Petrología (Met.) Seminario 2. Texturas en rocas metamórficas. Criterios para la identificación de las asociaciones minerales en equilibrio.

Transcripción

1 Petrología (Met.) Seminario 2 Texturas en rocas metamórficas. Criterios para la identificación de las asociaciones minerales en equilibrio.

2 Seminario 2 Las texturas de las rocas metamórficas son el resultado de tres procesos distintos: 1. Deformación 1.1. Fracturación, deslizamiento y rotación pasiva de los granos minerales (Deformación mecánica) Disolución y deformación por presión (Deformación intracristalina o plástica). 2. Recristalización 2.1. Texturas ligadas a la liberación de tensiones intracristalinas 2.2. Texturas ligadas a la reducción de la energía de superficie y reforma de los cristales (annealing) 3. Reacciones entre minerales 3.1. Distribución y tamaño de los cristales 3.2. Inclusiones 3.3. Texturas de reemplazamiento: coronas y simplectitas

3 1. Texturas producidas por deformación 1.1. Fracturación, deslizamiento y rotación pasiva de los granos minerales (Deformación mecánica) Disolución y deformación por presión (Deformación intracristalina o plástica). - reducción del Ø (molturación) cataclasitas DEFORMACIÓN MECÁNICA

4 1. Texturas producidas por deformación 1.1. Fracturación, deslizamiento y rotación pasiva de los granos minerales (Deformación mecánica) Disolución y deformación por presión (Deformación intracristalina o plástica). - minerales resistentes: porfidoblasto textura porfidoblástica DEFORMACIÓN MECÁNICA

6 1. Texturas producidas por deformación 1.1. Fracturación, deslizamiento y rotación pasiva de los granos minerales (Deformación mecánica) Disolución y deformación por presión (Deformación intracristalina o plástica). - dislocaciones cristalinas y rotaciones de la red cristalina ( cristales curvos y microkinks). Defects DEFORMACIÓN PLÁSTICA O INTRACRISTALINA Dislocation

7 1. Texturas producidas por deformación 1.1. Fracturación, deslizamiento y rotación pasiva de los granos minerales (Deformación mecánica) Disolución y deformación por presión (Deformación intracristalina o plástica). - dislocaciones cristalinas, maclas mecánicas y rotaciones de la red cristalina ( cristales curvos y microkinks). - en cristales anisótropos, extinción ondulante. DEFORMACIÓN PLÁSTICA O INTRACRISTALINA

8 1. Texturas producidas por deformación 1.1. Fracturación, deslizamiento y rotación pasiva de los granos minerales (Deformación mecánica) Disolución y deformación por presión (Deformación intracristalina o plástica). - dislocaciones cristalinas y rotaciones de la red cristalina ( cristales curvos y microkinks). - en cristales anisótropos, extinción ondulante. - maclado mecánico (por rotación de una parte de la red cristalina hasta una orientación de macla). Se distribuyen heterogéneamente a lo largo del grano y se concentran en zonas de grado de deformación mas alto. DEFORMACIÓN PLÁSTICA O INTRACRISTALINA maclas de crecimiento vs. maclas mecánicas

9 1. Texturas producidas por deformación 1.1. Fracturación, deslizamiento y rotación pasiva de los granos minerales (Deformación mecánica) Disolución y deformación por presión (Deformación intracristalina o plástica). -procesos de deformación por presión requieren de un fluido intergranular (los granos se disuelven a lo largo de limites de grano perpendiculares a la dirección de aplastamiento, el material disuelto se transporta a zonas de menor deformación (p.e. sombras de P)). - rotación de minerales inequidimensionales y estiramiento de granos (por deformación y disolución por presión) da lugar a una orientación preferente fabrica planar, lineal o plano-lineal Ξ foliación.

10 1. Texturas producidas por deformación foliación clivaje esquistosidad bandeado composicional S 1 S 1 DEFORMACIÓN PLÁSTICA O INTRACRISTALINA Esquistosidad S 1 acomodada en torno a los porfiroblastos de granate S 2 S 1 Clivaje de crenulación S 2 desarrollado por plegamiento de S 1 S 2 S 1

11 1. Texturas producidas por deformación Textura Nematoblástica: textura anisótropa. La orientación preferente de minerales viene dada por la disposición subparalela de minerales prismáticos (normalmente inosilicatos) Textura Lepidoblástica: textura anisótropa, orientación preferente de minerales viene dada por la disposición subparalela de minerales planares (normalmente filosilicatos)

