FACULTAD DE INGENIERÍA
DIVISIÓN DE INGENIERÍA EN CIENCIAS DE LA TIERRA
DEPARTAMENTO DE YACIMIENTOS MINERALES
Programa de la Asignatura: GEOQUÍMICA
Clave: 0411 Núm. de créditos: 09
Carrera: ING. GEOLOGO
Duración del curso:
Semanas: 16
Horas: 72
Semestre: 5º
Horas a la semana:
Teoría: 4.5 Obligatoria: SI
Prácticas: Optativa:
OBJETIVO DEL CURSO
El alumno tendrá la capacidad para resolver problemas geoquímicos,
relacionados a fenómenos ígneos, sedimentarios y metamórficos.
TEMAS
Núm: Nombre: Horas
I. INTRODUCCION. 2
II. EQUILIBRIO TERMODINAMICO. 3
III. EQUILIBRIO DE FASES. 3
IV. TERMODINAMICA DE SOLUCIONES. 6
V. EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS IGNEOS. 8
VI. LAS REACCIONES DE H2O Y CO2 CON LAS FASES MINERALES. 4
VII. LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO Y POTENCIAL QUIMICO. 6
VIII. REACCIONES DE OXIDO-REDUCCION. 8
IX. COMPORTAMIENTO DE LOS ELEMENTOS TRAZA. 8
X. GEOQUIMICA ISOTOPICA. 8
XI. NOCIONES DE GEOQUIMICA ORGANICA. 10
XII. GEOQUIMICA AMBIENTAL. 6
72
ASIGNATURAS ANTECEDENTES :
QUÍMICA
TEMODINÁMICA
ASIGNATURAS CONSECUENTES :
GEOHIDROLOGÍA
PETROLOGÍA IGNEA
PETROLOGÍA METAMÓRFICA
ANTECEDENTES, OBJETIVOS Y CONTENIDOS DE LOS TEMAS
I. INTRODUCCION.
ANTECEDENTES:
Mineralogía
OBJETIVO:
El alumno ubicará a la Geoquímica en el contexto
geológico e histórico y conocerá las clasificaciones,
distribuciones y afinidades geoquímicas de los elementos.
CONTENIDO:
I.1. Definiciones.
I.2. La Geoquímica en la Geología.
I.3. Bosquejo histórico.
I.4. Clasificación, distribución y afinidad
geoquímica de los elementos mayores y
menores.
II. EQUILIBRIO TERMODINAMICO.
ANTECEDENTES:
Termodinámica.
OBJETIVO:
El alumno aplicará los conocimientos de Termodinámica
y Química en el campo de la Geoquímica.
CONTENIDO:
II.1. Introducción a las propiedades de los gases.
(Ley de los gases ideales, gases reales,
isotermas de los gases reales y el
fenómeno crítico, la teoría del estado
correspondiente a la ecuación Redlich-Kwong
modificada).
II.2. Principios de Termodinámica.
(Primera ley: Energía interna, segunda ley:
Entropía, combinación de la primera y la
segunda ley: Entalpía, energía libre, criterio
de la espontaneidad y equilibrio, la dependencia
de la temperatura, tercera ley de la Termodinámica).
III. EQUILIBRIO DE FASES.
ANTECEDENTES:
Química
Termodinámica.
OBJETIVO:
El alumno aplicará los principios termodinámicos en
las reacciones de equilibrio entre minerales.
CONTENIDO:
III.1. Superficie de energía libre (G-P-T).
(Conceptos: Univariante y Divariante, la
ecuación de Clapeyon).
III.2. Regla de Schreinemaker.
(Reacciones de primer y segundo orden en
soluciones).
III.3. Cálculo de líneas Univariantes.
IV. TERMODINAMICA DE SOLUCIONES.
ANTECEDENTES:
Química
Termodinámica.
OBJETIVO:
El alumno conocerá la variación de composición en
soluciones, para la formación de minerales ígneos y
metamórficos.
CONTENIDO:
IV.1. Componentes conservativos y no conservativos en
una solución.
IV.2. Leyes de Roult y Henry.
IV.3. La energía en las soluciones. (potencial químico).
IV.4. Las propiedades termodinámicas en soluciones ideales.
IV.5. Fugacidad, actividad y estados estandares.
IV.6. Soluciones no ideales.
IV.7. Soluciones separadas (inmisibilidad y exsolución).
V. EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS IGNEOS.
ANTECEDENTES:
Petrología ígnea.
OBJETIVO:
El alumno comprenderá los procesos geoquímicos que
involucran la transferencia e intercambio de materia
entre los minerales y los fluidos naturales deduciendo
y aplicando conceptos físico-químicos.
