213 ALEJANDRO TOSELLICapitulo 11Rocas plutnicasIntroduccinLas rocas plutnicas son principalmente granticas y granodiorticas, aunque se incluyen tipos mas macos como tonalitas, dioritas y gabros que ocurren en cantidades menores y en conjunto constituyen el 8 en olumen de la corteza. labricas de crecimiento secuencial indican cristalizacin lenta en proundidad a partir de undidos. La orma, tamano y abrica interna de los plutones varan ampliamente dependiendo de factores tales como composicin yvolumendemagma,estructuradelarocadecampo,profundidadymecanismosde emplazamiento en relacin con los procesos tectnicos. Las rocas granticas son olumtricamente insignicantes en las regiones oceanicas del globo, donde la corteza es delgada y de composicin basaltica. Las rocas diorticas y algunos granitos ocurren localmente en reas antiguas de islas, tales como las Antillas Mayores del Caribe, donde los datos geosicos indican una corteza gruesa y sialica.Losmayoresvolmenesderocasgranticas,ocurrenalolargodelosmrgenes continentales actios, donde la litosera oceanica ha sido subductada por debajo de corteza continental.p.ej.LosAndes.Lstoscinturonesmagmaticosormanbatolitosqueasuez comprendenacientosdeplutonesindividuales,cuyoorigenestararelacionadoconlos procesos que ocurren durante la subduccin. Pruebadelaexistenciadeolmenesimportantedemagmagranticoenlacorteza superior, es evidenciada por la ocurrencia de vastos depsitos piroclsticos (vidrio-cristal), asociadosencalderasolcanicascomplejas.Lstascaractersticasindicanlaexistenciade cmarasmagmticassomerasdegranvolumen.Enzonasdondelasrocasvolcnicashan sido erosionadas, se pasa gradualmente a las rocas plutnicas que constituyen sus races. Los complejos anulares epizonales, proeen un eslabn gentico entre las calderas de ignimbritas y los plutones granticos fuertemente erosionados.Categoras de GranitosLaexperienciamuestraqueesposiblereconocerdistintosgruposderocasgranticas, quepuedensercategorizadossegndistintospatrones,quepermitensuordenamiento, comparacineintegracin.Lntreellosseconsideran:lasclasicacionesmodales,las asociaciones de rocas, la uente segn los caracteres geoqumicos y el ambiente tectnico.Lo mas acilmente obserable en las rocas granticas son las dierencias en la mineraloga y ariacin de la moda, los que pueden ser relacionados con la naturaleza de los xenolitos y caractersticas texturales. Aqu se utiliza la clasicacin mineralgica clasica aconsejada por la Subcomisin de Rocas Igneas de la IUGS, de LeMaitre ,1989, y que hemos desarrollado en el Captulo II. Lsta permite reconocer un marcado contraste entre la asociacin tonaltica, caracterstica de los cinturones miles mesozoicos del borde Pacco de Sud-Amrica y la asociacin grantica peraluminosa que domina en el Lachland old belt de Australia y en el Area Batoltica Central de las Sierras Pampeanas Noroccidentales de la Argentina. No slo el contenido de biotita-hornblenda y magnetita, contrastan con el contenido de dos micas e ilmenita de los ltimos, sino tambin las texturas. Por otra parte, la asociacin de granitos Miscelanea 18: 213-228Llementos basicos de petrologa gnea 1ucuman, 2010 -ISSN 1514 - 4836 - ISSN on-lineISSN 1668 - 3242 ROCAS PLUTNICAS 214calco-alcalinos con skarns de Mo y prros de Cu, contrastan con los granitos peraluminosos congreisensdeSn,turmalinizacinycaolinizacinhidrotermal.Ambasasociacionesasu ez, son dierentes a los granitos que contienen anboles y piroxenos alcalinos, tpicos de los granitos peralcalinos y sienitas, con su riqueza en tierras raras y nor. Por otra parte, es a travs de un particular sentido de la escuela australiana de investigacin en este campo ,Chappell y \hite 194, 19, Iine etal. 198, \hite 199, que el amplio rangodeparametrosgeoqumicoshaseridoparadenirtiposespeccosdegranito,en relacin con la uente. Dos son de particular importancia: el tipo-I ,gneo, correspondiente a la asociacin tonalitas de biotita-hornblenda y el tipo-S ,sedimentario, que corresponde a la asociacin de granitos de dos micas. Las particularidades qumicas indican diferencias de las fuentes. Los granitoides derivados de un parent magma necesariamente contrastan con aquellos derivados de rocas que previamente han pasado a travs de un ciclo de alteracin el cual cambia las relaciones entre alcalis, Ca y Al y entre le`` y le`. Por otra parte, de acuerdo a Iolliday et al. ,1981, el desarrollo de peraluminosidad presenta eidencias isotpicas que apoyan la fusin y asimilacin de rocas corticales recicladas.Dicha clasicacin se ha extendido ,\hite 199, adoptando los prejos A` ,Loiselle y \ones 199, para los granitos alcalinos anorognicos, y M` para los plagiogranitos calco-alcalinos de los arcos de islas oceanicas, los cuales gradan a tipo-I cordillerano, representados porlaasociacindegabros-dioritascuarzosasytonalitasdebordescontinentalesactios. Lstasserandierentesaltipo-I,Caledoniano,elcualestarepresentadoporgranodioritas ygranitospost-orognicoscorrespondientesaregmenesdealzamiento.Enmarcado