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

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Petrología (Met.) Seminario 2

Texturas en rocas metamórficas. Criterios para

la identificación de las asociaciones minerales en

equilibrio.

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Las texturas de las rocas metamórficas son el resultado de tresprocesos distintos:

1. Deformación1.1. Fracturación, deslizamiento y rotación pasiva de los granos minerales

(Deformación mecánica). 1.2. Disolución y deformación por presión (Deformación intracristalina o

plástica).

2. Recristalización2.1. Texturas ligadas a la liberación de tensiones intracristalinas 2.2. Texturas ligadas a la reducción de la energía de superficie y reforma de los

cristales (annealing)

3. Reacciones entre minerales3.1. Distribución y tamaño de los cristales3.2. Inclusiones3.3. Texturas de reemplazamiento: coronas y simplectitas

Seminario 2

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- reducción del Ø (molturación) cataclasitas

1. Texturas producidas por deformación1.1. Fracturación, deslizamiento y rotación pasiva de los granos minerales (Deformación mecánica).

1.2. Disolución y deformación por presión (Deformación intracristalina o plástica).

DEFORMACIÓN MECÁNICA

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- minerales resistentes: porfidoblasto textura porfidoblástica

1. Texturas producidas por deformación1.1. Fracturación, deslizamiento y rotación pasiva de los granos minerales (Deformación mecánica).

1.2. Disolución y deformación por presión (Deformación intracristalina o plástica).

DEFORMACIÓN MECÁNICA

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Las texturas de las rocas metamórficas son el resultado de tresprocesos distintos:

1. Deformación1.1. Fracturación, deslizamiento y rotación pasiva de los granos minerales

(Deformación mecánica). 1.2. Disolución y deformación por presión (Deformación intracristalina o

plástica).

2. Recristalización2.1. Texturas ligadas a la liberación de tensiones intracristalinas 2.2. Texturas ligadas a la reducción de la energía de superficie y reforma de los

cristales (annealing)

3. Reacciones entre minerales3.1. Distribución y tamaño de los cristales3.2. Inclusiones3.3. Texturas de reemplazamiento: coronas y simplectitas

Seminario 2

Page 6: Texturas en rocas metamórficas. Criterios para la ...agcasco/personal/petmet/... · cada una de las fases minerales que constituyen la asociación mineral, G(P,T,X)S,I es la energía

- dislocaciones cristalinas y rotaciones de la red cristalina ( cristales curvos y microkinks).

Defects

Dislocation

1. Texturas producidas por deformación1.1. Fracturación, deslizamiento y rotación pasiva de los granos minerales (Deformación mecánica).

1.2. Disolución y deformación por presión (Deformación intracristalina o plástica).

DEFORMACIÓN PLÁSTICA O INTRACRISTALINA

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- dislocaciones cristalinas, maclas mecánicas y rotaciones de la red cristalina ( cristales curvos y microkinks).

- en cristales anisótropos, extinción ondulante.

1. Texturas producidas por deformación1.1. Fracturación, deslizamiento y rotación pasiva de los granos minerales (Deformación mecánica).

1.2. Disolución y deformación por presión (Deformación intracristalina o plástica).

DEFORMACIÓN PLÁSTICA O INTRACRISTALINA

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- dislocaciones cristalinas y rotaciones de la red cristalina ( cristales curvos y microkinks).

- en cristales anisótropos, extinción ondulante.

- maclado mecánico (por rotación de una parte de la red cristalina hasta una orientación de macla). Se distribuyen heterogéneamente a lo largo del grano y se concentran en zonas de grado de deformación mas alto.

maclas de crecimiento vs. maclas mecánicas

1. Texturas producidas por deformación1.1. Fracturación, deslizamiento y rotación pasiva de los granos minerales (Deformación mecánica).

