Metamorfismo progresivo

Facies metamórficas Metamorfismo  progresivo   Tiempo     Gradualidad     Reacciones     endotérmicas     Reacciones  de   deshidratación   200°  C...
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Facies metamórficas

Metamorfismo  progresivo   Tiempo     Gradualidad     Reacciones     endotérmicas     Reacciones  de   deshidratación  

200°  C    

400°  C    

600°  C    

Mármol200°  C       Mármol400°  C       Mármol600°  C      

Pizarra200°  C      

Esquisto400°  C       Esquisto600°  C      

Meta-­‐ar200°  C       Meta-­‐ar400°  C       Meta-­‐ar600°  C      

Facies200   Facies400   Facies600   200°  C     400°  C     600°  C     …    Tn     Mármol200°  C       Mármol400°  C       Mármol600°  C      

…  

Pizarra200°  C      

Esquisto400°  C       Esquisto600°  C      

…  

Meta-­‐ar200°  C       Meta-­‐ar400°  C       Meta-­‐ar600°  C      

…  

Meta-­‐ba200°  C       Esquisto400°  C       Anfibolita600°  C       …  

…  

Rocan    

Gneiss200°  C      

Gneiss400°  C      

Gneiss600°  C      

…  

Roca-­‐n200°  C      

Roca-­‐n400°  C      

Roca-­‐n600°  C      

…  

Minerales indicadores

¿En   ¿En  q qué   ué  ccondiciones   ondiciones  sse   e  fformó   ormó  u una   na  rroca   oca  m metamórfica   etamórfica  q que   ue   con5ene   io5ta,  m granate,   estaurolita   con5ene  ccuarzo,   uarzo,  ffeldespato,   eldespato,  b clorita,   uscovita   y  bio5ta?  y   sillimanita?  

Facies200   Facies400   Facies600   200°  C     400°  C     600°  C     …    Tn     Cal  +  Chl  

…  

Rocan    

Cal  +  Hbl    

Cal  +  Cpx  

…  

Qtz  +  Chl  +  Ms   Qtz  +  Ch  +  Bt   Qtz  +  Bt  +  Grt  

…  

Qtz  +  Fs  +  Chl  

Qtz  +  Fs  +  Bt   Qtz  +  Fs  +  Grt  

…  

Pl  +  Chl  +  Prh  

Pl  +  Chl  +  Ep  

…  

Qtz  +  Fs  +  Chl  

Qtz  +  Fs  +  Bt   Qtz  +  Fs  +  Grt  

…  

Etc.  

…  

Etc.  

Pl  +  Hbl  

Etc.  

Antecedentes   Tierras  altas  de  Escocia   Rocas pelíticas

•  George  Barrow  (1893-­‐1912):   inicio  del  estudio  del   metamorfismo  progresivo.   •  CartograXa  caracterizada  por   la  presencia  de  minerales   índice.   •  Límites:  aparición  o   desaparición  de  alguno  de  los   minerales  índice.   •  Isograda:  igual  grado.   •  Zona:  espacio  entre  isogradas.  

Concepto  de  facies   •  1915-­‐1921:  Pen^  Eskola  (finlandés)  propone  el  concepto  de  facies   metamórficas   •  Aun  no  se  disponía  de  información  experimental  o  termodinámica  sobre  la   estabilidad  de  los  minerales  metamórficos.   •  Sin  embargo  Eskola  reconoció  que  la  P  y  la  T  determinaban  las   asociaciones  minerales.   •  Los  trabajos  originales  de  Eskola  se  basaron  en  el  estudio  de  aureolas  de   contacto  en  Finlandia  y  Noruega,  donde  observó  un  zoneamiento  de   asociaciones  minerales  (p.e.  A,  B,  C)  reproducibles  alrededor  de  diferentes   plutones  (de  forma  contemporánea  a  Goldschmidt)   Lu5ta:   Composición   pelí5ca  

A  

B   C  

Oslo:                Kfs  +  Crd   Orijärvi:    Phl  +  Ms                  Metapelitas de la misma composición Deducción  de  una  posible  reacción:         2  KMg3AlSi3O10(OH)2  +  6  KAl2AlSi3O10(OH)2  +  15  SiO2  =  3  Mg2Al4Si5O18  +  8  KAlSi3O8  +  8  H2O  

Es  decir,  las  diferencias  mineralógica  entre  dos  litologías  análogas   solo  podía  explicarse  con  un  contraste  de  las  condiciones  P-­‐T   Propone  el  concepto  de  facies  metamórficas  con  la  finalidad  de  agrupar  rocas,  las   cuales,  se  asume,  han  sido  formadas  en  idénjcas  condiciones  P-­‐T.   Alta  P:  minerales  más  densos,  alta  T:  pérdida  progresiva  de  volá5les  

Facies  metamórfica   Di+Cal+Tr+Zo   Ky+Grt+St+Ms+Qtz   Hb+Ep+Pl+Grt  

Definición   •  Es  el  conjunto  de  las   asociaciones  minerales   presentes  en  todas  las   rocas  que  han  sido   formadas  en  las  mismas   condiciones  P-­‐T.  

