Los granitos de tipo S son una categoría de granitos propuesta por primera vez en 1974. [1] Se reconocen por un conjunto específico de características mineralógicas , geoquímicas , texturales e isotópicas . Los granitos de tipo S están sobresaturados en aluminio , con un índice ASI mayor que 1,1 donde ASI = Al 2 O 3 / (CaO + Na 2 O + K 2 O) en porcentaje molar; [1] [2] [3] Las características petrográficas son representativas de la composición química del magma inicial tal como lo propusieron originalmente Chappell y White y se resumen en su tabla 1. [1] [4]
Al igual que todos los granitos , la mineralogía modal de los granitos de tipo S está dominada por feldespatos alcalinos y plagioclasas y cuarzo . Por lo tanto, los granitos de tipo S están sobresaturados de sílice (contienen cuarzo) y no contienen feldespatoides . Una característica interesante de los granitos de tipo S, a escala de muestra manual, es que los feldespatos alcalinos son típicamente de color blanco (en lugar de rosado) excluyendo las muestras que han sido afectadas por la erosión y la alteración. En la figura 1 se muestra una fotomicrografía, tomada con luz polarizada cruzada, de feldespato alcalino del granito Strathbogie de tipo S de Australia.
Se muestran ejemplos de texturas de granito y mineralogía como se ve en losas aserradas de muestras manuales recolectadas de granitos del Cinturón Plegado de Lachlan , Australia. Esto incluye enclaves de rocas metamórficas oscuras, lineadas, ovoides en la Granodiorita Cooma de tipo S. Algunos investigadores consideran que estos enclaves representan restita y otros xenolitos metasedimentarios . [5] El Granito Granya de tipo S muestra los característicos feldespatos blancos, cuarzo gris y biotita negra , el mineral altamente reflectante es moscovita . El Granito Strathbogie de tipo S aflora en las Cordilleras Strathbogie de Australia. Una muestra manual del Granito Strathbogie tiene una textura porfídica con cristales más grandes de cuarzo gris, llamados fenocristales, colocados en una matriz de grano más fino de cuarzo y feldespato. Los fenocristales prismáticos más oscuros en esta muestra del Granito Strathbogie son cordierita . Los geólogos utilizan diferencias en mineralogía y textura, como se muestra aquí, para subdividir grandes batolitos de granito en subdominios en mapas geológicos . [6]
Los minerales menores en los granitos de tipo S reflejan que la saturación de aluminio o el índice ASI de la roca es mayor que 1,1 mol%. [ cita requerida ] Estos minerales incluyen cordierita , moscovita , granate y silimanita . Dentro de los volcanes de tipo S, la cordierita se presenta en lugar de clinopiroxeno . La presencia de estos minerales de silicato aluminoso se utiliza comúnmente como un medio para clasificar inicialmente los granitos como "tipo S". Las fotomicrografías de estos minerales en sección delgada de granitos de tipo S del cinturón plegado de Lachlan se muestran en la figura 2a y 2b. Los granitos de tipo S también pueden contener biotitas ricas en aluminio, hierro y magnesio . [4] Las composiciones de biotita de los granitos de tipo S son más aluminosas que las de los granitos de tipo I, en consonancia con el índice ASI más alto de los granitos de tipo S.
Las figuras 3a y 3b son fotomicrografías de secciones delgadas de la muestra CC-1 de la granodiorita Cooma, cinturón plegado de Lachlan, Australia.
En luz polarizada plana (PPL, Fig. 3a) el mineral biotita es de color marrón claro a marrón rojizo "astuto" con manchas circulares oscuras conocidas como " halos pleocroicos ". La moscovita es clara y la silimanita es el mineral más fibroso-acicular dentro de la zona oscura de la imagen. En luz polarizada cruzada (Fig. 3b) la moscovita muestra birrefringencia colorida y la silimanita es de la variedad "fibrolita". La silimanita se considera un mineral de diagnóstico para granitos peraluminosos de tipo S. Las figuras 4a y 4b muestran el mineral cordierita , que también se considera un mineral de diagnóstico para granitos peraluminosos de tipo S en el granito Strathbogie (muestra CV-142). El fenocristal de cordierita subédrico que se muestra aquí es incoloro en luz polarizada plana, pero puede mostrar un color azul claro en algunos minerales y es gris en luz polarizada cruzada. Es un mineral ortorrómbico y muestra una forma cristalina prismática con exfoliación imperfecta.
