La migmatita es una roca compuesta que se encuentra en entornos metamórficos de grado medio y alto. Consiste en dos o más componentes a menudo superpuestos repetidamente; una capa era antes paleosoma, una roca metamórfica que fue reconstituida posteriormente por fusión parcial ; la capa alterna tiene un aspecto pegmatítico , aplítico , granítico o generalmente plutónico . Comúnmente, las migmatitas ocurren debajo de rocas metamórficas deformadas que representan la base de cadenas montañosas erosionadas, comúnmente dentro de bloques cratónicos precámbricos , [1]
Las migmatitas se forman en condiciones extremas de temperatura y presión durante el metamorfismo progrado , cuando se produce una fusión parcial en el paleosoma metamórfico. [2] Los componentes que se desprenden por fusión parcial se denominan neosoma (que significa "cuerpo nuevo"), que puede ser heterogéneo o no a escala microscópica o macroscópica. Las migmatitas a menudo aparecen como venas dobladas de manera apretada e incoherente ( pliegues ptigmáticos ). [3] Estos forman segregaciones de leucosomas , componentes graníticos de color claro exsueltos dentro del melanosoma , un entorno rico en anfíboles y biotita de color oscuro . Si está presente, un mesosoma, de color intermedio entre un leucosoma y un melanosoma, forma un remanente más o menos inalterado 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 identificadas por primera vez por Lyell en 1837. [4] Lyell tenía una percepción clara de la secuencia de diagénesis regional en rocas sedimentarias que sigue siendo válida en la actualidad. Comienza '' 'A' '' con la 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 a través de rocas endurecidas y filitas '' 'A2' '' hasta esquistos metamórficos '' 'C1' '' en los que los componentes sedimentarios iniciales aún pueden ser discernido. Más profundo aún, los esquistos se reconstituyen como gneis '' 'C2' '' en los que las hojas de minerales residuales se alternan con capas cuarzo-feldespáticas; la fusión parcial continúa a medida que pequeños lotes de leucosomas se fusionan para formar capas distintas en el neosoma y se convierten en migmatitas reconocibles '' 'D1' ''. Las capas de leucosomas resultantes en migmatitas estromáticas aún retienen agua y gas [5] en una serie de reacciones discontinuas del paleosoma. Este contenido supercrítico de H 2 O y CO 2 hace que el leucosoma sea extremadamente móvil.
Bowen 1922, p184 [6] describió el proceso como 'En parte debido a ... reacciones entre 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 extremo- etapa, "licor madre" altamente concentrado, que, mediante la congelación selectiva, se ha enriquecido con los gases más volátiles denominados habitualmente "mineralizadores", entre los cuales el agua ocupa un lugar destacado ». JJ Sederholm (1926) [7] describió rocas de este tipo, demostrablemente de origen mixto, como migmatitas. Describió que los 'icores' graníticos tienen propiedades intermedias entre una solución acuosa y un magma muy diluido, con gran parte de él en estado gaseoso.
Fusión parcial, anatexis y el papel del agua
El papel de la fusión parcial es exigido por la evidencia experimental y de campo. 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 fusión que otras a una temperatura determinada, 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. [6] Si la temperatura alcanzada solo sobrepasa el solidus , la migmatita contendrá algunos pequeños parches de fusión esparcidos en la roca más fértil. Holmquist 1916 llamó al proceso por el cual las rocas metamórficas se transforman en granulita ' anatexis '. [8]
La segregación de la masa fundida durante la parte prograda de la historia metamórfica (temperatura> solidus) implica separar la fracción de masa fundida del residuo, que una mayor gravedad específica hace que se acumule en un nivel inferior. La migración posterior de la masa fundida anatectica fluye hacia abajo en 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 de leucosoma aislados. 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 realiza muy lentamente a las rocas más profundas, por lo que la corteza más profunda tarda en calentarse y en enfriarse. Los modelos numéricos de calentamiento de la corteza [9] confirman un enfriamiento lento en la corteza profunda. Por lo tanto, una vez formada, la fusión anatéctica puede existir en la corteza media e inferior durante un período de tiempo muy largo. Se aprieta lateralmente para formar antepechos , 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 detenidas durante su rápida elevación 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 masa fundida 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 liberan a gran presión de la masa fundida a medida que sale de las condiciones supercríticas. Estos componentes se elevan rápidamente hacia la superficie y contribuyen a la formación de depósitos minerales , volcanes , volcanes de lodo , géiseres y fuentes termales . [10]
Migmatitas con bandas de colores
Un leucosoma es la parte de color más claro de la migmatita. [11] El melanosoma es la parte más oscura y se produce entre dos leucosomas o, si todavía están presentes restos de la roca madre más o menos no modificada (mesosoma), se dispone en bordes alrededor de estos restos. [11] Cuando está presente, el mesosoma es de color intermedio entre el leucosoma y el melanosoma. [11]
Texturas migmatitas
Las texturas de migmatitas son producto del ablandamiento térmico de las rocas metamórficas. Las texturas 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 de tipo S.
