Inclusiones Fluidas: Generalidades

Las inclusiones fluidas son como el fósil informativo de la solución mineralizante. Se observan en varios minerales de rocas ígneas, metamórficas, sedimentarias y yacimientos hidrotermales. Podemos considerar el fenómeno de inmiscibilidad líquida en rocas ígneas, el comportamiento del fluido metamórfico, el fluido diagenético y el fluido mineralizador, respectivamente. Los minerales transparentes que se usan en el estudio de inclusiones fluidas son: cuarzo, fluorita, halita, calcita, apatito, dolomita, baritina, topacio (<-ganga), esfalerita, casiterita, scheelita (mena). Los minerales granate, clinopiroxeno, wollastonita y epidota se utilizan en el estudio de depósitos de skarn.

Clasificación de las Inclusiones Fluidas

Existen dos tipos principales de clasificación:

1. Clasificación Constitucional

Basada en los componentes de una inclusión fluida, se divide en tres tipos:

• Inclusión gaseosa: gas > líquido.
• Inclusión líquida: gas < líquido.
• Inclusión polifásica: compuesta al menos por un sólido, además de gas y líquido. En el caso de las inclusiones polifásicas, los sólidos se clasifican en cristales hidrotermales y aquellos que fueron accidentalmente atrapados en la inclusión. Los segundos se formaron en la inclusión después del atrapamiento y se llaman «cristales hijos».

2. Clasificación Genética

Basada en el proceso de formación, se divide en tres tipos:

• Inclusión primaria: atrapada durante el crecimiento del cristal. De forma regular (cristal negativo) o se distribuye concordantemente con el crecimiento del cristal.
• Inclusión secundaria: la inclusión es atrapada en algún tiempo después de la formación del cristal, ocurre en clivajes y fracturas.
• Inclusión pseudosecundaria: inclusión atrapada en fracturas del cristal por migración de la inclusión primaria.

La inclusión primaria es importante para estimar la condición hipógena. A veces es difícil. La cristalización continuada ocurre ocasionalmente dentro de la inclusión primaria y finalmente se separa en inclusiones múltiples. Este fenómeno se llama estrangulamiento (necking down, coalescente).

Las inclusiones fluidas se componen de fases fluidas (sólido, líquido, gas), las cuales se ven en inclusiones naturales. Los componentes encontrados, excepto el agua, que es el mayor componente, son:

• Fases fluidas: CO₂, CO, H₂, N₂, H₂S, SO₂, Ar, He y algunos hidrocarburos y petróleos.
• Fases fluidas: NaCl, KCl, CaCl₂, MgCl₂, Fe, cloruros, CaSO₄, CaF₂, carbonatos, FeS₂, CuFeS₂, muscovita (fengita), albita, dawsonita, amarantita, elpasonita, criolita.

Temperatura de Homogeneización y Temperatura de Atrapamiento

Un objetivo importante del estudio de inclusiones fluidas es inferir la temperatura de formación. Aquí consideramos el método de estimación. Una estimación segura es la temperatura de homogeneización (Th), que es la temperatura en la que solamente una fase de líquido o vapor ocupa la inclusión. Usando el diagrama P-T con la densidad total de una inclusión.

El líquido y el vapor están estables en conjunto en algunas condiciones, como lo muestra el diagrama, y esa curva se llama «curva de ebullición». En el caso de la inclusión líquida, la razón de vapor en volumen se reduce al calentar una inclusión fluida. Cuando todavía queda el vapor en la inclusión, la condición P-T debe de cambiar a lo largo de la curva de ebullición. Si se calienta más, la condición P-T varía a lo largo de la línea isocórica de igual densidad. La temperatura corregida por la presión se llama «temperatura de atrapamiento (Tt)», es la temperatura de formación verdadera. Siempre la Tt tiene un valor mayor o igual que Th, pero solo en el fenómeno de ebullición la Tt es igual a Th. El fenómeno de ebullición se puede confirmar por la coexistencia de la inclusión líquida y gaseosa.

En el punto crítico, el líquido y el vapor existen hasta el punto subcrítico. En el área de más alta temperatura no existen dos fases de agua, y existe solo una fase de fluido llamada fluido supercrítico. En el caso del agua pura, el punto crítico es 374°C, pero esta temperatura cambia drásticamente con el aumento de la salinidad.

