composiciones quimicas de cordierita y biotita en granito

UNIVER SIDAD DE CONCEPCIÓN
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA
10° CONGRESO GEOLÓGICO CHILENO 2003
COMPOSICIONES QUIMICAS DE CORDIERITAS Y BIOTITAS EN
GRANITOS Y ENCLAVES ¿ORIGEN ÍGNEO O METAMORFICO?
TOSELLI, A.J.1, ROSSI, J.N.1, WILLNER, A.2, BERNHARDT, H.J.2
1
2
INSUGEO. Miguel Lillo 205. Tucumán (4000), Argentina. E-mail: atoselli@cpsarg.com
Ruhr-Univ. Bochum. Universitätstr. 150. Bochum (44780). Deutschland.
INTRODUCCIÓN
La ubicuidad de la cordierita y de las biotitas en rocas ígneas y metamórficas ha llevado a
multitud de interpretaciones sobre si estos minerales que forman parte de los granitoides son de
cristalización magmática directa o restitas de metamorfitas a partir las cuales se formaron los
granitos.
Los granitos biotítico-cordieríticos del Batolito de Capillitas no son una excepción y podemos ver
una serie de interpretaciones que se fueron sosteniendo con el avance del conocimiento,
fluctuando entre un origen por cristalización magmática directa, por restitas metamórficas o por
núcleos metamórficos sobre los cuales se desarrollaron nuevas capas de origen magmático
reequilibrándose los cristales a las condiciones del fundido.
Teniendo en cuenta estas posibilidades, hemos tomado enclaves metamórficos de distintas
características que se encuentran dentro de los granitoides biotítico cordieríticos peraluminosos
de Capillitas, cuyas relaciones y características petrográficas y mineralógicas, permiten avanzar
en la interpretación genética, de las cordieritas y biotitas, de los granitos y de los enclaves
metamórficos.
GEOLOGÍA
Entre los granitoides del Cinturón Central, ricos en fenocristales de microclino y micas,
emplazados en metamorfitas de bajo grado, se destacan los granitoides de la Zona Batolítica
Central, que es donde se produce el desarrollo más notable de granitos con biotita-cordierita de
las Sierras Pampeanas (Fig.1).
Vamos a considerar a los granitos con cordierita que constituyen parte del batolito de Capillitas,
en razón de la extensión de sus afloramientos, sus relaciones con las rocas metamórficas de
facies de esquistos verdes y anfibolitas y el gran número y variedad de los enclaves que
contienen (González Bonorino, 1950; Caminos, 1979; Rapela et al., 1992; Toselli et al., 1996a,
1996c, 2000, 2001, 2002, 2003; Saavedra et al., 1999; Sial et al., 1999; Rossi et al., 2002). Los
datos composicionales del granito con biotita-cordierita y los enclaves metamórficos, pueden
verse en Tabla 1.
Todas las contribuciones fueron proporcionados directamente por los autores y su contenido es de su exclusiva responsabilidad.
27º15´
Cº Bola
del
Atajo
Capillitas
Mine
sc
haca
Potrero Riv er
Cº Negro
Mu
La Toma
Choya
o
Prov. R
0
2
4
6
ad Nº 4
27º30´
Andalgalá
Villavil
6 km
66º30´
66º15´
Sedimentos y volcanitas Terciarias
Granitos porfíricos y granofiros indiferenciados
Granitos Felsicos
a
Cº Negro
M
d Nº4 6
Pro v. Roa
Choya
Andalgalá
R ío ot rero
P
Fallas
Capillitas
Mine
c h ac
Esquistos y gneises
Cº Bola
del
Atajo
us
Granitos biotítico-cordieríticos
La Toma
Villavil
Contactos
En el batolito de Capillitas se han identificado dos facies graníticas: una de granito máfico muy
rica en biotita y cordierita, con texturas porfíricas a equigranulares de grano grueso y facies de
granito félsico, pobre en micas y generalmente equigranular.
