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Resumen - Metamorfismo de baja y alta P/T en pelitas (Winter, 2001)


Resumen: Las rocas metapeliticas de metamorfismo de baja y alta P/T tienen características propias que las distinguen de otros productos metamórficos, a través de su asociación mineralógica y estabilidad de minerales, indicando las presiones y temperaturas en las cuales se han formado. Por medio de diagramas KFASH, KMASH, AKF, AFM y AKM se puede establecer las reacciones que originan los minerales característicos de cada facies metamórfica, distinguiéndose para el de baja P/T facies de ceolita, prehnita-pumpellyita, corneana de albita-epidota, corneana de hornblenda, corneana de piroxeno y muy raramente sanidinita, mientras que para el de alta P/T la facies de esquisto azul y eclogita. Comprender el ambiente de formación de las metapelitas de baja y alta P/T y su asociación mineralógica, es necesario para diferenciar los protolitos (para este caso, rocas sedimentarias peliticas) que las originan, por ejemplo, esquisto de glaucofano originado a partir de grauvaca y margas impuras con contenido de Al, Mg, Fe y Ca (Winter, 2001).

El metamorfismo de baja P/T es característico en aureolas de contacto, o en regiones que están acompañadas por flujos de alta temperatura relacionadas a una actividad plutónica. A bajo grado la mineralogía de las pelitas de baja presión es similar a sus equivalentes de alta presión. Las pelitas de bajo grado son típicamente pizarras con contenido de fengita, cuarzo, clorita, y biotita. La primera isograda reconocible en las pelitas de aureola de contacto es la formación de biotita y moscovita mediante la reacción (Winter, 2001):

Clorita + Feldespato K = Biotita + Moscovita (+ Cuarzo + H2O)

A temperatura de alrededor de 400°C en facies corneana de albita-epidota. El cloritoide se puede formar a alto grado en pelitas que sean ricas en Fe. La primera mayor diferencia mineralógica de las rocas de baja presión y alta presión es típicamente la aparición de coridierita. La coridierita llega a ser estable a los 450°C en la trayectoria de baja P/T, debido a la reacción (Winter, 2001):

Clorita-Mg + Al2SiO5 (+Cuarzo) = Cordierita-Mg (+H2O)

También puede formarse cordierita en muchas rocas peliticas ricas en Al, en la parte más baja de la facies corneana de hornblenda, mediante la reacción (Winter, 2001):

Clorita + Andalusita (+Cuarzo) = Cordierita + Cloritoide (+H2O)

La andalusita puede generarse en pelitas ricas en Al por reacciones continuas, de manera que su aparición está controlada por el volumen en la roca de la relación Fe/Mg. Aunque la andalusita es estable en bajos grados metamórficos como resultado de la descomposición de la pirofilita, es raro que se desarrolle naturalmente en esta etapa. En muchas aureolas de metamorfismo la andalusita y cordierita se forman como porfiroblastos en forma ovoidal (spots) en pizarras y filitas (Winter, 2001).

La estaurolita puede ser estable en la trayectoria de baja P/T aproximadamente a los 560°C, y ya no a profundidades menores que 0,1 GPa. Mientras que el granate (almandino) puede llegar a ser estable a bajas presiones cercano a los 650°C, debido a la reacción entre cordierita-Fe y annita (profundidades menores que 0,2 GPa) o andalusita y biotita (profundidades mayores que 0,2 GPa). El metamorfismo de alta P/T es característico de zonas de subducción y comúnmente afecta a rocas ígneas básicas y a sedimentos de antearco como grauvacas. A bajas temperaturas, este metamorfismo desarrolla talco, moscovita rica en fengita y celadonita, paragonita, sudoita, carpholita, granate, cloritoide y cianita. Esta asociación mineralógica se ha reportado en varios terrenos de alta presión con facies de esquisto azul y eclogita (Winter, 2001).

La sudoita se forma a muy bajo grado y se descompone con el incremento del grado formando carpholita a los 350°C y presiones menores a 0,8 GPa. La carpholita es un equivalente de bajo grado cercano al cloritoide, descomponiéndose en cloritoide + cuarzo + H2O en un grado medio (Winter, 2001).

