Mineralogía y Facies del Metamorfismo en Rocas Pelíticas y Cuarzo-Feldespáticas

Tipos de Rocas Metamórficas y sus Protolitos

Rocas Pelíticas

• Las rocas pelíticas se caracterizan por minerales alumínicos.
• Las variedades metamórficas derivan de materiales arcillosos: pizarras, filitas, esquistos, gneises pelíticos, corneanas.

Rocas Cuarzo-Feldespáticas (QzFd)

• Las rocas QzFd: grauvacas, arcosas, rocas ígneas ácidas se transforman en gneis o corneanas.

Sistemas Químicos Relevantes

• KFMASH: K₂O, FeO, MgO, Al₂O₃, SiO₂, H₂O (y componentes menores como Fe₂O₃, TiO₂, MnO, CaO, Na₂O, C).
• CKNASH (QzFd): K₂O, Na₂O, CaO, Al₂O₃, SiO₂, H₂O.

Indicadores Metamórficos

• Las rocas pelíticas son buenos indicadores del metamorfismo porque son sensibles a los cambios de Presión (P) y Temperatura (T), por su composición y tamaño de grano, representando desde el metamorfismo de bajo grado.
• Las rocas cuarzo-feldespáticas muestran metamorfismo de condiciones de alto grado de T y P.

Se hallan ligadas al aumento de T por enterramiento, lo que corresponde al estado posterior a la diagénesis.

Zonas de Metamorfismo de Bajo Grado

Se reconocen 3 zonas basadas en la cristalinidad de la illita:

• Diagénesis: Corresponde aproximadamente a la facies zeolita.
• Anquizona: Corresponde aproximadamente a la facies prehnita-pumpellyíta.
• Epizona: Corresponde aproximadamente a la facies esquistos verdes.

Facies Metamórficas

Facies Esquistos Verdes

Empiezan a aparecer nuevos minerales metamórficos (no simples recristalizaciones).

Minerales Iniciales

Los primeros minerales en formarse son:

• Pirofilita (≈ 300 ºC)
• Micas: Mica blanca (Moscovita)

Se forman a partir de minerales arcillosos, feldespato potásico, clorita o cuarzo.

La asociación mineralógica más común es:

Clorita + Cuarzo + Mica blanca + Albita.

Zona de la Biotita / Zona del Cloritoide

Biotita y Cloritoide aparecen en condiciones de P-T similares, pero el cloritoide sólo se forma cuando la roca inicial es rica en Al y Fe, por lo que es mucho menos común que la biotita.

Asociación típica de esta zona:

Biotita + Clorita + (Mica blanca) + Cuarzo + Albita

Formación del Cloritoide: (Fe, Mg)₂Al₄Si₂O₁₀(OH)₄.

(Aparece aproximadamente a 375ºC).

La reacción de formación del Cloritoide más importante es:

Clorita + Moscovita → Cloritoide + Biotita + Cuarzo + H₂O.

El cloritoide es estable hasta T > 500ºC aprox. A partir de esa T, reacciona para dar Estaurolita:

Cloritoide + Silicato de Aluminio (Al₂SiO₅) → Estaurolita + Cuarzo + H₂O.

Esto sucede a T = 545ºC ± 10ºC y ~6 Kb, considerando soluciones sólidas Fe-Mg.

La desaparición del Cloritoide para dar lugar a la Estaurolita marca el límite entre las Facies Esquistos Verdes y las Facies Anfibolitas, y de igual manera el paso de metamorfismo de grado bajo a medio (según Winkler).

Formación del Granate

Se trata de una solución sólida compleja.

En este tipo de rocas suele ser Almandino (Fe₃Al₂(SiO₄)₃) o Piropo (Mg₃Al₂(SiO₄)₃), pero con cierto contenido en Espesartina (Mn₃Al₂(SiO₄)₃) y Grossularia (Ca₃Al₂(SiO₄)₃). En rocas metapelíticas, el granate suele ser almandino, aunque siempre existe solución sólida (Alm–Py–Gr–Sps).

Reacción de formación común:

Clorita + Moscovita → Granate + Biotita + Cuarzo + H₂O.

Este mineral es un indicador de Presión superior a 4 Kb.

Formación de Silicatos de Aluminio (Al₂SiO₅) en Metapelitas: Andalucita-Sillimanita-Cianita

Polimorfos de Al₂SiO₅: Andalucita, Sillimanita y Cianita.

Reacción a partir de Pirofilita:

Pirofilita → Silicato de Aluminio (Al₂SiO₅) + 3 Cuarzo + H₂O

(Ocurre a ~3.4 Kb y 430 ± 15ºC).

Formación de la Andalucita:

Las fases involucradas en la formación pueden ser:

Clorita + Moscovita + Cuarzo → Cordierita + Andalucita + Biotita + H₂O

Facies Anfibolitas

Zona de la Estaurolita / Zona de la Cordierita

Formación de Estaurolita:

Se forma a expensas de Cloritoide. El cloritoide es estable hasta T > 500ºC aprox. A partir de esa T, reacciona con silicato de aluminio y da estaurolita.

Cloritoide + Silicato de Aluminio (Al₂SiO₅) → Estaurolita + Cuarzo + H₂O.

Formación de Cordierita: ((Mg,Fe)₂Al₄Si₅O₁₈)

Formación de Feldespato Potásico y/o Cordierita

Aparición de Feldespato Potásico a expensas de Moscovita:

Moscovita + Cuarzo → Feldespato Potásico + Silicato de Aluminio (Al₂SiO₅) + H₂O

Aparición de Feldespato Potásico y Cordierita a expensas de Biotita:

Biotita + Sillimanita + Cuarzo → Cordierita + Granate (Alm-Py) + Feldespato Potásico + H₂O

Biotita + Sillimanita + Cuarzo → Cordierita + Feldespato Potásico + H₂O