Migmatita
Migmatita es una roca compuesta que se encuentra en ambientes metamórficos de grado medio y alto, comúnmente dentro de bloques cratónicos precámbricos. Consta de dos o más constituyentes, a menudo en capas repetitivas: una capa es una roca metamórfica más antigua que se reconstituyó posteriormente por fusión parcial ('neosoma'), mientras que la capa alternativa tiene un pegmatítico, aplítico, granítico o generalmente plutónico. apariencia ("paleosoma"). Comúnmente, las migmatitas ocurren debajo de rocas metamórficas deformadas que representan la base de cadenas montañosas erosionadas.
Las migmatitas se forman en condiciones extremas de temperatura y presión durante el metamorfismo progresivo, cuando se produce una fusión parcial en el paleosoma metamórfico. Los componentes exueltos por fusión parcial se denominan neosoma (que significa "cuerpo nuevo"), que pueden o no ser heterogéneos a escala microscópica o macroscópica. Las migmatitas a menudo aparecen como venas apretadas e incoherentemente plegadas (pliegues ptigmáticos). Estos forman segregaciones de leucosomas, componentes graníticos de color claro exueltos dentro del melanosoma, un entorno rico en anfíboles y biotitas de color oscuro. Si está presente, un mesosoma, de color intermedio entre un leucosoma y un melanosoma, forma un remanente más o menos no modificado del paleosoma de la roca madre metamórfica. Los componentes de color claro a menudo dan la apariencia de haber sido fundidos y movilizados.
La secuencia diagénesis - metamorfismo
La migmatita es el penúltimo miembro de una secuencia de transformaciones litológicas identificada por primera vez por Lyell en 1837. Lyell tenía una percepción clara de la secuencia de diagénesis regional en las rocas sedimentarias que sigue siendo válida en la actualidad. Comienza 'A' con deposición de sedimento no consolidado (protolito para futuras rocas metamórficas). A medida que la temperatura y la presión aumentan con la profundidad, un protolito pasa a través de una secuencia diagenética desde roca sedimentaria porosa hasta rocas endurecidas y filitas 'A2' a esquistos metamórficos 'C1' en el que todavía se pueden discernir los componentes sedimentarios iniciales. Más profundo aún, los esquistos se reconstituyen como gneis 'C2' en el que se alternan láminas de minerales residuales con capas cuarzo-feldespáticas; la fusión parcial continúa a medida que pequeños lotes de leucosoma se unen para formar distintas capas en el neosoma y convertirse en migmatita reconocible 'D1'. Las capas de leucosomas resultantes en las migmatitas estromáticas aún retienen agua y gas en una serie de reacciones discontinuas del paleosoma. Este contenido supercrítico de H2O y CO2 hace que el leucosoma sea extremadamente móvil.
Bowen 1922, p184 describió el proceso como 'en parte debido a... reacciones entre los componentes minerales ya cristalizados de la roca y el magma aún fundido restante, y en parte a reacciones debidas a ajustes de equilibrio entre el extremo final- etapa, altamente concentrado, "licor madre", que, por congelación selectiva, se ha enriquecido con los gases más volátiles generalmente denominados "mineralizadores" entre los cuales el agua ocupa un lugar destacado”. JJ Sederholm (1926) describió rocas de este tipo, demostrablemente de origen mixto, como migmatitas. Describió los 'icores' granitizantes. por tener propiedades intermedias entre una solución acuosa y un magma muy diluido, gran parte de él en estado gaseoso.
Derretimiento parcial, anatexis y el papel del agua
La evidencia experimental y de campo exige el papel de la fusión parcial. Las rocas comienzan a derretirse parcialmente cuando alcanzan una combinación de temperaturas suficientemente altas (> 650°C) y presiones (>34MPa). Algunas rocas tienen composiciones que producen más derretimiento que otras a una temperatura dada, una propiedad de la roca llamada fertilidad. Algunos minerales en una secuencia se derretirán más que otros; algunos no se derriten hasta que se alcanza una temperatura más alta. Si la temperatura alcanzada apenas supera el solidus, la migmatita contendrá unas pocas manchas pequeñas de fusión dispersas en la roca más fértil. Holmquist 1916 llamó “anatexis” al proceso por el cual las rocas metamórficas se transforman en granulita.
