Textura i Fàbrica en Roques Metamòrfiques

Estructura / Microestructura

Arranjament de les parts d'una roca, independentment de l'escala, incloent-hi les relacions espaials entre aquestes parts (FÀBRICA) així com la forma, la mida relativa i les característiques internes d'aquestes parts (TEXTURA). La microestructura es defineix com l'estructura a l'escala de làmina prima o menor (Brodie, et al., 2002 IUGS-SCMR).

Estructura / Microestructura = Textura / Microtextura + Fàbrica / Microfàbrica

Microestructures Pre-metamòrfiques (= Microestructures Relictes)

Preferentment en roques de molt baix i baix grau, es poden observar encara microestructures del protòlit, originades per processos ígnis/sedimentaris. Les microestructures relictes s'anomenen amb el prefix BLASTO-, seguit del nom de la textura del protòlit (textura ígnia/sedimentària). Exemple: Microestructura Blastoofítica

Microestructures Post-metamòrfiques (= Microestructures Sobreimposades)

En moltes roques metamòrfiques, es poden observar encara microestructures sobreimposades, originades per processos posteriors al metamorfisme. L'origen d'aquestes microestructures es troba en la gènesi de minerals d'alteració, formació de venes i fracturació en les zones no metamòrfiques (zones de diagènesi i alteració meteòrica).

Mecanismes en la Gènesi de les Microestructures Metamòrfiques

• Mecanismes de creixement/reabsorció mineral
• Mecanismes de deformació
• Relacions temporals Cristal·lització - Deformació

Factors: P, T, v, fluids, composició, s

La microestructura d'equilibri necessita de:

• T elevada estacionària
• P litostàtica estacionària
• Deformació activa absent
• Absència de flux de fluids

En aquestes condicions els cristalls creixen espontàniament i les vores de gra s'ajusten per fer decréixer l'energia associada a la imperfecció de la vora. Si els cristalls contenien imperfeccions de la xarxa associades a deformacions prèvies o inclusions, també tendeixen a eliminar-les.

La microestructura d'equilibri s'assoleix per difusió a l'estat sòlid i s'anomena Microestructura Granoblàstica Poligonal

Gènesi de la Microestructura d'Equilibri

Quan els cristalls són inequidimensionals, com les miques (tabulars) o els amfíbols (prismàtics), no es pot desenvolupar la microestructura granoblàstica poligonal. La microestructura d'equilibri equivalent s'anomena: Microestructura Granoblàstica Decussada

• El transport de la matèria es fa amb preferència per DIFUSIÓ a les vores de gra (intercristal·lina)
• L'Energia Lliure interfacial Total Gi = 4πr²s Disminueix perquè l'àrea Total (4πr²) de vora de gra disminueix
• La presència d'un fluid intergranular afavoreix la difusió intercristal·lina
• La difusió a l'interior de la xarxa (DIFUSIÓ VOLUMÈTRICA) és molt més difícil i lenta, perquè els àtoms estan fortament enllaçats. No obstant això, també es produeix si hi ha gradients de concentració (interdifusió) i la T és alta.
• J = -D (dC/dx) (Llei de Fick) J = Flux (mols m^-2 s^-1); D=coeficient de difusió (m²s^-1) D és funció exponencial de la Temperatura dC/dx = gradient de concentració
• Les imperfeccions de la xarxa són eliminades pels processos de recuperació i recristal·lització. D'aquesta manera es minimitza l'energia associada a les xarxes deformades o Energia de deformació.
• L'energia acumulada en els cristalls ondulants deformats disminueix

• D_vgr-s: Difusió per les vores de gra (intercristal·lina) en absència de fluid
• D_vol: Difusió Volumètrica (intracristal·lina)
• Advecció de matèria en el Fluid (microfissures)
• D_vgr-f: Difusió per les vores de gra (intercristal·lina) en presència de fluid

Gènesi de la Microestructura d'Equilibri

Les imperfeccions de la xarxa són eliminades pels processos de recuperació i recristal·lització. D'aquesta manera es minimitza l'energia associada a les xarxes deformades o energia de deformació.