1.2. Disolución y deformación por presión (Deformación intracristalina o plástica).

DEFORMACIÓN PLÁSTICA O INTRACRISTALINA

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-procesos de deformación por presión requieren de un fluido intergranular (los granos se disuelven a lo largo de limites de grano perpendiculares a la dirección de aplastamiento, el material disuelto se transporta a zonas de menor deformación (p.e. sombras de P)).

- rotación de minerales inequidimensionales y estiramiento de granos (por deformación y disolución por presión) da lugar a una orientación preferente fabrica planar, lineal o plano-lineal Ξ foliación.

1. Texturas producidas por deformación1.1. Fracturación, deslizamiento y rotación pasiva de los granos minerales (Deformación mecánica).

1.2. Disolución y deformación por presión (Deformación intracristalina o plástica).

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clivaje foliación esquistosidad

bandeado composicional

S1

S1

S2

S1

S2

Esquistosidad S1 acomodada en torno a los porfiroblastos de granate

Clivaje de crenulación S2

desarrollado por plegamiento de S1

S1

1. Texturas producidas por deformación

DEFORMACIÓN PLÁSTICA O INTRACRISTALINA

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Textura Nematoblástica: textura anisótropa. La orientación preferente de minerales viene dada por la disposición subparalela de minerales prismáticos (normalmente inosilicatos)

Textura Lepidoblástica: textura anisótropa, orientación preferente de minerales viene dada por la disposición subparalela de minerales planares (normalmente filosilicatos)

1. Texturas producidas por deformación

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Polimetamorfismo

1. Texturas producidas por deformación

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Etapas en Polimetamorfismo (S0, S1)

1. Texturas producidas por deformación

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Etapas en Polimetamorfismo (S2)

1. Texturas producidas por deformación

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Etapas en Polimetamorfismo (S3)

1. Texturas producidas por deformación

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Las texturas de las rocas metamórficas son el resultado de tresprocesos distintos:

1. Deformación1.1. Fracturación, deslizamiento y rotación pasiva de los granos minerales

(Deformación mecánica). 1.2. Disolución y deformación por presión (Deformación intracristalina o

plástica).

2. Recristalización2.1. Texturas ligadas a la liberación de tensiones intracristalinas 2.2. Texturas ligadas a la reducción de la energía de superficie y reforma de los

cristales (annealing)

3. Reacciones entre minerales3.1. Distribución y tamaño de los cristales3.2. Inclusiones3.3. Texturas de reemplazamiento: coronas y simplectitas

Seminario 2

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La energía libre total de una asociación mineral estable I para P-T-X, viene dada por:

G(P, T, X)T,I = G(P,T,X)V,I + G(P,T,X)S,I + G(P,T,X)D,I donde,

G(P,T,X)V,I es la energía libre de volumen, que viene dada por la energía libre decada una de las fases minerales que constituyen la asociación mineral,

G(P,T,X)S,I es la energía libre de superficie, debida a la discontinuidad que supone laexistencia de límites de grano con enlaces atómicos no balanceados,

G(P,T,X)D,I es la energía de deformación asociada a la distorsión de la estructurascristalinas.

El término de volumen presenta el mayor valor en término absolutos, y es el quedetermina qué asociación mineral será estable bajo ciertas condiciones P-T-X, esdecir el que controla la cristalización de nuevas asociaciones minerales (blastesis).

Los otros dos términos energéticos, aunque pequeños, son responsables deimportantes reajustes o transformaciones texturales de asociaciones mineralesexistentes (i.e. sin blastesis), proceso al que se hace referencia comorecristalización.

2. Texturas producidas por Recristalización

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A partir de un cristal deformado con distribución homogénea de dislocaciones, habrá una reducción de la energía si éstas migran a lo largo del cristal y se concentran en dominios planares Ξbandas de deformación.

Si avanza la recristalización, disminuye la anchura de las bandas limites de subgrano.

recristalización

2. Texturas producidas por Recristalización2.1. Texturas ligadas a la liberación de tensiones intracristalinas

2.2. Texturas ligadas a la reducción de la energía de superficie y reforma de los cristales (annealing)

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En bordes de cristales muy deformados, se pueden formar nuevos cristales libres de deformación intracristalina que crecen a expensas de los dominios deformados (recristalización dinámica), dan una textura parecida a la textura en mortero.

