Descripción petrográfica de las rocas metamórficas (Petrología Endógena II) (tomado de http://teachserv.earth.ox.ac.uk/courses/es2-metrock/1pr2a.html)
El siguiente documento son una notas breves para hacer una descripción sistemática de las rocas metamórficas organizada en el orden aproximado en el que se hacen las observaciones. 1. Descripción de la textura general de la roca. La descripción se hace usando un objetivo de poco aumento (1.6x o 3.2x) y haciendo un recorrido por toda la lámina. Incluso el objetivo de menor aumento no permite observar toda la superficie de la lámina, por lo que es conveniente que mires primero la lámina sin el microscopio, sujetándola con la mano frente a una fuente de luz o sobre un papel blanco (boca abajo, es decir, con el cubre-objetos en contacto con el papel, se aprecia mejor). Puedes usar una lupa de mano si necesitas más aumentos. A parte de la textura, hay que fijarse si la roca tiene un bandeado composicional o una esquistosidad y si el bandeado o la esquistosidad están plegados a escala de la lámina. Muchas rocas metamórficas son heterogéneas, separadas en dominios de diferentes geometría (bandas, lentejones, parches), con una textura y una composición diferentes. En casos extremos tendrás que describir cada uno de estos dominios por separado. 2. Descripción de los minerales: reconocimiento. Comienza tu identificación de minerales con un objetivo de bajo o medio aumento (3.2x o 10x) fijándote en las características ópticas más obvias, primero en nícoles paralelos y luego en nícoles cruzados: relieve, color, pleocroismo, birrefringencia, exfoliación, maclado. Determina cuántos minerales principales parece haber y concéntrate primero en la identificación de los más abundantes. Anota las propiedades ópticas diagnósticas y trata de darle un nombre al mineral (o reduce a dos o tres nombres las posibilidades). Una vez hayas identificado un par de los minerales más abundantes te será más fácil continuar con la identificación de los demás (Tabla 1), ya que los primeros te darán pistas sobre cuáles pueden ser los restantes al restringir seguramente la composición química del protolito o el grado metamórfico. No te pierdas en demasiados detalles en este punto. Puede que de momento no tengas suficiente información para identificar todos los minerales, pero ya debería de tener alguna idea preliminar, que la confirmarás (o no) en el estudio de detalle dentro de un minuto. Si te falta el tiempo, es mejor que continúes anotando el tamaño de grano y la abundancia de cada mineral e intentes darle un nombre a la roca. 3. Tamaño de grano. Siempre hay que anotar el tamaño de grano de la roca. Si
todos los minerales son aproximadamente del mismo tamaño (por ejemplo, en una textura granoblástica poligonal), bastará con dar un tamaño medio para toda la roca. Una estimación en valor absoluto (por ejemplo, 0.5 mm) es mucho más útil que un juicio cualitativo (fino, medio, etc.). Para ello debes conocer el diámetro del campo visual de cada uno de los objetivos del microscopio. Si la roca tiene un tamaño de grano variable, o tiene porfidoblastos inmersos en una matriz, tendrás que dar el tamaño de grano de cada mineral por separado. 4. Estimación de la abundancia de cada mineral (Figura 1). La abundancia de cada mineral es un parámetro básico en toda descripción petrográfica, ya que permite tener una idea aproximada de la composición química global de la roca. Si tienes prisa, deberás al menos hacer una ordenación de los minerales por orden de abundancia. Las estimaciones semi-cuantitativas no son muy difíciles de hacer, pero hay dos o tres trucos que es importante conocer: (i) es fácil sobreestimar el porcentaje de los minerales oscuros; (ii) utiliza el hecho de que el campo visual está dividido en cuatro cuadrantes por los hilos del retículo: mueve mentalmente los cristales de un mismo mineral a uno de los cuadrantes y compara la superficie que ocupan con la del cuadrante (que es, obviamente, un 25% del total); (iii) compara las abundancias relativas de dos minerales: por ejemplo, si los minerales A y B están en una proporción similar y entre los dos suponen algo más del 25% de la roca, una buena estimación para el porcentaje de cada uno sería un 15%. 5. Descripción de los minerales: detalles. Si el tiempo lo permite, hay muchas otras características de los minerales que merece la pena describir: •
forma (idiomorfo, subidiomorfo, alotriomorfo);
•
habito (laminar, tabular, prismático, acicular, fibroso, equidimensional, etc.);
•
orientación preferente;
•
grado y tipo de alteración (Tabla 2) (sericitización, saussuritización, cloritización, epidotización, etc.);
•
exoluciones (pertitas/mesopertitas/antipertitas, lamelas de exolución), intercrecimientos simplectíticos, texturas de reacción (p. ej. coroníticas, recrecimientos, seudomorfos) (Tabla 3);
•
microtexturas de deformación (Tabla 4) (extinción ondulante, bordes de subgrano, kinkbands y bandas de extinción, lamelas de deformación, mcirogrietas, microfallas, cataclasis, bordes suturados, estilolitos, boudinage, sombras de presión y zonas abrigadas, orientación preferente mineral, orientación preferente cristalográfica); y
•
relaciones blastesis-deformación (Figura 2)
•
Protolito. A estas alturas ya tienes la suficiente información para indicar el posible protolito de la roca: una lutita, una roca arenítica, una caliza, una marga, una roca ígnea ultramáfica, una roca ígnea básica, un granitoide.
