#ThinSectionThursday 8: Litogenealogía

Uno de los aspectos más apasionantes de la Petrología Metamórfica es que de una simple roca podemos extraer una historia que se remonta millones de años atrás.

Observando los minerales y su disposición en la roca, deducimos las reacciones que han tenido lugar en ella. Esas reacciones nos permiten conocer las condiciones de presión y temperatura y, por ende, el ambiente tectónico. También nos conducen a una mineralogía previa, probablemente ya desaparecida por completo. Esa mineralogía nos apunta a una roca anterior, posiblemente sin metamorfizar (protolito), con lo que habremos dado un salto hacia atrás en el ciclo rocoso, algo así como alcanzar otro estado de consciencia. Y el protolito a su vez seguro que ha tenido una historia ajetreada que ya solo podemos atrevernos a vislumbrar en nuestra imaginación.

Un abrumador ciclo rocoso para que estéis entretenidos un rato (y no están todas las rocas). Dibujado por Phil Stoffer en 2005. Fuente: http://geologycafe.com/erosion/rock_cycle_illustrated.html

Como veis, el estudio de las rocas metamórficas se parece mucho a una investigación genealógica donde, a partir de los descendientes, vas siguiendo el rastro hacia el pasado, generación tras generación, primero con seguridad e información fidedigna y, a medida que retrocedes en el tiempo, te encuentras menos datos, información difusa, referencias poco fiables…

Paso de la geocronología a la genealogía...

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#Nombresderocasquenohasoídoentuvida

Hoy os traigo dos rocas sacadas de la colección Krantz de nombre poco común, que posiblemente no habréis oído jamás y que seguro que no volveréis a ver en vuestra vida: Predazzita y pencatita.

Láminas 43 y 44 de nuestra colección Krantz, procedentes de Canzacoli, cerca de la localidad de Predazzo, al norte de Italia.
Láminas 43 y 44 de nuestra colección Krantz, procedentes de Canzacoli, cerca de la localidad de Predazzo, al norte de Italia.

Ambas son mármoles con brucita y se diferencian en su composición química; la pencatita tiene la misma relación CaO/MgO que la dolomita, mientras que la predazzita tiene una relación CaO/MgO mayor. De hecho, la Subcomisión para la Sistemática de Rocas Metamórficas de la IUGS solo permite utilizar estos nombres cuando se conoce la composición química de la roca. Si no, hay que llamar mármoles con brucita a estas rocas.
En nuestro caso, confiaremos en que el Dr. F. Krantz haya sido bueno y que las rocas estén nombradas de acuerdo a esta norma.

Con respecto a la etimología, ya habréis deducido que el nombre predazzita está relacionado con la localidad de origen; pencatita proviene del Conde Giuseppe Marzari-Pencati, geólogo y botánico italiano que vivió entre 1779 y 1836 y que publicó un trabajo sobre esa región del norte de Italia en 1820.


Actualización 6 de marzo de 2015

El día de publicar esta entrada (ayer), David Bressan me incluye en este tuit

David, many thanks for the tip, it’s a really interesting history. El enlace nos lleva a una de las entradas de su blog donde David cuenta la importancia de las localidades de Predazzo y Canzoccoli (y del estudio del Conde Marzari-Pencati) en la etapa final del Neptunismo. Lo que en Tauromaquia se viene llamando la puntilla.


Los descendientes

Comencemos el árbol genealógico de la predazzita por lo más fácil, la generación actual, los minerales que la componen.

Predazzita con nícoles paralelos (arriba) y cruzados (abajo). Se aprecia la textura granoblástica inequigranular (cristales equidimensionales de tamaños diferentes). Campo de visión 5 mm.
Predazzita con nícoles paralelos (arriba) y cruzados (abajo). Se aprecia la textura granoblástica inequigranular (cristales equidimensionales de tamaños diferentes). Campo de visión 5 mm.

Vemos unos cristales de color marrón, muchísimo relieve, líneas de exfoliación muy bien desarrolladas y colores de interferencia altísimos, en tonos pastel. En el centro de la imagen inferior, se observan también maclas de deslizamiento muy características de este mineral cuando aparece en rocas deformadas (se deforma con mirarlo, suelo decir en clase).

Es claramente un carbonato, concretamente calcita (aquí os tenéis que fiar de mí; para distinguir la calcita de otros carbonatos hay que teñir la lámina).

El otro mineral tiene un hábito que tiende a ser equidimensional, su relieve es muy bajo y, al cruzar nícoles, descubrimos un agregado fibroso con colores de birrefringencia tirando a dorados, como si fuera la melena de un león. Pero no, no es Mufasa, es brucita.

