarmente en procesos ígneos y metamórficos se pueden comportar de manera muy diferente cuando ingresan a los ambientes superficiales - y vice versa.
Proceso exógeno: meteorización biológica Figura 6. Ejemplos de meteorización biológica. Izquierda: raíz de cactácea fracturando roca. Fuente: 3 Ciencias de la naturaleza: tipos de meteorización; Derecha: raíz de árbol meteorizado suelo. Fuente: Descubre el paisaje, meteorización.
Figura 7. Composición química de rocas producidas en el ciclo endógeno, SiO 2 (wt%) vs Na 2 O+K 2 O (wt%). Fuente: IODP, Expedition 349 summary. Rocas ígneas ciclo endógeno
BIBLIOGRAFÍA HAWKES, H.E. 1957. Principios de prospección geoquímica. Geological survey Bulletin 1000-F. 131 pp. RUDNICK, R. & GAO, S. 2003. Composition of the continental crust. Treatise on Geochemistry, vol 3. pp 1-64. GAILLARDET, J., VIERS, J., DUPRÉ, B. 2003. Trace elements in river waters. Treatise on Geochemistry, vol 5. pp 225-272.