Los monzogranitos máficos de dos micas, con textura porfírica, que son los que desarrollaremos,
constituyen los mayores afloramientos. En general, son de colores grises a rosados, de grano
grueso y contienen andalucita, sillimanita, además de cordierita, biotita, muscovita, turmalina,
circón y apatita. La composición modal es de: 65% en promedio de feldespatos + cuarzo; y 35%
en promedio, de biotita + muscovita + cordierita, siendo biotita > muscovita (González Bonorino,
1951). Los megacristales de microclino de hasta 15 cm constituyen del 15 al 50% en volumen de
la roca. El microclino pertítico se encuentra tanto en megacristales como en la pasta y presenta
inclusiones de plagioclasa euhedral, cuarzo redondeado y biotita. En las facies equigranulares es
normalmente anhedral y con maclado de albita-periclino. La plagioclasa se presenta
variablemente zoneada, mostrando zonas con patchy-zoning, donde el centro de oligoclasa
(An22) es resorbido y rodeado por albita. La biotita se presenta en laminas grandes, bien
desarrolladas y frescas, con inclusiones de circón y de monacita. La cordierita constituye una fase
adicional común que se encuentra a menudo como granos anhedrales, corroídos y con inclusiones
de biotita, cuarzo, muscovita e inclusiones de circón, mientras que el espinelo verde es raro. A
veces, la cordierita se altera a pinnita y a mica blanca. La sillimanita está presente comúnmente
como masas fibrosas de fibrolita contorneadas, o desarrolladas a partir de biotita y que también
incluyen cuarzo, plagioclasa, muscovita y cordierita. Estas formas se observan rodeando a granos
de plagioclasa, cuarzo y feldespato potásico sugiriendo que los agregados de fibrolita fueron
empujados durante el crecimiento de estos minerales (Toselli et al., 1996b.)
Dichos monzogranitos máficos, muestran inusuales intercrecimientos simplectíticos que incluyen
biotita, muscovita, cuarzo, microclino, plagioclasa, cordierita y sillimanita. Además de las
mirmequitas, la muscovita aparece reemplazando al feldespato potásico, dando lugar a la
formación de simplectitas de muscovita-cuarzo. La andalucita y cordierita también son
reemplazadas por muscovita. Las simplectitas de biotita-cuarzo, son comunes en los bordes de las
biotitas. Todas estas texturas de reacción se las considera como de origen subsolido, que habría
tenido lugar a nivel del emplazamiento final del intrusivo a aproximadamente 3,5 Kbar.
Asimismo el volumen de biotita presente en estos granitos (13 a 28%) indica que la misma sería
un material restítico, que no fue separado del fundido, al igual que la cordierita, andalucita y
fibrolita.
Los enclaves presentan formas lenticulares de pocos centímetros a un metro, mientras que
fragmentos de roca de campo (esquistos y calco-silicatos) que pueden alcanzar varios metros, se
restringen a las zonas marginales. Los enclaves pueden separarse en microgranulares restíticos,
microgranulares ígneos, metasedimentarios y de procedencia incierta, con tamaños desde pocos
centímetros a pocos metros. Ellos muestran melanosomas migmatíticos de grano medio con
biotita, andalucita, cordierita y sillimanita. En forma excepcional con tamaños de hasta 20 m, se
presentan bloques de gneises migmatíticos, con biotita, muscovita, turmalina, con fenómenos
anatécticos y transformaciones de estromatitas en diatexitas, por lo que se los considera, buenos
indicadores de las características de las rocas de la zona fuente.
En Capillitas, Linares y González (1990) registran, sobre biotita y muscovita, edades K-Ar entre
365 y 471 Ma. Mientras que Rapela et al. (1999) determinan 470±3 Ma. por U-Pb SHRIMP en
circones, de un monzogranito porfírico de dos micas.