Exemple: creació de cristalls lliures de dislocacions per migració d'aquestes i la seva concentració en bandes i vores de subgra.

L'energia acumulada en els cristalls deformats disminueix.

Carmichael, (1969). Contributions to Mineralogy and Petrology

• Reactius i productes molt freqüentment no estan en contacte
• Es poden idear mecanismes de reacció si hi ha components mòbils (ex. H⁺)
• L'actuació d'aquests components mòbils és més probable si hi ha un fluid
• Moltes vegades aquests mecanismes complexos són més probables perquè la disminució de G de la transformació directa (reacció global o total) és molt menor

En el metamorfisme progressiu, com que hi ha un fluid provinent de la deshidratació amb l'increment de T, el transport serà més fàcil que durant el metamorfisme retrogradant (excepte quan hi ha aport de fluid). Les textures poden ser diferents en un i altre cas.

Microestructures Granoblàstiques

Afavorides per:

• Alta T, increment ràpid de T
• Alt grau d'overstepping
• Absència de deformació sin o post cristal·lització

La mida d'un porfiroblast serà funció de:

• Velocitat de creixement (V_creix) = f (velocitat de transport de matèria) per difusió o advecció
• Temps

Exemple: Els porfiroblastes de Grt són més grans a prop i a dins de la vena de quars. Va afavorir el fluid de la vena la difusió-advecció de matèria cap al Grt en creixement?

La FORMA d'un porfiroblast (idiomorf, hipidiomorf, alotriomorf // equi- o inequidimensional): serà funció de:

• Velocitat de creixement (V_creix) lenta: Idiomorf // ràpida: Alotriomorf
• Propietats específiques del mineral

Alguns minerals tenen més tendència a formar cares idiomorfes que d'altres. Per a un mineral el grau d'idiomorfisme depèn de quins siguin els minerals en contacte.

Sèries CRISTAL·LOBLÀSTIQUES: Mt,Rt,Sph,Ilm,Sil,Ky,Grt,St,Ctd,Tur // And,Ep,Zo,Ol,Law // Anf,Px,Wo // Ms,Bi,Chl,Tlc,Prn,Stl//Cc,Dol,Ves // Crd,Fsp,Sc // Qtz (Harker, 1939; Philpotts, 1990)

• El creixement de Poiquiloblastes indica una V_creix alta o molt alta
• Si el creixement de les vores de gra és més ràpid que la dissolució del material que formarà inclusions? microestructura poiquiloblàstica

Microestructures Reaccionals d'Intercreixement

• Les simplectites representen:
  • Cristal·lització simultània de dos productes
  • Baixa velocitat de difusió dels productes a la matriu
• Zonació

Mecanismes de Deformació

a) Flux cataclàstic

b) Flux dúctil: (factors: P,T V_def,fluids, composició)

• Creep per difusió: pressió-dissolució (difusió en vores humides); Nabarro-Herring (difusió volumètrica); Coble creep (difusió en vores seques)
• Mecanismes de deformació plàstica intracristal·lina: lliscaments intracristal·lins; maclat mecànic; kink bands; lliscaments intercristal·lins
• Gènesi, moviment i acumulació d'imperfeccions (dislocacions…)
• Recuperació (sin-deformació)
• Recristal·lització (sin-deformació o recristal·lització dinàmica)

Mecanismes en la Gènesi de les Microestructures Metamòrfiques

• Alta velocitat de deformació — cataclasites-milonites-gneissos,esquists — alta velocitat de recuperació
• Foliacions lepidoblàstiques (minerals tabulars)
• Foliacions nematoblàstiques (minerals prismàtics)
• Microestructura Granoblàstica Elongada (minerals més equidimensionals)
• En una roca, que ha passat de l'estadi a→b→c es pot deduir la seqüència d'estadis dominats per la cristal·lització estàtica, cristal·lització sintectònica o estadis dominats per la deformació.