contraste,eltipo-Srenejaalosgranitosdeasociacionesperaluminosas,intracratnicasy cinturones plegados de colisin continental, y el tipo-A que incluye a los granitos alcalinos, de cinturones plegados estabilizados, los cratones engrosados y los rits.Por supuesto tipo` en este sentido geoqumico slo identica rocas uente, pero puede ser gua para el ambiente geotectnico. As el tipo-M, puede ser modelado desde un magma parentalderiadodirectamentedelmantoodesdelacortezaoceanicasubductadadebajo dearcosolcanicos,mientrasqueelsimilartipo-Iesmasconocidocomoderiado,de materiales primarios reundidos, bajo las placas de corteza continental en margenes de placas convergentesocano-continente.Eltipo-Scaracterizaazonasdecolisincontinentale intracratnicas, cinturones dctiles de cizalla, donde la corteza es sucientemente engrosada tectnicamente,paracausartemperaturassucientementealtasquelleganaproducirla fusinparcialcortical.Eltipo-Arepresentatantomagmatismoasociadoariftdereasde escudo y eentos magmaticos nales en cinturones orognicos y puede deriar de material undido de una corteza inerior empobrecida, encima de diapiros de manto.Iace tiempo que se ha establecido experimentalmente, que las paragnesis minerales de los granitos incluyen cuarzo, feldespato potsico y plagioclasa, que representan al sistema grantico residual` ,lig. 11-1,. 1ales magmas residuales son productos posibles de dierentes procesosdediferenciacindecristales,lquidosogasesenfundidosderivadosporfusin parcial de sedimentos, rocas gneas o materiales del manto. Lllos tambin pueden representar el estadio nal de procesos metamrcos que inolucran granitizacin y su moilizacin. Sin embargo se debe pensar que la roca resultante de cada proceso, debe contener alguna indicacin especialdelauente,enrelacinalambientegeotectnicoespeccodegeneracin.La caracterstica mas importante es la propia composicin grantica. Iay granitos, estrictamente plagiogranitos, que ocurren en olmenes pequenos en asociacin con basaltos y gabros en reas de islas ocenicas. Por otra parte, las rocas granticas en general estn genticamente asociadasconlacortezacontinentalysoncaractersticasdeloscinturonesmviles,pero 215 ALEJANDRO TOSELLIno es fcil decidir, si es una consecuencia directa de la composicin especial de su corteza osimplementedeunnicorgimendetemperatura-proundidadestablecidacuandola cortezacontinentalestaengrosadaenloscinturonesorognicos.1horpeylrancis,199, encontraron que el espesor cortical determina esencialmente la variacin de la composicin de las andesitas andinas. Entonces podra ser, que el espesor sea un factor esencial en relacin con sus analogos plutnicos y explicara porque los arcos de islas maduras, desarrollan un extenso plutonismo.Ln la actualidad sigue habiendo discusiones, sobre la interrelacin manto-corteza en el origen de los granitoides, solamente oscurecido por la falta de conocimiento de la corteza prounda y del manto superior. Iay consenso de que el manto es el proeedor de la energa trmica,peroestarararamenteinvolucradoenformadirecta.Losgranitoidesrepresentan undidosderiados,tantodeunaraccinseparadatempranamentebajodelacortezao desde rocas gneas, metamrcas o sedimentos dentro de la propia corteza.Portodoestolosgranitospuedenserclasicados,porsusrelacionesconelentorno geolgico,porsuscaracterespropios,qumicos,mineralgicosypetrogracos,yporel ambiente tectnico en el cual se han emplazado.Parmetros geoqumicosLamaneramasgeneralizadaparacaracterizaralosgranitosesenbaseaparametros geoqumicos, Chappell y \hite ,1980, han asentado su clasicacin de granitos en base al rangototaldeSiO2yladepresindeNayCa,comomuestralarelacinK/(Na+K), ala relacin molecular de Al,,Na-K-Ca,2, y al estado de oxidacin que se expresa por le``,,le` - le``,. Ll ltimo es menos especco, porque la O2 no es unafuncin del estado de oxidacin original de la roca generadora ,Beckinsale 191, y algunos cambios ineitablemente Fig.11-1. Sistema grantico proyectado desde el rtice de la anortita, con los componentes albita-ortosa-cuarzo y con diferentes proporciones de anortita. La composicin del eutctico E deriva con la disminucin de la relacin ab,an, y la temperatura se incrementa en 30C ,on Platen 1965,.ROCAS PLUTNICAS 216Tabla 11-1. Clasiciacin alabtica de los Granitos,Pitcher 1983,.ocurren durante la eolucin magmatica que tambin pueden innuir en los alores de J18O.Muypopularessonlosdiagramasdetierrasrarasydemulti-elementos,quepueden identicar en orma bastante adecuada las rocas a partir de las cuales se habran ormado. A esto se suma el uso de los istopos como 143Nd/144Nd, que se expresa en relacin a un reserorio condrtico estandar, en orma de unidades Nd.AsimismoIshihara,19,y1akahashietal.,1998,,proponenunaclasicacin alternativa de los granitoides en tipo de magnetita y de tipo ilmenita, los cuales seran una consecuenciadedierenciasdeoxidacinynoestotalmenteconsonanteconunadiisin basada undamentalmente en el desarrollo de dierenciacin desde una uente sedimentaria.Dierentesorgenespuedenserdetectadosutilizandolaariableconcentracinde elementosdetierrasrarasylasrelacionesdeistopos,enespeciallasrelacionesiniciales 87Sr/86Sr, que han sido modelados con alores 0,06 para rocas deriadas de sedimentos, mientras que para los deriados de rocas mantlicas, los alores son 0,06. Iaypocaslocalidadesdonde,elcaracterdistintiodeorigensedimentariodeltipo-S, ha sido tan bien documentado y demostrado como en el SL de Australia ,\hite y Chappell 194, Iine et al. 199,. Los granitos de tipo-S de Lachlan lold Belt, petrogracamente son diferentes de los granitos leucocrticos comunes de dos micas.Por otra parte los granitos de tipo-I, se clasican como temprano a sin-colisional, con composicin metaluminosa y se forman en una etapa temprana de acortamiento cortical y apilamientoquesecorrespondeconlosgranitosAndinos.Lncontrastelostipo-I,tardo post-colisionales, son calco-alcalinos, ricos en potasio, se forman durante el levantamiento, 217 ALEJANDRO TOSELLIextensin y allamiento strike slip y corresponden a los Granitos Calednicos, del Silrico delasIslasBritanicas.Lstosgranitostipo-ICaledonianos,contrastanencomposiciny contexto con los granitos tipo-I de los Andes, como subtipos separados ,1abla 11-1,.Cinturn batoltico mesozoico andino Ll batolito de la Costa de Per ,Pitcher, 194, 1986,, se desarroll en un perodo de 80 Ma, mostrando un gradiente composicional desde intrusiones tempranasde diorita-gabro a granitos tardos. Dentro de esta secuencia, hay variaciones composicionales rtmicas que renejaran procesos de diersicacin prximos al niel de emplazamiento nal. Ln el norte de Chile McNutt et al. ,195, establecen que los plutones se hacen mas jenes en direccin aleste.Lstamigracindelplutonismosecorrelacionaconlasubduccindelalitosera oceanicadebajodelcontinente.Lageneracindemagmacomienzaprximaalacostaen regionessomerasdelaplacadescendente,producindosemagmasconrelacionesiniciales deSrbastanteuniormes.Losmagmassubsecuentesseproducenamayorproundidad, continenteadentro,renejandoincrementodeundidosmantlicosjuntoconsedimentos marinos subductados o corteza sialica inerior, mas ricos en componentes radiognicos.Latectnicadeplacasproeeunaormaaceptadaparaexplicarlageneracindelos batolitosgranticos,queestaranntimamenterelacionadosaprocesosdeconsumicinde bordes de placas. Los batolitos circum-Paccos muestran las siguientes caractersticas:1,Soncuerposalargados,desarrolladosparalelamenteallmitedesubduccindelas placas.2, Son compuestos, ormados por plutones distintos que se agrupan, p.ej. el batolito de Sierra Neada, contiene mas de 200 plutones separados, al igual que el batolito de la costa del Per.3, La composicin petrograca global es intermedia. Ll batolito del S de Caliornia esta ormado por mas de un 84 de granodiorita-tonalita.4, Los granitoides se asocian con rocas olcanicas, que predatan la actiidad plutnica ,Grupo Choiyoi, Sistema de lamatina, lm. Las Planchadas.,5,Llulcanismoesgeneralmentemenosricoenslice,quelasrocasplutnicas subyacentes.6, La relacin inicial 87Sr/86Sr, es baja indicando que rocas primitias estan inolucradas en su origen y en el ascenso, asimilando importantes volmenes de rocas sedimentarias de caja., Ll orden de intrusin es generalmente de gabros a granitos.Elementos Trazas caractersticos de los GranitosUnactordenormalizacinapropiadoparalacomposicingranticaconaloresde SiO2prximosal0,esunhipotticogranitodedorsaloceanica`,ORG,,calculado como el producto de la cristalizacin raccionada promedio de un MORB-N. Ll orden de los elementos se establece de acuerdo a su incompatibilidad relatia durante la gnesis del MORB ,que se incrementa de \b a Rb y K2O). Los patrones tienen valores normalizados prximos a uno para la mayora de los elementos y exhiben uertes anomalas negatias de ROCAS PLUTNICAS 218Fig. 11-3. Diagramas Rb s. \-Nb y Nb s. \, para caracterizar los campos Syn-COLG, \PG, VAG, ORG ,Pearce et al. 1984,K2O y Rb, perdidos en una ase olatil o por alteracin. Los elementos Rb, \ ,\b, y Nb ,1a, son los ms efectivos para la discriminacin tectnica de los granitos. La composicin normalizada representa a un granito que pudo haber sido: ,1, deriado por coneccin del manto superior, no aectado por eentos de enriquecimiento del manto, ,2, deriado de un basalto por cristalizacin de plagioclasa-oliino-clinopiroxeno-magnetita, (3) no afectado por fusin cortical, o asimilacin, o procesos con voltiles.Fig. 11-2. Diagrama petrogentico multicatinico R1 ,4Si-11,Na-K,-2,le-1i, s. R2 ,6Ca-2Mg-Al, de Batchelor y Bowden ,1985,.La inormacin sobre la aplicabilidad de elementos trazas seleccionados a la discriminacin degranitosysobresusensibilidadalacristalizacinraccionada,esproporcionadapor diagramas de variacin de Elementos trazas SiO2, en los que:i,Ll\e\bsonmasabundantesenlosMORB-N,basaltosdedorsalesoceanicas normales, y en \PG ,granitos de intraplaca,, comparados con los VAG ,granitos de arcos volcnicos), para valores de SiO2 ,56 - 80.,ii,LlRbesbuendiscriminante,entreORG,granitosdedorsalesoceanicas,y\PG, 219 ALEJANDRO TOSELLIyentreVAGysyn-COLG,granitosdesin-colisin,.Lnestediagrama,losgranitospost-orognicos se sobreponen a los campos de VAG y sin-orognicos.iii, Ll Nb y 1a estan mas enriquecidos en los \PG que en otros tipos de granitos. Las excepciones son granitos de intraplaca, intrudos en areas de litosera continental atenuada, que se sobrepone con otros tipos de granitos.i, Los diagramas de \ - Nb, e \b - 1a, son independientes de la alteracin y permiten la separacin de los VAG y \PG, que no puede ser lograda solo por \, Nb, \b o 1a. La discriminacin entre \PG y ORG es oscurecida por una zona de superposicin entre los \PGdelalitseracontinentalatenuadaylosORGdesegmentosdedorsalesanmalas. La discriminacin entre VAG y sin-COLG es buena en el diagrama \b - 1a y mejora en el diagrama \ - Nb. La inclusin del Rb, separa los VAG de los sin-COLG y los ORG de los \PG. Por otra parte, un eje diagonal en el espacio Nb - \, es eectio para separar VAG de \PG. Ll diagrama equialente, Rb ,\b - 1a,, muestra discriminacin similar.Caracterizacin segn participacin del manto y cortezaLosgranitoidesseormanenlacortezaytambinconparticipacindelmanto.La existencia de plagiogranitos oceanicos y de granitos alcalinos, sugieren que la presencia de corteza continental no es nica en la gnesis de ciertos tipos de granitoides, donde el manto superioreslanicauente.Otrosgranitoidesnoseoriginanexclusiamenteenelmanto superior ni en la corteza continental. La mayora de los granitoides orognicos se originan en la interase, e inolucra componentes de corteza y manto, todas estas posibilidades quedan expresadas en la clasicacin de Barbarin ,1999,. Lageoqumicadeloselementosmayores,renejanlapetrognesisdetresgruposde granitoides ,1abla 11-2,. 1, Los que son de origen orognico cortical, con caracteres calco-alcalinosyperaluminososycomprendealosgranitosMPG,granitoidesperaluminosos conmoscoita,ylosCPG,granitoidesperaluminososconcordierita,.2,losgranitoides orognicos hbridos, de origen mixto, deriados de manto y corteza. Comprende a los granitos calco-alcalinos y metaluminosos, que inolucra a los KCG ,granitoides calco-alcalinos ricos enpotasio,yalosACG,granitoidescalco-alcalinosconanbol,.LlgrupoKCGesde origen mixto en ambientes de rgimen transicional, mientras que los ACG responden a un rgimen de subduccin. 3, A los granitos mantlicos se los denomina A1G ,granitoides de arco toleticos, y se relacionan a subduccin. A los granitoides toleticos deriados del manto enlasdorsalesmedio-oceanicasselosdenominaR1G,granitoidestoleticosdedorsal,. Mientras que los derivados del manto en reas continentales de distensin, son alcalinos a peralcalinos, PAG ,granitoides alcalinos-peralcalinos,.Tabla 11-2. Clasicacin granitos ,Barbarin 1999,ROCAS PLUTNICAS 220Losgranitoidescorticalessonproductosdeusindematerialcorticaldebidoa engrosamiento tectnico de la corteza continental en un cinturn orognico y corresponden aambientesdecolisincontinental.Llmantosuperiorpuedeproeerlosmaterialespara losgranitoideshbridosyciertamenteelcalornecesarioparaundirlabasedelacorteza. Los granitos deriados del manto superior son el resultado de extremo raccionamiento de magmas basicos deriados del mismo.Granitos en zonas de colisin continente-continenteLjemplosdecolisincontinente-continenteantiguossonlosorgenosdelIercnico ,Paleozoico, del sur de Luropa y de Grenille ,Proterozoico, en el este de Canada. Ln tiempos mas recientes ,~55 Ma,, la conergencia de las placas de Arica y Luropa ormaron los Alpes y la colisin de las placas de la India y Asia, ormaron las montanas del Iimalaya y la meseta del1ibet,haciaelnorteenlaplacaasiatica.Paraestacolisinseestimaunacortamiento cortical de 1000-1500 km con una corteza continental de 80 km de espesor, que participaron en la colisin. Un arco olcanico se orm antes de la colisin continente-continente pero ue extinguido por subduccin de corteza oceanica, por lo que no hay rocas olcanicas que estn directamente asociadas con la colisin. Asimismo, laas macas potasicas y localmente riolitas peraluminosas ,13 Ma, ocurren en el Plateau del 1ibet y estaran relacionadas a tectonismo extensional, bajo estas masas graitacionalmente inestables. Ln el Mioceno temprano ,~20 Ma, el magmatismo en el orgeno del Iimalaya esta representado por enjambres de diques, cuerpos intrusivos irregulares y plutones granticos, que forman una cadena de intrusiones de aproximadamente 2000 km a lo largo de los Altos Iimalayas. Lstas rocas son leuco-granitos de tipo-S, compuestos por asociaciones peraluminosas, con cuarzo (31%), feldespato alcalino ,22,, plagioclasa sdica ,35,, moscoita ,9, y biotita ,2,, mas turmalina-moscoita. Granate de Mn-le, circn, monacita y apatita son accesorios comunes. Los leucogranitos de dos micas han experimentado deormacin metamrca subslida, mientras que los granitos de moscoita-turmalina que los cortan, no estan oliados. Los leucogranitos son la base de unaespesasecuenciaaltamentedeformadaderocassedimentariasymagmticas(gneises ymigmatitasdecuarzo-eldespato,micaysillimanita,deedadPrecambricaaPaleozoica inerior, recubierta por espesas secuencias de rocas metasedimentarias.Los magmas que dieron origen a los leucogranitos peraluminosos estuieron prximos al mnimo de temperatura ,aprox. 00C, y corresponden a undidos parciales de rocas meta-sedimentarias micceas, sin componentes de manto. Los datos son:1.Las relaciones isotpicas de los granitos (87Sr/86Sr ~ 0,3 - 0,83, 143Nd/144Nd ~ 0,5121 - 0,5118, 18O ~ 9- 14, corresponden a gneises cuarzo-eldespaticos micaceos. 2.No hay rocas magmticas asociadas, que tengan componentes del manto.3.Losundidosparcialesdecuarzo-eldespato-mica,sonsimilaresalosobtenidos porexperimentosencondicionessub-saturadasdeagua,usinpordeshidratacin,.Bajo condicionesdesaturacinenagua,losfundidosparcialesdisuelvengranvolumende plagioclasasdicadelarocauente,quetienenaltarelacinNa,K,Sr,RbySr,Bayque correspondenaundidostrondhjemticos,distintosalosleucogranitosdelIimalaya.No obstante, algunas ariaciones en la ugacidad de oxgeno en la uente es eidenciada por la ariable relacin entre turmalina,biotita. La turmalina se estabiliza para bajas concentraciones de agua y la biotita para altas concentraciones. Las rocas uentes del Iimalaya son grauacas 221 ALEJANDRO TOSELLIconboro,16ppm,ylutitasconboro,~100ppm,,encomparacinconlos225ppm deBdelosleucogranitos.Ambaspuedenseruentes,dependiendodeloscoecientesde distribucin y el grado de usin parcial.Laanatxispudohabersidoactiadaporliberacindenuidosacuososdesdelabase caliente de rocas de los Bajos Iimalayas, como gneises emplazados sobre la lalla Principal Central,quepudohaberdadoorigenaundidossaturadosenagua.Porotraparte,si prealecilausinparcialsubsaturadaenagua,deshidratacin,,stapodrahabersido causada por calentamiento a lo largo de la falla de cizalla, o por descompresin de corteza gruesa y caliente.Fig. 11-4. Lsquema de ormacin de granitos en los Iimalayas. ,Modicado de lrance - Lanord y Le lort 1988,.Fig. 11-5. Diagrama \b,1a s.\,Nb, que separa los dierentes tipos de rocas gneas.Granitos Tipo ALl ambiente tectnico en los cuales se generan los granitos tipo-A, corresponde a areas continentales de extensin ,rit,, de areas de intraplaca y cratones estables. Algunos granitos detipo-Aocurrencomopost-orognicosopost-colisionales,peroestascategorasse reeren al tiempo de intrusin, mas que a un rgimen tectnico especco. ROCAS PLUTNICAS 222Los ejemplos de granitos tipo-A son comunes en todo el mundo desde el Proterozoico-medio,1,4-1,1Ga,,traquitasPrmicasper-alcalinas,prrosrmbicos,delgrabende Oslo en Noruega. Las intrusiones de sieno-granitos Jursicos de White Mountains de New Iampshire,incluyelosanilloscomplejosdeunacalderaproundamenteerosionada,y muchas rocas olcanicas silcicas Cenozoicas del oeste de Lstados Unidos. Lste tipo de rocas tambin estan desarrolladas en el Cretacido del norte de Argentina, ormando los plutones de Rangel y 1usaquillas, en un ambiente distensio. Tabla 11-3. Clasicacin petrogentica comparatia de los granitos segn arios autores.Las temperaturas de los magmas son eleadas, comnmente 900 C, en comparacin los~800Cdelosmagmasdearco.Labajaugacidaddeaguaestpica,siendocomunes las pertitas hipersolus en los eldespatos de los granitos y los minerales macos anhidros tienenampliodesarrollo.Unaseriedereaccindiscontinuaenlacuallacristalizacinde minerales macos esta limitada a los undidos residuales prximos al solidus es de oliino ayaltico-hedenbergita,clino-piroxeno,-errohastingsita,anbol,-annita,biotita-le,.Otros magmasalcalinospuedencristalizarriebeckita-aredsonita,anbolesNa-le,yaegirina ,clino-piroxena-Na-le,.Aunqueelmnimoternario,lig.11-1,delasrocasgranticasde arco y de colisin, los granitoides de tipo-A, incluyen sienitas ricas en feldespatos alcalinos, cuarzo-sienitas y granitos con feldespato alcalino. Estas rocas fanerticas estn relacionadas espacial, temporal y genticamente con rocas extrusias de composicin similar, en especial traquitas y riolitas. Una asociacin recurrente de los granitos tipo-A, es con toleitas y rocas macas alcalinas. PetrognesisLos magmas de tipo-A parecen ser poligenticos, no hay un nico proceso que genera a todos ellos. El fraccionamiento del calcio de plagioclasas ricas en Al, desde un magma madre basalticoligeramentealcalino,hasidoinocadocomoproductordemagmasresiduales peralcalinos.Sinembargo,RbyCsnosontanaltoscomoseesperaraentodosloscasos ylacristalizacindeplagioclasascalcicasdeberaproducirsemasenunmagmahidratado, queenuntpicomagmadetipo-Adefajafugacidaddeagua.Elsaltocomposicional 223 ALEJANDRO TOSELLI,bimodalidad,entrerocaslsicasymacasenmuchaslocalidadesesdicildereconciliar conelfraccionamiento,elcualtenderaauncampocontinuodemagmasderivadosde composicin intermedia.Las relaciones \,Nb y \b,1a ,lig. 11-5, indican la presencia de componentes de manto ydecortezacontinentalenlasrocasflsicasdetipo-A.Muchascaenenelcampodelos basaltosdeislasoceanicasyotraslohacenenlatendenciadecortezacontinental.