Un cambio de paradigma para el uso de datos de isótopos estables en Exploración Mineral?

Tradicionalmente, las proporciones de isótopos estables de hidrógeno, carbono, oxígeno y azufre se miden utilizando la espectrometría de masas de relación isotópica de la fuente de gas (IRMS). Estos instrumentos son capaces de proporcionar mediciones muy precisas de las relaciones de isótopos estables, y pueden resolver relaciones isotópicas que difieren en tan poco como 0,01% (0,1 ‰), que supera con creces la precisión necesaria para resolver los cambios isotópicos típicamente asociados con la alteración hidrotermal. Aunque estos instrumentos son extremadamente precisos, también son caros (> 250.000 dólares EE.UU.), delicado (necesitan ser almacenados bien ventilados y laboratorios libres de contaminación), tiene costos altos de consumo, demanda un mantenimiento frecuente, y requieren de personal altamente capacitado para operarlos. Por lo tanto, su uso está restringido principalmente a los laboratorios de investigación en instituciones académicas o gubernamentales.

En los últimos años, nuevos tipos de instrumentos analíticos para la medición de las relaciones de isótopos H, C, y O basado en la absorción de infrarrojos para medir las relaciones isotópicas en diferentes especies de gas han comenzado a disponerse comercialmente. Una de tales técnicas de absorción de infrarrojos fuera del eje integrado de salida de la cavidad espectroscopia (OA-ICOS), una forma de espectroscopia de anillo de la cavidad hacia abajo (O'Keefe, 1998; O'Keefe et al, 1999.) . En los últimos años, los instrumentos basados ​​en OA-ICOS se han vuelto cada vez más populares para medir las concentraciones de elementos traza y la composición isotópica de las muestras de agua del medio ambiente y de gas en el laboratorio y en el campo. OA-ICOS utiliza una fuente de láser que produce luz en una longitud de onda de infrarrojos adecuada para interactuar con la especie de gas de interés. La luz láser es emitida a una cavidad de espejo altamente reflectante, en el cual la luz se refleja miles de veces antes de salir de la cavidad. Como tales, las absorciones fuertes se producen cuando la luz infrarroja interactúa con las especies de gases presentes en la celda, que luego se puede medir usando fotodetectores (O'Keefe, 1998; O'Keefe y Deacon, 1998;. O'Keefe et al, 1999). Al cambiar la longitud de onda sobre la que opera el láser, la concentración de diferentes isótopos del mismo de gas se puede medir, y las relaciones isotópicas de este modo se puede determinar, comúnmente con una precisión similar a la IRMS (por ejemplo, Lis et al., 2008).

El desarrollo de OA-ICOS ahora ofrece una alternativa a la de IRMS convencionales, con la capacidad de medir las relaciones isotópicas de varias especies de gas (incluyendo H2O, CO2, CH4, N2O). Las ventajas documentadas de OA-ICOS en comparación con el IRMS incluyen el costo de capital inicial relativamente bajo, bajo consumo de energía, tamaño de sobremesa, falta de un sistema de alto vacío, ningún requisito para gases de alta pureza, y operaciones relativamente simples. Todos estos factores contribuyeron a la portabilidad en el campo y reduce significativamente los costos de operación.

Los factores antes mencionados significan que los instrumentos de OA-ICOS tienen muchos de los factores necesarios para ser desplegados en diferentes entornos de exploración de minerales (por ejemplo, sobrevolar campos, las utilidades de registros de núcleos, laboratorios de ensayo en la mina, etc). Sin embargo, hasta ahora, los instrumentos de OA-ICOS no se han modificado u optimizado para los propósitos de exploración de minerales. En particular, los instrumentos requerirán interfaces de diferentes tipos para convertir fases minerales sólidos en gases adecuados para el análisis isotópico. Disponibles en el mercado los instrumentos OA-ICOS miden varias diferentes proporciones de isótopos estables de interés potencial para la exploración de minerales, incluyendo C y O isótopos en CO2 (que pueden ser liberados de los minerales de carbonato a través de la acidificación) y H y O isótopos en el vapor de agua y agua (que podría liberarse de minerales de silicato hidratado y / o inclusiones fluidas por descomposición térmica). Sugerimos que estas dos técnicas disponibles en el mercado podría ser de beneficio para la exploración de minerales, en base a estudios anteriores que demuestran C, O, e H en los Halos de alteración alrededor de diferentes tipos de depósitos, mientras que los nuevos acontecimientos analíticos pueden conducir al desarrollo de los sistemas de OA-ICOS capaces de analizar las relaciones de isótopos de azufre.

Creemos que esta revolución en la tecnología de análisis representa un cambio de paradigma en la forma en que los datos de isótopos estables se recogen y se utilizan, sobre todo para aplicaciones en la exploración de minerales, que exigen análisis de bajo costo y de respuesta rápida. Si bien se requiere el desarrollo sustancial del método, particularmente en la conversión de fases de minerales sólidos a gases adecuados para el análisis basado en láser, tales técnicas de conversión ya se usan para el análisis IRMS y podrían adaptarse de forma relativamente fácil para su uso con técnicas de OA-ICOS.

Criss y Taylor (1983) demostraron que los sistemas hidrotermales fósiles pueden producir zonas de 2H relativa y el agotamiento del 18O en las rocas que rodean a los sistemas hidrotermales, debido a la interacción de fluidos hidrotermales (que contienen agua meteórica) con rocas. Por lo tanto, los sistemas de OA-ICOS son capaces de medir la composición H y O de agua mineral enlazado (que se extrae por calentamiento de minerales hidratados a alta temperatura para extraer agua mineral enlazado como vapor de agua) podrían ser de gran beneficio para la exploración de minerales, y métodos prometedores para la medición de la composición de isótopos de hidrógeno de minerales hidratados que utilizan la OA-ICOS se han descrito recientemente (Koehler y de Wassenaar, 2012).

Numerosos trabajadores han demostrado que las variaciones en las proporciones de isótopos de azufre pueden ayudar a identificar más rocas potenciales para la exploración de minerales (por ejemplo, Ripley et al., 2003) , y también puede ayudar al vector hacia la mineralización en torno a diversos tipos de yacimientos minerales, incluidos los depósitos de oro orogénico (Hattori y Cameron, 1987), depósitos exhalativos sedimentarios (por ejemplo, Goodfellow, 2004), y los depósitos de pórfidos de cobre (por ejemplo, Deyell, 2006; Wilson et al., 2007). Los resultados experimentales se han reportado para el análisis de los isótopos de azufre por una técnica diferente espectroscopia de infrarrojo de absorción (Christensen et al., 2007), plantea la posibilidad de que la medición de isótopos de azufre por un sistema de espectroscopia de absorción de infrarrojos disponibles en el mercado puede llegar a ser una realidad en el futuro.

Como ejemplo de la aplicación de la espectroscopia de absorción infrarroja para la exploración de minerales, se presenta de carbono y los datos de isótopos de oxígeno obtenidos de las rocas carbonatadas que rodean el depósito de oro de tipo Carlin Screamer en la tendencia Carlin, Nevada, recolectados a través de una técnica analítica de nuevo desarrollo basado en la OA -ICOS (Barker et al., 2011). Evaluamos los halos de alteración de isótopos de carbono y oxígeno registrados en las rocas carbonatadas que rodean el depósito Screamer, y discutimos las posibles formas en que los isótopos estables en las rocas carbonatadas podrían utilizarse en un contexto de exploración minera.

Date: 2015-12-24; view: 1050