CONTENIDO:
V.1. Definiciones. (Fase, componente y grados de libertad).
V.2. Regla de las fases de Gibbs.
V.3. Regla de Lever.
V.4. Sistemas de dos componentes.
V.5. Sistemas binarios (componentes intermedios,
inmisibilidad líquida, solución sólida
incompleta, solución sólida completa,
solución sólida parcial, etc.).
V.6. Sistemas ternarios.
VI. LAS REACCIONES DE H2O Y CO2 EN LAS FASES MINERALES
ANTECEDENTES:
Petrología Metamórfica.
OBJETIVO:
El alumno comprenderá reacciones metamórficas que
involucran fases volátiles de CO2 y H2O durante
los procesos de descarbonatación y deshidratación.
CONTENIDO:
VI.1. El comportamiento de los fluidos bajo condiciones
de presión, volumen y temperatura.
VI.2. La temodinámica de las reacciones entre minerales
y los fluidos de H2O y CO2.
VII. LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO Y EL POTENCIAL QUIMICO.
ANTECEDENTES:
Química.
Termodinámica.
OBJETIVO:
El alumno considerará el equilibrio heterogéneo
multicomponente bajo condiciones de presión,
temperatura y variables composicionales espe-
cialmente enfocado en las actividades químicas.
CONTENIDO:
VII.1. La constante de equilibrio (para sólidos,
líquidos y gases)
VII.2. La dependencia de la constante de equilibrio
de los parámetros de temperatura, presión y
composición.
VII.3. Diagramas de potencial químico. (Obtención
de la pendiente y mezcla de volátiles
a altas presiones por temperatura, dia-
gramas de actividad en medios acuosos,
el índice de saturación, diagramas de
estabilidad).
VIII. REACCIONES DE OXIDO-REDUCCION.
ANTECEDENTES:
Petrología Ignea.
Petrología Metamórfica.
OBJETIVO:
El alumno desarrollara la habilidad de interpretar
cálculos que expliquen el equilibrio electroquímico
de minerales y iones en soluciones en los diferentes
ambientes geológicos, además deberá comprender la
importancia de la fugacidad del oxigeno como una
variable esencial en el equilibrio redox.
CONTENIDO:
VIII.1. Principios electroquímicos.
VIII.2. La ecuación de Nernst.
VIII.3. Diagramas de PE - ph.
VIII.4. Equilibrio REDOX a temperaturas elevadas
(sistema de equilibrio Fe-Si-O-H; C-O
y C-O-H).
VIII.5. La fugacidad del oxigeno en las rocas
ígneas y metamórficas y sistemas hidro-
termales.
IX. COMPORTAMIENTO DE LOS ELEMENTOS TRAZA.
ANTECEDENTES:
Petrología Ignea.
OBJETIVO:
El alumno explicará la ley de la distribución de los
elementos a problemas de Geotermometría, Geobarometría
y Evolución Ignea.
CONTENIDO:
IX.1. La Ley de Henry y su aplicación.
IX.2. Coeficiente de distribución de Nernst.
IX.3. Elementos traza como geotermómetros y
geobarómetros.
IX.4. Elementos traza como parámetros de la
evolución ígnea.
IX.5. Ley de Rayleigh.
IX.6. Cristalización en equilibrio y modelos de
fusión parcial.
X. LA GEOQUIMICA ISOTOPICA.
ANTECEDENTES:
Ninguno.
OBJETIVO:
El alumno conocerá los procesos naturales que rigen
en el fraccionamiento y decaimiento isotópico para
la medición y aplicación como una alternativa en la
solución de problemas en Geología.
CONTENIDO:
X.1. Geocronómetros. (Modos de decaimiento,
ley de la radioactividad, métodos de
fechamiento, ejemplos).
X.2. Fraccionamiento isotópico (Principios
isotópicos, fraccionamiento, relaciones
matemáticas, isótopos de oxigeno en cal-
citas y minerales arcillosos, isótopos
de oxigeno e hidrógeno en la hidrósfera,
aguas subterráneas y sistemas geotermales,
fraccionamiento del carbón, isótopos de
estroncio en rocas carbonatadas y fraccio-
namiento isotópico del azufre).
XI. NOCIONES DE GEOQUIMICA ORGANICA.
ANTECEDENTES:
Ninguno.
OBJETIVO:
El alumno conocerá la importancia del ciclo bioquímico,
así como la formación de hidrocarburos y la influencia
de la materia orgánica en los depósitos metalíferos.