La segregación de la masa fundida durante la parte progresiva de la historia metamórfica (temperatura > solidus) implica la separación de la fracción de masa fundida del residuo, cuya gravedad específica más alta hace que se acumule en un nivel más bajo. La migración subsiguiente de la masa fundida anatética fluye a favor de gradientes de presión locales con poca o ninguna cristalización. La red de canales a través de los cuales se movió la masa fundida en esta etapa puede perderse por compresión del melanosoma, dejando lentes aislados de leucosoma. El producto fundido se acumula en un canal subyacente donde queda sujeto a diferenciación. La conducción es el principal mecanismo de transferencia de calor en la corteza continental; donde las capas poco profundas han sido exhumadas o enterradas rápidamente, hay una inflexión correspondiente en el gradiente geotérmico. El enfriamiento debido a la exposición de la superficie se lleva a cabo muy lentamente hacia las rocas más profundas, por lo que la corteza más profunda se calienta y se enfría lentamente. Los modelos numéricos de calentamiento de la corteza confirman un enfriamiento lento en la corteza profunda. Por lo tanto, una vez formado, el fundido anatectico puede existir en la corteza media e inferior durante un periodo de tiempo muy largo. Se comprime lateralmente para formar umbrales, estructuras lacolíticas y lopolíticas de granulita móvil a profundidades de c. 10–20 km. En el afloramiento de hoy, solo son visibles las etapas de este proceso detenido durante su rápido levantamiento inicial. Dondequiera que la granulita fraccionada resultante se eleve abruptamente en la corteza, el agua sale de su fase de supercriticidad, la granulita comienza a cristalizar, se convierte primero en fusión fraccionada + cristales, luego en roca sólida, mientras aún se encuentra en las condiciones de temperatura y presión existentes más allá de los 8 km. El agua, el dióxido de carbono, el dióxido de azufre y otros elementos se disuelven bajo una gran presión del fundido a medida que sale de las condiciones supercríticas. Estos componentes ascienden rápidamente hacia la superficie y contribuyen a la formación de depósitos minerales, volcanes, volcanes de lodo, géiseres y fuentes termales.
Migmatitas con bandas de color
Un leucosoma es la parte de color más claro de la migmatita. El melanosoma es la parte más oscura y se encuentra entre dos leucosomas o, si aún quedan restos de la roca madre más o menos sin modificar (mesosoma), se organiza en bordes alrededor de estos restos. Cuando está presente, el mesosoma tiene un color intermedio entre el leucosoma y el melanosoma.
Texturas de migmatita
Las texturas de migmatita son producto del ablandamiento térmico de las rocas metamórficas. Las texturas de Schlieren son un ejemplo particularmente común de formación de granito en migmatitas, y a menudo se ven en xenolitos de restita y alrededor de los márgenes de granitos tipo S.
Los pliegues ptigmáticos se forman por deformación dúctil altamente plástica de las bandas gneisicas y, por lo tanto, tienen poca o ninguna relación con una foliación definida, a diferencia de la mayoría de los pliegues regulares. Los pliegues ptigmáticos pueden ocurrir restringidos a las zonas de composición de la migmatita, por ejemplo, en protolitos de lutitas de grano fino versus protolitos de arena granoblástica gruesa.
Cuando una roca se derrite parcialmente, algunos minerales se derretirán (neosoma, es decir, recién formado), mientras que otros permanecerán sólidos (paleosoma, es decir, formación más antigua). El neosoma se compone de áreas de color claro (leucosoma) y áreas oscuras (melanosoma). El leucosoma se encuentra en el centro de las capas y está compuesto principalmente de cuarzo y feldespato. El melanosoma está compuesto de cordierita, hornblenda y biotita y forma las zonas de pared del neosoma.
