ZONAS METAMORFICASZONAS METAMORFICASZonas de profundidad de BeckeZonas de profundidad de Becke--GrubenmannGrubenmann

Minerales típicosMinerales típicos

lb l llb l l

kmkm

p fp fPoco útiles, muy antiguasPoco útiles, muy antiguas

Zoisita, albita,clorita,calcita Zoisita, albita,clorita,calcita dolomita cloritoide, talco, dolomita cloritoide, talco, brucita, epidoto.brucita, epidoto.

EpizonaEpizona

Bajas TºBajas Tº55

P dirigidasP dirigidasfrecuentesfrecuentes

Biotita, moscovita, Biotita, moscovita, estaurolita, distena, antofilita, estaurolita, distena, antofilita, actinolita gruneritaactinolita grunerita

MezosonaMezosona

55

actinolita, grunerita, actinolita, grunerita, hornblenda, calcita, hornblenda, calcita, plagioclasaplagioclasa..

Tº y PºTº y Pº

moderadasmoderadas

Biotita, felp K, sillimanita, Biotita, felp K, sillimanita, andalucita, estaurolita, andalucita, estaurolita, hipersteno, olivino, diópsido, hipersteno, olivino, diópsido,

f it di it tf it di it t

CatazonaCatazona

Tº y PºTº y Pº

1515

P dirigidasP dirigidasonfacita, cordierita, granates, onfacita, cordierita, granates, espinelas, escapolitas, espinelas, escapolitas, periclasa.periclasa.

T y PT y P

elevadaelevada3535

ocasionalesocasionales

Zona metamórficaZona metamórficao a eta ó cao a eta ó ca

•• Barrow (1893, 1912) estudió las rocas metapelíticas del Barrow (1893, 1912) estudió las rocas metapelíticas del metamorfismo regional de las tierras altas escocesas metamorfismo regional de las tierras altas escocesas (Scottish Highlands, Caledoniano).(Scottish Highlands, Caledoniano).

•• Subdividió el área en una serie de Subdividió el área en una serie de zonas metamórficaszonas metamórficas, , cada una de ellas basada en la aparición de un nuevo cada una de ellas basada en la aparición de un nuevo mineral en los afloramientosmineral en los afloramientos a medida q e el gradoa medida q e el gradomineral en los afloramientos, mineral en los afloramientos, a medida que el grado a medida que el grado metamórfico aumentaba.metamórfico aumentaba.

•• El nuevo mineral que caracteriza una zona fue denominadoEl nuevo mineral que caracteriza una zona fue denominado•• El nuevo mineral que caracteriza una zona fue denominado El nuevo mineral que caracteriza una zona fue denominado mineral índicemineral índice

La secuencia de zonas de Barrow, y las típicas asociaciones La secuencia de zonas de Barrow, y las típicas asociaciones minerales metamórficas en ellas son:minerales metamórficas en ellas son:minerales metamórficas en ellas son:minerales metamórficas en ellas son:

CloritaClorita Pizarras o filitas con clorita muscovita cuarzo y albitaPizarras o filitas con clorita muscovita cuarzo y albita

Zona de:Zona de:CloritaClorita. Pizarras o filitas con clorita, muscovita, cuarzo y albita. Pizarras o filitas con clorita, muscovita, cuarzo y albitaBiotitaBiotita. Filitas y esquistos con biotita, clorita muscovita cuarzo y . Filitas y esquistos con biotita, clorita muscovita cuarzo y albitaalbitaGranateGranate. Esquistos con granate rojo almandínico (típico), con . Esquistos con granate rojo almandínico (típico), con biotita, clorita, muscovita, cuarzo y albita u oligoclasabiotita, clorita, muscovita, cuarzo y albita u oligoclasaEstaurolitaEstaurolita Esquistos con estaurolita granate biotita muscovitaEsquistos con estaurolita granate biotita muscovitaEstaurolitaEstaurolita. Esquistos con estaurolita, granate, biotita, muscovita, . Esquistos con estaurolita, granate, biotita, muscovita, cuarzo y plagioclasa. Algo de clorita puede persistir.cuarzo y plagioclasa. Algo de clorita puede persistir.CianitaCianita. Esquistos con cianita, biotita, muscovita, cuarzo, . Esquistos con cianita, biotita, muscovita, cuarzo,

l i ll i l l tl t t t litt t litplagioclasa, y plagioclasa, y usualmente usualmente granate y estaurolita.granate y estaurolita.SillimanitaSillimanita. Esquistos y . Esquistos y gneises gneises con sillimanita, con sillimanita, biotita, biotita, muscovita, cuarzo, plagioclasa, granate y ocasional estaurolitamuscovita, cuarzo, plagioclasa, granate y ocasional estaurolita. . Algo de Algo de cianita cianita puede estar presente (aunque cianita y sillimanita puede estar presente (aunque cianita y sillimanita son ambos polimorfos del Alson ambos polimorfos del Al22SiOSiO55).).

•• Secuencia = Secuencia = “Zonas Barrovianas”“Zonas Barrovianas”L di i PL di i P T lT l f l i df l i d•• Las condiciones PLas condiciones P--T a las que se T a las que se forma la secuencia de zonas forma la secuencia de zonas son son ahora conocidas como metamorfismo de ahora conocidas como metamorfismo de “Tipo Barroviano”“Tipo Barroviano” ((típicas típicas de muchos cinturones orogénicos fuera de Escociade muchos cinturones orogénicos fuera de Escocia): metamorfismo ): metamorfismo de gradiente P/T intermedio (20de gradiente P/T intermedio (20°° C/km)C/km)

•• IsogradaIsograda = línea = línea imaginaria mapeable en el campo (intersección de imaginaria mapeable en el campo (intersección de la superficie de isogada y la superficie terrestre) quela superficie de isogada y la superficie terrestre) que separa unasepara unala superficie de isogada y la superficie terrestre) que la superficie de isogada y la superficie terrestre) que separa una separa una zona de zona de otra. El término fue acuñado para separar otra. El término fue acuñado para separar zonas de grado zonas de grado metamórfico supuestamente constante (metamórfico supuestamente constante (Tilley, 1925).Tilley, 1925).

•• Modificación de Winkler (1978): considera no sólo la aparición de Modificación de Winkler (1978): considera no sólo la aparición de algunos minerales, sino la desaparición de otros (ej.: isograda de algunos minerales, sino la desaparición de otros (ej.: isograda de ““estaurolita inestaurolita in” isograda de “” isograda de “muscovita outmuscovita out”)”)estaurolita inestaurolita in , isograda de , isograda de muscovita outmuscovita out ))

•• Una isograda no guarda relación más que casual con un litotipo Una isograda no guarda relación más que casual con un litotipo específico. En general, las isogradas deberían cortar los diferentes específico. En general, las isogradas deberían cortar los diferentes bancos de rocas.bancos de rocas.

Resumen:Resumen:•• Una Una isogradaisograda representa la primera aparición en el campo de un representa la primera aparición en el campo de un

mineral índice mineral índice en particular, a medida que se progresa en particular, a medida que se progresa incrementandoincrementando el grado metamórficoel grado metamórficoincrementandoincrementando el grado metamórficoel grado metamórfico

•• Cuando uno cruza una isograda, tal como la de biotita, uno entra en Cuando uno cruza una isograda, tal como la de biotita, uno entra en la la zona de biotitazona de biotita

•• Las zonas (en el sentido de Barrow) tienen los mismos nombres Las zonas (en el sentido de Barrow) tienen los mismos nombres que la isograda que forma el límite de que la isograda que forma el límite de menor gradomenor grado de esa zonade esa zona

•• ProblemasProblemas: :

•• a) como la definición de zona no se basa en la desaparición de una) como la definición de zona no se basa en la desaparición de una) como la definición de zona no se basa en la desaparición de un a) como la definición de zona no se basa en la desaparición de un mineral, mineral, un mineral índice puede ser estable en zonas de grados un mineral índice puede ser estable en zonas de grados más altos.más altos.

•• b) en otras regiones, aparecen otras zonas no contempladas en el b) en otras regiones, aparecen otras zonas no contempladas en el metamorfismo Barroviano. metamorfismo Barroviano.