CONTENIDO:
XI.1. Definición de Geoquímica Orgánica.
XI.2. Origen de la materia orgánica.
XI.3. El ciclo bioquímico (Formación, reservación y
composición)
XI.4. Calidad y tipos de materia orgánica.
XI.5. La diagenesis en la materia orgánica.
XI.6. La materia orgánica en las rocas.
XI.7. La formación de hidrocarburos.
XI.8. Métodos análiticos para el estudio de la
materia orgánica.
XI.9. Parámetros empleados en la determinación
del potencial general de la roca.
XI.10. Determinación del grado de evolución de
la materia orgánica en la roca: métodos
ópticos y químicos.
XI.11. Métodos geoquímicos de superficie.
XI.12. La materia orgánica en los depósitos
metalíferos.
XII. GEOQUIMICA AMBIENTAL.
ANTECEDENTES:
Ninguno.
OBJETIVO:
El alumno aplicará los conocimientos precedentes en la
resolución de problemas de Geología Ambiental.
CONTENIDO:
XII.1. Químicos inorgánicos en aguas subterráneas.
(Unidades de medición y concentración, el
equilibrio químico y las leyes de acción
de masa, reacciones óxido-reducción, rela-
ción entre PE - Eh,complejos metálicos,
química de contaminante inorgánicos no
metálicos, química de metales, isótopos
radioactivos).
XII.2. Compuestos orgánicos en aguas subterráneas.
(Propiedades físicas, estructura orgánica y
nomenclatura, destilados del petróleo,
grupos funcionales: éteres, alcoholes,
fenoles, etc.; degradación de compuestos
orgánicos, ejemplos de campos de biode-
gradación, análisis de compuestos orgánicos
en aguas subterráneas).
XII.3. Desechos radioactivos. (Tipos de desechos
radioactivos, depósitos radioactivos y sus
disposiciones geológicas, geoquímica del
plutonio, diagramas de Eh - ph del neptunio
y plutonio).
XII.4. Desechos sólidos (influencia en el medio ambiente,
solubilidades, disposiciones geodepositacionales).
TECNICAS DE ENSEÑANZA: ELEMENTOS DE EVALUACION:
Exposición oral (X) Exámenes parciales (X)
Exposición audiovisual (X) Exámenes finales (X)
Ejercicios dentro de clase ( ) Trabajos y tareas fuera del aula ( )
Ejercicios fuera del aula ( ) Participación en clase ( )
Seminarios ( ) Asistencia a prácticas ( )
Lecturas obligatorias ( ) Otros:
Trabajo de investigación (X)
Prácticas de taller o laboratorio ( )
Prácticas de campo ( )
Otras:
BIBLIOGRAFIA
Texto Temas de la materia para los que se recomienda:
BLOSS F.D. I y II
An Introduction to the Methods of Optical
Cristallography
Holth, Rinehart and Winston, Inc
(Traducido por Ed. Omega, 1970)
WINCHELL, A. TODOS
Elements of Optical Mineralogy,
Vols. 1 a 3
John Wiley, 1949
LIBROS DE CONSULTA
HEINRICH, E. W. M. TODOS
Microscopic Identification of Minerals
McGraw Hill (1965)
(Trad. por editorial URMO)
KERR, P. F. TODOS
Optical Mineralogy
McGraw Hill (1965)
SAGGERSON, E. P. TODOS
Identification tables for Minerals in thin Sections
Longman, 1975
COX, K. G. et al TODOS
“The Interpretation of Igneous rocks “
Ed. George Allen and Unwin
London, Engl. 1984
NORDSTROM, D. K. et al TODOS
“Geochemical Thermodynamics”
Ed. The Benjamin Leummings Publishing Co.Inc.
E.E.U.U. 1985
RICHARDSON, S. M. y Mc SWEEN, H. Y. Jr. TODOS
“Geochemistry Pathways and Processes “
Ed. Prentice Hall Inc.
E.E.U.U. 1989
LIBROS DE CONSULTA
COLLINS, A. G. XI, XII
“Geochemistry of Oil Field Waters”
Ed. Elsevier Scientific Publishing Co.
Amsterdam, 1975
EHLERS, E. G. II, III, IV
“The Interpretation of Geological Phase Diagrams”
Ed. Dover Publications Inc.
New York, 1972
ERNST, E. G. II, III, IV
“Petrologic Phase Equilibria”
Ed. W. H. Freeman and Co
San francisco, 1976
FAURE, G. IX, X
“Principles of Isotope Geology”
2a. Ed. John Wiley and Sons
New York, 1986