Los pliegues ptigmáticos están formados por una 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 zonas de composición de la migmatita, por ejemplo, en protolitos de lutitas de grano fino versus protolitos arenosos granoblásticos gruesos .
Cuando una roca sufre un derretimiento parcial, algunos minerales se derretirán (neosoma, es decir, recién formado), mientras que otros permanecen 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 la pared del neosoma. [2]
Historia temprana de las investigaciones sobre migmatitas
James Hutton (1795) [12] 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 pretender ser original; y la idea de las montañas primitivas, tan empleada últimamente por los filósofos de la naturaleza, debe desaparecer, en una visión más amplia de las operaciones del globo; pero es cierto que el granito, o una especie del mismo tipo de piedra, se encuentra así estratificado. Es el granit feuilletée del señor de Saussure y, si no me equivoco, lo que los alemanes llaman gneis. La penetración minutos de gneis, esquistos y depósitos sedimentarios alterado por el contacto de metamorfismo, alternando con materiales graníticos a lo largo de los planos de esquistosidad fue descrito por Michel-Lévy 1887, en su artículo 'Sur L'Origine des Terrains Cristallins Primitifs' [13] él hace las siguientes observaciones: “Primero llamé la atención sobre el fenómeno de la penetración íntima, 'lit par lit' de rocas graníticas y granulíticas eruptivas que siguen los planos de esquistosidad de gneis y esquistos ... Pero en el medio, en las zonas de contacto Inmediatamente arriba la roca eruptiva, el cuarzo y los feldespatos se insertan, lecho a lecho, entre las hojas de las lutitas micáceas; partió de un esquisto detrítico, ahora lo encontramos definitivamente transformado en un gneis reciente, muy difícil de distinguir del gneis antiguo ”. La coincidencia de la esquistosidad con la ropa de cama dio lugar a las propuestas de metamorfismo estático o de carga, adelantadas por Judd (1889), [14] Milch (1894), [15] y otros. Se reconoció que la presión vertical debida al peso de la carga suprayacente era el factor de control. Home y Greenly (1896) coincidieron en que las intrusiones graníticas están estrechamente asociadas con procesos metamórficos "la causa que provocó la introducción del granito también resultó en estos tipos de cristalización altos y peculiares". [16] Un artículo posterior de Edward Greenly (1903) describió la formación de gneis graníticos por difusión sólida y atribuyó el mecanismo de ocurrencia lit-par-lit al mismo proceso. Greenly (1903) llamó la atención sobre vetas delgadas y regulares de material inyectado, lo que indica que estas operaciones se realizaron en rocas calientes; también a los septos inalterados de las rocas del campo, lo que sugiere que la expresión del magma se produce por difusión silenciosa en lugar de por inyección forzada. [17] Sederholm (1907) [18] denominó palingénesis al proceso de formación de migmatitas. y (aunque incluía específicamente la fusión y disolución parcial) 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 Grubenmann (1910, p. 138) [19] en su formulación de tres zonas profundas de metamorfismo.
Holmquist [20] encontró gneis de alto grado que contenían muchas pequeñas manchas y vetas de material granítico. Los granitos estaban ausentes en las cercanías, por lo que interpretó que los parches y las venas eran sitios de recolección de derretimiento parcial exudado de las partes ricas en mica del gneis huésped. Holmquist dio a estas migmatitas el nombre de 'venita' para enfatizar su origen interno y para distinguirlas de las 'arteritas' de Sederholm. Que también contenía vetas de material inyectado. Más tarde, Sederholm puso más énfasis en los roles de asimilación y las acciones de los fluidos en la formación de migmatitas y usó el término 'icor' para describirlas. Persuadido por la estrecha conexión entre la migmatización y los granitos en afloramiento, Sederholm [21] [22] consideró a las migmatitas como un intermediario entre rocas ígneas y metamórficas. Pensó que las divisiones graníticas en los gneis con bandas se originaban por la acción de la masa fundida o de un fluido nebuloso, el icor, ambos derivados de granitos cercanos. Una opinión opuesta, propuesta por Holmquist, fue que el material granítico provenía de la roca rural adyacente, no de los granitos, y que estaba segregado por transporte de fluidos. Holmquist creía que tales migmatitas reemplazantes se producían durante el metamorfismo en un grado metamórfico relativamente bajo, con una fusión parcial que solo interviene en un grado alto. Así, 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 palingénesis, o de los diversos procesos metasomáticos y subsólidos propuestos durante el debate de granitización;
(ver Leer 1952 [23] ). Leer 1940, pág. 249 [24] consideró que las rocas regionalmente metamorfoseadas resultan del paso de ondas o frentes de soluciones metasomatizantes fuera del núcleo de granitización central, sobre el cual surgen las zonas de metamorfismo.