12 1. Texturas producidas por deformación Polimetamorfismo

13 1. Texturas producidas por deformación Etapas en Polimetamorfismo (S 0, S 1 )

14 1. Texturas producidas por deformación Etapas en Polimetamorfismo (S 2 )

15 1. Texturas producidas por deformación Etapas en Polimetamorfismo (S 3 )

17 2. Texturas producidas por Recristalización La energía libre total de una asociación mineral estable I para P-T-X, viene dada por: G(P, T, X) T,I = G(P,T,X) V,I + G(P,T,X) S,I + G(P,T,X) D,I donde, G(P,T,X) V,I es la energía libre de volumen, que viene dada por la energía libre de cada una de las fases minerales que constituyen la asociación mineral, G(P,T,X) S,I es la energía libre de superficie, debida a la discontinuidad que supone la existencia de límites de grano con enlaces atómicos no balanceados, G(P,T,X) D,I es la energía de deformación asociada a la distorsión de la estructuras cristalinas. El término de volumen presenta el mayor valor en término absolutos, y es el que determina qué asociación mineral será estable bajo ciertas condiciones P-T-X, es decir el que controla la cristalización de nuevas asociaciones minerales (blastesis). Los otros dos términos energéticos, aunque pequeños, son responsables de importantes reajustes o transformaciones texturales de asociaciones minerales existentes (i.e. sin blastesis), proceso al que se hace referencia como recristalización.

18 2. Texturas producidas por Recristalización 2.1. Texturas ligadas a la liberación de tensiones intracristalinas 2.2. Texturas ligadas a la reducción de la energía de superficie y reforma de los cristales (annealing) A partir de un cristal deformado con distribución homogénea de dislocaciones, habrá una reducción de la energía si éstas migran a lo largo del cristal y se concentran en dominios planares Ξ bandas de deformación. Si avanza la recristalización, disminuye la anchura de las bandas limites de subgrano. recristalización

19 2. Texturas producidas por Recristalización 2.1. Texturas ligadas a la liberación de tensiones intracristalinas 2.2. Texturas ligadas a la reducción de la energía de superficie y reforma de los cristales (annealing) En bordes de cristales muy deformados, se pueden formar nuevos cristales libres de deformación intracristalina que crecen a expensas de los dominios deformados (recristalización dinámica), dan una textura parecida a la textura en mortero.

20 2. Texturas producidas por Recristalización 2.1. Texturas ligadas a la liberación de tensiones intracristalinas 2.2. Texturas ligadas a la reducción de la energía de superficie y reforma de los cristales (annealing) Mecanismo de recristalización que implica reducción de la superficie de granos irregulares y la eliminación de los granos más pequeños

21 2. Texturas producidas por Recristalización 2.1. Texturas ligadas a la liberación de tensiones intracristalinas 2.2. Texturas ligadas a la reducción de la energía de superficie y reforma de los cristales (annealing) Sandstone Quartzite Recrystallization Crack Cement Crack Crack

22 2. Texturas producidas por Recristalización 2.1. Texturas ligadas a la liberación de tensiones intracristalinas 2.2. Texturas ligadas a la reducción de la energía de superficie y reforma de los cristales (annealing) a) la energía libre interfacial de AA = AB; el ángulo Θ es por tanto 120 o b) la energía libre interfacial de AA > AB; el ángulo disminuye para disminuir el área de superficie de AA Plagioclase Cpx Cpx Cpx

23 2. Texturas producidas por Recristalización 2.1. Texturas ligadas a la liberación de tensiones intracristalinas 2.2. Texturas ligadas a la reducción de la energía de superficie y reforma de los cristales (annealing) en rocas mono-minerálicas agregados poligonales equigranulares con puntos triples cuyos ángulos interfaciales aproximan 120 (textura granoblástica poligonal). En minerales anisótropos, la energía de superficie depende de la orientación y existe cierta tendencia al desarrollo preferencial de ciertas caras cristalinas (e.g. 110 en Amp y Px, 001 en micas), dando lugar a agregados de cristales prismáticos o planares orientados al azar con ángulos interfaciales variables (textura decusada). Qtz, Fds, Crd y CO = 3. Px, Amp, micas, Sil o Tur

24 2. Texturas producidas por Recristalización Desarrollo de Porfiroblastos La nucleación de nuevos cristales requiere un exceso de energía libre Si la energía de nucleación es muy alta, entonces se favorece la formación de nuevos núcleos cristalinos, si la velocidad de crecimiento es elevada, se favorece el crecimiento y la formación de porfiroblastos Los porfiroblastos serán euhedrales si sus caras tienen suficiente energía libre

25 2. Texturas producidas por Recristalización Sombras de Presión (rotación de minerales y recristalización) Clorita en sombras alrededor de granate Cuarzo en sombras alrededor de estaurolita

26 Seminario 2 Las texturas de las rocas metamórficas son el resultado de tres procesos distintos: 1.Deformación 1.1. Fracturación, deslizamiento y rotación pasiva de los granos minerales (Deformación mecánica) Disolución y deformación por presión (Deformación intracristalina o plástica). 2. Recristalización 2.1. Texturas ligadas a la liberación de tensiones intracristalinas 2.2. Texturas ligadas a la reducción de la energía de superficie y reforma de los cristales (annealing) 3. Reacciones entre minerales 3.1. Distribución y tamaño de los cristales 3.2. Inclusiones 3.3. Texturas de reemplazamiento: coronas y simplectitas

27 3. Texturas asociadas a reacciones entre minerales Las reacciones metamórficas implican nucleación y crecimiento de nuevas fases minerales a partir de una asociación mineral previa inestable. Esto implica: transporte incorporación de estos a la superficie del grano Fases previas (inestables) disolución componentes químicos superficie de crecimiento de fases neoformadas liberación de componentes que no entran en las fases neoformadas Si alguna de las fases preexistentes es estable, no hay proceso de nucleación, sino recrecimiento, en algunos casos dando lugar a zonación composicional. Texturas asociadas a procesos reaccionales dependerán de, 1. relación entre velocidad de nucleación y la de crecimiento (V n y V c ), 2. tipo de nucleación, 3. velocidad de transporte de los componentes químicos hacia las nuevas zonas de crecimiento

28 3. Texturas asociadas a reacciones entre minerales 3.1. Distribución y tamaño de los cristales 3.2. Inclusiones 3.3. Texturas de reemplazamiento: coronas y simplectitas El tamaño y distribución de las fases minerales depende de la relación entre la V n y V c. And, Ky, Grt, St tendencia a formar porfidoblastos Qtz, mica blanca, Fds abundantes granos de tamaño fino Amp, Lws, Bt, Chl ambos casos

29 3. Texturas asociadas a reacciones entre minerales 3.1. Distribución y tamaño de los cristales 3.2. Inclusiones 3.3. Texturas de reemplazamiento: coronas y simplectitas Durante los procesos de blastesis, las fases neoformadas suelen crecer libres de inclusiones para minimizar la energía de superficie, por disolución y transporte de los minerales no consumidos hacia otras partes de la roca. Si la V c > V t, el mineral neoformado puede crecer con inclusiones. Porfidoblastos ricos en inclusiones poikiloblastos o peciloblastos (textura poikiloblástica) Desarrollo de inclusiones: -Proceso activo, controlado por la estructura cristalina de la fase hospedadora. -Proceso pasivo, la fase hospedadora engloba fases conservando la fabrica preexistente

30 3. Texturas asociadas a reacciones entre minerales 3.1. Distribución y tamaño de los cristales 3.2. Inclusiones 3.3. Texturas de reemplazamiento: coronas y simplectitas Los minerales incluidos en una fase hospedadora pueden ser: 1. relictos de una asociación mineral previa 2. fases que no han intervenido en la reacción de formación de la fase huésped (fases inertes) 3. fases minerales reactantes que no han sido consumidas totalmente durante la reacción metamórfica (fases en exceso) 4. Productos de reacción que son englobados por una fase coexistente con una mayor tasa de crecimiento El origen de una fase incluida se puede inferir en ocasiones - Solo como inclusión, nunca en la matriz fase relicta inestable en condiciones metamórficas en que creció la fase huésped. - Si aparece como inclusión y en la matriz definiendo una foliación, se puede establecer una secuencia de crecimiento.