Facies metamórficasFacies metamórficas (Eskola 1915)(Eskola 1915)Facies metamórficasFacies metamórficas (Eskola, 1915)(Eskola, 1915)

•• Mejor que definir un mineral crítico, es determinar una Mejor que definir un mineral crítico, es determinar una i ió i l í ii ió i l í i fl j j l i i dfl j j l i i d PPasociación mineral críticaasociación mineral crítica porque refleja mejor las variaciones de porque refleja mejor las variaciones de P, P,

TT..•• Las Las asociaciones minerales asociaciones minerales que aparecen tienen estrecha relación que aparecen tienen estrecha relación q pq pcon la con la composición del protolitocomposición del protolito..

•• FaciesFacies según Eskola:según Eskola:FaciesFacies, según Eskola: , según Eskola: En un grupo de rocas metamórficas que alcanzaron el equilibrio En un grupo de rocas metamórficas que alcanzaron el equilibrio químico bajo las mismas condiciones de P y T, las asociaciones químico bajo las mismas condiciones de P y T, las asociaciones

i l f d d ól d l i ió í ii l f d d ól d l i ió í iminerales que se forman dependen sólo de la composición química minerales que se forman dependen sólo de la composición química particular de cada protolito.particular de cada protolito.

Facies metamórficasFacies metamórficas

Base dual del concepto de faciesBase dual del concepto de faciesDescriptivoDescriptivopp

Una facies metamórfica es, en el sentido práctico, un Una facies metamórfica es, en el sentido práctico, un conjunto de asociaciones minerales metamórficas asociadas conjunto de asociaciones minerales metamórficas asociadas

tid ttid trepetidamenterepetidamenteSi encontramos una asociación específica (o mejor aún, un Si encontramos una asociación específica (o mejor aún, un grupo de asociaciones compatibles que cubran un rango de grupo de asociaciones compatibles que cubran un rango de g p p q gg p p q gcomposiciones) en el campo, entonces las rocas de esa área composiciones) en el campo, entonces las rocas de esa área pueden ser asignadas a una cierta facies.pueden ser asignadas a una cierta facies.

I t t tiI t t tiFacies metamórficasFacies metamórficas

InterpretativaInterpretativaEskola sabía del control de PEskola sabía del control de P--T y correctamente dedujo las T y correctamente dedujo las temperaturas y presiones relativas de las facies quetemperaturas y presiones relativas de las facies quetemperaturas y presiones relativas de las facies que temperaturas y presiones relativas de las facies que propusopropusoActualmente, podemos asignar límites de P y T Actualmente, podemos asignar límites de P y T relativamente seguros a cada facies individual gracias a la relativamente seguros a cada facies individual gracias a la petrología experimentalpetrología experimental

Facies metamórficasFacies metamórficasProblemas:Problemas:1)1) Una gran variación composicional de las rocas de una misma Una gran variación composicional de las rocas de una misma

facies produce igual cantidad de asociaciones minerales. Sinfacies produce igual cantidad de asociaciones minerales. Sinfacies produce igual cantidad de asociaciones minerales. Sin facies produce igual cantidad de asociaciones minerales. Sin embargo la facies recibe el nombre de un único tipo embargo la facies recibe el nombre de un único tipo específico de roca (puede confundir).específico de roca (puede confundir).

2)2) Como ocurre con los minerales índices y las zonasComo ocurre con los minerales índices y las zonas2)2) Como ocurre con los minerales índices y las zonas Como ocurre con los minerales índices y las zonas metamórficas, metamórficas, algunas asociaciones minerales son estables en algunas asociaciones minerales son estables en rangos más o menos amplios de P y Trangos más o menos amplios de P y T

3)3) Algunas composiciones de protolitos no producen Algunas composiciones de protolitos no producen asociaciones minerales diagnósticas para ciertos rangos de P asociaciones minerales diagnósticas para ciertos rangos de P y T.y T.y T.y T.

Ej.: metapelitas en facies de subesquistos verdesEj.: metapelitas en facies de subesquistos verdesmetacarbonatos en facies de eclogitasmetacarbonatos en facies de eclogitasmetacuarcitas en todas las faciesmetacuarcitas en todas las facies

4) Los límites entre facies son transicionales y el concepto no 4) Los límites entre facies son transicionales y el concepto no considera Xconsidera Xfluidosfluidos

Tipos de facies metamórficasTipos de facies metamórficas

EclogitasEclogitasRReegg

Esquistos azulesEsquistos azules

ggiioo

GranulitasGranulitas

nnaall

Subesquistos Subesquistos verdesverdes

AnfibolitasAnfibolitas

Esquistos Esquistos verdesverdesa a lit

alit

a

verdesverdesZeolitasZeolitas

Pre

hnita

Pre

hnita

Pum

pell

Pum

pell

HornfelsHornfelsHornfels Hornfels d Hbld Hbl Hornfels Hornfels SanidinitaSanidinitaHornfels Hornfels

AbAb--EpEpde Hblde Hbl PiroxénicosPiroxénicos

SanidinitaSanidinitaContactoContacto

Facies metamórficasFacies metamórficasFacies de Presión mediaFacies de Presión media

1)1) Subesquistos verdes:Subesquistos verdes: Agrupa las antiguas facies de muy bajoAgrupa las antiguas facies de muy bajo1)1) Subesquistos verdes:Subesquistos verdes: Agrupa las antiguas facies de muy bajo Agrupa las antiguas facies de muy bajo grado de grado de ZeolitasZeolitas y y PrehnitaPrehnita--PumpellitaPumpellita. Los minerales . Los minerales típicos son laumontita, wairakita, analcima en el rango de T típicos son laumontita, wairakita, analcima en el rango de T más baja y prehnita pumpellita clorita y albita a mayores Tmás baja y prehnita pumpellita clorita y albita a mayores Tmás baja y prehnita, pumpellita, clorita y albita, a mayores T. más baja y prehnita, pumpellita, clorita y albita, a mayores T. Rango de T y P muy bajos.Rango de T y P muy bajos.

2)2) Esquistos verdesEsquistos verdes: el nombre deriva de las metabasitas que : el nombre deriva de las metabasitas que contienen la mineralogía típica Act + Chl + Ep + Ab contienen la mineralogía típica Act + Chl + Ep + Ab ±± Qtz Qtz ±±HblHbl ±± Grt. Las zonas de clorita, biotita y granate de BarrowGrt. Las zonas de clorita, biotita y granate de BarrowHbl Hbl Grt. Las zonas de clorita, biotita y granate de Barrow Grt. Las zonas de clorita, biotita y granate de Barrow caen dentro de esta facies. Las pelitas muy aluminosas caen dentro de esta facies. Las pelitas muy aluminosas contienen Cld (cloritoide). Rango de T estrecho y P bajas a contienen Cld (cloritoide). Rango de T estrecho y P bajas a mediasmediasmedias. medias.

Facies metamórficasFacies metamórficas3)3) Anfibolitas:Anfibolitas: nombre tomado de metabasitas con Pl + Hbl nombre tomado de metabasitas con Pl + Hbl ±±

Qtz Qtz ±± Grt Grt ±± Cpx. Las zonas de estaurolita, cianita y Cpx. Las zonas de estaurolita, cianita y sillimanita de Barrow pertenecen a esta facies.sillimanita de Barrow pertenecen a esta facies.sillimanita de Barrow pertenecen a esta facies.sillimanita de Barrow pertenecen a esta facies.

4)4) GranulitasGranulitas:asociaciones minerales deshidratadas de máxima :asociaciones minerales deshidratadas de máxima T en fajas orogénicas donde PT en fajas orogénicas donde P <<P<<P En metabasitasEn metabasitasT en fajas orogénicas donde PT en fajas orogénicas donde PH20H20<<P<<Ptotaltotal. En metabasitas, . En metabasitas, Opx y Cpx reemplazan a Hbl.Opx y Cpx reemplazan a Hbl.

Facies de Presión AltaFacies de Presión Alta1)1) Esquistos azulesEsquistos azules: derivado de rocas con anfíboles sódicos : derivado de rocas con anfíboles sódicos

(glaucofano). La asociación incluye Gln + Lws + Jd(glaucofano). La asociación incluye Gln + Lws + Jd ±± Arg.Arg.(glaucofano). La asociación incluye Gln Lws Jd (glaucofano). La asociación incluye Gln Lws Jd Arg. Arg. Esta facies es típica de altas P y bajas a intermedias T.Esta facies es típica de altas P y bajas a intermedias T.