En esta imagen se apreciar mejor las características de la brucita: bajo relieve, hábito equidimensional (arriba) y colores de interferencia (o birrefringencia) tirando a dorados abajo. Campo de visión 3 mm.
En esta imagen se apreciar mejor las características de la brucita: bajo relieve, hábito equidimensional (arriba) y colores de interferencia (o birrefringencia) tirando a dorados abajo. Campo de visión 3 mm.
Escudo de armas de la Casa de Wittelsbach, que gobernó el estado de Baviera desde 1180 hasta 1918. Fuente: «Bayern-1» de Kooij - Trabajo propio. Disponible bajo la licencia CC BY-SA 3.0 vía Wikimedia Commons.
Escudo de armas de la Casa de Wittelsbach, que gobernó el estado de Baviera desde 1180 hasta 1918. Podría ser perfectamente el escudo de armas de la famnilia Predazzita. Fuente: «Bayern-1» de Kooij – Trabajo propio. Disponible bajo la licencia CC BY-SA 3.0 vía Wikimedia Commons.

Así que el escudo de armas de esta familia podría tener como blasones rombos y leones, algo como la imagen de la derecha. Heráldica y genealogía juntas de la mano.

 

 

 

 

 

Los primeros ascendientes

Pero volvamos a lo nuestro. Calcita y brucita. CaCO3 y Mg(OH)2.

Si consultamos el Deer, Howie & Zussman (An introduction to the rock-forming minerals), algo que deberíamos hacer de vez en cuando, lo que dice de la brucita es esclarecedor (como siempre, lo más interesante está en el último párrafo): “La aparición más común de brucita es como producto de alteración de la periclasa en dolomías de metamorfismo de contacto.”

Así que realmente la brucita está pseudomorfizando a la periclasa, por eso aparece como agregados (ya decía yo que esos agregados escondían algo). Como a los pseudomorfos también se les llama fantasmas, ya lo tenemos todo: escudo de armas, un pasado majestuoso y fantasmas familiares. Scooby Doo, where are you?

Podemos ir hacia atrás un paso: la manera de obtener periclasa a partir de brucita es quitándole el agua

Mg(OH)2→MgO + H2O

O sea que, siguiendo la flecha del tiempo normal, del pasado al futuro, en un pasado relativamente reciente, una roca con calcita y periclasa fue hidratada y este último mineral se transformó en brucita.

A veces, se puede observar un relicto de periclasa en el centro de los agregados de brucita, como en la siguiente imagen

Los granos señalados con flechas rojas podrían ser relictos de periclasa preservados en el centro de agregados de brucita. Campo de visión 3 mm.
Los granos señalados con flechas rojas podrían ser relictos de periclasa preservados en el centro de agregados de brucita. Campo de visión 3 mm.

Sin embargo, al cruzar nícoles no son isótropos (la periclasa, como buen mineral cúbico, es isótropa).

Imagen anterior con nícoles cruzados. Pasa la luz, no es isótropo, no es periclasa (es calcita).
Imagen anterior con nícoles cruzados. Pasa la luz, no es isótropo, no es periclasa (es calcita).

La abuela y su historia

¿De dónde vino esta roca “parental” con calcita y periclasa?, ¿cómo se formó? Pues como bien apuntan los señores Deer, Howie y Zussman, por un metamorfismo de contacto de una dolomía (de ahí también la textura granoblástica; todo cuadra a la perfección). Nuestra entrañable abuela dolomía vivía apaciblemente en algún lugar de la corteza, a unos 7 km de profundidad, constituida ella por unos pequeños cristales de dolomita.

De repente, algo cambió. Un día apareció una masa caliente, fundida y cargada de volátiles: un plutón. Y nada volvió a ser lo mismo. ¡Si al menos el sistema hubiese sido cerrado! Lo único que le habría ocurrido a la abuela dolomía es que habría cambiado la disposición de sus pequeñas dolomitas, habría recristalizado. Pero no, el agua caliente del plutón lo empapó todo, entrando impunemente en contacto con la dolomía, de manera que sus pequeños componentes se transformaron en calcita y periclasa a partir de esta reacción

CaMg(CO3)2→CaCO3 + MgO + CO2

Al ser el sistema abierto, todo el CO2 generado por la reacción era salvajemente eliminado por el flujo de agua desde el plutón.

Estos fluidos ricos en agua y pobres en CO2, son fundamentales para la formación de periclasa y calcita a partir de dolomita. Se ve perfectamente en un diagrama en el que representamos temperatura frente a XCO2 (X se lee “fracción molar”, es decir, contenido de CO2 en el fluido; 0 representa agua pura, 1 representa CO2 puro).