Agmatita
El nombre original de este fenómeno fue definido por Sederholm (1923) [25] como una roca con "fragmentos de roca más antigua cementada por granito", y fue considerado por él como un tipo de migmatlte. Existe una estrecha conexión entre las migmatitas y la aparición de 'brechas explosivas' en esquistos y filitas adyacentes a intrusiones de diorita y granito. Las rocas que coinciden con esta descripción también se pueden encontrar alrededor de cuerpos intrusivos ígneos en rocas rurales de bajo grado o sin metamorfosis. Brown (1973) argumentó que las agmatitas no son migmatitas y deberían llamarse "brechas de intrusión" o "aglomerados de ventilación". Reynolds (1951) [26] pensó que debería abandonarse el término "agmatita".
El derretimiento de migmatitas proporciona flotabilidad para la isostasia sedimentaria
Estudios geocronológicos recientes de terrenos metamórficos de facies de granulita (por ejemplo, Willigers et al. 2001) [27] muestran que las temperaturas metamórficas se mantuvieron por encima del granito sólido entre 30 y 50 My. Esto sugiere que una vez formado, el derretimiento anatéctico puede existir en la corteza media e inferior durante un período de tiempo muy largo. La granulita resultante es libre de moverse lateralmente [28] y de las debilidades de la capa superior en direcciones determinadas por el gradiente de presión.
En áreas donde se encuentra debajo de una cuenca sedimentaria cada vez más profunda, una porción de la masa fundida 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 sea menor. 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 acuosa supercrítica. El derretimiento cristalizará a ese nivel y evitará que el derretimiento siguiente alcance ese nivel hasta que la presión del magma posterior persistente empuje la sobrecarga hacia arriba.
Otras hipótesis de migmatita
Para rocas arcillosas migmatizadas , la fusión parcial o fraccionada produciría primero una fusión parcial rica enriquecida con 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 derriten lo hacen para formar una masa fundida de granito de tipo I granítico similar , pero con firmas geoquímicas distintas y una mineralogía típicamente dominante de plagioclasa 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 aproximadamente equivalentes.
Etimología
El petrólogo finlandés Jakob Sederholm utilizó el término por primera vez en 1907 para las rocas dentro del cratón escandinavo en el sur de Finlandia . El término se deriva de la palabra griega μιγμα : migma , que significa una mezcla.
Ver también
- Anatexis
- Lista de texturas de roca : una lista de términos morfológicos y de textura de roca
- Migmatitovaya Rock - Una formación rocosa en la tierra de Queen Maud, Antártida
- Microestructura de la roca : la textura de una roca y las estructuras rocosas a pequeña escala.
Referencias
- ^ Sawyer, Edward (2008). Atlas de migmatitas . The Canadian Mineralogist Special Publication 9. Mineralogical Association of Canada.
- ^ a b Mehnert, Karl Richard (1971). Migmatitas y origen de rocas graníticas, Desarrollos en Petrología . Elsevier.
- ^ Recomendaciones de la Subcomisión de la IUGS sobre Sistemática de rocas metamórficas, Parte 6. Migmatitas y rocas relacionadas, p2. [1]
- ^ Lyell, Charles (1837). Principios de geología . Londres: John Murray.
- ^ Goransen, Roy (1938). "Sistemas Silicato - Agua: Equilibrios de fases en los sistemas NaAlSi3O8 - H2O y KALSi3O8 - H2O a altas temperaturas y presiones". Revista estadounidense de ciencia . 35A : 71–91.
- ^ a b Bowen, N. (1922). "El principio de reacción en la petrogénesis". Revista de geología . 30 (3): 177–198. Código bibliográfico : 1922JG ..... 30..177B . doi : 10.1086 / 622871 .
- ^ Sederholm, J (1926). "Sobre migmatitas y rocas asociadas en el sur de Finlandia II". Toro. Comm. Géol. Finlandia . 77 : 89.
- ^ Holmquist, P (1916). "Estructuras arcaicas suecas y su significado". Boletín del Instituto Geológico Upsala . 15 : 125-148.
- ^ Inglaterra, Felipe; Thompson, Bruce (1984). "Presión, temperatura, rutas de tiempo del metamorfismo regional I. Transferencia de calor durante la evolución de las regiones de la corteza continental engrosada Journal of Petrology" . Revista de Petrología . 25 (4): 894–928. doi : 10.1093 / petrology / 25.4.894 .
- ^ Lowenstern, Jacob (2001). "Dióxido de carbono en magmas e implicaciones para los sistemas hidrotermales" . Mineralium Deposita . 36 (6): 490–502. Código Bibliográfico : 2001MinDe..36..490L . doi : 10.1007 / s001260100185 . S2CID 140590124 .
- ^ a b c Recomendaciones de la Subcomisión de la IUGS sobre Sistemática de rocas metamórficas, Parte 6. Migmatitas y rocas relacionadas, p2. [2]
- ^ Hutton, James (1798). Teoría de la Tierra {volumen = 1} capítulo = 4 . Edimburgo.
- ^ Michel-Lévy, A (1887). "Sur l'origine des terrains cristallins prirnitifs". Soc. Géol. Francia . 3 (14): 102.
- ^ Judd, John (1889). "Sobre el crecimiento de cristales en rocas ígneas después de su consolidación" . Cuarto de galón. Journ. Geol. Soc . 45 (1–4): 175–186. doi : 10.1144 / GSL.JGS.1889.045.01-04.13 . S2CID 131447646 .
- ^ Milch, L (1894). "Beitrage zur Lehre vonder Regionalmetamorphose". Neues Jahrb. F. Min. Geol. U. Pal. Beil.-Bd . 10 : 101.
- ^ Horne, J (1896). "Sobre granitos foliados y sus relaciones con los esquistos cristalinos del este de Sutherland". Cuarto de galón. Journ. Geol. Soc. : 633.
- ^ Greenly, Edward (1903). "La difusión del granito en esquistos cristalinos" . Geol. Mag . 10 (5): 207. doi : 10.1017 / S0016756800112427 .
- ^ Sederholm, J (1907). "Om granit och gneis". Toro. De la Commission Géol. De Finlande . 4 (23).
- ^ Grubermann, U (1910). "Die kristallinen Schiefer". La Publicación Especial Canadiense de Mineralogistas (Asociación Mineralógica de Canadá).
- ^ Holmquist, pág (1920). "Om pogrnatit-palingenes och ptygmatisk veckning". Geol. Fören. Estocolmo Förh . 42 (4): 191. doi : 10.1080 / 11035892009444463 .
- ^ Sederholm, J (1907). "Sobre granito y gneis: su origen, relaciones y ocurrencia en el complejo Pre-Cambrium de Fennoscandia". Toro. Comm. Géol. Finlandia : 207.
- ^ Sederholm, J (1926). "Sobre migmatitas y rocas asociadas en el sur de Finlandia II". Toro. Comm. Géol. Finlandia . 77 : 89.
- ^ Leer, H (1957). La controversia del granito . Thomas Murby & Co.
- ^ Leer, H (1940). ". Metamorfismo y acción ígnea. Discurso presidencial a la Sección C, Asociación Británica, Reunión de Dundee, 1939". Avance de la ciencia . 108 : 223–250.
- ^ Sederholm, J (1923). "Sobre migmatitas y rocas precámbricas asociadas del suroeste de Finlandia, Parte I. La región de Pellinge". Toro. Comm. Géol. Finlandia . 58 : 153.
- ^ Reynolds, Doris (1951). "La geología de Slieve Gullion, Foughill y Carrickarnan". Transacciones de la Royal Society de Edimburgo . 62 : 62-145.
- ^ Willigers, B; Krogstad, E; Wijbrans, J (2001). "Comparación de termocronómetros en un terreno de granulita enfriado lentamente: Nagssugtoqidian Orogen, West Groenlandia" . Revista de Petrología . 42 (9): 1729-1749. Código bibliográfico : 2001JPet ... 42.1729W . doi : 10.1093 / petrology / 42.9.1729 .
- ^ Bronguleev, V; Pshenin, G (1980). "Estructura que forma el papel de los movimientos isostáticos". En Nils-Axel Mörner (ed.). Reología de la tierra, isostasia y eustasia . Nueva York: John Wiley & Sons.