2)2) EEccllooggiittaass:: nombre tomado de metabasitas con Omp + Grtnombre tomado de metabasitas con Omp + Grt ±±2)2) EEccllooggiittaass:: nombre tomado de metabasitas con Omp + Grt nombre tomado de metabasitas con Omp + Grt ±±Ky. Representan medias a altas T y altas P de formación. Ky. Representan medias a altas T y altas P de formación.

Facies de Presión Baja Facies de Presión Baja 1) Hornfels1) Hornfels dede AlbitaAlbita--EpidotoEpidoto,, HornblendíferosHornblendíferos yy PiroxénicosPiroxénicos::1) Hornfels1) Hornfels de de AlbitaAlbita EpidotoEpidoto, , HornblendíferosHornblendíferos y y PiroxénicosPiroxénicos: :

terrenos metamórficos de contacto y terrenos regionales con terrenos metamórficos de contacto y terrenos regionales con alto gradiente geotérmico. No difieren mineralógicamente con alto gradiente geotérmico. No difieren mineralógicamente con sus equivalentes de mayor P a igual Tsus equivalentes de mayor P a igual Tsus equivalentes de mayor P a igual T.sus equivalentes de mayor P a igual T.

2) Sanidinita: 2) Sanidinita: facies facies donde donde aparecen minerales de aparecen minerales de

lt T l tlt T l tmuy alta T, generalmente muy alta T, generalmente xenolitos en magmas de xenolitos en magmas de alta T (pirometamorfismo) alta T (pirometamorfismo) o aureolas alrededor de o aureolas alrededor de cuerpos intrusivos cuerpos intrusivos básicosbásicosbásicos. básicos.

Series de Facies Series de Facies

Un perfil que atraviesa terrenos de cada vez mayor grado Un perfil que atraviesa terrenos de cada vez mayor grado metamórfico puede seguir uno de varios posibles metamórfico puede seguir uno de varios posibles gradientes geotermales y geobáricos, cruzando, si es lo gradientes geotermales y geobáricos, cruzando, si es lo suficientemente largo, varias secuencias de facies.suficientemente largo, varias secuencias de facies.

i hi (1961) dió í l d f i li hi (1961) dió í l d f i lMiyashiro (1961) extendió así el concepto de facies y lo Miyashiro (1961) extendió así el concepto de facies y lo relacionó con el contexto geotectónico donde las hallaba. relacionó con el contexto geotectónico donde las hallaba. UnaUna serie de faciesserie de facies incluye elincluye el concepto de variación de lasconcepto de variación de lasUna Una serie de facies serie de facies incluye el incluye el concepto de variación de las concepto de variación de las asociaciones minerales asociaciones minerales con la T y P, pero conroladas por con la T y P, pero conroladas por el gradiente geotermobarométrico (P/Tel gradiente geotermobarométrico (P/T). ). g g (g g ( ))

Cinturones metamórficos apareadosCinturones metamórficos apareados

Series de Facies Series de Facies

Miyashiro (1961) propuso cinco series de facies, llamadas Miyashiro (1961) propuso cinco series de facies, llamadas según una localidad típica representativa de cada una de según una localidad típica representativa de cada una de ellas. ellas.

1. Series de Facies de Contacto (muy baja1. Series de Facies de Contacto (muy baja--P)P)2. Series de Facies Buchan o Abukuma (baja P 2. Series de Facies Buchan o Abukuma (baja P regional)regional)3. Series de Facies Barroviana (P media 3. Series de Facies Barroviana (P media regional)regional)4 S i d F i S b ( l P d d4 S i d F i S b ( l P d d4. Series de Facies Sanbagawa (alta P, moderada 4. Series de Facies Sanbagawa (alta P, moderada T)T)5 S i d F i F i ( lt P b j T)5 S i d F i F i ( lt P b j T)5. Series de Facies Franciscana (alta P, baja T)5. Series de Facies Franciscana (alta P, baja T)

Series báricas Series báricas (más simples)(más simples)

Serie de alta P/T: Serie de alta P/T: zonas zonas de subducción, antearcode subducción, antearco

S i d di P/TS i d di P/TSerie de media P/T: Serie de media P/T: orógenos normales o orógenos normales o Barrovianos. En la parte Barrovianos. En la parte de alta T de facies dede alta T de facies dede alta T de facies de de alta T de facies de anfibolitas comienza la anfibolitas comienza la fusión parcial si Pfusión parcial si PH2OH2O es es suficiente, si no sesuficiente, si no sesuficiente, si no se suficiente, si no se forman granulitas.forman granulitas.

Serie de baja P/T: Serie de baja P/T: fajas fajas jj jjorogénicas de alto flujo orogénicas de alto flujo termal, zonas de rift, met. termal, zonas de rift, met. contacto.contacto.

La Renovación Mineral: reacciones metamórficasLa Renovación Mineral: reacciones metamórficas

Los sistemas de rocas metamórficas adaptan su composición Los sistemas de rocas metamórficas adaptan su composición mineralógica en equilibrio como resultado de los cambiosmineralógica en equilibrio como resultado de los cambiosmineralógica en equilibrio como resultado de los cambios mineralógica en equilibrio como resultado de los cambios ambientales. Este proceso de ambientales. Este proceso de renovación mineral renovación mineral al estado sólido al estado sólido implica reacción entre minerales preimplica reacción entre minerales pre--existentes, lo cual lleva a la existentes, lo cual lleva a la blastesis o neoformación de minerales metamórficos Al ig al q eblastesis o neoformación de minerales metamórficos Al ig al q eblastesis o neoformación de minerales metamórficos. Al igual que blastesis o neoformación de minerales metamórficos. Al igual que en el proceso de cristalización de un magma, la blastesis se da en en el proceso de cristalización de un magma, la blastesis se da en varios pasos. Lo único que varía entre los dos es la varios pasos. Lo único que varía entre los dos es la cinéticacinética del del proceso para alcanzar el equilibrio, mucho más lenta en el caso proceso para alcanzar el equilibrio, mucho más lenta en el caso metamórfico. Los pasos de la metamórfico. Los pasos de la blastesisblastesis son:son:

a)a) ActivaciónActivacióna)a) ActivaciónActivaciónb)b) MigraciónMigraciónc)c) NucleaciónNucleaciónd)d) CrecimientoCrecimientod)d) CrecimientoCrecimiento

a) a) Activación: Activación: Todos los sistemas tienden a ser Todos los sistemas tienden a ser metaestablesmetaestables. La . La barrera energética a superar para poner en marcha el procesobarrera energética a superar para poner en marcha el procesobarrera energética a superar para poner en marcha el proceso barrera energética a superar para poner en marcha el proceso metamórfico que deviene en alcanzar un equilibrio estable es la metamórfico que deviene en alcanzar un equilibrio estable es la energía de activaciónenergía de activación. Una forma de activar un sistema es a partir . Una forma de activar un sistema es a partir d T P t i di i id i l ió d fl idd T P t i di i id i l ió d fl idde T o P en aumento, presiones dirigidas o circulación de fluidos. de T o P en aumento, presiones dirigidas o circulación de fluidos. En un contexto progradante, la energía de activación disminuye En un contexto progradante, la energía de activación disminuye progresivamente con sucesivos eventos metamórficos.progresivamente con sucesivos eventos metamórficos.

b) b) Migración:Migración: cuando un sistema se activa, comienza la cuando un sistema se activa, comienza la movilización de los elementos químicos en forma demovilización de los elementos químicos en forma de ionesiones, ya que, ya quemovilización de los elementos químicos en forma de movilización de los elementos químicos en forma de ionesiones, ya que , ya que las nuevas fases minerales pueden formarse en diferentes sitios las nuevas fases minerales pueden formarse en diferentes sitios que las predecesoras. El principal mecanismo de migración en el que las predecesoras. El principal mecanismo de migración en el metamorfismo es lametamorfismo es la dif sión iónicadif sión iónica q e depende de laq e depende de la porosidadporosidadmetamorfismo es la metamorfismo es la difusión iónicadifusión iónica, que depende de la , que depende de la porosidadporosidad y y permeabilidadpermeabilidad de la roca, la presencia de de la roca, la presencia de fluidosfluidos y de y de gradientesgradientes en en las las variablesvariables intensivas físicas intensivas físicas (T(T--P, viscosidad) y P, viscosidad) y potencial potencial químico químico (compensación de gradientes composicionales), (compensación de gradientes composicionales), movilidad movilidad del elemento, etc.del elemento, etc.

c) c) Nucleación:Nucleación: aparición del primer núcleo mineral estable, para aparición del primer núcleo mineral estable, para una fase dadauna fase dadauna fase dada.una fase dada.

d) d) Crecimiento:Crecimiento: modificación del límite granular de los nuevos modificación del límite granular de los nuevos ú l í d l fú l í d l f i t t D d d li t t D d d lnúcleos, así como de las fases prenúcleos, así como de las fases pre--existentes. Depende de la existentes. Depende de la

disponibilidad de los elementos componentes de las fases, así como disponibilidad de los elementos componentes de las fases, así como de la velocidad con que es nutrido el nuevo blasto (difusión).de la velocidad con que es nutrido el nuevo blasto (difusión).