31 3. Texturas asociadas a reacciones entre minerales 3.1. Distribución y tamaño de los cristales 3.2. Inclusiones 3.3. Texturas de reemplazamiento: coronas y simplectitas 1. S i paralela y se continua con S e representan la misma foliación y el poikiloblasto es postcinemático (a, b). S i microplegada el peciloblasto presenta una textura helicítica. 2. S i y S e discordantes S i se formó en un proceso deformacional previo al que dio lugar a S e y el poikiloblasto es pre-cinemático respecto a S e (c, d). Se pueden desarrollar zonas dilatacionales adyacentes al peciloblasto (sombras de presión) en las que comúnmente precipitan fases minerales neoformadas (e.g., cuarzo en metapelitas). 3. S i se continua con S e y se dispone en espiral S i se formó por rotación de S e (o viceversa) durante el crecimiento del peciloblasto (poikiloblasto sin-cinemático; e, f). Este proceso da lugar a los granates en bola de nieve (snowball) comunes en metapelitas. S e S i

32 3. Texturas asociadas a reacciones entre minerales 3.1. Distribución y tamaño de los cristales 3.2. Inclusiones 3.3. Texturas de reemplazamiento: coronas y simplectitas Dos o más fases minerales inestables por cambios en las condiciones crecimiento de una o varias fases minerales que las reemplazan. El reemplazamiento se inicia a partir de los bordes de grano. Grt Cpx Pl Amp Opx Grt Hbl Pl

33 3. Texturas asociadas a reacciones entre minerales 3.1. Distribución y tamaño de los cristales 3.2. Inclusiones 3.3. Texturas de reemplazamiento: coronas y simplectitas Las fases neoformadas pueden aparecer formando inter-crecimientos lamelares o vermiculares muy finos denominados simplectitas (reaccionales o de exsolución) a) Simplectita lamelar reaccional. b) Simplectita lamelar de exsolución c) Simplectita globular reaccional. d) Simplectita globular de exsolución. Las simplectitas globulares pueden haber sido formadas por recristalización de simplectitas lamelares.

34 3. Texturas asociadas a reacciones entre minerales 3.1. Distribución y tamaño de los cristales 3.2. Inclusiones 3.3. Texturas de reemplazamiento: coronas y simplectitas

35 Seminario 2 Las texturas de las rocas metamórficas son el resultado de tres procesos distintos: 1.Deformación 1.1. Fracturación, deslizamiento y rotación pasiva de los granos minerales (Deformación mecánica) Disolución y deformación por presión (Deformación intracristalina o plástica). 2. Recristalización 2.1. Texturas ligadas a la liberación de tensiones intracristalinas 2.2. Texturas ligadas a la reducción de la energía de superficie y reforma de los cristales (annealing) 3. Reacciones entre minerales 3.1. Distribución y tamaño de los cristales 3.2. Inclusiones 3.3. Texturas de reemplazamiento: coronas y simplectitas

36 4. Indicadores texturales de coexistencia en equilibrio Los cambios producidos en RM tienen como objetivo alcanzar un estado de equilibrio (condición de no cambio y máxima estabilidad). Esta condición está representada por una configuración mineralógica que, para unas condiciones determinadas, es comparativamente más estable que cualesquiera configuración alternativa dentro de los límites impuestos por la composición global. Dependiendo de la trayectoria P-T-t seguida, muchas rocas presentan asociaciones minerales originadas en diversos estadios evolutivos (progrados y retrógrados), posiblemente bajo condiciones muy diferentes.

37 4. Indicadores texturales de coexistencia en equilibrio Criterios a tener en cuenta para decidir si dos o más fases minerales han podido coexistir en equilibrio: a) Existencia de contactos mutuos no reaccionales, simples, sin indicios de reemplazamiento. b) Una misma orientación preferencial y/o congruencia textural. c) Que muestren efectos de transformación similares (en el caso de fases relictas). d) Que aparezcan intercrecidas o incluidas mutuamente entre sí. e) Que no sean incompatibles (es decir, que las fases puedan coexistir en un mismo intervalo de presión y temperatura). Una primera estimación de compatibilidad puede basarse en una comparación con asociaciones minerales típicas de distintas facies en rocas comunes.

38 1. Texturas producidas por deformación 1.1. Fracturación, deslizamiento y rotación pasiva de los granos minerales (Deformación mecánica) Disolución y deformación por presión (Deformación intracristalina o plástica). Foliación Polimetamorfismo: Etapas (S 0, S 1, S 2, S 3 ) 2. Texturas producidas por recristalización 2.1. Texturas ligadas a la liberación de tensiones intracristalinas 2.2. Texturas ligadas a la reducción de la energía de superficie y reforma de los cristales (annealing) Desarrollo de Porfiroblastos Sombras de Presión (rotación de minerales y recristalización) 3. Texturas asociadas a reacciones entre minerales 3.1. Distribución y tamaño de los cristales 3.2. Inclusiones 3.3. Texturas de reemplazamiento: coronas y simplectitas 4. Indicadores texturales de coexistencia en equilibrio