Los minerales accesorios que se observan comúnmente en los granitos de tipo S incluyen circón , apatita , turmalina , monacita y xenotima . La monacita se considera un mineral accesorio de diagnóstico de los granitos de tipo S, mientras que la allanita es diagnóstica de los granitos de tipo I. Los minerales de óxido en los granitos de tipo S serán más comúnmente ilmenita en lugar de magnetita . [1] [4]
Los minerales accesorios en los granitos de tipo S suelen estar asociados con la biotita o aparecer como inclusiones en ella. Por ejemplo, la apatita aparece en los granitos de tipo S en mayor abundancia modal y como cristales más grandes y discretos que en los granitos de tipo I. [1] [4]
Las figuras 5a, 5b y 5c muestran el mineral turmalina asociado con el cuarzo en la muestra CV-114 del granito Strathbogie, Australia. Las figuras 5a y 5b están ambas en luz polarizada plana con la orientación de la turmalina rotada para mostrar su cambio característico de color conocido como pleocroísmo.
El mineral de fosfato de calcio apatita es un mineral accesorio común de los granitos de tipo S. Normalmente se asocia espacialmente con el mineral biotita. La Figura 6 es una fotomicrografía de luz polarizada plana que muestra cristales de apatita (transparentes) incluidos en un grano de biotita marrón de la muestra CV-126 del granito Strathbogie. Los círculos oscuros con un centro transparente son halos pleocroicos que se forman como resultado del daño por radiación a la biotita a partir de inclusiones minerales que contienen altas concentraciones de uranio y/o torio.
La alteración en granitos de tipo S puede producir, en orden de abundancia, clorita, mica blanca, minerales arcillosos, epidota y sericita. La cordierita y la silimanita rara vez se observan sin halos de alteración de mica blanca, clorita, moscovita y minerales arcillosos, y se pueden identificar fácilmente por la presencia de estos halos. [4]
El índice de color de los granitos de tipo S puede variar de melanocrático a leucocrático. Los índices de color más altos se correlacionan con proporciones más altas de plagioclasa a feldespato alcalino. [7] El mineral de índice de color alto más común en un granito de tipo S es la biotita. [1] [4]
Los granitos de tipo S, al igual que otros tipos de granito, pueden variar en tamaño de cristal de afanítico a fanerítico; las distribuciones de tamaño de cristal incluyen texturas porfídicas, seriadas y, raramente, equigranulares. Se pueden encontrar xenolitos/enclaves máficos en granitos de tipo S. Se pueden encontrar texturas granofíricas en granitos de tipo S, particularmente en los leucocráticos. En los granitos porfídicos de tipo S, los fenocristales son comúnmente feldespatos, pero también pueden ser cuarzo y, en casos raros, como el granito Strathbogie, cordierita . La Figura 7 muestra un ejemplo de textura granofírica en el granito Strathbogie. El mineral cuarzo (gris claro a blanquecino) forma cristales irregulares a angulares de tamaño variable que están íntimamente intercrecidos con el mineral feldespato (gris oscuro), lo que indica una cristalización rápida.
Un cambio rápido de presión, debido a la pérdida de componentes volátiles (por ejemplo, agua disuelta en la masa fundida) durante la cristalización puede dar lugar a un período de cristalización rápida. Los cambios en las formas de crecimiento de los cristales que se interpretan como resultado de esta pérdida de presión se conocen como texturas de "extinción por presión". La Figura 8 es una fotomicrografía en luz polarizada cruzada que muestra el intercrecimiento de feldespato alcalino ( núcleo de pertita ) y cuarzo (en extinción cerca del borde del cristal de feldespato), cubierto por un borde parcial de textura de plagioclasa en la muestra CV-114 del granito Strathbogie (luz polarizada cruzada). Se interpreta que esta textura representa una extinción parcial posiblemente debida a una pérdida de presión.