Las reacciones químicas en el metamorfismoLas reacciones químicas en el metamorfismo

Se conocen a partir de: Se conocen a partir de: •• estudio petrográfico estudio petrográfico •• trabajos experimentales de laboratorio y de geotermobarometría trabajos experimentales de laboratorio y de geotermobarometría •• modelos teóricos termodinámicosmodelos teóricos termodinámicos

Las reacciones pueden clasificarse de la siguiente manera:Las reacciones pueden clasificarse de la siguiente manera:

)) SólidSólid SólidSólida)a) Sólido Sólido –– SólidoSólidob)b) Sólido Sólido –– [Sólido + fluido][Sólido + fluido]c)c) Óxido Óxido -- reducciónreducción

Reacciones Sólido Reacciones Sólido –– SólidoSólidoNo involucran fases fluidasNo involucran fases fluidas1)1) Transformación polimórfica o de transición de fasesTransformación polimórfica o de transición de fases

Sistemas de 1 componente, con ajuste de la estructura del Sistemas de 1 componente, con ajuste de la estructura del mineral P ej : SiOmineral P ej : SiO COCO Ca C AlCa C Al SiOSiOmineral. P.ej.: SiOmineral. P.ej.: SiO22, CO, CO33Ca, C, AlCa, C, Al22SiOSiO55

2)2) Soluciones sólidasSoluciones sólidas: ajuste de la composición de la solución sólida : ajuste de la composición de la solución sólida i bi ió i ( i i i ió d lá il )i bi ió i ( i i i ió d lá il )por intercambio iónico (sin participación de volátiles) entre por intercambio iónico (sin participación de volátiles) entre

varios minerales de distinta composición o en una única variedad.varios minerales de distinta composición o en una única variedad.Ejemplos:Ejemplos:j pj p

Si T Si T ↑↑ hay hay reajuste de Al y Ca en la Plagioclasareajuste de Al y Ca en la Plagioclasa

Intercambio de FeIntercambio de Fe--Mg entre Olivino y OpxMg entre Olivino y OpxFo en Ol + Fs en Opx = Fa en Ol + En en OpxFo en Ol + Fs en Opx = Fa en Ol + En en Opx

Intercambio de FeIntercambio de Fe--Mg entre Cpx y GranateMg entre Cpx y GranateDi en Cpx + Alm en Grt = Hd en Cpx + Prp en GrtDi en Cpx + Alm en Grt = Hd en Cpx + Prp en Grt

Fo= MgFo= Mg22SiOSiO44 En= MgEn= Mg22SiSi22OO66 Di= (Mg,Ca)SiDi= (Mg,Ca)Si22OO66 Prp= AlPrp= Al22MgMg33SiSi33OO1212Fa= FeFa= Fe22SiOSiO44 Fs= FeFs= Fe22SiSi22OO66 Hd= (Fe,Ca)SiHd= (Fe,Ca)Si22OO66 Alm= AlAlm= Al22FeFe33SiSi33OO121222 44 22 22 66 22 66 22 33 33 1212

3) Reacciones heterogéneas de minerales anhidros por 3) Reacciones heterogéneas de minerales anhidros por inestabilidad de su asociación:inestabilidad de su asociación: el campo de estabilidad de una el campo de estabilidad de una fase mineral se achica cuando hay otra disponible para fase mineral se achica cuando hay otra disponible para reaccionar.reaccionar.reaccionar.reaccionar.

EjemploEjemplo: Cuando baja la P y sube la T, la asociación Jadeíta: Cuando baja la P y sube la T, la asociación Jadeíta--Cuarzo se hace inestable reaccionando para dar AlbitaCuarzo se hace inestable reaccionando para dar AlbitaCuarzo se hace inestable, reaccionando para dar Albita. Cuarzo se hace inestable, reaccionando para dar Albita.

NaAlSiNaAlSi22OO66 + SiO+ SiO22 = NaAlSi= NaAlSi33OO88JdJd QtzQtz AbAb

Otra usual:Otra usual:

CaAlCaAl22SiSi22OO88 + 2 MgFeSiO+ 2 MgFeSiO33 = CaMgFe= CaMgFe22AlAl33SiSi33OO1212 + SiO+ SiO22AnAn HyHy GrtGrt QtzQtzAnAn Hy Hy GrtGrt QtzQtz

Reacciones Sólido Reacciones Sólido –– [Sólido+Fluido][Sólido+Fluido]Los fluidos (HLos fluidos (H22O, COO, CO22) participan como reactante o producto de ) participan como reactante o producto de la reacciónla reacciónla reacciónla reacción1)1) Reacción de deshidrataciónReacción de deshidratación

Sabemos que al aumentar la T las asociaciones se vuelven Sabemos que al aumentar la T las asociaciones se vuelven i hid lib i d l ili hid lib i d l ilprogresivamente más anhidras, por liberación de volátiles. progresivamente más anhidras, por liberación de volátiles.

EjemploEjemplo: metamorfismo progradante para protolitos máficos:: metamorfismo progradante para protolitos máficos:5Pmp+ 3Qtz = 7Prh + 3Zo + Chl + 5H5Pmp+ 3Qtz = 7Prh + 3Zo + Chl + 5H22O O Subesq. verdesSubesq. verdesp Qp Q 22 qq2Chl + 2 Zo + 2 Qtz = 2Tr + 5 Ky + 7 H2Chl + 2 Zo + 2 Qtz = 2Tr + 5 Ky + 7 H22O O Esquistos verdesEsquistos verdes4Tr + 3 An = 3 Prp + 11 Di + 7 Qtz + 4 H4Tr + 3 An = 3 Prp + 11 Di + 7 Qtz + 4 H22O O AnfibolitasAnfibolitas

* Pmp ~10OH; Chl ~16OH; Zo 1OH; Prh 2OH; Tr 2OH* Pmp ~10OH; Chl ~16OH; Zo 1OH; Prh 2OH; Tr 2OH* Pmp ~10OH; Chl ~16OH; Zo 1OH; Prh 2OH; Tr 2OH* Pmp ~10OH; Chl ~16OH; Zo 1OH; Prh 2OH; Tr 2OH

2) Reacción de hidratación2) Reacción de hidrataciónG l d b j li áfiG l d b j li áfiGeneralmente grados bajos y protolitos máficos o Generalmente grados bajos y protolitos máficos o ultramáficos. También en la alteración hidrotermalultramáficos. También en la alteración hidrotermalEjemploEjemplo: serpentinización de peridotitas: serpentinización de peridotitasj pj p p pp pMgMg22SiOSiO44 + SiO+ SiO22 + 2H+ 2H22O = 2MgO = 2Mg33SiSi22OO55(OH)(OH)44FoFo QtzQtz AguaAgua CrisotiloCrisotilo

Reacciones Sólido Reacciones Sólido –– [Sólido+Fluido][Sólido+Fluido]3)3) Reacción de descarbonatizaciónReacción de descarbonatización: son las reacciones donde se : son las reacciones donde se

libera COlibera CO como productocomo productolibera COlibera CO22 como producto.como producto.Ejemplo: Ejemplo: COCO33Ca + SiOCa + SiO22 = SiO= SiO33Ca + COCa + CO22CcCc Qtz Qtz WoWo

CO COXXX COX

=0.25 =0.50KbrsAl igual que con la Al igual que con la

reacción de deshidratación,reacción de deshidratación,

HO CO

CO

COCO

CO

X XX

=0=0.75=1.00

P+

PW +Q

tz +

fluid

o

sección representada en B

1.0

0.8

0.6

0 4 = 2

Kbr

s

2

3reacción de deshidratación, reacción de deshidratación, la liberación progresiva de la liberación progresiva de COCO22 en el sistema en el sistema incrementa la proporción incrementa la proporción

400 400600 600 800 800

CO

TºC TºC

P =

P Wo +

Cal

+ Q

A B

0.4

0.2

P =

1p pp p

molar de ese gas en la fase molar de ese gas en la fase fluida (Pfluida (PCO2CO2 parcial crece, parcial crece, PPH2OH2O parcial baja). Esto parcial baja). Esto

A BFig.III.3 A) Curvas de descarbonatación en el diagrama según laconcentración de en la fase fluida. B) A presión constante, laconcentración de aumenta

Tº -P,X CO

CO con la Tº.

inhibe progresivamente la inhibe progresivamente la descarbonatación, descarbonatación, requiriendo cada vez requiriendo cada vez

TTmayor T para provocar una mayor T para provocar una reacción de esta clase.reacción de esta clase.