MINERALES
Comparando la distribución de algunos elementos en las cordieritas y biotitas, del granito y en los
enclaves, observamos que, el magnesio entra en forma preferencial en la cordierita, en
comparación con la biotita asociada, de ahí que la relación FeO/MgO es siempre mas baja para la
cordierita. Por otra parte los contenidos de Al en las cordieritas, muestran pequeña variación con
la relación Al:Si próxima a 1:5. Las cordieritas no contienen cantidades importantes de TiO2, ya
que este elemento es también acomodado por la estructura de la biotita asociada; mientras que el
MnO se concentra mas en la cordierita, que en la biotita. Las cordieritas analizadas del granito
Capillitas (Tabla 1), presentan relaciones de XFe (Fe/Fe+Mg) entre 0,40 y 0,36, que están por
debajo del rango composicional de las cordieritas que determinó Clarke (1981), que en los
granitos peraluminosos están entre 0,60 y 0,40 (Fig. 1), lo que permitiría interpretadas a las
cordieritas que forman parte de los granitoides, como metamórficas de acuerdo a Schreyer
(1965). Por su parte las cordieritas de los enclaves muestran valores variables, según cada
muestra analizada, con relaciones XFe (Fe/Fe+Mg) de 0.48 a 0.39.
Tabla 1: Análisis promedio de rocas y minerales
SiO2
TiO2
Al2O3
Fe2O3
FeO
MnO
MgO
CaO
Na2O
K2O
P2O5
Cr2O3
BaO
LOI
Total
ACNK
La/Yb
Si
AlIV
AlVI
Ti
Fe2
Fe3
Cr
Mn
Mg
Ba
Ca
Na
K
Cationes
Fe/FeMg
Granito
67,76
0,56
14,96
4,53
0,00
0,09
1,68
1,18
2,32
4,62
0,27
0,04
0,02
1,48
100,05
1,37
12,55
Biotita Cordierit
35,54
47,51
3,18
0,02
18,96
32,36
0,55
0,00
19,41
8,29
0,36
0,51
8,26
7,75
0,01
0,03
0,16
0,30
9,34
0,02
0,00
0,00
0,04
0,00
0,02
0,00
3,87
0,00
99,06
96,33
5,383
2,617
0,787
0,364
2,448
0,085
0,060
0,046
1,877
0,001
0,002
0,047
1,816
15,000
0,700
4,987
1,013
2,992
0,000
0,728
0,000
0,000
0,045
1,213
0,000
0,003
0,060
0,002
11,000
0,520
Enclaves
62,62
0,92
16,93
6,85
0,00
0,11
2,86
1,50
2,37
3,63
0,22
0,05
0,07
1,65
99,69
1,69
13,80
Biotita Cordierita Muscovita
33,70
46,10
43,97
2,80
0,02
0,48
18,51
31,73
34,54
0,00
0,00
0,00
19,79
8,42
2,19
0,26
0,63
0,01
8,38
7,49
0,59
0,02
0,02
0,00
0,30
0,43
0,72
9,19
0,02
10,34
0,00
0,00
0,00
0,05
0,00
0,02
0,07
0,00
0,06
3,67
0,00
4,44
96,81
94,30
96,80
5,301
2,699
0,734
0,331
2,604
0,034
0,006
0,034
1,963
0,004
0,003
0,094
1,844
15,000
0,700
4,954
1,046
2,973
0,000
0,756
0,057
0,000
0,057
1,199
0,000
0,000
0,105
0,000
11,000
0,530
6,054
1,946
3,66
0,050
0,250
0,000
0,000
0,000
0,122
0,000
0,000
0,192
1,816
14,000
La heterogeneidad composicional de la cordierita de los enclaves y la uniformidad que muestran
la de los granitos, que a su vez es coincidente con uno de los grupos de los enclaves, permite
considerar que las mismas serían de origen restítico y que sufireron una posterior reequilibración
a las condiciones físico-químicas de cristalización del granito.