Zona  2   Zona  1  

Zona  3  

Diagrama  P-­‐T  de  las  facies   metamórficas   o  Litologías máficas. o  Límites basados en las reacciones de sistemas máficos. o  Límites no absolutos: difusos, campos P-T. o  Límites no solo dependen de P y T sino de la PH2O.

hornblenda piroxeno

actinolita hornblenda

Eskola,  1915,  1921;  Turner,  1981  

Diagrama  P-­‐T  de  las  facies   metamórficas   Protolito:   basalto  o  gabro  

Facies  

Minerales  o  asociaciones   diagnós5cas  

zeolita  

zeolitas  especialmente  laumonita  

prehnita-­‐ pumpellyita  

prehnita-­‐pumpellyita,  prehnita-­‐ acjnolita,  pumpellyita-­‐acjnolita  

esquisto  verde   albita-­‐tremolita/acjnolita-­‐clorita-­‐ epidota,  cloritoide,  sjlpnomelano   anXbolita  

hornblenda-­‐plagioclasa  

granulita  

ortopiroxeno-­‐plagioclasa,   ortopiroxeno-­‐feldespato-­‐K  

esquisto  azul  

glaucofano,  lawsonita,  piroxeno   jadeíjco,  arogonito  

eclogita  

onfacita-­‐granate  (sin  plagioclasa)   Vernon,  2008  

Eskola,  1915,  1921;  Turner,  1981  

Comparación  entre  las  facies  metamórficas  y  las   zonas  “barrovianas”   Rocas  máficas  

Rocas  pelí5cas    

Rocas  calcosilicatadas  

facies  de  esquisto  verde  

zona  de  biojta  

talco-­‐flogopita  

zona  de  granate  

tremolita,  acjnolita,   epidota,  zoisita  

facies  de  epidota-­‐anfibolita   zona  de  estaurolita   facies  de  anfibolita    

zona  de  estaurolita-­‐cianita  

diópsido  

zona  de  sillimanita  

grosularita,  escapolita  

facies  de  granulita  

zona  de  sillimanita-­‐Kfs  

forsterita   Spear,  1993  

Basalto  

6  km,  350°  C     Paragénesis   Basalto:  pl+tr+chl+ep   Lujta:  ms+chl+qtz+bt   Arenisca:  qtz+pl+fsc  

Facies  de   esquisto   verde  

Corteza  superengrosada/subducida  

Corteza  conjnental   engrosada  

Corteza  conjnental  estándar  

Corteza  oceánica/dorsales  

¿Contexto  tectónico?  

Facies  y  gradiente  geotérmico   Metamorfismo   térmico   Metamorfismo   regional  

Metamorfismo   asociado  con   subducción  

Facies  y  gradiente  geotérmico   Es  conveniente  considerar  a  las  facies  metamórficas   en  3  grupos  principales      

Facies  de  alta  presión   •  Esquisto  azul  y  eclogita.   •  Zonas  de  subducción.   •  Gradientes  geotérmicos   “frios”.   •  La  faciesde  eclogita  se   puede  extender  a   condiciones  geotérmicas   “normales”  

Facies  de  mediana  presión     •  La  mayor  parte  de  las   rocas  metamórficas   expuestas  presentan   facies  de  esquisto   verde,  anfibolita  y   granulita.     •  Las  facies  de  esquisto   verde  y  anfibolita   conforman  el  gradiente   geotérmico  spico.  

Facies  de  baja  presión   •  Facies  de  corneana  de   albita-­‐epidota,  corneana   de  hornblenda  y  corneana   de  piroxeno:  relacionadas   a  metamorfismo  de   contacto  y  a  terrenos  de   metamorfismo  regional   con  gradiente  geotérmico   muy  alto.     •  Facies  de  sanidinita:  rara,   asociada  a  las  partes   adyacentes  a  intrusivos   básicos  o  en  xenolitos.  

Plus:  facies  de  bajo  grado   •  Facies  de  zeolita  y   prehnita-­‐pumpellyita  se   consideran  de  bajo   grado  y  no  siempre   están  representadas  en   terrenos  metamórficos.   •  Por  ejemplo  en   terrenos  de   metamorfismo   regional,  la  facies  de   menor  grado  suele  ser   la  de  esquisto  verde.  

Series  de  facies  

Series  de  facies   •  Miyashiro  (1961)  propone  5  series  de  facies,  la  mayoría   se  denomina  de  acuerdo  a  su  respecjva  localidad  jpo.   •  Secuencia  de  facies  en  terrenos  metamórficos.   •  •  •  •  • 

1.  Serie  de  facies  de  contacto  (muy  baja  P)   2.    Serie  de  facies  jpo  Buchan  o  Abukuma  (baja  P   regional)   3.    Serie  de  facies  Barroviana  (mediana  P  regional)   4.    Serie  de  facies  jpo  Sanbagawa  (alta  P,   moderada  T)   5.    Serie  de  facies  Franciscana  (alta  P,  bajaT)  

Series  de  facies  

St  

St  

Grt  +  Cpx  +  Rt  

Ventajas   •  El  concepto  supone  una  subdivisión  cualitajva   del  espacio  P-­‐T  metamórfico.   •  Újl  para  una  caracterización  general  del   metamorfismo.   •  CartograXa  metamórfica  de  regiones  extensas,   debido  a  que  las  asociaciones  diagnósjcas  de   cada  de  cada  facies  pueden  ser  idenjficadas   en  muestra  de  mano.  

Desventajas   •  Los  límites  de  las  facies  dependen  ampliamente   de  la  composición  y  de  la  abundancia  de  los   volájles.   •  Los  límites  son  disjntos  dependiendo  del  sistema   litológico  que  se  considere.  Es  decir  la   sensibilidad  a  los  cambios  P-­‐T  es  diferente  en   cada  litología.   •  Algunas  litologías,  especialmente  los  gneises   cuarzo-­‐feldespájcos  no  registran  un  cambio   mineralógico  apreciable  de  una  facies  a  otra.  

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