6. Estimación del grado metamórfico (Figuras 3a-3d). La asociación mineral de
equilibrio te debe permitir hacer una estimación cualitativa del grado metamórfico, ya sea por medio de las zonas minerales si tu roca es una metapelita o por medio de las facies metamórficas si tu rocas es una metabasita o contiene alguna de las asociaciones diagnósticas. Como mínimo, deberás ser capaz de decidir si la roca es de grado bajo, medio o alto. 7. Dar un nombre a la roca (Figura 4a-4c). Por último, ya estás es disposición de nombrar la roca, teniendo en cuento la textura general, la mineralogía, el protolito y el grado metamórfico. No olvides usar tanto el nombre raíz como todos los calificativos que creas convenientes. 8. Esquema textural. Con este esquema no se pretende conseguir un realismo fotográfico, sino resaltar características importantes como orientaciones preferentes, tipos de contactos entre cristales, tamaños relativos de unos minerales frente a otros, etc.
MINERALES MÁS COMUNES
Tabla 1. Minerales más comunes en corneanas, metapelitas y metabasitas. 1. Minerales más abundantes en corneanas (metamorfismo de contacto) Corneanas pelít icas
Corneanas calcáreas
Corneanas b ásicas
Cuarzo Moscovita Clorita Biotita G rana te (almand ino) Andalucita Sill imanita Estaur olita Cordierita F eldespato potásico Cloritoide Corindón Espinela Ó xidos de Fe-Ti O rtopiroxeno
Calcita Dolomita Cuarzo Wollastonita Tremolita-actinolita Hornblenda Olivino (forster ita) Granate (grosularia) Diópsido Biotita Epidota Vesubianita Brucita Periclasa Talco Serpentina Escapolita Esfena Corindón Óxidos de Fe-Ti
Plagioclasa Epi dota Hor nblenda Anf íboles Fe-Mg sin Ca (antofillita, cummingtonita) Cor dierita Granate Clinopiroxeno cálcico Ortopiroxeno Biotita Clo rita Esfena Apatito Zircón Ceolitas Óxi dos de Fe- Ti
2. Minerales más abundantes en la metapelitas (metamorfismo regional) Cuarzo Moscovita Clorita Biotita G rana te (almand ino) Andalucita ( baja presión) Sill imanita ( alta temperatura) Distena (media y alta presión) Estaur olita Cordierita (baja presión)
Feldespato potásico Cloritoide (metapelitas ricas en Al) Glaucofana (alta presión) Pirofilita Carpolita (alta presión) Talco (alta presión) Corindón Espinela (alta temperatura) Óxidos de Fe-Ti Ortopiroxeno (muy alta temperatura)
3. Minerales más abundantes en las metabasitas (metamorfismo regional) Plagio clasa Epidota-clinozois ita Hornblenda Tremolita-actinolita Antofil ita (ortoanfíbol F e-Mg , sin Ca) Cumingtoni ta (cli noanfíbol F e-Mg, sin C a) G lauc ofana-crossita (A mp s ódico, alta P) Cordiertia G rana te Clinopiroxeno cálcic o ( baja y media P) O nfacita (Cpx sódico, alta P)
Biotita Moscovita (esquistos azules, alta P) Lawsonita (esquistos azules, eclogitas, alta P) Aragonito (esquistos azules, alta P) Esfena Apatito Calcita Espinela Óxidos de Fe-Ti
GRÁFICOS DE ESTIMACIÓN VISUAL DE PORCENTAJES
Figura 1. Gráficos de estimación visual de porcentajes
TEXTURAS DE CRISTALIZACIÓN DE NUEVAS FASES Tabla 2. Reacciones de retrogresión comunes en las diferentes categorías composicionales de las rocas metamórficas.
Mineral inicial
Producto de la retrogresión
Observaciones
Si los fluidos son ricos en H2O. Si los fluidos son ricos en CO2.
Enstatita (Cpx-Mg) Opx y/o olivino
→ serpentina → magnesita → antofilita → talco ± serpentina
Metabasitas Plagioclasa cálcica
→ plagioclasa-Na + epidota
Retrogresión muy común de la facies anfibolita a la facies de esquistos verdes (fluidos ricos en H2O). Común en el metamorfismo de enterramiento y en el de fondo oceánico. En las metabasitas esta retrogresión requiere el aporte de K+. Si los fluidos son ricos en CO2. En el metamorfismo hidrotermal con fluidos ricos en CO2.
Rocas ultramáficas Olivino
→ ceolitas → sericita/moscovita → calcita → escapolita Cpx Opx (hiperstena) Hornblenda
Anfíbol sódico (glaucofana) Granate Ilmenita o rutilo Rocas cuarzofeldespáticas Feldespato potásico Plagioclasa Biotita Rocas calcosilicatadas Forsterita Anortita Diopsido Tremolita Metapelitas Granate Estaurolita Andalucita, sillimanita, distena Cordierita Cloritoide Biotita Ilmenita
→ hornblenda/actinolita → hornblenda/actinolita → actinolita → clorita → biotita → actinolita → clorita → esfena → sericita/moscovita/pirofilita → minerales de la arcilla → sericita ± epidota → clorita → serpentina → epidota ± sericita → carbonatos → tremolita-actinolita → talco → clorita y/o biotita → sericita → sericita + clorita → sericita/mica blanca → pinnita (mezcla microcristalina de sericita y clorita) → clorita ± sericita → clorita → esfena
Normalmente asociado al aporte de K+.
TEXTURAS DE CRISTALIZACIÓN DE NUEVAS FASES (cont.) Tabla 3. Inclusiones, intercrecimientos, coronas y reemplazamientos
Inclusiones Las inclusiones se pueden formar por tres mecanismos: - Incorporación de minerales de la matriz - Exolución de una fase durante el enfriamiento - Seudomorfización incompleta Sólo las primeras son verdaderas inclusiones Las inclusiones pueden ser fases inertes o fases en exceso Inclusiones ordenadas: adsorción de impurezas en caras cristalinas particulares (e.g. quiastolita). Intercrecimientos Exoluciones (e.g. calcita-dolomita, Cpx-Opx, feldespatos) Simplectitas. Dos tipos - Bordes quelifíticos - De remplazamiento Coronas Una o varias coronas de diferentes minerales rodeando a un cristal central Son especialmente abundantes en rocas de alto grado (gneisses, granulitas y eclogitas) Se forman por retrogresión de fases de alta temperatura/presión Remplazamientos Reacciones de retrogresión (ver tabla 1). Pseudomorfos: remplazamiento de una fase por otra (u otras) conservando la morfología de la fase remplazada. Tres tipos de pseudomorfos: (1) Una fase-un cristal; (2) Una fase-varios cristales; (3) Varias fases-varios cristales. Recrecimientos: son texturas del metamorfismo progrado que permiten identificar reacciones metamórficas.
TEXTURAS DE DEFORMACIÓN Y RECRISTALIZACIÓN Tabla 4. Principales microtexturas de deformación y recristalización.