Los valores composicionales y estructurales de las biotitas, están expresados en la Tabla 1. Las
relaciones XFe (Fe/Fe+Mg) en los enclaves varían entre 0.63 y 0,51. Mientras que las de los
granitos muestran mayor homogeneidad, con valores de 0,58 y 0,53. En el diagrama Mg –
AlVI+Fe3+Ti – Fe2+Mn, (Foster, 1960) prácticamente todas las composiciones de las biotitas se
proyectan en el campo de las biotitas de Fe, aunque muy próximas a la línea Mg2=Fe2, siderofilita-eastonita- (Fig. 3). En los diagramas de biotita Al2O3 vs. MgO (Fig. 5) de Fattah y
Rahman (1994), la biotita de Capillitas (Rossi et al., 1998) lo hacen en el campo “P” (granitos
peraluminosos, incluidos los de tipo-S de sin-colisión). Lo mismo ocurre cuando se utiliza el
diagrama Al2O3 vs. FeO (Fig. 4).
En el diagrama triangular MgO-FeO-Al2O3 (Fig.2) de Fattah y Rahman (1994), según Rossi et
al. (1998) nuevamente las biotitas se proyectan en el “campo P”, estos valores se mantienen para
las biotitas de los enclaves que muestran gran uniformidad composicional y estrecho margen de
variación.
En general las biotitas tienen altos contenidos de alúmina, titanio y hierro. Si bien el valor de
Fe2O3 no se puede determinar con la microsonda, el valor estimado es bajo, que indica baja
presión parcial de oxígeno durante la anatéxis de material metasedimentario y la cristalización, lo
que sería característico de los granitos peraluminosos, incluidos los de Tipo-S y que además la
abundancia (13-28%) constituye una fuerte evidencia del origen restítico de la biotita.
DISCUSION Y CONCLUSIONES
Los caracteres mineralógicos y petrográficos de los granitoides cordieríticos considerados,
pertenecen a magmas de tipo calco-alcalino, con valores ASI = 1,1 – 1,7 y generalmente con
relaciones de K2O>Na2O (Rossi de Toselli et al. 1985).
Las relaciones La/Yb< 25, indican procedencia cortical, con carencia de granate en la fuente, así
como en los granitos máficos, lo que indica que la cordierita y los silicatos de aluminio, se
forman por debajo del campo de estabilidad del granate. Según Castro et al. (1999) el granate se
asocia con biotita a presiones mayores a 5 kbar, por fusión incongruente de la biotita. Asimismo
determinan experimentalmente que entre 3 y 6 kbar y 800º-900ºC, en gneises con biotitamuscovita se forma cordierita euhedral, con inclusiones de espinelo y a 6 kbar la cordierita
coexiste con granate, que nunca ha sido encontrado, por lo que interpretamos que estas presiones
no han sido alcanzadas.
La información disponible indica que los granitoides de Capillitas, se habrían formado bajo
condiciones de P<6 Kbar y Tº 750º-800ºC (Rossi et al., 2002; Toselli et al., 2002), lo que indica
gradientes de temperaturas >50ºC/km, para los 15 Km de profundidad, con evidencias de muy
poca migración vertical desde la fuente, lo que condicionó la separación de las fases restíticas
tales como biotita, fibrolita, cordierita, mostrando además un importante volumen de enclaves
microgranulares, migmatíticos y restíticos con cordierita, biotita, sillimanita, andalucita.
Agradecimientos: Expresamos nuestro agradecimiento a la Universidad Nacional de Tucumán, al
CONICET, PICT Nº 159 y a la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica, PICT Nº 0709686. Así como a colegas por la lectura del manuscrito y las valiosas sugerencias realizadas.
Fig. 1
Mg
MgO
6599
Fig.2
6705
Fig.3
GRANITO
Mg - biotite
C
A
P
FeO
Fe - Biotite
Al2O3
Fig.4
AlVI+Fe3+Ti
Fe2+Mn
Fig.5
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