Reacciones Sólido Reacciones Sólido –– [Sólido+Fluido][Sólido+Fluido]3)3) Reacción con fases fluidas multicomponenteReacción con fases fluidas multicomponente: Son las : Son las

reacciones donde lareacciones donde la fase fluida no es purafase fluida no es pura sino que estásino que estáreacciones donde la reacciones donde la fase fluida no es purafase fluida no es pura, sino que está , sino que está compuesta por una mezcla de Hcompuesta por una mezcla de H22O y COO y CO22 en la mayoría de las en la mayoría de las ocasiones.ocasiones.

i l i i l d di l i i l d dComo se acotó previamente, las presiones parciales de cada Como se acotó previamente, las presiones parciales de cada componente volátil (relación Hcomponente volátil (relación H22O/COO/CO22) en el sistema ) en el sistema controlará cuál de las fases se devolatilizará a determinada T controlará cuál de las fases se devolatilizará a determinada T (decarbonatación o deshidratación). Generalmente se utiliza la (decarbonatación o deshidratación). Generalmente se utiliza la XXCO2CO2 únicamente para caracterizar el comportamiento de estas únicamente para caracterizar el comportamiento de estas reaccionesreacciones (X(X = 0 deshidrat pura; X= 0 deshidrat pura; X =1 decarbonat pura)=1 decarbonat pura)reacciones reacciones (X(XCO2CO2 = 0 deshidrat. pura; X= 0 deshidrat. pura; XCO2CO2 =1 decarbonat. pura).=1 decarbonat. pura).

Dos casosDos casos::L bilid d d i i l i l ióL bilid d d i i l i l ióLa permeabilidad es grande, como para permitir la circulación La permeabilidad es grande, como para permitir la circulación del fluido por los poros.del fluido por los poros.La permeabilidad es baja y el fluido no puede circular.La permeabilidad es baja y el fluido no puede circular.p j y pp j y p

P= cteP= cteSistema permeableSistema permeable Sistema impermeableSistema impermeable

0.15

0.10

0.15

0.10Magnesita + fluidoPericlasa

MgCO + fluido3

0.05 0.05Brucita + fluido

Periclasa+ fluido

Mg(OH)2MgO + fluido

Tº0.00 500 600 700

Tº0.00 500 600 700

Fig.III.5. Variación de la X en el sistema MgO - CO - H O, en condiciones dominadas por la roca

CO2 2 2

co e

t al.(

1988

)

MgCOMgCO33 + H+ H22O = Mg (OH)O = Mg (OH)22 + CO+ CO22por la roca.

D'A

mic

gg 33 22 g ( )g ( )22 22MgsMgs BruBru

PermeablePermeable: a c/mol de H: a c/mol de H22O consumida corresponde una de COO consumida corresponde una de CO22producida, que se elimina por los poros manteniendo Xproducida, que se elimina por los poros manteniendo XCO2CO2 constante constante ((movilidad perfecta del fluidomovilidad perfecta del fluido))

I blI bl t i t Xt i t X ti d dti d dImpermeableImpermeable: aumenta progresivamente X: aumenta progresivamente XCO2CO2 a partir de consumo de a partir de consumo de HH22O e incremento relativo de COO e incremento relativo de CO22 en la fase fluidaen la fase fluida

Reacciones de OxidoReacciones de Oxido--ReducciónReducciónMuy comunes en sistemas con minerales de elementos tales comoMuy comunes en sistemas con minerales de elementos tales comoMuy comunes en sistemas con minerales de elementos tales como Muy comunes en sistemas con minerales de elementos tales como

Mn, Fe y otros de valencia variables. Depende de la Mn, Fe y otros de valencia variables. Depende de la disponibilidad efectiva de O (fugacidad de O2). Incluso con disponibilidad efectiva de O (fugacidad de O2). Incluso con

li di ibilid d d l i i i l f tli di ibilid d d l i i i l f tamplia disponibilidad del mismo, como su principal fuente es amplia disponibilidad del mismo, como su principal fuente es el H2O, las reacciones en el ambiente metamórfico tenderán a el H2O, las reacciones en el ambiente metamórfico tenderán a ser reductoras (2H por cada O).ser reductoras (2H por cada O).Ejemplo:Ejemplo:

6Fe6Fe22OO33 = 4Fe= 4Fe33OO44 + O+ O22

L t ó fi i il bl i t t di á i d iL t ó fi i il bl i t t di á i d i

Asociaciones minerales y paragénesis metamórficasAsociaciones minerales y paragénesis metamórficasLas rocas metamórficas son asimilables a sistemas termodinámicos de varios Las rocas metamórficas son asimilables a sistemas termodinámicos de varios componentes (mayores, trazas, fluidos, etc)componentes (mayores, trazas, fluidos, etc)MineralesMinerales: fases cristalinas estables o metaestables dentro del sistema. : fases cristalinas estables o metaestables dentro del sistema. Acomodan los componentes químicos del sistema y son la expresión de lasAcomodan los componentes químicos del sistema y son la expresión de lasAcomodan los componentes químicos del sistema y son la expresión de las Acomodan los componentes químicos del sistema y son la expresión de las condiciones Pcondiciones P--T del sistema (T del sistema (ojo, no siempre!!!ojo, no siempre!!!).).

Asociación mineralAsociación mineral: son las distintas fases minerales que: son las distintas fases minerales queAsociación mineralAsociación mineral: son las distintas fases minerales que : son las distintas fases minerales que componen la roca, pero no necesariamente representativas de una componen la roca, pero no necesariamente representativas de una situación de equilibrio. Ej.: minerales incluidos en un blasto situación de equilibrio. Ej.: minerales incluidos en un blasto neoformado, minerales metaestables, etc.neoformado, minerales metaestables, etc.ParagénesisParagénesis: o asociación mineral en equilibrio. Son fases : o asociación mineral en equilibrio. Son fases minerales que están en minerales que están en mutuo contacto mutuo contacto (en la roca, en un corte). (en la roca, en un corte). qq ( , )( , )Para definirlas debemos realizar cuidadosos estudios texturales. Para definirlas debemos realizar cuidadosos estudios texturales. Secuencia paregenéticaSecuencia paregenética: sucesión de asociaciones minerales en : sucesión de asociaciones minerales en equilibrio que reemplazan otras previamente establesequilibrio que reemplazan otras previamente establesequilibrio que reemplazan otras previamente estables. equilibrio que reemplazan otras previamente estables.

j l d ill é i d l dj l d ill é i d l d

MineralMineral EstaurolitaEstaurolita GranateGranate BiotitaBiotita CianitaCianitaEstaurolitaEstaurolita xx xx xx xx

Ejemplo de grilla paragenética en un corte delgadoEjemplo de grilla paragenética en un corte delgado

EstaurolitaEstaurolita xx xx xx xxGranateGranate xx x x xxBiotitaBiotita xx xxCianitaCianita xx

La regla de las fasesLa regla de las fasesRegla de las fases, aplicada a sistemas en equilibrio:

F = C - φ + 2φφ == número de fases en el sistemanúmero de fases en el sistemaφφ número de fases en el sistemanúmero de fases en el sistemaCC = = el número de componentes: el el número de componentes: el mínimomínimo

número de constituyentes químicos requeridosnúmero de constituyentes químicos requeridosnúmero de constituyentes químicos requeridos número de constituyentes químicos requeridos para definir cada fase del sistemapara definir cada fase del sistema

FF == el número de grados de libertad: el número deel número de grados de libertad: el número deFF el número de grados de libertad: el número de el número de grados de libertad: el número de parámetros intensivos de estado que pueden parámetros intensivos de estado que pueden variar independientemente (temperatura, variar independientemente (temperatura, p ( pp ( ppresión, presión de fluidos, soluciones sólidas presión, presión de fluidos, soluciones sólidas etcetc.).)

••La situación más comúnLa situación más común en el campo es que nuestra muestra en el campo es que nuestra muestra no no representerepresente una una isogradaisograda (línea de igual condición de P(línea de igual condición de P--T). Lo más T). Lo más usual entonces es una condición usual entonces es una condición divariantedivariante (F(F == 2)2), lo que significa , lo que significa que P y T pueden variar independientemente dentro de un rangoque P y T pueden variar independientemente dentro de un rangoque P y T pueden variar independientemente dentro de un rango que P y T pueden variar independientemente dentro de un rango sin afectar la asociación mineralsin afectar la asociación mineral

••En sistemas naturales complejos, es probable que el equilibrio se En sistemas naturales complejos, es probable que el equilibrio se mantenga aún cuando la composición de las fases sea variable en mantenga aún cuando la composición de las fases sea variable en un cierto rango (por ejemplo soluciones sólidas):un cierto rango (por ejemplo soluciones sólidas): FF ≥≥ 22un cierto rango (por ejemplo soluciones sólidas): un cierto rango (por ejemplo soluciones sólidas): FF ≥≥ 22

••La aparición de ciertas paragénesis minerales en distintas partes La aparición de ciertas paragénesis minerales en distintas partes p p g pp p g pdel mundo confirma la propuesta de que del mundo confirma la propuesta de que FF ≥≥ 22, porque tales , porque tales asociaciones son más probables de representar variables asociaciones son más probables de representar variables condiciones Pcondiciones P TT X que situaciones más restringidas e irrealesX que situaciones más restringidas e irrealescondiciones Pcondiciones P--TT--X que situaciones más restringidas e irreales.X que situaciones más restringidas e irreales.

La regla de las fasesLa regla de las fasesSi Si F F ≥≥ 2 2 es la situación más común, entonces es la situación más común, entonces

la regla de las fases puede ajustarse a:la regla de las fases puede ajustarse a:la regla de las fases puede ajustarse a:la regla de las fases puede ajustarse a:F = C F = C -- φφ + 2 + 2 ≥≥ 22φφ CCφφ ≤≤ C C

•• La regla La regla mineralogica de las fases mineralogica de las fases (Goldschmidt)(Goldschmidt)

En el caso más común de una roca en equilibrio, laEn el caso más común de una roca en equilibrio, laEn el caso más común de una roca en equilibrio, la En el caso más común de una roca en equilibrio, la regla dice que el número de fases es igual o regla dice que el número de fases es igual o menor que el número de componentesmenor que el número de componentesmenor que el número de componentesmenor que el número de componentes

La regla de las fasesLa regla de las fasesDado C para una roca metamórfica hallada en el Dado C para una roca metamórfica hallada en el

campo:campo:campo:campo:

a)a) φφ = C= Ca) a) φφ = C= CLa situación divariante estandarLa situación divariante estandar

La roca probablemente representa una La roca probablemente representa una asociación mineral en equilibrioasociación mineral en equilibrio dentrodentro de unade unaasociación mineral en equilibrio asociación mineral en equilibrio dentrodentro de una de una zona metamórficazona metamórfica

La regla de las fasesLa regla de las fasesb)b) φφ < C< C

P b bl t t t d i tP b bl t t t d i tProbablemente se trata de un sistema con Probablemente se trata de un sistema con minerales en minerales en solución sólidasolución sólida LiquidoLiquido

PlagioclasaPlagioclasa

Liq idoLiq ido

masmas

PlagioclasaPlagioclasa

PlagioclasaPlagioclasa

LiquidoLiquido

La regla de las fasesLa regla de las fasesc) c) φφ > C> C

Causado por una de las tres siguientes Causado por una de las tres siguientes situaciones:situaciones:

1)1) F < F < 2 2 La muestra se ha colectado justo sobre una La muestra se ha colectado justo sobre una jjcurva de reacción univariante (isograda) o curva de reacción univariante (isograda) o sobre un punto invariantesobre un punto invariantepp

La regla de las fasesLa regla de las fases

C = 1C = 1φφ = 1= 1 comúncomúnφφ = 2= 2 raroraroφφφ φ = 3= 3 sólo en sólo en condiciones condiciones co d c o esco d c o escoincidentes con coincidentes con el punto invariante el punto invariante pp(~ (~ 0.37 GPa 0.37 GPa y y 500500ooC)C)))

La regla de las fasesLa regla de las fases2)2) El equilibrio no ha sido alcanzadoEl equilibrio no ha sido alcanzado

L l d l f li ól i tL l d l f li ól i tLa regla de las fases se aplica sólo para sistemas La regla de las fases se aplica sólo para sistemas en equilibrio, y podrían coexistir demasiadas en equilibrio, y podrían coexistir demasiadas fases (fases (φφ > C> C)) en el caso que el equilibrio no fueraen el caso que el equilibrio no fuerafases (fases (φφ > C> C)) en el caso que el equilibrio no fuera en el caso que el equilibrio no fuera alcanzadoalcanzado. . EjemplosEjemplos: metagrauvacas u otras : metagrauvacas u otras rocas de grado muy bajo; reacciones de rocas de grado muy bajo; reacciones de g y jg y jretrogradación incompletas; fases metaestables retrogradación incompletas; fases metaestables (inclusiones) incorrectamente consideradas (inclusiones) incorrectamente consideradas

é ié iparagenéticasparagenéticas

La regla de las fasesLa regla de las fases3)3) La selección del La selección del # # de componentes fue de componentes fue

inadecuadainadecuadainadecuadainadecuadaNo se pueden elegir todos los elementos de un análisis No se pueden elegir todos los elementos de un análisis

químico para definir C, sino los esenciales para químico para definir C, sino los esenciales para q p , pq p , pexplicar las fases presentes.explicar las fases presentes.Si un componente entra en Si un componente entra en una sola faseuna sola fase, se lo elimina del , se lo elimina del tratamiento termodinámico, al igual que la fase que lo acomoda tratamiento termodinámico, al igual que la fase que lo acomoda (p.e. P(p.e. P22OO55 = Apatita, o TiO= Apatita, o TiO22 = ilmenita)= ilmenita)Los elementosLos elementos trazatraza frecuentemente no se consideranfrecuentemente no se consideranLos elementos Los elementos trazatraza frecuentemente no se consideranfrecuentemente no se consideranLos componentes que se Los componentes que se sustituyensustituyen entre sí pueden ser entre sí pueden ser combinados (Fe + Mg + Mn). OJOcombinados (Fe + Mg + Mn). OJOLos componentes Los componentes perfectamente móviles perfectamente móviles (sistema permeable) (sistema permeable) pueden ser eliminadospueden ser eliminados

Diagramas petroquímicosDiagramas petroquímicosPermiten la representación gráfica de la química de las Permiten la representación gráfica de la química de las asociaciones minerales y la roca que las contieneasociaciones minerales y la roca que las contiene

Un ejemplo simple: el sistema de la s.s. de Un ejemplo simple: el sistema de la s.s. de plagioclasas como una proyección de Cplagioclasas como una proyección de C == 2:2:plagioclasas, como una proyección de Cplagioclasas, como una proyección de C == 2: 2:

= 100 An/(An+Ab)= 100 An/(An+Ab)

Los componentes de las rocas metamórficas suelen Los componentes de las rocas metamórficas suelen representarse como cantidades molares, no como % en pesorepresentarse como cantidades molares, no como % en peso

Diagramas petroquímicosDiagramas petroquímicosComposiciones minerales de 3Composiciones minerales de 3--C se proyectan en diagramas C se proyectan en diagramas

triangularestriangularesgg

x, y, z, x, y, z, xy, xy, xyz, xyz, xx22z z , y, ,, y, , y,y, y ,y , 22

son todas fases posibles son todas fases posibles de representar en este de representar en este ppsistemasistema

Suponiendo que las rocas de nuestra zona de Suponiendo que las rocas de nuestra zona de estudio presentan las siguientes 5 asociaciones:estudio presentan las siguientes 5 asociaciones:p gp g

xx--xyxy--xx22zzxyxy--xyzxyz--xx22zzxyxy--xyzxyz--yyxyzxyz--zz--xx22zzyy--zz--xyzxyz

Las fases que están en Las fases que están en equilibrio están conectadas equilibrio están conectadas en el diagrama por líneasen el diagrama por líneasen el diagrama por líneas, en el diagrama por líneas, definiendo áreas definiendo áreas triángulares. La triángulares. La composición de las rocas de composición de las rocas de ppnuestro estudio caerán nuestro estudio caerán dentro de esos triángulos. dentro de esos triángulos. Cualquier roca que caiga Cualquier roca que caiga dentro del triángulo E, dentro del triángulo E, desarrollará la asociación desarrollará la asociación mineral mineral yy--zz--xyzxyz

Un punto cualquiera dentro del triángulo Un punto cualquiera dentro del triángulo corresponde a 3 fases… corresponde a 3 fases… φφ == CC

Nuestro diagrama petroquímico es entonces un diagrama Nuestro diagrama petroquímico es entonces un diagrama de compatibilidad de compatibilidad pp

Cuando la composición de la roca Cuando la composición de la roca cambia lo suficiente (de un cambia lo suficiente (de un ((triángulo a otro) cambia la triángulo a otro) cambia la asociación mineral en asociación mineral en equilibrio… OJO: todas se equilibrio… OJO: todas se formaron a igual Pformaron a igual P--T!!! (T!!! (faciesfacies))

Notar que aunque la roca de Notar que aunque la roca de i ió A d li ió A d lcomposición A puede estar en la composición A puede estar en la

““zona de xyzzona de xyz” nunca desarrollará ” nunca desarrollará el mineral índice el mineral índice xyzxyz

Según el diagrama, los minerales Según el diagrama, los minerales xx, , yy, , zz nunca pueden coexistir a nunca pueden coexistir a las condiciones Plas condiciones P--T que afectaronT que afectaron Si l i ió d lSi l i ió d llas condiciones Plas condiciones P T que afectaron T que afectaron la región (no hay lineas de union la región (no hay lineas de union entre ellos)entre ellos)

Si la composición de la roca cae en una Si la composición de la roca cae en una línea de unión (f), debe tener sólo 2 línea de unión (f), debe tener sólo 2 fases en equilibrio… fases en equilibrio… φ φ = 2 y C=2= 2 y C=2

Diagramas petroquímicosDiagramas petroquímicosLos diagramas deben ser referenciados a un rango Los diagramas deben ser referenciados a un rango específico de condicionesespecífico de condiciones PP--T, tal como una zonaT, tal como una zonaespecífico de condicionesespecífico de condiciones PP T, tal como una zona T, tal como una zona metamórfica o una facies,metamórfica o una facies, porque la estabilidad de porque la estabilidad de los minerales y su agrupamiento varía con P y Tlos minerales y su agrupamiento varía con P y Tlos minerales y su agrupamiento varía con P y Tlos minerales y su agrupamiento varía con P y T•• Los diagramas hipotéticos previos, consideraban que en cierto rango Los diagramas hipotéticos previos, consideraban que en cierto rango

de de PP--T T los grupos definidos de minerales ficticios los grupos definidos de minerales ficticios x, y, z, xy, xyz,x, y, z, xy, xyz, y y g pg p , y, , y, y ,, y, , y, y , yyxx22zz son todos establesson todos estables

•• A diferentes grados metamórficos el diseño de agrupamiento y tipos A diferentes grados metamórficos el diseño de agrupamiento y tipos d f d b í bi P d id f d b í bi P d ide fases deberían cambiar. Puede ocurrir que: de fases deberían cambiar. Puede ocurrir que:

Otros minerales se vuelven establesOtros minerales se vuelven establesDiferentes líneas de unión conectan las mismas fasesDiferentes líneas de unión conectan las mismas fasesDiferentes líneas de unión conectan las mismas fases Diferentes líneas de unión conectan las mismas fases coexistentes de distinta formacoexistentes de distinta forma

Si los minerales no son puros, sino que exhiben Si los minerales no son puros, sino que exhiben soluciones soluciones sólidassólidassólidassólidas

Diagramas Petroquímicos para Rocas Diagramas Petroquímicos para Rocas MetamórficasMetamórficas

L í d l t l ti lL í d l t l ti lLa mayoría de las rocas naturales contienen los La mayoría de las rocas naturales contienen los siguientes elementos mayores: siguientes elementos mayores: SiOSiO22, Al, Al22OO33, , KK O C O NO C O N O F O M O M OO F O M O M O HH OO t lt lKK22O, CaO, NaO, CaO, Na22O, FeO, MgO, MnO O, FeO, MgO, MnO y y HH22O O tal tal que que CC == 99TresTres componentes es el máximo número que componentes es el máximo número que podemos representar con facilidad en 2 podemos representar con facilidad en 2 dimensionesdimensionesElección de componentes y diagramas para Elección de componentes y diagramas para representar el sistema !!!representar el sistema !!!

El Diagrama ACF El Diagrama ACF •• Sirve para ilustrar las asociaciones minerales Sirve para ilustrar las asociaciones minerales

metamórficas de composicionesmetamórficas de composiciones máficas calcosilicatadasmáficas calcosilicatadasmetamórficas de composiciones metamórficas de composiciones máficas, calcosilicatadasmáficas, calcosilicatadaso o mármoles mármoles en un diagrama simplificado de 3en un diagrama simplificado de 3--CC

•• Se enfoca en la representación de los minerales queSe enfoca en la representación de los minerales que•• Se enfoca en la representación de los minerales que Se enfoca en la representación de los minerales que aparecen y desaparecen durante el metamorfismo, siendo aparecen y desaparecen durante el metamorfismo, siendo útil como indicador del grado metamórficoútil como indicador del grado metamórficogg

El Diagrama ACF El Diagrama ACF •• Los tres Los tres pseudopseudo--componentes son calculados sobre base componentes son calculados sobre base

atómica (proporción molecular): atómica (proporción molecular): A = AlA = Al22OO33 + Fe+ Fe22OO33 -- NaNa22O O -- KK22OOC = CaO C = CaO -- 3.3 P3.3 P22OO55

F = FeO + MgO + MnOF = FeO + MgO + MnO•• En En AA Na y K se restan porque representan el AlNa y K se restan porque representan el Al22OO33 combinado combinado

para formar feldespato K y Ab (minerales muy comunes de para formar feldespato K y Ab (minerales muy comunes de muchos grados metamorficos distintos). Queremos representar el muchos grados metamorficos distintos). Queremos representar el Al ubicado en otras fases más diagnósticasAl ubicado en otras fases más diagnósticasAl ubicado en otras fases más diagnósticas.Al ubicado en otras fases más diagnósticas.

•• En En CC sustraemos 3.3 Psustraemos 3.3 P22OO55 del CaO para eliminar de nuestra del CaO para eliminar de nuestra consideración el Pconsideración el P22OO55 y la única fase que lo controla (apatita)y la única fase que lo controla (apatita)

•• En En FF Fe, Mg y Mn se combinan para disminuir componentes Fe, Mg y Mn se combinan para disminuir componentes (pero no podremos observar variaciones por s.s. en muchas fases)(pero no podremos observar variaciones por s.s. en muchas fases)

El Diagrama ACF El Diagrama ACF •• El agua es omitida bajo la premisa de que es una fase El agua es omitida bajo la premisa de que es una fase

perfectamente móvilperfectamente móvilperfectamente móvilperfectamente móvil•• SiOSiO22 es simplemente ignorada pues la gran mayoría de los es simplemente ignorada pues la gran mayoría de los

minerales pueden ser representados sin considerarlaminerales pueden ser representados sin considerarlaminerales pueden ser representados sin considerarla. minerales pueden ser representados sin considerarla.

El Diagrama ACF El Diagrama ACF

•• AnortitaAnortita CaAlCaAl SiSi OO

Un ejemplo:Un ejemplo:

•• Anortita Anortita CaAlCaAl22SiSi22OO88

•• AA = 1 + 0 = 1 + 0 -- 0 0 -- 0 = 0 = 11, , CC = 1 = 1 -- 0 = 0 = 11, , y y FF == 00•• Normalizando a 1.0, resulta enNormalizando a 1.0, resulta en

AA == 0.50.5CC == 0.50.5FF == 00FF 00

Cuáles son los parámetros para Ab (NaAlSiCuáles son los parámetros para Ab (NaAlSi33OO88) y ) y O (N AlSiO (N AlSi OO )? Y l i l)? Y l i lOr (NaAlSiOr (NaAlSi33OO88)? Y para una plagioclasa )? Y para una plagioclasa cualquiera?cualquiera?