Microtextura General
Específica
Microfracturas, Microgrietas desplazamiento Microfallas y rotación de granos Cataclasis distribuida
Mecanismo Específico
General
Microfracturación Cataclasis
Flujo cataclástico
Orientación preferente cristalográfica (OPC) Eliminación de material, transporte y precipitación
Texturas de disolución superficial
Disolución
Creep por disolución
Indentado, truncamiento e interpenetración de granos Microestilolitos Esquistosidad Sombras de presión y zonas abrigadas
Precipitación
Orientación preferente mineral (OPM) Planos de inclusiones fluidas Microvenas Deformación Maclas de deformación permanente de la red cristalina Kink-bands
Maclado mecánico
Plasticidad intracristalina
Extinción ondulante Lamelas de deformación Bandas de deformación
Recuperación
Subgranos y bordes de subrano Granos nuevos, textura de manto y núcleo
Recristalización dinámica
Bordes suturados OPC Eliminación de material, transporte y precipitación
OPM y cristales en cinta Textura granoblástica poligonal Recristalización estática Textura granoblástica decusada Bordes de reacción, coronas, simplectitas
Difusión en estado sólido (creep por difusión)
Porfidoblastos pre-tectónicos
Porfidoblastos post-tectónicos
Ejemplos de granates sin-tectónicos
Porfidoblastos sin-tectónicos
RELACIONES BLASTESIS-DEFORMACIÓN (Figura 2)
ESTIMACIÓN DEL GRADO METAMÓRFICO Figura 3a. Zonas metamórficas para las metapelitas en el metamorfismo regional barrowiense.
Zona metamórfica
Zona de clorita
Zona de biotita
Zona de Zona de granate alm estaurolita
Zona de distena
Zona de sillimanita
LZM Opx
LZM Sil-2
LZM Sil-1
LZM Ky
LZM St
LZM Grt
LZM Bt
LZM Chl
aumento del grado metamórfico
2ª zona de Zona de sillimanita ortopirox
Clorita Biotita Granate (Alm) Estaurolita Distena Sillimanita Feld. potásico Ortopiroxeno Moscovita Cuarzo
Figura 3b. Facies metamórficas.
16 Eclogitas
50
14
ció n tra ns i on es
Granu lita s Anfib oli tas
6 P ren h- P
10 A Cor.
2 00
20
E squistos verdes
u mp
as
100
C eo lit
ESIS D IAGÉ N
2
30
As oc ia ci
8
de
az ul es to s qu is Es
P resió n (kbar)
10
4
40
300
b- Ep
400
Cor. H bl
500
600
Tempera tura (ºC)
Cor. Px
7 00
S anidinitas
800
900
1000
Profundidad aproximada (km)
12
ESTIMACIÓN DEL GRADO METAMÓRFICO (continuación)
Figura 3c. Correlación entre las zonas de Barrow (para rocas pelíticas), las facies metamórficas (para metabasitas) y las asociaciones minerales en rocas calcosilicatadas para el metamorfismo regional barroviense. Rocas pelíticas (metapelitas)
Rocas básica (metabasitas)
Zona de clorita
Facies de sub-esquistos verdes
Zona de biotita
Facies de esquistos verdes
Talco, flogopita
Zona de granate
Facies de anfibolitas con epidota
Tremolita, zoisita
Facies de anfibolitas
Diopsido
Zona de estaurolita Zona de distena
Rocas calcosilicatadas
actinolita,
Zona de sillimanita
Grosularia, escapolita
Zona de potásico
Forsterita
sillinanita-feldespato Facies de granulitas
epidota,
Figura 3d. Asociaciones minerales diagnósticas en metabasitas y metapelitas para cada facies metamórfica.
Facies
Asociaciones minerales diagnósticas Metabasitas
Metapelitas con cuarzo
Ceolitas
Laumontita
PrehnitaPumpellyita
Prehnita+pumpellyita, prehnita+actinolita, pumpellyita+actinolita
Esquistos verdes
Actinolita+clorita+epidota+albita
Cloritoide
Anfibolitas
Hornblenda+plagioclasa
Estaurolita
Granulitas
Ortopiroxeno+clinopiroxeno+ plagioclasa
Sillimanita+feldespato potásico Sin estaurolita, sin moscovita
Esquistos azules
Glaucofana, lawsonita, piroxeno jadeítico, aragonito
Glaucofana Sin biotita
Eclogitas
Onfacita+granate Sin plagioclasa
CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS Figura 4a. Diagrama de flujo para clasificar las rocas metamórficas según la Subcomisión sobre la Sistemática de las rocas metamórficas (2007). Nombre de las rocas metamórficas según la SCMR Paso 1. ¿Tiene la roca una textura claramente metamórfica en lugar de mantener rasgos texturales de su protolito sedimentario o ígneo?
No Sí
¿Es apropiado un nombre basado en el protolito?
Sí
No Paso 2 ¿Es apropiado el uso de un nombre específico por alguna de las tres razones siguientes?
