diferencias entre granates de rocas ígneas y metamórficas de edad

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XX
R E U N iÓN (SEA)
-
2006
DIFERENCIAS ENTRE GRANATES DE ROCAS ÍGNEAS Y
METAMÓRFICAS DE EDAD FAMATINIANA
(ORDOVÍCICO), EN LAS S IERRAS PAMPEANAS
(ARGENTINA)
J.A. DAHLQUIST (1), P.H . ALASINO (1), C. CALINDO (2 )
y
C . CASQUET (2 )
(]) CRILAR, E n tre R íos y Mendoza S/Nº, c . P. 503 1 , A n illaco, La Rioja, A rgen t i n a . jdah l q u is t@crilar-con icet. com. ar;
palasino@crilar-conicet. com.ar
(2 ) Departamento de Petrología y Geoquímica. Fac. de ce. Geológicas, Universidad Complu tense, (2 8 040) Madrid, España.
cgalindo@geo. ucm.es; casquet@geo. ucm.es
RE S U M E N
L o s g r a n a t e s metamórficos d e l o s e s qu i s t o s d e l a
z o n a d e l a biotita d e la sierra d e Chepes son r i c o s e n
M n y tienen compo siciones m u y p a r e c i d a s a l a d e l o s
granates í g n e o s de diferentes r o c a s graníti c a s d e e d a d
F a m a ti n i a n a ( O r d o v í c i c o ) de l a m i s m a r e g i ó n . P o r
tanto, e l conteni do de Mn, por sí mismo, no e s sufi­
ciente para dis criminar el origen d e estos mine rales,
que pueden presentarse como cristales ígne o s o como
xeno cristales en el granito . Por e l contrario, el tipo
de zonación del Mn permite distinguir entre amb a s si­
tu aciones, al menos en el caso de granitoi d e s cristali­
z a d o s p o r encima d e 700ºC .
Palabras Claves : granitos p e r alumínicos, g r a n a t e ,
zonali d a d
minación, la quím i c a mine ral r e sulta ser más determi­
nante para definir e l origen d e l granate . No obstante,
la simple composi ción química, sin el conocimiento
de la zonación, tampoco b a s t a para distinguir los gra­
nates m anganesífe r o s metamórficos crecidos en con­
diciones de b aj o grado, de los ígneos, ya que su quí­
mica mine ral e s semej ante . En estos casos, el tipo de
zonación composi cional d e l granate resulta ser muy
útil. Este trabaj o e s una contribución para distinguir
granates manganesíferos de origen ígneo de aquellos
de origen metamórfi c o . Para ello se establecen com­
p a r a ciones p e trogr áficas y d e química mineral entre
granates de orígenes comprob a d o s a p a rtir de estu­
dios previ o s .
INTR O D U C C I Ó N
Q U Í M I C A MINERAL Y PATRÓN D E ZONACIÓN
D E L O S GRANATES Í G N E O S Y
METAMÓRF I C O S
L a presencia de granate ígne o en r o c a s granític a s e s
poco frecuente, pero de gran relevancia p a r a e s t able­
cer modelos petrogenéticos, así como p a r a definir l a s
condiciones de emplaz amiento ( p r e s i ó n y temperatu­
ra) del m a g m a (e.g., D ahlquist e t a l . , 2 0 0 6 ) . D e b i d o a
la p o sibili d a d de que el granate, en algunos granitos,
sea también de origen xenolítico, se hace necesario fi­
j ar criterios para poder distinguir entre granates
ígn e o s y m e t a m ó r fi c o s . Aunque l a s c a r a c t e r í s ti c a s
texturales pueden ser útiles p a r a realizar esa discri-
S e h a n seleccionado u n a r o c a metamórfica y u n pe­
q u e ñ o p l u t ó n g r a n í t i c o c o n g r a n a t e s . La r o c a
metamórfi c a procede d e l a Sierra d e Chepes, pertene­
c e a una s u c e s i ó n d e m e t a m o r f i s m o p r o g r e s ivo de
e d a d F a m atiniana ( O r d o v í c i c o M e d i o ) en l a que s e
han reconocido cuatro z o n a s principales (D ahlquist y
B aldo 1 9 96; P ankhurst et a l . 1 9 9 8 ; D ahlquist et a l .
2 0 05 ) : 1 ) z o n a d e b i o tita, 2 ) z o n a d e c o r d i erita, 3 )
zona d e andalucita + fel d e s p a t o alcalino y 4 ) zona d e
anatexis. L a s cuatro corresponden a un evento meta-
Figura 1: Fotomicrografías de granates magmáticos y metamórficos: (a) granate de un esquisto de la zona de la biotita y (b) granate
ígneo (facies 1 del plu tón Peñón Rosado) . Grt granate; Bt biotita; Ms muscovita. Luz polarizada sin analizador.
