El cuarzo es el mineral más abundante en la corteza terrestre (detrás del grupo feldespato ), [1] y como tal está presente en una gran proporción de rocas tanto como cristales primarios como granos detríticos en rocas sedimentarias y metamórficas . La recristalización dinámica es un proceso de regeneración de cristales en condiciones de estrés y temperatura elevada, comúnmente aplicado en los campos de la metalurgia y la ciencia de los materiales . Recristalización dinámica de cuarzoocurre de una manera relativamente predecible con relación a la temperatura, y dada su abundancia, la recristalización del cuarzo puede usarse para determinar fácilmente perfiles de temperatura relativa, por ejemplo en cinturones orogénicos o cerca de intrusiones .
Mecanismos de recristalización
Investigaciones anteriores han delineado varios regímenes de fluencia de dislocación presentes en condiciones experimentales. [2] Se han definido dos mecanismos principales para alterar los límites de los granos. El primero es el proceso por el cual el cuarzo se ablanda a medida que aumenta la temperatura, proporcionando un medio para la reducción del estrés interno mediante la migración de dislocaciones en la red cristalina, conocido como dislocación por fluencia. Estas dislocaciones se concentran en las paredes, formando nuevos límites de grano. El otro proceso involucra diferencias en la energía de deformación almacenada entre los granos vecinos, lo que resulta en la migración de los límites de grano existentes. El grado en el que ocurren es una función de la velocidad de deformación y la temperatura, que son, respectivamente, los factores que controlan la introducción de nuevas dislocaciones y la capacidad de las dislocaciones para migrar y formar límites de subgranos que ellos mismos migran. [3]
Regímenes de recristalización
Las microestructuras observables en el cuarzo se pueden clasificar en tres grupos semi-distintos que forman un continuo de texturas de recristalización dinámica. Estos regímenes se discutirán en términos de cambios de temperatura, asumiendo un nivel constante de cizallamiento .
Recristalización abultada
La textura de temperatura más baja (~ 250-400 ° C), la recristalización abultada (BLG) se caracteriza por protuberancias y pequeños granos recristalizados a lo largo de los límites de los granos y, hasta cierto punto, microfisuras. La proporción y la estructura en general de los cristales de cuarzo originales se conservan en la mayor medida, en comparación con los otros perfiles. Formada por una combinación de los dos mecanismos mencionados, la plasticidad cristalina limitada (debido a la baja temperatura) evita cualquier separación adicional de subgranos. De ello se deduce, entonces, que un aumento de temperatura da como resultado un aumento en el tamaño de grano recristalizado y la proporción de volumen (0-25%) [4] a medida que la tensión interna se resuelve más.
Recristalización de rotación de subgranos
Tras un aumento de temperatura, la textura dominante cambia a una marcada por la presencia de distintos subgranos. Reconocible en la sección delgada por una textura más poligonal , el mayor ablandamiento del cuarzo permite una reducción más completa de las tensiones internas. Los granos recristalizados muestran límites de grano relativamente rectos y poca o ninguna característica de deformación intragranular, como la extinción sinulosa o laminillas deformadas. [4] La proporción en volumen de granos recristalizados en este régimen varía aproximadamente entre 30 y 90%, formando subgranos no solo en el espacio intersticial, sino también dentro de cristales más grandes o granos de cinta. Los subgranos y los granos recristalizados son aproximadamente iguales en tamaño y forma.
Recristalización de la migración del límite de grano
La temperatura más alta de las tres texturas, la migración del límite del grano se convierte en el mecanismo dominante a ~ 500-550 ° C. Exhibiendo tamaños de grano recristalizados mucho más grandes que los otros dos regímenes, además de límites lobulados y altamente interdefinidos, a estas temperaturas el cuarzo se recristaliza completamente. Es decir, no se puede encontrar evidencia de granos originales. A estas altas temperaturas, los límites de los granos pueden barrer los granos enteros, lo que resulta en una formación / cambio de límites mucho menos localizados. También en este caso, las características de deformación intragranular se han borrado, pero pueden estar presentes en la sobreimpresión de una etapa posterior.
Tendencias
Aparte del evidente aumento de temperatura, hay otras tendencias que surgen en esta progresión de recristalización.
Proporción de volumen recristalizado
Como se mencionó anteriormente, con el aumento de temperatura hay un marcado aumento en la proporción de la roca que ha sufrido recristalización. Desde 0-30% en recristalización abultada, hasta 90% en recristalización de rotación de subgranos y 100% en migración de límite de grano, esta propiedad se puede observar en la cuarcita , al menos lo suficientemente bien como para obtener relaciones de temperatura relativa en el campo.
Tamaño de grano recristalizado
Progresando desde alrededor de 15 μm (recristalización abultada) hasta alrededor de 85 μm (recristalización de rotación de subgranos) hasta unos pocos milímetros (migración del límite de grano), este aumento exponencial no solo es notable, sino que es parte de la base sobre la que se basan los tres regímenes de recristalización fueron demarcados.
Utilidad
La observación de la recristalización en una muestra de roca puede revelar una temperatura general, pero nada muy preciso. Esto se debe a que el proceso de recristalización se ve fuertemente afectado por la presencia de agua y la cantidad de tensión presente. Como tal, esta información se puede aplicar para determinar las temperaturas relativas de diferentes rocas de manera mucho más confiable de lo que puede determinar las temperaturas absolutas. Además, este es un análisis que se puede hacer, aunque solo sea de manera preliminar, en el campo mediante la observación de rocas en la muestra de la mano.
Enlaces relevantes
Referencias
- ^ Klein, Cornelis; Dutrow, Barbara (2008). Manual de Ciencias Minerales . Wiley. pp. & # 91, página necesitaba & # 93, . ISBN 978-0-471-72157-4.
- ^ Hirth, Greg; Tullis, enero (1992). "Regímenes de fluencia de dislocación en agregados de cuarzo" (PDF) . Revista de geología estructural . 14 (2): 145–160. Código bibliográfico : 1992JSG .... 14..145H . doi : 10.1016 / 0191-8141 (92) 90053-Y . Archivado desde el original (PDF) el 25 de abril de 2012.
- ^ Drury, Martyn R .; Urai, Janos L. (1990). "Procesos de recristalización relacionados con la deformación". Tectonofísica . 172 (3–4): 235–253. Código Bibliográfico : 1990Tectp.172..235D . doi : 10.1016 / 0040-1951 (90) 90033-5 .
- ^ a b Stipp, Michael; Holger Stünitz; Renée Heilbronner; Stefan M. Schmid (2002). "La zona de falla oriental de Tonale: un 'laboratorio natural' para la deformación plástica del cristal de cuarzo en un rango de temperatura de 250 a 700 ° C" (PDF) . Revista de geología estructural . 24 (12): 1861–1884. Código Bibliográfico : 2002JSG .... 24.1861S . doi : 10.1016 / S0191-8141 (02) 00035-4 .