2. Texturas producidas por Recristalización2.1. Texturas ligadas a la liberación de tensiones intracristalinas

2.2. Texturas ligadas a la reducción de la energía de superficie y reforma de los cristales (annealing)

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Mecanismo de recristalización que implica reducción de la superficie de granos irregulares y la eliminación de los granos más pequeños

2. Texturas producidas por Recristalización2.1. Texturas ligadas a la liberación de tensiones intracristalinas

2.2. Texturas ligadas a la reducción de la energía de superficie y reforma de los cristales

(annealing)

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Crack

Cement

Sandstone Quartzite

Crack Crack

Recrystallization

2. Texturas producidas por Recristalización2.1. Texturas ligadas a la liberación de tensiones intracristalinas

2.2. Texturas ligadas a la reducción de la energía de superficie y reforma de los cristales

(annealing)

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a) la energía libre interfacial de AA = AB; el ángulo Θ es por tanto 120o

b) la energía libre interfacial de AA > AB; el ángulo disminuye para disminuir el área de superficie de AA

PlagioclaseCpx

Cpx

Cpx

2. Texturas producidas por Recristalización2.1. Texturas ligadas a la liberación de tensiones intracristalinas

2.2. Texturas ligadas a la reducción de la energía de superficie y reforma de los cristales

(annealing)

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en rocas mono-minerálicas agregados poligonales equigranulares con puntos triples cuyos

ángulos interfaciales aproximan 120° (textura granoblástica poligonal).

En minerales anisótropos, la energía de superficie depende de la orientación y existe cierta

tendencia al desarrollo preferencial de ciertas caras cristalinas (e.g. 110 en Amp y Px, 001 en

micas), dando lugar a agregados de cristales prismáticos o planares orientados al azar con

ángulos interfaciales variables (textura decusada).

Qtz, Fds, Crd y CO=

3.

Px, Amp, micas, Sil o Tur

2. Texturas producidas por Recristalización2.1. Texturas ligadas a la liberación de tensiones intracristalinas

2.2. Texturas ligadas a la reducción de la energía de superficie y reforma de los cristales

(annealing)

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Desarrollo de Porfiroblastos

La nucleación de nuevos cristales requiere un exceso de energía libre

Si la energía de nucleación es muy alta, entonces se favorece la formación de nuevos núcleos cristalinos, si la velocidad de crecimiento es elevada, se favorece el crecimiento y la formación de porfiroblastos

Los porfiroblastos serán euhedrales si sus caras tienen suficiente energía libre

2. Texturas producidas por Recristalización

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Clorita en sombras alrededor de granate

Cuarzo en sombras alrededor de estaurolita

Sombras de Presión (rotación de minerales y recristalización)

2. Texturas producidas por Recristalización

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Las texturas de las rocas metamórficas son el resultado de tresprocesos distintos:

1.Deformación1.1. Fracturación, deslizamiento y rotación pasiva de los granos minerales

(Deformación mecánica). 1.2. Disolución y deformación por presión (Deformación intracristalina o

plástica).

2. Recristalización2.1. Texturas ligadas a la liberación de tensiones intracristalinas 2.2. Texturas ligadas a la reducción de la energía de superficie y reforma de los

cristales (annealing)

3. Reacciones entre minerales3.1. Distribución y tamaño de los cristales3.2. Inclusiones3.3. Texturas de reemplazamiento: coronas y simplectitas

Seminario 2

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3. Texturas asociadas a reacciones entre minerales

Las reacciones metamórficas implican nucleación y crecimiento de nuevas fases minerales a partir de una asociación mineral previa inestable. Esto implica:

Si alguna de las fases preexistentes es estable, no hay proceso de nucleación, sino recrecimiento, en algunos casos dando lugar a zonación composicional.

Texturas asociadas a procesos reaccionales dependerán de,

1. relación entre velocidad de nucleación y la de crecimiento (Vn y Vc),

2. tipo de nucleación,

3. velocidad de transporte de los componentes químicos hacia las nuevas zonas de crecimiento

Fases previas (inestables)

disolución

componentes químicos

superficie de crecimiento de fases neoformadas

transporteincorporación de estos a la superficie del grano

liberación de componentes que no entran en las fases neoformadas

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El tamaño y distribución de las fases minerales depende de la relación entre la Vn y Vc.

And, Ky, Grt, St tendencia a formar porfidoblastos

Qtz, mica blanca, Fds abundantes granos de tamaño fino

Amp, Lws, Bt, Chl ambos casos

3. Texturas asociadas a reacciones entre minerales3.1. Distribución y tamaño de los cristales

3.2. Inclusiones

3.3. Texturas de reemplazamiento: coronas y simplectitas

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Durante los procesos de blastesis, las fases

neoformadas suelen crecer libres de inclusiones

para minimizar la energía de superficie, por

disolución y transporte de los minerales no

consumidos hacia otras partes de la roca. Si la Vc >

Vt, el mineral neoformado puede crecer con

inclusiones. Porfidoblastos ricos en inclusiones

poikiloblastos o peciloblastos (textura

poikiloblástica)

Desarrollo de inclusiones:

-Proceso activo, controlado por la estructura cristalina de la fase hospedadora.

-Proceso pasivo, la fase hospedadora engloba fases conservando la fabrica preexistente

3. Texturas asociadas a reacciones entre minerales3.1. Distribución y tamaño de los cristales

3.2. Inclusiones

3.3. Texturas de reemplazamiento: coronas y simplectitas

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Los minerales incluidos en una fase hospedadora pueden ser:

1. relictos de una asociación mineral previa

2. fases que no han intervenido en la reacción de formación de la fase huésped (fases inertes)

3. fases minerales reactantes que no han sido consumidas totalmente durante la reacción metamórfica (fases en exceso)

4. Productos de reacción que son englobados por una fase coexistente con una mayor tasa de crecimiento

El origen de una fase incluida se puede inferir en ocasiones

- Solo como inclusión, nunca en la matriz fase relicta inestable en condiciones metamórficas en que creció la fase huésped.

- Si aparece como inclusión y en la matriz definiendo una foliación, se puede establecer una secuencia de crecimiento.

3. Texturas asociadas a reacciones entre minerales3.1. Distribución y tamaño de los cristales

3.2. Inclusiones

3.3. Texturas de reemplazamiento: coronas y simplectitas

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1. Si paralela y se continua con Se representan

la misma foliación y el poikiloblasto es post-

cinemático (a, b). Si microplegada el

peciloblasto presenta una textura helicítica.

2. Si y Se discordantes Si se formó en un

proceso deformacional previo al que dio lugar

a Se y el poikiloblasto es pre-cinemático

respecto a Se (c, d). Se pueden desarrollar

zonas dilatacionales adyacentes al

peciloblasto (sombras de presión) en las que

comúnmente precipitan fases minerales

neoformadas (e.g., cuarzo en metapelitas).

3. Si se continua con Se y se dispone en espiral

Si se formó por rotación de Se (o viceversa)

durante el crecimiento del peciloblasto

(poikiloblasto sin-cinemático; e, f). Este

proceso da lugar a los granates en “bola de

nieve” (snowball) comunes en metapelitas.

Si

Se

3. Texturas asociadas a reacciones entre minerales3.1. Distribución y tamaño de los cristales

3.2. Inclusiones

3.3. Texturas de reemplazamiento: coronas y simplectitas

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Dos o más fases minerales inestables por cambios en las condiciones crecimiento de una o varias fases minerales que las reemplazan. El reemplazamiento se inicia a partir de los bordes de grano.