=
=
=
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Mn
"" el l*Sqm.. lv d,'
la :,:oIlO di' btOtila
=
CtWt¡.tO d� (,\rt1IUHN magmdti(O..( n lurrtJ'r
dt MiU" a"d Stodd.,d (l9B 1 )
2006
terpreta ciones erróne a s . C o m o ya ha s i d o sugerido
p o r otros autores, l a e s t abili d a d d e l granate en el b aj o
grado a b aj a presión s e debe a su elevado contenido
d e Mn ( S p e a r 1 9 93, D ahlquist 2000), resultando así
granates ricos en los comp onentes espesartina­
almandino .
L a unidad í g n e a cons i d e r a d a en e s te e s tudio es co­
nocida como Granito Peñón Rosado (GPR) . Se trata d e
un g r a n i t o l i g e r amente p e r alumino s o (ISA
1,02 1 . 1 2, D ahlqui s t e t a l . , 2 0 0 6 ) d e r i v a d o d e la fu s i ó n
p a r c i a l de metagrauvacas, e m p l a z a d o a una presión
a p r o x i m a d a d e 4,4 kb a r y en un rango d e temperatu­
r a s c o m p rend i d a s entre l o s 7 8 5 ºC y l o s c a . 640 ºC
( D a h l q u i s t e t al., 2 0 0 6 ) . E l G P R está f o r m a d o por
tres facies p r i n c i p a l e s ( D a h l qu i s t e t a l . , 2 0 0 6 ) : l a fa­
cies 1 , tonalita/trondhj emita ( S i 0 2
6 5 . 7 0 % ) ; l a fa­
c i e s 2 , g r an o d i o r i t a ( S i 0 2
7 0 . 6 0 % ) Y l a f a c i e s 3,
74 . 5 7 % ) . N o t ab l e m ente, l a s
m o n z o g r anito ( S i 0 2
t r e s facies contienen g r anate, b i o ti t a enriqu e c i d a e n
APv y MnO, j u n t o con m i c a b l a n c a r i c a en F e O d e ori­
gen magmático ( D ahlquist e t al., 2 0 0 6 ) . L o s granates
s e p r e sentan e n cristales individuales euhe d r a l e s a
subhedrales con secciones aproximadamente
hexagonales ( F i g . l b ) Y t a m a ñ o s comprendidos entre
0 , 6 y 2 , 2 mm. A menu d o m u e s tran fracturas rellenas
de h e m a t i t e s y o c a s i o n a l e s i n c l u s i o n e s d e c l o r i t a
(transformación d e b i o t i ta ) . P a r a e l e s t u d i o químico
s e s e l e c c i o n a r o n g r a n a t e s d e las f a c i e s 1 ( m u e s t r a
VCA-7079) y 3 (muestra ASP-l l 1 ) . Los resultados
a n a l í t i c o s r e s u m i d o s , de g r a n a t e s í gn e o s y
m e t a m ó rfi c o s, figuran en l a Tab l a 1 .
L o s granates cristaliz a d o s a partir d e magmas
p e r a lu m i n o s o s e s t á n c o n s t i tu í d o s p r i n c i p a l m e n t e
por e s p e s artina y almandino (Sps + Alm
82. 1 8 6 . 7 % , Tab l a 1 ), d e manera s e m ej ante a l o s granates
fo r m a d o s en condiciones d e b aj o grado metamórfico
( 8 8 . 8 - 9 0 . 5 %, Tab l a 1 ) , resultando c o m p o s i ciones
glob a l e s simila r e s . L a s c o m p o s i ciones d e l o s grana­
t e s ígne o s y m e t a m ó rfi c o s p r o y e c t a d a s en el diagra­
m a d i s crimin a to r io d e Miller y Stoddard ( 1 9 8 1 ) son
p r á c t i c amente i n d i s tinguib l e s (Fig. 2). Sin embargo,
l a d i stribución del MnO, que s e traduce en el p a trón
d e zonación de los granates, resulta s e r muy diferen­
t e . C o m o ha s i d o s u g e r i d o p o r v a r i o s a u t o r e s
Cra"al/"<': ffi"CJdos
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-
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Figura 2 : Composición de granates (Mn, Fe, Mg) del granito
Peñón Rosado (Dahlquist et al. 2 006) y de esquis tos de la zona
de la b iotita (Dahlquist, 2 000). El campo gris corresponde a la
compilación de composiciones de granates de Miller y S toddard
(1 981). Según estos au tores la gran mayoría de los granates
ígneos supera el 1 0 % de Mn.