\an algunas lo hacen entre basaltos de arcos de islas y corteza continental.Los componentes del manto podran deriar de basaltos de islas oceanicas, con signatura de pluma que ueron hospedadas en la corteza continental inerior o subplacados debajo de ella. Durante el magmatismo, los basaltos intruidos tempranamente pueden ser parcialmente fundidosporintrusionesposteriores,constituyendounimportantemecanismoenla generacin de magmas de tipo-A. Tabla 11-4. Clasicacin geotectnica de los granitos. ,Modicado de Pitcher 1993,.Por ejemplo Collins et al. ,1982, postulan una generacin de magma desde una uente que estuvo sujeta previamente a fusin por deshidratacin dejando un residuo que contiene l y Cl en biotitas y anboles. Sin embargo otros petrlogos piensan que el residuo cristalino despusdelafusinydeshidratacinesincapazdeproducirfundidosparcialesflsicos adicionales. Patino Douce ,199, expresa que para alta temperatura de anatxis en la corteza somera ,P 4 kbar, las rocas uentes del arco contienen solo cantidades limitadas de biotita yanbolproduciendoundidosconcomposicindeelementosmayoressimilaresalos granitoides de tipo-A, razn por la que el residuo es de plagioclasas calcicas y orto-piroxeno. Los fundidos parciales contendran todo el F y Cl desde la fuente que tiene altas relaciones de Ga,Al ,el Ga es incompatible en los minerales residuales,, le,Mg, K,Na, y ,Na - K,,Ca, pero son bajos en elementos compatibles como Ca, Sr y Lu. Bajos en Ni, Cr y Co y el undidorenejabajasconcentracionesenlauente.Sinembargo,lausinparcialderocas ROCAS PLUTNICAS 224de arco debera dar una anomala negatia de Nb-1a y la relacin Rb,Nb debera ser alta, ninguna de estas caractersticas se obsera en las rocas lsicas de tipo-A.&ODVLFDFLyQ JHRWHFWyQLFD GH ORV JUDQLWHVNumerososinestigadoressostienenquelaclasicacindelosgranitossegnel ambiente tectnico, es mas adecuada que la clasicacin alabtica. La 1abla 11-4, muestra esta clasicacin que ha sido modicada de Pitcher ,1983, 1993,, Barbarn ,1990, y de \inter ,2001,.Aunquelasclasicacionesqumicasproeenalosinestigadoresalgunoscriterios para poder caracterizar la uente de los materiales, una clasicacin basada en el ambiente tectnico,proveealosestudiosos,lasrazonesydondeestossehanformado.Asimismo pone en evidencia la continuidad entre los procesos geolgicos y la generacin magmtica, rompiendo un poco esa estructura en compartimiento, a lo que somos tan afectos. La 1abla 11-4 muestra que los granitos ocurren en dierentes ambientes, que pueden ser groseramente agrupados en: orognicos y anorognicos. Los Orognicos: estn claramente denidos,comolosqueresultandelaormacindemontanas,resultantesdeesuerzos compresios asociados con la subduccin. Los Anorognicos: se reeren al magmatismo de intraplaca, o de bordes de placas distensias. Los Post-orognicos: son mas dicultosos de clasicar, porque sin orogenia ellos no se habran ormado, por lo que intruyen despus de un eento orognico. Por esta razn han sido clasicados como orognicos por algunos autores yanorognicosporotros.Aunquealgunosautoreslosllaman1ransicionales,portener ciertos aspectos que pertenecen a ambas categoras. Lsto no quiere decir que los granitoides transicionales deben ocurrir entre los eentos magmaticos orognicos y anorognico, aunque esto muchas veces tiene lugar.PegmatitasLas pegmatitas se denen como rocas gneas de grano ariable pero generalmente muy grueso,usualmentedecomposicingrantica.Latexturapegmatticasereerearocas cuarzo-eldespaticas degranomuygrueso.Lltamanodelosgrandes cristales indicabaja relacindenucleacin`enunambientequeconducealaormacindegrandescristales. Lste ambiente corresponde a estadios tardos de magmas granticos, ricos en agua, durante elcualeolucionanenracturasdilatadasoenalgunaestructuraaorabledelacamara magmatica.1ambinpuedenserdecomposicionesgranodiorticas,tonalticas,sienticas, gabricas y tienden a estar enriquecidos en elementos raros. La gran diersidad de pegmatitas hace dicil denirlas en trminos adecuados y simples. Son siempre de grano grueso ,algunas eces extremadamente, y por lo general con tamano degranoirregular,encomparacinconlasrocasplutnicasdecomposicinsimilar.La presencia de intercrecimientos gracos, por lo general de microclino-cuarzo y el desarrollo local de caidades recubiertas de cristales, son rasgos tpicos. La mayor parte de las pegmatitas son mineralgica y qumicamente similares al granito, pues sus componentes principales son cuarzo,microclinoyplagioclasasdica,juntoamicasymineralesaccesorios,quepueden tenerimportanciaeconmicacomo,turmalina,apatito,titanita,monacita,circn,nuorita, etc. Los equialentes pegmatticos de los gabros y dioritas, estan ormados principalmente por hornblenda y plagioclasa, son mucho mas raras. Pegmatitas granticas tambin se orman 225 ALEJANDRO TOSELLIen sistemas anatcticos, metasomaticos e