Un diagrama ACF de compatibilidad típico (referido a rango Un diagrama ACF de compatibilidad típico (referido a rango PP T =T = zona de cianitazona de cianita) en los Highlands de Escocia) en los Highlands de EscociaPP--T = T = zona de cianitazona de cianita) en los Highlands de Escocia) en los Highlands de Escocia

El Diagrama AKFEl Diagrama AKF (también A’KF)(también A’KF)

Para rocas de composición Para rocas de composición pelítica:pelítica: altos altos AlAl22OO33 y y KK22O; bajo CaO.O; bajo CaO.

•• Los pseudoLos pseudo--componentes del diagrama componentes del diagrama AKF AKF son:son:A AlA Al OO + F+ F OO NN OO KK OO C OC O

22 ; j; j

A = AlA = Al22OO33 + Fe+ Fe22OO33 -- NaNa22O O -- KK22O O -- CaOCaOK = KK = K22OOF F O + M O + M OF F O + M O + M OF = FeO + MgO + MnOF = FeO + MgO + MnO

En En AA se sustraen K, Na y Ca para considerar el Alse sustraen K, Na y Ca para considerar el Al22OO33 que se que se d t i l l id t i l l iacomoda en otros minerales aluminosos.acomoda en otros minerales aluminosos.

TODASTODAS las las plagioclasasplagioclasas quedan eliminadas de la quedan eliminadas de la representación.representación.

El feldespato K se proyecta, pero gracias al parámetro KEl feldespato K se proyecta, pero gracias al parámetro K

Diagrama de compatibilidad AKF (Diagrama de compatibilidad AKF (Eskola, 1915) Eskola, 1915) ilustrando la paragénesis de hornfels pelíticos, región ilustrando la paragénesis de hornfels pelíticos, región de Orijärvi, Finlandiade Orijärvi, Finlandia

Diagrama AFM(K) de Thompson Diagrama AFM(K) de Thompson Es una alternativa mejor para rocas pelíticas Es una alternativa mejor para rocas pelíticas metamorfizadasmetamorfizadas•• Principal ventajaPrincipal ventaja: Las pelitas son muy sensibles a : Las pelitas son muy sensibles a

variaciones de P y T, produciendo muchos cambios variaciones de P y T, produciendo muchos cambios y , py , pmineralógicos a medida que el grado incrementa. mineralógicos a medida que el grado incrementa. Como Como Fe y Fe y Mg Mg no se distribuyen de manera uniforme no se distribuyen de manera uniforme en los minerales máficos en los minerales máficos en la mayoría de las rocas, en la mayoría de las rocas, un diagrama que permita discriminarlos como un diagrama que permita discriminarlos como componentes individuales puede ser muy útilcomponentes individuales puede ser muy útilcomponentes individuales puede ser muy útil.componentes individuales puede ser muy útil.

AA == AlAl22OO33; F; F == FeO; MFeO; M == MgO; KMgO; K == KK22O O

Cuatro Cuatro componentes =componentes =componentes componentes representación representación

espacial espacial ( d )( d )(tetraedro) (tetraedro)

Las fases sonLas fases sonLas fases son Las fases son proyectadas en la proyectadas en la

cara AFM, cara AFM, li i d lli i d leliminando el eliminando el

KK22O.O.

Las proyecciones Las proyecciones no se hacen no se hacen desde Kdesde K22O, O, sino que se utilizan sino que se utilizan

t d ió lt d ió lcomo puntos de proyección a la como puntos de proyección a la composición de la composición de la Muscovita o Muscovita o Feldespato K.Feldespato K.

En general En general MsMs se usa para los se usa para los grados bajo y medio (hasta facies grados bajo y medio (hasta facies d fib lit ) l i ld fib lit ) l i lde anfibolitas) pues es el mineral de anfibolitas) pues es el mineral más común de las metapelitas a más común de las metapelitas a esas Tesas T--P.P.L i l d d l lL i l d d l lLos minerales desde los cuales se Los minerales desde los cuales se proyecta, al igual que SiO2 y proyecta, al igual que SiO2 y H2O no son representados en el H2O no son representados en el diagrama AFM pero deben estardiagrama AFM pero deben estardiagrama AFM, pero deben estar diagrama AFM, pero deben estar presentes.presentes.La representación de la biotita, La representación de la biotita, proyectada desde Ms caen fueraproyectada desde Ms caen fueraproyectada desde Ms caen fuera proyectada desde Ms caen fuera de la cara AFM (valores de la cara AFM (valores negativos de A)negativos de A)

KfsKfs se usa para representar se usa para representar é i d lt dé i d lt dparagénesis de alto grado, paragénesis de alto grado,

cuando por deshidratación la Ms cuando por deshidratación la Ms ya no es estable.ya no es estable.•• Proyectada desde KfsProyectada desde Kfs, , la la

composición de la biotita cae composición de la biotita cae dentrodentro del diagrama (base deldel diagrama (base deldentrodentro del diagrama (base del del diagrama (base del triángulo AFM)triángulo AFM)

•• La proyección es una línea, La proyección es una línea, p y ,p y ,más que un punto debido a la más que un punto debido a la posibilidad de variables posibilidad de variables contenidos de Fe y Mg de lascontenidos de Fe y Mg de lascontenidos de Fe y Mg de las contenidos de Fe y Mg de las biotitasbiotitas

AFMAFMA = AlA = Al22OO33 -- 3K3K22O O (proyectando desde Ms(proyectando desde Ms))

= Al= Al22OO33 -- KK22O O (proyectando desde Kfs(proyectando desde Kfs) ) F = FeOF = FeOM = MgOM = MgO

Proyectando Biotita desde MsProyectando Biotita desde Ms

KMgKMg22FeSiFeSi33AlOAlO1010(OH)(OH)22Fórmula sintética de biotita (11 O)Fórmula sintética de biotita (11 O)

Proporción de óxidos en fórmula real (22 O)Proporción de óxidos en fórmula real (22 O)Proporción de óxidos en fórmula real (22 O)Proporción de óxidos en fórmula real (22 O)

KK22O = 1 ; AlO = 1 ; Al22OO33= 1; FeO= 2; MgO= 4= 1; FeO= 2; MgO= 4

A A = 0.5= 0.5 -- 33 (0.5)(0.5) == -- 11FF 11F F == 1 1 M M == 22

Para normalizar se multiplicaPara normalizar se multiplicaPara normalizar se multiplica Para normalizar se multiplica c/parámetro por 1/A+F+Mc/parámetro por 1/A+F+M

1.01.0/(2/(2 ++ 11 -- 1)1) = 1.0/2 = = 1.0/2 = 0.50.5Así: Así: A = A = --0.50.5

F = 0.5F = 0.5M = 1M = 1

Soluciones sólidas de Fe y Mg para varias fases quedan evidentes y bien Soluciones sólidas de Fe y Mg para varias fases quedan evidentes y bien representadas. El orden en enriquecimiento en Mg es: representadas. El orden en enriquecimiento en Mg es: cordierita > clorita > biotita > cordierita > clorita > biotita >

Por efecto de la s.s. las Por efecto de la s.s. las composiciones de las rocascomposiciones de las rocas

p q gp q gestaurolita > granateestaurolita > granate

composiciones de las rocas composiciones de las rocas tienen mucha chance de caer tienen mucha chance de caer en un campo de una fase o en un campo de una fase o en una línea que une sólo 2 en una línea que une sólo 2

Campo de 3 fasesCampo de 2 fasese u e que u e só oe u e que u e só o

fases. Como Ms(ó Kfsp) + fases. Como Ms(ó Kfsp) + Qtz siempre deben estar Qtz siempre deben estar presentes, se trata en presentes, se trata en

Campo de 2 fasesF

realidad de una asociación realidad de una asociación de 3 o 4 fases respectivam.de 3 o 4 fases respectivam.

é i ió i lé i ió i l

F’

Qué composición mineral Qué composición mineral tendrán las rocas que caen tendrán las rocas que caen en F y F’?en F y F’?Cómo será la proporciónCómo será la proporciónCómo será la proporción Cómo será la proporción modal de los minerales en modal de los minerales en equilibrio en cada caso?equilibrio en cada caso? Campo de 1 fase