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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.