hidrotermales.Los minerales macos comunes en las pegmatitas son hidratados, micas en las pegmatitas acidas y anboles en las ariedades mas basicas. La presencia de minerales que contienen P, l, Cl, S, B, etc., en las pegmatitas mineralgicamente complejas indica que las sustancias voltiles handesempeadounpapelesencialensuorigen.Otracaractersticadelaspegmatitasde mayor complejidad, es la concentracin eleada de elementos como: Li, Be, Mo, \, 1h, Zr, Sn, 1a, Nb, etc., que no pertenecen a la categora de constituyentes olatiles pero que orman cloruros y nuoruros con puntos de ebullicin mas bajos, que los de las correspondientes sales de Cu, Pb, Zn, etc., que slo se encuentran en pequensimas cantidades en las pegmatitas. Generalmente constituyen enjambres de diques, lones o lentes, de desarrollo tardo, dentro de los plutones granitoides o en sus bordes, o asimismo constituyen complejos migmatticos dedesarrolloregional.Engeneralsepresentanenmasasdepequeotamao.Lasmasas indiiduales aran desde pocos centmetros hasta decenas de metros. 1ambin son conocidas masas mayores, que en algunos casos llegan a medir kilmetros de longitud y centenares de metros de espesor.Laspegmatitasconcuarzolibre,sediidenendosclases:A,Laspegmatitassimples ormadas por cuarzo, eldespatos alcalinos, microclino y cantidades ariables de plagioclasa sdica y micas. La asociacin mineral es simple y los minerales accesorios son escasos o estn ausentes,comoenlosgranitos,.Lasaplitasestancaracterizadasporunaabricadegrano no constituida por minerales generalmente anhedrales a subhedrales, ormando tpicamente delgados diques de desarrollo tardo, dentro de los plutones granticos y en su roca de caja. B) Laspegmatitas complejas contienen, adems de cuarzo, feldespatos y micas, minerales raros enconsiderableabundanciayariedadcomo:lepidolita,espodumeno,turmalina,topacio, casiterita, berilo, tantalita, columbita, zircn, uraninita, torita, apatito, ambligonita, etc. La estructura zonal muy ariable de las grandes masas de pegmatitas, hacen dicil calcular la composicin global media de estas rocas. Las pegmatitas relacionadas con sienitas y sienitas neelnicas, son especialmente ricas en minerales de tierras raras ,Ce, La, \,.PetrognesisLas pegmatitas en las migmatitas de desarrollo regional, han sido interpretadas de diversa manera,comoproductosdeinyeccinmagmatica,conosinmetasomatismosimultaneo,, como materiales expulsados de la roca husped como resultado de usin parcial ,anatxis, o como concentraciones de slice, almina y lcalis, formadas por difusin inica a travs de rocas slidas. Asimismo como los plutones granticos se han formado por intrusin de magmas cidos, las pegmatitas asociadas se orman alnal del ciclo gneo, por lo que muchas cortan al granito predecesor, por lo se las interpreta como productos de la cristalizacin de magmas granticos acuosos,ensistemascerrados,cuyasltimasfraccionesenriquecidasprogresivamenteen agua, son concentradas hacia el interior del cuerpo, de manera que el ncleo representa la etapa nal de una cristalizacin en la que participa una ase acuosa gaseosa.La concentracin en constituyentes voltiles como condicin necesaria para el desarrollo de las pegmatitas, es atribuida al desarrollo de una raccin lquida residual, de bajo punto de usin que se concentra en las etapas nales de la cristalizacin del magma acido. Lsto sugiere que tanto una fase acuosa gaseosa, como una mezcla fundida saturada en agua participaran en la compleja evolucin de las pegmatitas.ROCAS PLUTNICAS 226Ll importante desarrollo de intercrecimientos gracos de microclino y cuarzo, las rapidas ariaciones en la mineraloga y del tamano de grano, as como la tendencia de desarrollo bro-radiado que presentan algunos minerales como la turmalina, evidencian que las pegmatitas no cristalizan directamente de una mezcla fundida de la misma composicin. El cuadro de eolucincorrespondemasbien,aunacristalizacinmagmaticaseguidadeunasecuencia de substituciones, como las que ocurren enla ormacin de lones metaleros a partir de soluciones acuosas diluidas o de gases acuosos.Ls acil comprender que un lquido residual pegmattico tardo, debe ser rico en cuarzo y eldespatos alcalinos en proporciones que se corresponden aproximadamente con el mnimo de usin del sistema ortosa-albita-slice. 