Sí
1. La roca está compuesta en un 75% o más por un sólo mineral. 2. La mineralogía o la textura permiten dar a la roca un nombre específico. 3. El contexto o la génesis de la roca se conocen y quieren ser enfatizados.
Sí
Paso 3 ¿Tiene esquistosidad la roca ?
Dar un nombre a la roca basado en el protolito antecediendo el prefijo meta- (e.g., metagabro, meta-arcosa). Usar los calificativos mineralógicos, texturales o estructurales que se consideren apropiados. Añadir el sufijo “ita ” al nombre del mineral (e.g. granatita, biotitita). Usar los calificativos mineralógicos, texturales o estructurales que se consideren apropiados (e.g., biotitita con esquistosidad). Hay numerosas excepciones a esta regla (piroxenita, anfibolita, etc.) Seleccionar un nombre entre: anfibolita, cataclasita, corneana , cuarcita , eclogita , granulita , esquisto azul , esquisto verde , filita, mármol, migmatita, milonita, pizarra, roca calcosilicatada , serpentinita , skarn . Usar los calificativos mineralógicos, texturales o estructurales que se consideren apropiados (e.g. anfibolita gneísica, eclogita con distena)
No
Sí Paso 4 ¿Está la esquistosidad bien desarrollada, ya sea uniformemente en toda la roca o en zonas repetidas de manera que la rocas se puede partir a una escala <1cm?
No
Sí La roca tiene textura esquistosa La roca es un esquisto. Añadir los calificativos mineralógicos apropiados (e.g., esquisto con granate, moscovita y cuarzo)
La roca tiene textura gneísica
La roca es un gneiss. Añadir los calificativos mineralógicos apropiados (e.g., gneiss con biotita y feldespato potásico)
La roca tiene textura granofélsica La roca es un granofels. Añadir los calificativos mineralógicos apropiados (e.g., granofels con diópsido y olivino)
Figura 4b. Nombres de las diferentes rocas metamórficas (según Shelley, 1992) Diagrama de flujo para clasificar las rocas metamórficas en lámina delgada Si la roca está constituida por más de un 75% modal de un sólo mineral, el nombre se compone de añadir el sufijo -ita al nombre del mineral. Ejemplos: granatita, biotitita. Excepciones: anfibolita, piroxenita, hornblendita
Si la roca retiene un aspecto esencialmente ígneo, carece de microtexturas de deformación y contiene una asociacióm mineral que refleja una ganancia de agua: ROCAS DE METAMORFISMO INCIPIENTE (HIDROTERMAL) Nombre genérico: meta-(nombre de la roca ígnea) Ejemplos: metagranito, metabasalto, metagabro
Si la roca es sedimentaria (o volcanosedimentaria) y muestra principalmente texturas premetamórficas: ROCAS DE METAMORFISMO INCIPIENTE Nombre genérico: meta-(nombre de la roca sedimentaria) Ejemplos: metagrauvaca, meta-arenita.
Si la roca muestra importantes rasgos de deformación intracristalina: TECTONITAS Ejemplos: cataclasita, brecha de falla, milonita, seudotaquilita.
Si la roca está bien cristalizada o recristalizada y: (a) Si está compuesta principalmente por cuarzo, o por carbonatos, o por una mezcla de olivino y piroxeno, o por serpentina, o por una mezcla de piroxeno y granate: CASOS ESPECIALES Nombres: cuarcita, mármol, meta-peridotita, serpentinita, eclogita. (b) Si la roca carece de una orientación preferente mineral aparente y no es ninguno de los casos especiales de (a): corneana (con connotaciones genéticas), granofels (sin connotaciones genéticas) (y alguna granulita y charnockita) (c) Si la roca posee una orientación preferente: pizarra, filita, esquisto, esquisto verde, esquisto azul, anfibolita, gneiss, migmatita y alguna granulita y charnockita.
Figura 4c. Clasificación de las tectonitas o rocas de falla. Foliación
Cohesión No cohesivas
Sin foliación Cohesivas
Con foliación
Cohesivas
Porcentaje de matriz
Nombre
> 30%
HARINA DE FALLA
< 30%
BRECHA DE FALLA
10-50%
PROTOCATACLASITA
50-90%
CATACLASITA
> 90%
ULTRACATACLASITA
10-50%
PROTOMILONITA
50-90%
MILONITA
> 90%
ULTRAMILONITA