Historia temprana de las investigaciones de migmatitas
En 1795, James Hutton hizo algunos de los primeros comentarios sobre la relación entre el gneis y el granito: “Si el granito está verdaderamente estratificado, y esos estratos están conectados con los otros estratos de la tierra, no puede reclamar originalidad; y la idea de montañas primitivas, últimamente tan empleada por los filósofos naturales, debe desaparecer, en una visión más amplia de las operaciones del globo; pero es cierto que el granito ó una especie de la misma especie de piedra se encuentra así estratificado. Es el granit feuilletée de M. de Saussure y, si no me equivoco, lo que los alemanes llaman gneis. Michel-Lévy describió la penetración minúscula de gneis, esquistos y depósitos sedimentarios alterados por metamorfismo de contacto, alternando con materiales graníticos a lo largo de los planos de esquistosidad, en su artículo de 1887 ' Sur l'Origine des Terrains Cristallins Primitifs'. Él hace las siguientes observaciones: “Primero llamé la atención sobre el fenómeno de penetración íntima, 'lit par lit' de rocas graníticas y granulíticas eruptivas que siguen los planos de esquistosidad de gneises y esquistos... Pero en el medio, en las zonas de contacto Inmediatamente sobre la roca eruptiva, el cuarzo y los feldespatos se insertan lecho por lecho entre las hojas de las lutitas micáceas; partió de una lutita detrítica, ahora la encontramos transformada definitivamente en un gneis reciente, muy difícil de distinguir de los gneis antiguos”.
La coincidencia de la esquistosidad con la estratificación dio lugar a las propuestas de metamorfismo estático o de carga, avanzadas en 1889 por John Judd y otros. En 1894, L. Milch reconoció que la presión vertical debida al peso de la carga superior era el factor de control. en 1896 Home y Greenly acordaron que las intrusiones graníticas están estrechamente asociadas con los procesos metamórficos " la causa que provocó la introducción del granito también dio lugar a estos altos y peculiares tipos de cristalización ". Un artículo posterior de Edward Greenly en 1903 describió la formación de gneises graníticos por difusión sólida y atribuyó el mecanismo de ocurrencia lit-par-lit al mismo proceso. Greenly llamó la atención sobre vetas delgadas y regulares de material inyectado, lo que indicaba que estas operaciones se realizaron en rocas calientes; también a tabiques no perturbados de rocas campestres, lo que sugería que la expresión del magma se produjo por difusión silenciosa más que por inyección forzada. En 1907, Sederholm denominó palingenesia al proceso de formación de migmatitas. y (aunque incluía específicamente fusión y disolución parciales) consideró la inyección de magma y sus rocas veteadas y brechadas asociadas como fundamentales para el proceso. La sucesión ascendente de gneis, esquisto y filita en el Urgebirge centroeuropeo influyó en Ulrich Grubenmann en 1910 en su formulación de tres zonas profundas de metamorfismo.
Holmquist encontró gneises de alto grado que contenían muchos parches pequeños y vetas de material granítico. Los granitos no estaban cerca, por lo que interpretó que los parches y las vetas eran sitios de recolección de fusión parcial exudada de las partes ricas en mica del gneis huésped. Holmquist dio a estas migmatitas el nombre de 'venite' para enfatizar su origen interno y distinguirlas de las 'arteritas' de Sederholm. Que también contenía vetas de material inyectado. Más tarde, Sederholm puso más énfasis en el papel de la asimilación y las acciones de los fluidos en la formación de migmatitas y utilizó el término "icor" para describirlas.