1ambin es de esperar, que en los residuos nales del magma grantico se encuentren concentrados el agua y componentes voltiles como P, F, S, Cl, etc. as como compuestos voltiles como SnCl4, FeCl3, etc. Iay sin embargo otros elementos raros, caractersticos de las pegmatitas, que no pertenecen a estas categoras, p. ej. Be y Li, que se concentran en razn de que a las temperaturas de cristalizacin magmtica, por tener dierencias notables en radio y carga inica, no reemplazan a los elementos comunes, como los metales alcalinos, Ca, Mg, Fe, etc. que forman los minerales petrogenticos comunes de la fase fundida del magma. Los feldespatos y cuarzo que cristalizan de una mezcla pegmattica fundida no saturada en agua, producen el aumento del contenido de I2O, pero dicho efecto puede ser anulado parcial o totalmente por la cristalizacin de anboles y micas contenidos en la mezcla. Ls de esperar entonces que en ciertas circunstancias la ase nuida del magma pegmattico, puede Fig.11-6.Desarrollodepegmatitas.A:Lsquemadepegmatitadesegregacin,queseejemplicaenC,Granito Capillitas). B: Esquema de desarrollo de pegmatita de inyeccin, con detalle en B de intercrecimiento de turmalina-cuarzo y en D de una secuencia de inyeccin (Sierra de Mazn).227 ALEJANDRO TOSELLIquedar saturado en agua, entonces se separa una segunda ase nuida con un contenido de agua muy eleado y a altas temperaturas, este nuido puede ser gaseoso ,en estado supercrtico, desdeelmomentodelaseparacin.Cuandolatemperaturaylapresindesciendenpor debajo de los alores crticos de un nuido acuoso, ste puede separarse a su ez en dos ases nuidas inmiscibles ricas en agua, una solucin acuosa y apor de agua. Por lo tanto, es posible quebajociertascondicionesdentrodelcampodecristalizacindelaspegmatitas,pueden coexistir ases cristalinas en equilibrio, con una mezcla silicatada undida rica en agua, una solucin acuosa diluida y una fase vapor rica en agua.Una ez alcanzada la etapa en la cual coexisten los cristales, la mezcla undida saturada de agua y el gas acuoso, la cristalizacin ulterior es relativamente simple, como lo demuestra el sistema Albita-Agua,que implica el intercambio de materiales entre las ases presentes a medida que baja la temperatura. Cuando la permeabilidad de la roca de caja lo permite, la ase gaseosa puede escapar en tanto que las fases lquida y cristalina quedan retenidas en contacto mutuo. Ln un momento dado, las presiones respectias sobre el lquido y el gas, pueden ser muy dierentes. La posibilidad de que al descender la temperatura, contine ormandose gas como resultado del enmeno delsegundo punto de ebullicin`, para lo que debe aumentar la tensin de apor del lquido ,y equilibrarse con la presin de connamiento, y al bajar la temperatura, baja la tensin de apor. Lsto indicara que la ormacin de cristales gigantes en pegmatitas se produce generalmente en sistemas plutnicos profundos. En los sistemas epizonales el aumento de la presin produce fracturas en las rocas de caja y la prdida de olatiles, por lo que se genera una rapida cristalizacin, con ormacin de texturas aplticas.Laspegmatitaspuedenestarformadas,principalmentedecuarzo,microclino,mica, plagioclasasdicaquehancristalizadodurantelasetapasmagmticasypegmatticay puedenserlosnicosmineralespresentesoestarsubstituidosparcialmenteporsucesias asociaciones minerales .Laestructurazonalcaractersticademuchaspegmatitas,esatribuidaalacristalizacin durante la etapa pegmattica, pero el desarrollo de masas de substitucin y relleno de grietas defracturaquecruzanlasestructuraszonalespertenecenalasetapasneumatolticae hidrotermal.Sesuponequecantidadespequenasdeloscomponentesolatilesmodicandemodo sustancial el comportamiento de los banos de usin de silicatos. Como sus pesos moleculares son bajos en comparacinconla mayorade los silicatos y xidos, sus racciones molares puedensergrandesapesardesusbajosporcentajesenpeso.LlementoscomoelCl,B ylormanacilmentecompuestosqumicosmuchomasolatilesysolublesenelagua quelosxidosysilicatos.Asimismolaiscosidaddelosundidosdesilicatosdisminuye notablemente por la adicin de agua o nor, lo que es debido a la rotura de los enlaces Si-O-Si, en presencia de OI y radicales l.LosrecientestrabajosexperimentalesdeLondon,2005,cuestionanmuchosdelos conceptos igentes sobre la interpretacin gentica de las pegmatitas, con relacin a procesos talescomorenamientoconstitucional`ylaminasdeundidolimitantes`.1ambinse interpretaquelastemperaturas,seranmasbajasdeloquesecrea,p.ej.Lapegmatitade 1anco ,USA, que es rica en litio, cristaliz como maximo a 450 C y la Little 1hree ,USA, registra425Cenlosmargenes,y35Cenlazonadelncleoylosundidospueden persistir a temperaturas tan bajas como 260 C. Asimismo se han determinado temperaturas maximas de 00 C en pegmatitas miarolticas con cuarzo-espodumeno. Ll undido grantico nuidicado por nuxes` ,nujos, antes llamados olatiles, esta compuesto por l, B, P, I2O, los cuales bajan las temperaturas de usin y cristalizacin, pareciendo suprimir la nucleacin del ROCAS PLUTNICAS 228cuarzo y eldespatos y bajando la iscosidad. 1ambin se cuestiona el tiempo de cristalizacin, p. ej. La pegmatita Iarding de 20 m de espesor, se habra enriado totalmente en 3 a 4 meses. La pegmatita de gemas Iimalaya-San Diego, alcanz su solidus en una ,1, semana.Lecturas seleccionadasBarbarin,B.1999.Areiewo therelationshipsbetweengranitoidtypes,theiroriginsandtheirgeodynamic enironments. Lithos, 46: 605-626.Batchelor,R.A.,yBowden,P.1985.Petrogeneticinterpretationo granitoidrockseriesusingmulticationic parameters. Chemical Geology 48: 43-55.Best,M. 1982. 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