GrtAmp

Pl

Opx

Cpx

Hbl

Pl

Grt

3. Texturas asociadas a reacciones entre minerales3.1. Distribución y tamaño de los cristales

3.2. Inclusiones

3.3. Texturas de reemplazamiento: coronas y simplectitas

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Las fases neoformadas pueden aparecer formando inter-crecimientos lamelares o vermiculares muy finos denominados simplectitas (reaccionales o de exsolución)

a) Simplectita lamelar reaccional.

b) Simplectita lamelar de exsolución

c) Simplectita globular reaccional.

d) Simplectita globular de exsolución.

Las simplectitas globulares pueden haber sido formadas por recristalización de simplectitas lamelares.

3. Texturas asociadas a reacciones entre minerales3.1. Distribución y tamaño de los cristales

3.2. Inclusiones

3.3. Texturas de reemplazamiento: coronas y simplectitas

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3. Texturas asociadas a reacciones entre minerales3.1. Distribución y tamaño de los cristales

3.2. Inclusiones

3.3. Texturas de reemplazamiento: coronas y simplectitas

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Las texturas de las rocas metamórficas son el resultado de tresprocesos distintos:

1.Deformación1.1. Fracturación, deslizamiento y rotación pasiva de los granos minerales

(Deformación mecánica). 1.2. Disolución y deformación por presión (Deformación intracristalina o

plástica).

2. Recristalización2.1. Texturas ligadas a la liberación de tensiones intracristalinas 2.2. Texturas ligadas a la reducción de la energía de superficie y reforma de los

cristales (annealing)

3. Reacciones entre minerales3.1. Distribución y tamaño de los cristales3.2. Inclusiones3.3. Texturas de reemplazamiento: coronas y simplectitas

Seminario 2

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4. Indicadores texturales de coexistencia en equilibrio

Los cambios producidos en RM tienen como

objetivo alcanzar un estado de equilibrio

(condición de no cambio y máxima

estabilidad). Esta condición está

representada por una configuración

mineralógica que, para unas condiciones

determinadas, es comparativamente más

estable que cualesquiera configuración

alternativa dentro de los límites impuestos

por la composición global.

Dependiendo de la trayectoria P-T-t

seguida, muchas rocas presentan

asociaciones minerales originadas en

diversos estadios evolutivos (progrados y

retrógrados), posiblemente bajo

condiciones muy diferentes.

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Criterios a tener en cuenta para decidir si dos o más fases minerales han podido coexistir en equilibrio:

a) Existencia de contactos mutuos no reaccionales, simples, sin indicios de reemplazamiento.

b) Una misma orientación preferencial y/o congruencia textural.

c) Que muestren efectos de transformación similares (en el caso de fases relictas).

d) Que aparezcan intercrecidas o incluidas mutuamente entre sí.

e) Que no sean incompatibles (es decir, que las fases puedan coexistir en un mismo intervalo de presión y temperatura). Una primera estimación de compatibilidad puede basarse en una comparación con asociaciones minerales típicas de distintas facies en rocas comunes.

4. Indicadores texturales de coexistencia en equilibrio

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4. Indicadores texturales de coexistencia en equilibrio

3. Texturas asociadas a reacciones entre minerales

3.3. Texturas de reemplazamiento: coronas y simplectitas

3.2. Inclusiones

3.1. Distribución y tamaño de los cristales

Sombras de Presión (rotación de minerales y recristalización)

Desarrollo de Porfiroblastos

2.2. Texturas ligadas a la reducción de la energía de superficie y reforma de los cristales (annealing)

2.1. Texturas ligadas a la liberación de tensiones intracristalinas

2. Texturas producidas por recristalización

Polimetamorfismo: Etapas (S0, S1, S2, S3)

Foliación

1.2. Disolución y deformación por presión (Deformación intracristalina o plástica).

1.1. Fracturación, deslizamiento y rotación pasiva de los granos minerales (Deformación mecánica).

1. Texturas producidas por deformación