Persuadido por la estrecha conexión entre la migmatización y los granitos en afloramiento, Sederholm consideró a las migmatitas como un intermediario entre las rocas ígneas y metamórficas. Pensó que las separaciones graníticas en los gneises en bandas se originaron a través de la fusión o de un fluido nebuloso, el icor, ambos derivados de granitos cercanos. Un punto de vista opuesto, propuesto por Holmquist, fue que el material granítico provenía de la roca del país adyacente, no de los granitos, y que fue segregado por transporte de fluidos. Holmquist creía que tales migmatitas reemplazantes se producían durante el metamorfismo en un grado metamórfico relativamente bajo, con fusión parcial solo interviniendo en un grado alto. Por lo tanto, la visión moderna de las migmatitas se corresponde estrechamente con el concepto de ultrametamorfismo de Holmquist y con el concepto de anatexis de Sederholm, pero está lejos del concepto de palingenesia o de los diversos procesos metasomáticos y subsólidos propuestos durante la granitización. debate. Read consideró que las rocas regionalmente metamorfoseadas resultaron del paso de ondas o frentes de soluciones metasomatizantes desde el núcleo central de granitización, sobre las cuales surgen las zonas de metamorfismo.
Agmatita
El nombre original de este fenómeno fue definido por Sederholm (1923) como una roca con "fragmentos de roca más antigua cementados por granito", y fue considerado por él como un tipo de migmatlta. Existe una estrecha conexión entre las migmatitas y la aparición de "brechas de explosión" en esquistos y filitas adyacentes a las intrusiones de diorita y granito. Las rocas que coinciden con esta descripción también se pueden encontrar alrededor de cuerpos ígneos intrusivos en rocas de campo de bajo grado o sin metamorfosear. Brown (1973) argumentó que las agmatitas no son migmatitas y deberían llamarse "brechas de intrusión" o "aglomerados de ventilación". Reynolds (1951) pensó que el término "agmatita" debería abandonarse.
Migmatitas fundidas proporcionan flotabilidad para la isostasia sedimentaria
Estudios geocronológicos recientes de terrenos metamórficos de facies de granulita (p. ej., Willigers et al. 2001) muestran que las temperaturas metamórficas permanecieron por encima del granito sólido entre 30 y 50 millones de años. Esto sugiere que, una vez formado, el fundido anatectico puede existir en la corteza media e inferior durante un periodo de tiempo muy largo. La granulita resultante es libre de moverse lateralmente y hacia arriba a lo largo de las debilidades de la sobrecarga en direcciones determinadas por el gradiente de presión.
En áreas donde se encuentra debajo de una cuenca sedimentaria cada vez más profunda, una parte del derretimiento de granulita tenderá a moverse lateralmente debajo de la base de rocas previamente metamorfoseadas que aún no han alcanzado la etapa migmática de anatexis. Se congregará en áreas donde la presión es más baja. La masa fundida perderá su contenido volátil cuando alcance un nivel en el que la temperatura y la presión sean menores que el límite de la fase de agua supercrítica. El derretimiento cristalizará a ese nivel y evitará que el siguiente derretimiento alcance ese nivel hasta que la persistente presión del magma posterior empuje la sobrecarga hacia arriba.
Otras hipótesis de migmatitas
Para las rocas arcillosas mimatizadas, la fusión parcial o fraccionada produciría primero una fusión parcial rica en elementos volátiles e incompatibles de composición granítica. Dichos granitos derivados de protolitos de rocas sedimentarias se denominarían granito tipo S, son típicamente potásicos, a veces contienen leucita, y se denominarían adamelita, granito y sienita. Los equivalentes volcánicos serían riolita y riodacita.
Las rocas ígneas o de la corteza inferior migmatizadas que se funden lo hacen para formar un fundido granítico granito tipo I similar, pero con firmas geoquímicas distintas y una mineralogía típicamente plagioclasa dominante que forma composiciones de monzonita, tonalita y granodiorita. Los equivalentes volcánicos serían dacita y traquita.
Es difícil derretir rocas metamórficas máficas excepto en el manto inferior, por lo que es raro ver texturas migmatíticas en tales rocas. Sin embargo, la eclogita y la granulita son rocas máficas más o menos equivalentes.
Etimología
El petrólogo finlandés Jakob Sederholm utilizó por primera vez el término en 1907 para las rocas dentro del cratón escandinavo en el sur de Finlandia. El término deriva de la palabra griega μιγμα: migma, que significa una mezcla.
Contenido relacionado
Almohada de lava
Cataratas del Iguazú
Keilhauite