mórfico d e baja presión y alta temperatura que culmi­
na en l a zona d e m á s alto grado con l a fusión d e los
metase dimentos (D ahlquist e t al. 2 0 05 ) . L a muestra
con granate seleccionada (MA-22 6 ) e s un e s quisto d e
l a zona d e b i o t i t a con l a siguiente a s o c i a ción mine r a l :
Bt-Ms-Qtz ± Grt ± Crd ± Chl . El cálculo d e l a presión
y de l a temperatura, u s ando el programa TWEEQU de
Berman ( 1 9 9 1 ) , a r r oj a valores d e ca. 4 3 0 º C y 2 . 1 0
kb ar, r e s p e ctivamente (Dahlquist 2 0 0 0 ) . L o s granates
son de g r a n o fino ( - 0 . 0 2 a 0 . 0 6 m m d e d i á m e t r o )
euhedrales a subhe d r a les, c o n e s c a s a s inclusiones d e
minerales o p a c o s ( F i g . l a ) . Llam ativamente, s u s ca­
r a c t e r í s t i c a s petrográficas generales son s i m i l a r e s a
las de algunos granates magmáticos citados en l a lite­
ratura ( e . g . Miller y S t o d d a r d 1 9 8 1 , Fig. 2 c ; Hogan
1 9 9 6 ) . E n consecuencia, en b a s e a una simple inspec­
ción textura!, los granates metamórfi c o s incorpo r a d o s
a un m a g m a granítico c o m o xenocristales p u e d e n ser
confun d i d o s con los d e origen ígneo y conducir a inF acies ígnea ó roca
=
GPR1
GPR1
GPR1
GPR3
Muestra
VCA-7079
VCA-7079
VCA-7079
ASP- 1 1 1
Ma-226
Ma-226
Número análisis
Pro (n = 7)
Pr. (n = 2)
Pro (n = 4)
Pro (n = 9)
Pro (n = 3)
Pro (n = 2)
ZC
ZCI
ZBM
ZC-B
ZC
B
Esquisto
metamórfica
Granates magmáticos
Mineral
Granates metamórficos
Miembros finales calculad o s siguiendo a Deer et al. ( 1992)
Almandino
53,32
5 1,24
47,78
44,2
45, 71
4,1 3
3,81
41,74
Grosularia
4,22
1,52
2,5 1
3,93
Piropo
1 3,65
1 1,23
9,04
14,79
6,8 7
7, 15
Espesartina
28,80
33,67
38,91
38,82
44,75
47,08
Referencias: ZC = Zona Central; ZCI = Zona de composición intermedia; ZBM = Zona de borde marginal; ZC - B
= Zona central y borde. B
=
Borde. Pro = Promedio. GPR1,3 = Granito Peñón Rosado facies 1 y 3 respectivamente.
Datos a partir de Dahlquist (2000) y Dahlquist et al. (2006).
Tabla 1: Composiciones representativas de los granates en el Granito Peñón Rosado y en u n esquisto en la zona de biotita
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a
Muestra Ma-226, esqll islo biotilico
49
48
e
E
47
'2
46
45
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A5P- 11 1 , facies
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XXVI R E U N iÓN (SE M ) / XX R E U N i Ó N (SEA)
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40
•
Muestra VCA-7079, facies 1 dd granito Peñón Rosado tf
Difusión
gill'"
Alta difU!lión (Mn)
difusión dcspredable
Oi(u:"lon
B..,¡it
despn�abh: dlfusiOL)
•
( �tn)
•
Temperatura de
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1- 2.00 mm --1
- 2006
(Mn)
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,
TemperahlT3 de cristalización
cnslah2.ildón
ba o • 700'C
sobre � 700'C
� 1 .7S mm -------"'¡
Figura 3 : Perfiles de zonación m ineral (granates) usando el con tenido de espesartina obtenido con m icrosonda de electrones . En
(a), el granate metamórfico m uestra una clásica forma de campana. En (b), el granate se presen ta esencialmente sin zonación.
En (c) el con tenido de espesartina define una forma de campana inversa, con una amplia zona cen tral de composición homogénea
(Sps - 2 8 . 8 % ), una zona de composición in termedia (Sps - 3 3 . 7% ) Y una zona de borde marginal muy enriquecido en Mn (Sps
- 3 8 . 9 % ) . Z C Zona cen tral, ZCI Zona de composición in termedia; ZBM Zona de borde marginal; ZC-B Zona cen tral
y borde; B Borde, Sps Espesartina. Datos represen tativos en Tabla 1. Cada p u n to en la Fig. 3c representa un promedio de
3 anális is .