En las inclusiones formadas por un fluido hervido, el valor Th de la inclusión líquida a veces no es igual que el de la inclusión gaseosa coexistente. Este fenómeno muestra que la fase fluida de las inclusiones no fue originalmente homogénea, es decir, la inmiscibilidad del líquido y vapor ocurrió en la formación de la inclusión.

Salinidad y Depresión del Punto de Congelación

Es un factor importante del fluido mineralizador, ya que la composición de la inclusión fluida se reporta en términos de porcentaje en peso de NaCl, y se puede estimar indirectamente por la medición de la depresión del punto de congelación, para inclusiones líquidas, y por la temperatura de fusión del sólido salino para inclusiones polifásicas.

Usando la curva en los campos estables de la solución, y la solución con hielo, podemos estimar la salinidad en porcentaje en peso de NaCl equivalente. Al medir la depresión del punto de congelación, primero se enfría la muestra rápidamente usando nitrógeno líquido, después se calienta gradualmente. La temperatura a la que el hielo se va completamente es el punto de congelación y la diferencia de su temperatura y 0°C (punto de congelación del agua pura) es la depresión del punto de congelación. En el caso de inclusiones polifásicas, deben calentarse para disolver los cristales salinos.

Presión de Formación y Ebullición

La correlación de la presión es necesaria al inferir la Tt. La presión externa en la posición de la mineralización se puede expresar como: P = 0.0981 x H x ρ, donde P es la presión, H es la profundidad y ρ es la densidad del material cubierto (g/cm³). Los materiales se componen por los fluidos como agua de mar o por rocas, y sus cargas se llaman la presión hidrostática y la presión litostática. Por ejemplo, las andesitas de la Formación La Negra muestran valores de 2.66 promedio.

Las curvas de ebullición en varios ambientes, como la condición litostática y las condiciones hidrostáticas de fluidos con varias salinidades, muestran que el fenómeno de ebullición ocurre en lugares de poca profundidad. La ebullición se observa en los depósitos formados cerca de la superficie. Por lo general, el fenómeno de ebullición se observa comúnmente en los pórfidos cupríferos, depósitos de oro epitermal y depósitos geotermales.

Inclusiones Fluidas en Pórfidos Cupríferos

Las inclusiones fluidas de la zona potásica muestran altas temperaturas y altas salinidades, el fenómeno de ebullición se encuentra en esta zona. La temperatura y salinidad disminuyen en orden a la zona fílica y propilítica. El mecanismo de la ebullición de la zona potásica se puede interpretar usando el diagrama de la proyección isoterma de las fases coexistentes en el sistema NaCl-H₂O.

Las fases del líquido y el vapor existen a altas temperaturas en el caso de fluidos salinos. Si la presión de 1.2 kb para un fluido supercrítico de 700°C disminuye un poco con la ascensión del fluido, el fluido se separa en un líquido con alta salinidad y un vapor con baja salinidad. Por este mecanismo se puede explicar la coexistencia de la inclusión con halita y la inclusión gaseosa.

Aplicación de las Inclusiones Fluidas a la Exploración

El estudio de inclusiones fluidas tiene ventajas y desventajas:

Ventajas

• Aprovechable para casi todos los tipos de depósitos metalíferos.
• Puede entregar mucha información a menor costo.
• Fácilmente se puede combinar con otros estudios petrográficos y geoquímicos deseables.

Desventajas

• Necesita atención cuidadosa para su significación y limitación.
• La platina de calentamiento-enfriamiento comercialmente aprovechable es muy cara.
• Generalmente necesita muchos datos y, por tanto, mucho tiempo.

Las inclusiones fluidas no solo se aplican para las extensiones del depósito conocido, sino para la prospección de depósitos encubiertos, clarificando los marcos geológicos y estructuras de un cuerpo mineralizado.

Se utilizan los tres siguientes fenómenos:

1. Gradientes espaciales de la temperatura, la concentración de CO₂ y las composiciones fluidas incluyendo la salinidad, observados alrededor del intrusivo relacionado.
2. Características clave sugiriendo ubicaciones de cuerpos mineralizados como el fenómeno de ebullición y la presencia de halita y calcopirita como cristales hijos.
3. Anomalías térmicas o químicas acompañadas del halo de alteración.

En el caso de los pórfidos cupríferos, el fenómeno 2 es importante algunas veces, porque el nivel de la ebullición permite limitar la profundidad de la cubierta y la presencia de calcopirita en inclusiones fluidas podría ser un criterio favorable para la mineralización primaria.