Viacrucis mineral

Los petrólogos metamórficos usamos la geometría de las inclusiones presentes en porfiroblastos para conocer la relación temporal entre entre el crecimiento de esos porfiroblastos y la deformación.

Diagrama que muestra cómo diferentes porfiroblastos pueden preservar los distintos estadios de desarrollo de la foliación. Modificado de Johnson (1999).

Dicha relación nos da una idea de la evolución estructural de la roca, ya sea usando el modelo clásico propuesto por Zwart en su tesis doctoral de minerales pre, sin y postcinemáticos, o el modelo propuesto por Tim Bell.

Según el modelo clásico, las inclusiones de cuarzo en la estaurolita indican que se trata de un cristal sincinemático crecido durante un cizallamiento sinistrorso. En el modelo de Bell el cristal no rota, lo que giran son las foliaciones. En este caso, las inclusiones en la estaurolita indican que creció en un estadio 4 de transposición de una primera foliación por otra. El campo de la fotografía es de unos 4 mm.

Sin embargo, en algunos casos, la geometría de las inclusiones no refleja la evolución estructural de la roca, sino que está controlada por la red cristalina del mineral. Las inclusiones pueden ser adsorbidas de manera preferente por determinadas caras cristalinas u otra parte de un porfiroblasto idioblástico (un cristal grande con sus caras cristalinas bien desarrolladas).

El caso más conocido es el de la cruz de la quiastolita que se forma en ciertos cristales de andalucita. Aunque existen diversos modelos para explicar estas inclusiones (expuestas en Spry, 1969 y Shelley, 1993), para Winter (2009) la mejor la publicó Frondel en 1934. Según este autor, la cruz se forma por la adsorción selectiva de impurezas (típicamente grafito) en las esquinas de la andalucita. La presencia de estas impurezas, retrasa el crecimiento de las esquinas, dando lugar a la formación de un entrante. La repetición de este ciclo de crecimiento-retardo-crecimiento es lo que proporciona la forma de pluma a los cuatro brazos de la cruz.

Cruz de quiastolita en pseudomorfos de andalucita y modelo de Frondel para explicar su formación. La foto de la izquierda está tomada en un microscopio petrográfico con nícoles paralelos y el campo de visión es de 5 mm.

Estas inclusiones no solamente se observan al microscopio, se pueden ver también en muestra de mano.

Pizarra mosqueada con porfiroblastos de quiastolita. La presencia de este mineral y su disposición aleatoria sugieren un origen por metamorfismo de contacto. Alrededores de la playa de A Lanzada (O Grove, Pontevedra)

Las pautas en forma de cruz de las inclusiones son mucho menos comunes en otros minerales. Aquí os pongo un espectacular ejemplo de un granate con una curiosa distribución de sus inclusiones.

La disposición de las inclusiones en granate está controlada por la cristalografía. Esquisto con granate, SE de Idaho (EE.UU.). Foto tomada en un microscopio petrográfico con nícoles paralelos. El campo de visión es de 7 mm.

Como podéis ver, las cruces no son exclusivas de la Semana Santa.

Esta entrada participa en el en el V Festival de la Cristalografía que organiza Ciencia y Presencia y en el VII Carnaval de Geología alojado por @Petromet en Veritas est in puteo.

Referencias
Frondel, C. (1934). Selective incrustation of crystal forms. American Mineralogist, 19, 319-329.
Johnson, S.E. (1999). Porphyroblast microstructures: A review of current and future trends. American Mineralogist, 84, 1711–1726.
Shelley, D. (1993). Igneous and Metamorphic Rocks Under the Microscope. Chapman and Hall, London.  1 edition. 445 pp.
Spry, A. (1969). Metamorphic Textures. Pergamon. Oxford. 1 edition. 350 pp.
Winter, J.D. (2009). Principles of igneous and metamorphic petrology. Prentice Hall, New Jersey. 2 edition. 720 pp.