=
=
=
=
=
=
( Ya r d l e y, 1 9 7 7 ;
S p e a r, 1 9 9 3 ) l o s g r a n a t e s
metamórfi c o s d e bajo grado p r e sentan una zonación
normal d e l Mn « en campana» (Fig. 3 a ) , s i m i l a r a l a
d e g r a n a t e s c r i s t a l i z a d o s en m a g m a s m u y f é l s i c o s
(Si0 2
7 3 - 7 6 % ) a temperatu r a s infe r i o r e s a - 7 0 0 º C
(Le ake, 1 9 6 7; Miller a n d Sto d d ard, 1 9 8 1 ; M anning,
1 9 8 3 ) , d e b i d o a que p o r d e b aj o d e esta t e m p e r a tu r a ,
l a v e l o c i d a d d e d i fu s i ó n int r a c r i s t a l i n a s e r e d u c e
d r á s ti camente (Yardley, 1 9 77; S p e ar, 1 9 9 3 ; M anning
1 9 8 3 ) . P o r e l c o n t r a r i o , los g r a n a t e s m a g m á t i c o s
cristali z a d o s p o r encima de - 7 0 0 º C , ( v e l o c i d a d d e
difu s i ó n intracris talina eleva d a ) no tienen z o n a c i ó n
( e . g . , m u e s t r a A S P - 1 1 1 ; F i g . 3 b ) , o b i e n p r e sentan
una z o n a c i ó n d e l Mn en form a d e « ca m p a n a inve r ­
s a » , con u n a extensa r e g i ó n c e n t r a l sin z o n a c i ó n y un
marcado enrique cimiento de Mn en l o s b o r d e s mar­
ginales ( m u e s t r a VCA-7079; F i g . 3 c ) . En e s t e último
caso, e l enriquecimiento de Mn en e l borde m arginal
d e l granate habría teni d o lugar en l a s etapas p óstu­
m a s d e l a cristaliza ción, a temperaturas y a p o r deba­
jo d e los - 7 0 0 º C ( p r o b a b l e m e n t e e n c o n d i c i o n e s
sub s ó l i d a s , c o n m u y b a j a vel o c i d a d d e difusi ón) .
=
D I S C U S I Ó N Y CONCLUSIONES
Recientemente, Dahlquist et aL ( 2 0 0 6 ) constatan que
la zonación en granates es fuertemente dependiente de
la temperatura, concluyendo que zonaciones normales
del Mn con forma de « campana» son esperables en gra­
nates metamórficos de b aj o grado o en granates forma­
dos en rocas muy félsicas (Si0 2 73 a 76%), cristaliza­
dos a temperaturas inferiores a - 700ºC, donde la difu­
sión e s muy b aj a ( e . g . , aplitas y pegmatitas como las
mencionad a s por Leake, 1967 o Manning, 1 9 8 3 ) . Por el
c o n t r a r i o , a u s e n c i a de z o n a c i ó n ( A S P - 1 1 1 ) o
zonaciones de Mn con forma d e « campana inver s a »
(VCA- 7 0 7 9 ) s o n e s p e r ables en granates cristaliz a d o s
esenci almente por encima de los - 700 º c . L a zonación
en forma d e « camp ana invers a», con una extensa re­
gión central sin zonación, revela que la mayor parte
del granate cristalizó por encima de - 700 ºC (alta di­
fusión y consecuente homogeniz ación del Mn) y, sólo
su borde m arginal, lo hizo por debaj o d e esta tempera­
tur a . Aunque granates sin zonación son también ca­
racterísticos en las rocas metamórficas del alto grado,
su contenid o global de espe sartina e s mucho más b aj o
=
que el de cualquier granate ígneo, siendo e n estos ca­
sos la distinción relativamente sencill a .
A partir de la comparación entre granates de origen
previamente conocido (metamórficos e ígneos) se d e ­
muestra q u e el t i p o de zonación del Mn y, en su caso el
conteni do glob al de Mn (granates metamórficos de alto
grado), resulta ser muy útil para distinguir entre cris­
tales de origen ígneo y cristales xenolíticos en grani­
tos.
A G RA D E C I M I ENTO S
El trab aj o fue finan c i a d o p o r l o s s ub s i d i o s IM-40
2000 (ANPCyT), PIP-02082 CONICET (Argentina) y
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