Relaciones entre minerales en los mármoles dolomíticos. Diagrama realizado a presión constante (2 kbar, equivalente a unos 7 km de profundidad). Fuente: Bucher y Frey (1994). Petrogenesis of metamorphic rocks. Springer-Verlag, Berlín. 318 pp.
Relaciones entre minerales en los mármoles dolomíticos. Diagrama realizado a presión constante (2 kbar, equivalente a unos 7 km de profundidad). Fuente: Bucher y Frey (1994). Petrogenesis of metamorphic rocks. Springer-Verlag, Berlín. 318 pp.

Como se puede ver, la periclasa es estable a altas temperaturas (o sea, las predazzitas aparecerán pegadas al plutón) con fluidos ricos en agua (~0.1 CO2 y ~0.9 H2O). El agua no interviene en la reacción directamente, su papel es mantener a raya al CO2.

Observando este diagrama también nos damos cuenta de que el paso de periclasa a brucita no es solamente por hidratación, también conlleva una bajada de temperatura (por debajo de los 650ºC) y requiere contenidos en CO2 muy bajos.

Alguno se podrá preguntar: Y con tanta agua, ¿cómo no se forma brucita directamente?

Excelente pregunta. Sí, eso puede ocurrir, pero entonces la brucita ya no forma pseudomorfos y se presenta con un hábito muy diferente, como grandes cristales tabulares. Lo ilustran muy bien Williams, Turner y Gilbert en su maravilloso libro: Petrography. An introduction to the study of rocks in thin sections. Una verdadera joya del año 58.

Aunque en este mármol aparecen otros minerales, el hábito de la brucita (Bru) es el que debería tener si se formase directamente a partir de dolomita, sin periclasa como fase intermedia.
Aunque en este mármol aparecen otros minerales, el hábito de la brucita (Bru) es el que debería tener si se formase directamente a partir de dolomita, sin periclasa como fase intermedia.

La bisabuela

Poco más podemos contar de la historia de la abuela dolomía antes de transformarse en mármol con periclasa, y finalmente con brucita.

Pero sabiendo cómo son las dolomías, nos podemos hacer una idea de su pasado. Y esto ya son especulaciones, basadas en historias escuchadas por casualidad sobre familiares lejanos.

Porque las dolomías no suelen ser rocas primarias. Aunque hay excepciones, lo normal es que una dolomía se forme por modificación diagenética de una caliza, la casi mitológica bisabuela caliza. De ahí para atrás, cualquier bicho conchudo.

Cuatro generaciones de la familia Predazzita a partir de una roca con tan solo dos minerales, esto es lo que yo llamo ingeniería litogenealógica.

¿Y la pencatita?

Pencatita, prima de la predazzita con menor relación Ca/Mg. Nícoles paralelos arriba, nícoles cruzados abajo. Campo de visión 5 mm
Pencatita, prima de la predazzita con menor relación Ca/Mg. Nícoles paralelos arriba, nícoles cruzados abajo. Campo de visión 5 mm

Pues como veis, al microscopio es prácticamente indistinguible de su prima la predazzita.

La textura es la misma, aunque la mineralogía es ligeramente diferente:

  1. Hay un opaco en el centro de casi todos los agregados de brucita.
  2. Hay forsterita (este también puede estar presente en la predazzita, depende de que la abuela dolomía fuese pura o tuviese algo de SiO2).

La forsterita se reconoce muy bien, forma cristales alotriomorfos, con muy mala exfoliación y que canta mucho al cruzar nícoles. Ni el Pavarotti.

Cristal de forsterita que se reconoce muy bien al cruzar nícoles (abajo). ¡Si fuera tan fácil con Wally! Campo de visión 3 mm.
Cristal de forsterita que se reconoce muy bien al cruzar nícoles (abajo). ¡Si fuera tan fácil con Wally! Campo de visión 3 mm.

Que por cierto, ¿cómo sé que es forsterita y no fayalita? Porque en esta roca no hay hierro, lo que hay es magnesio.

Un apunte más. Con tanta agua, la forsterita también lo pasa un poco mal y se altera a serpentina.

IMG_20150303_122215

En la foto anterior os he señalado los cristales de forsterita. ¿Veis como un borde de bajo relieve que los rodea? Pues eso es serpentina.

En algún caso, el olivino ha desaparecido del todo y queda un agregado de serpentina. Con nícoles cruzados es muy llamativo: la brucita forma 50 sombras de dorado, la serpentina, 50 sombras de gris.

La flecha roja señala un agregado de brucita en sombras doradas. La flecha azul apunta a un agregado de serpentina, en sombras grises. Nícoles cruzados.  Campo de visión 3 mm.
La flecha roja señala un agregado de brucita en sombras doradas. La flecha azul apunta a un agregado de serpentina, en sombras grises. Nícoles cruzados. Campo de visión 3 mm.

Esta entrada participa en el XI Carnaval de Geología alojado por Educandonaturaleza

XI carnaval

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