El talco típicamente se desarrolla en composiciones peliticas de alto grado producto de la reacción (Winter, 2001):

Biotita + Clorita = Talco + Cloritoide + H9O

Esta reacción ocurre a presiones más altas que 1,5 Gpa ilustrándose en la figura 2, donde se encuentra cerca del punto 20 en la facies de eclogita. Como resultado de esta reacción, la línea de enlace Clorita-Biotita desaparece para formar la línea de enlace Talco-Cloritoide. Es probable que la cianita se produzca en metapelitas con presiones más altas cuando la línea de enlace entre Talco-Cloritoide da paso a la línea de enlace Biotita-Cianita mediante la reacción (Winter, 2001):

Talco + Cloritoide (+Moscovita) = Biotita + Cianita (+Qzt + H2O)

Ubicado en el punto 21 de la figura 2, en este punto se forman los subtriangulos Cianita-Biotita-Cloritoide y Cianita-Talco-Biotita los cuales abarcan gran parte de la región sombreada de las pelitas en la figura 3. A presiones sobre los 2 GPa (en facies de eclogita) la asociación mineral es talco + fengita + piropo + cianita + cuarzo que se desarrolla en metapelitas. El mayor cambio sobre los 1,8 GPa es la pérdida del cloritoide y la estabilzación del granate + biotita + cianita (Winter, 2001).

Chopin (1984) ha descrito coesita, como inclusión en piropo en esquistos blancos de alta presión con contenido de piropo-cianita en el macizo Dora-Maira en los Alpes occidentales de Italia. Luego Smith (1984) describió coesita en eclogitas corticales en Norway. La coesita es estable solo a presiones que excedan los 2,5 GPa y 600°C, equivalente a 90 kilómetros de profundidad. La coestia puede permanecer metaestable luego de la exhumación de la roca y la erosión, quedando como inclusión dentro del granate o zircón, en los enrejados donde se mantiene la presión quedando incluidos en el cristal (Winter, 2001).

Ahora, respecto a rocas de presión ultramente-alta en la corteza, tenemos pelitas, cuarcitas, mármoles, gneises, y granitoides. Estas proveen el registro de las rocas de la corteza que se subducen a grandes profundidades y retornan a la superficie por medio de procesos orogénicos. Gneises de Kokchetav son descritos por Sobolev y Shatsky (1990), los cuales incluyen diamantes en granates indicando altas presiones (> 4 GPa, o 150 kilómetros de profundidad). La mayor parte de las localidades con coesita-diamante se encuentran en el hemisferio oriental, y están relacionados con procesos de orogenia que involucran la colisión continental en el que un bloque continental se hunde debajo de otro. Tener sedimentos que lleguen a profundidades mayores a 100 kilómetros (sin fusión), y luego alcancen la superficie registrando el proceso es bastante impresionante (Winter, 2001).

De esta manera se puede tener una noción de los minerales que participan para formar los productos metamórficos finales a cierta presión y temperatura, y llegar a una conclusión de cuál fue el material que dio origen a la roca metamórfica (Winter, 2001).

Figura 1 Diagramas AFM (proyectados desde la moscovita) para metamorfismo de baja P/T de pelitas. (a) La cordierita formada entre la andalusita y la clorita a lo largo de la parte rica en Mg del diagrama, en la facies corneana de albita-epidota. (b) El rango composicional de la clorita se reduce y la cordierita se expande en los sub-triángulos de Chl-Cld-And y And-Chl-Crd migrando hacia composiciones más ricas en Fe. La andalusita puede ser introducida dentro de pelitas ricas en Al. (c) La cordierita se introduce en muchas pelitas ricas en Al, en la parte más baja de la facies corneana de hornblenda. (d) La clorita se pierde en pelitas con contenido de moscovita (Winter, 2001).

Figura 2. Grilla espacial petrogenética para el sistema KFMASH, las curvas discontinuas grises representan el sistema KFASH y las pequeñas curvas discontinuas representan el sistema KMASH. Las reacciones no están balanceadas, y comúnmente dejan afuera al cuarzo, moscovita, y el H2O, los cuales se consideran que se presentan en exceso. Típicamente los gradientes de campos metamórficos de alta, media y baja P/T están representadas flechas anchas sombreadas (Winter, 2001).


Figura 3. Diagramas AFM (proyectados desde la moscovita) para facies de eclogita de metamorfismo de alta P/T de pelitas. (a) Talco formado entre biotita y clorita desde el lado rico en Mg. (b) Alto grado mostrando línea de enlace Clorita-Biotita y línea de enlace Talco-Cloritoide. (c) Luego de la descomposición de la clorita se forma cianita en muchas pelitas (Winter, 2001).

Bibliografia:

  • Winter, J.D. (2001). An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Departament of Geology. Whitman College.

 

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