COMPOSICIONES QUIMICAS DE CORDIERITAS Y BIOTITAS EN GRANITOS Y ENCLAVES ORIGEN ÍGNEO O METAMORFICO?

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U N I V E R S I D A D D E C O N C E P C I Ó N

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

1INSUGEO. Miguel Lillo 205. Tucumán (4000), Argentina. E-mail: atoselli@cpsarg.com 2

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.

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0 2 4 6 km

Choya

Andalgalá

Sedimentos y volcanitas Terciarias

Granitos porfíricos y granofiros indiferenciados Granitos Felsicos Esquistos y gneises Fallas Contactos Granitos biotítico-cordieríticos La Toma Cº Negro Cº Bola del Atajo Capillitas Mine Mus chac a Choya Andalgalá Río P ot re ro La Toma Cº Bola del Atajo Cº Negro Villavil Musc haca Villavil Capillitas Mine Prov. Road Nº 46 Pot rero R iv er Prov. Road Nº46 27º15´ 27º30´ 66º15´ 66º30´

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%

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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

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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

Granito Biotita Cordierit Enclaves Biotita Cordierita Muscovita

SiO2 67,76 35,54 47,51 62,62 33,70 46,10 43,97 TiO2 0,56 3,18 0,02 0,92 2,80 0,02 0,48 Al2O3 14,96 18,96 32,36 16,93 18,51 31,73 34,54 Fe2O3 4,53 0,55 0,00 6,85 0,00 0,00 0,00 FeO 0,00 19,41 8,29 0,00 19,79 8,42 2,19 MnO 0,09 0,36 0,51 0,11 0,26 0,63 0,01 MgO 1,68 8,26 7,75 2,86 8,38 7,49 0,59 CaO 1,18 0,01 0,03 1,50 0,02 0,02 0,00 Na2O 2,32 0,16 0,30 2,37 0,30 0,43 0,72 K2O 4,62 9,34 0,02 3,63 9,19 0,02 10,34 P2O5 0,27 0,00 0,00 0,22 0,00 0,00 0,00 Cr2O3 0,04 0,04 0,00 0,05 0,05 0,00 0,02 BaO 0,02 0,02 0,00 0,07 0,07 0,00 0,06 LOI 1,48 3,87 0,00 1,65 3,67 0,00 4,44 Total 100,05 99,06 96,33 99,69 96,81 94,30 96,80 ACNK 1,37 1,69 La/Yb 12,55 13,80 Si 5,383 4,987 5,301 4,954 6,054 AlIV 2,617 1,013 2,699 1,046 1,946 AlVI 0,787 2,992 0,734 2,973 3,66 Ti 0,364 0,000 0,331 0,000 0,050 Fe2 2,448 0,728 2,604 0,756 0,250 Fe3 0,085 0,000 0,034 0,057 0,000 Cr 0,060 0,000 0,006 0,000 0,000 Mn 0,046 0,045 0,034 0,057 0,000 Mg 1,877 1,213 1,963 1,199 0,122 Ba 0,001 0,000 0,004 0,000 0,000 Ca 0,002 0,003 0,003 0,000 0,000 Na 0,047 0,060 0,094 0,105 0,192 K 1,816 0,002 1,844 0,000 1,816 Cationes 15,000 11,000 15,000 11,000 14,000 Fe/FeMg 0,700 0,520 0,700 0,530

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

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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 biotita-muscovita 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 07-09686. Así como a colegas por la lectura del manuscrito y las valiosas sugerencias realizadas.

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FeO

Al2O3

MgO

C

P

A

AlVI+Fe3+Ti

Fe2+Mn

Mg

Mg - biotite Fe - Biotite 6599 6705 GRANITO

Fig.2

Fig.3

Fig.4

Fig.5

Fig. 1

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REFERENCIAS

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