Las características principales de los granitos de tipo S incluyen niveles más bajos de sodio y calcio, y niveles elevados de sílice y aluminio. El contenido de hierro y magnesio se correlaciona con el índice de color en los granitos de tipo S. Además, los granitos de tipo S contienen más magnesio que hierro. Con respecto al aluminio, los granitos de tipo S siempre son peraluminosos , o tienen una relación total de álcali (+calcio) a aluminio de más de uno. [4]
Los granitos de tipo S contienen niveles elevados de potasio , rubidio y plomo , y están empobrecidos en estroncio . [4] Con respecto a los elementos de tierras raras , los granitos de tipo S están ligeramente empobrecidos en elementos de tierras raras en comparación con otros tipos de granito. [8]
Las características de los isótopos de estroncio en los granitos de tipo S son más variables y radiogénicas que en los plutones de tipo I. Con respecto a los isótopos de oxígeno , los granitos de tipo S están enriquecidos con oxígeno pesado. Los circones dentro de los granitos de tipo S pueden heredarse y pueden ser anteriores a la ubicación del granito. [4]
Los granitos de tipo S se denominan así como una abreviatura de tipo “supracrustal”. La interpretación de los granitos de tipo S es que provienen de la fusión parcial de rocas sedimentarias (supracrustales) que han pasado por uno o más ciclos de meteorización. La evidencia de esto incluye el enriquecimiento de aluminio y sílice, causado por el proceso de meteorización de la roca fuente. La meteorización hace que los álcalis, como el sodio, abandonen la roca y, por lo tanto, la enriquezcan con componentes no solubles. [1] [4]
La línea IS es un contacto observado entre granitos de tipo I y S en un terreno ígneo. Este contacto suele estar claramente definido; un ejemplo de esto se da en el cinturón plegado de Lachlan en Australia. La línea IS se interpreta como la ubicación de una paleoestructura en el subsuelo que separaba las zonas de generación de los dos fundidos diferentes. [1] [4]
Los plutones de granito se pueden agrupar en suites y supersuites según sus regiones de origen, que a su vez se interpretan comparando sus composiciones. [9] Esta interpretación proviene de la representación gráfica de diferentes concentraciones de elementos en función del nivel de evolución del granito, generalmente como porcentaje de sílice o su relación magnesio-hierro. Las rocas ígneas con la misma región de origen se representarán a lo largo de una línea en el espacio de sílice-elemento.
Los granitos rastreados hasta la misma región de origen a menudo pueden tener una mineralogía muy variable; el índice de color, por ejemplo, puede variar mucho dentro del mismo batolito. Además, muchos minerales resisten la fusión y no se fundirían a las temperaturas que se sabe que crean los magmas que forman los granitos de tipo S. Una teoría que explica esta anomalía mineralógica es la desmezcla de restitas . [5] En esta teoría, los minerales que son resistentes a la fusión, como los minerales de silicato máfico (por ejemplo, los minerales de índice de color), no se funden sino que son extraídos por la fusión en estado sólido. Por lo tanto, las fusiones que están más lejos de sus regiones de origen contendrían una abundancia modal menor de los minerales de índice de color, mientras que las más cercanas a sus regiones de origen tendrían un índice de color más alto. Esta teoría complementa las teorías de fusión parcial y cristalización fraccionada .
Otros modelos incluyen: mezcla de magmas , asimilación cortical y mezcla de regiones de origen . Estudios más recientes han demostrado que las regiones de origen de los magmas de tipo I y tipo S no pueden ser homogéneamente ígneas o sedimentarias, respectivamente. [10] En cambio, muchos magmas muestran signos de provenir de una combinación de materiales de origen. Estos magmas se pueden caracterizar por tener una serie de características isotópicas de neodimio y hafnio que pueden considerarse como una combinación de características isotópicas de tipo I y S. [11] La mezcla de magmas es otro aspecto de la formación de granito que debe tenerse en cuenta al observar granitos. La mezcla de magmas ocurre cuando magmas de una composición diferente intruyen un cuerpo de magma más grande. En algunos casos, los fundidos son inmiscibles y permanecen separados para formar colecciones tipo almohada de magmas máficos más densos en el fondo de cámaras de magma félsico menos densas. Los basaltos almohada máficos mostrarán una matriz félsica, lo que sugiere una mezcla de magmas. Alternativamente, los fundidos se mezclan entre sí y forman un magma de composición intermedia entre el fundido intrusivo y el intruido.
Ejemplos bien conocidos de granitos de tipo S se encuentran en:
