La migmatita es una roca compuesta que se encuentra en ambientes metamórficos de grado medio y alto, comúnmente dentro de bloques cratónicos precámbricos . Consta de dos o más constituyentes a menudo estratificados de forma repetitiva: una capa es una roca metamórfica más antigua que fue reconstituida posteriormente mediante fusión parcial ("neosoma"), mientras que la capa alternativa tiene una apariencia pegmatítica , aplítica , granítica o generalmente plutónica (" paleosoma "). ). Comúnmente, las migmatitas se encuentran debajo de rocas metamórficas deformadas que representan la base de cadenas montañosas erosionadas. [1]
Las migmatitas se forman en condiciones extremas de temperatura y presión durante el metamorfismo progrado , cuando se produce una fusión parcial en el paleosoma metamórfico. [2] Los componentes disueltos por fusión parcial se denominan neosoma (que significa "cuerpo nuevo"), y pueden o no ser heterogéneos a escala microscópica o macroscópica. Las migmatitas suelen aparecer como venas plegadas de forma apretada e incoherente ( pliegues ptigmáticos ). [3] Estos forman segregaciones de leucosomas , componentes graníticos de color claro disueltos dentro del melanosoma , un anfíbol de color oscuro , y un entorno rico en biotita . Si está presente, un mesosoma, de color intermedio entre un leucosoma y un melanosoma, forma un remanente más o menos no modificado del paleosoma de la roca madre metamórfica. Los componentes de color claro a menudo dan la impresión de haber sido fundidos y movilizados.
La migmatita es el penúltimo miembro de una secuencia de transformaciones litologías identificadas por primera vez por Lyell, 1837. [4] Lyell tenía una percepción clara de la secuencia de diagénesis regional en rocas sedimentarias que sigue siendo válida en la actualidad. Comienza 'A' con la deposición de sedimentos no consolidados ( protolito para futuras rocas metamórficas). A medida que la temperatura y la presión aumentan con la profundidad, un protolito pasa a través de una secuencia diagenética desde roca sedimentaria porosa a través de rocas endurecidas y filitas 'A2' hasta esquistos metamórficos 'C1' en los que aún se pueden discernir los componentes sedimentarios iniciales. Más profundamente aún, los esquistos se reconstituyen como gneis 'C2' en los que se alternan folias de minerales residuales con capas cuarzo-feldespáticas; La fusión parcial continúa a medida que pequeños lotes de leucosomas se fusionan para formar capas distintas en el neosoma y se convierten en la migmatita 'D1' reconocible. Las capas de leucosomas resultantes en las migmatitas estromáticas aún retienen agua y gas [5] en una serie de reacciones discontinuas del paleosoma. Este contenido supercrítico de H 2 O y CO 2 hace que el leucosoma sea extremadamente móvil.
Bowen 1922, p184 [6] describió el proceso como "En parte debido a... reacciones entre los componentes minerales ya cristalizados de la roca y el magma restante aún fundido , y en parte a reacciones debidas a ajustes de equilibrio entre los extremos extremos". "licor madre", altamente concentrado, que, mediante congelación selectiva, se ha enriquecido con los gases más volátiles habitualmente denominados "mineralizadores", entre los que destaca el agua. JJ Sederholm (1926) [7] describió rocas de este tipo, demostrablemente de origen mixto, como migmatitas. Describió los 'icores' granitizantes como si tuvieran propiedades intermedias entre una solución acuosa y un magma muy diluido, gran parte del cual se encuentra en estado gaseoso.
El papel de la fusión parcial lo exigen pruebas experimentales y de campo. Las rocas comienzan a derretirse parcialmente cuando alcanzan una combinación de temperaturas suficientemente altas (> 650 °C) y presiones (>34 MPa). Algunas rocas tienen composiciones que producen más derretimiento que otras a una temperatura determinada, una propiedad de la roca llamada fertilidad . Algunos minerales en una secuencia se derretirán más que otros; algunos no se derriten hasta que se alcanza una temperatura más alta. [6] Si la temperatura alcanzada apenas supera el solidus , la migmatita contendrá algunas pequeñas manchas de fusión esparcidas en la roca más fértil. Holmquist (1916) denominó " anatexis " al proceso por el cual las rocas metamórficas se transforman en granulita . [8]
La segregación de la masa fundida durante la parte prograda de la historia metamórfica (temperatura > solidus) implica separar la fracción de la masa fundida del residuo, cuya gravedad específica más alta hace que se acumule en un nivel más bajo. La migración posterior de la masa fundida anatectica fluye a favor de gradientes de presión locales con poca o ninguna cristalización. La red de canales a través de la cual se movía la masa fundida en esta etapa puede perderse por la compresión del melanosoma, dejando lentes de leucosoma aisladas. El producto fundido se acumula en un canal subyacente donde queda sujeto a diferenciación . La conducción es el principal mecanismo de transferencia de calor en la corteza continental ; donde capas poco profundas han sido exhumadas o enterradas rápidamente, se produce una inflexión correspondiente en el gradiente geotérmico . El enfriamiento debido a la exposición de la superficie se realiza muy lentamente hacia las rocas más profundas, por lo que la corteza más profunda tarda en calentarse y enfriarse lentamente. Los modelos numéricos de calentamiento de la corteza terrestre [9] confirman un enfriamiento lento en la corteza profunda. Por lo tanto, una vez formado, el derretimiento anatectico puede existir en la corteza media e inferior durante un período de tiempo muy largo. Se comprime lateralmente para formar umbrales , estructuras lacolíticas y lopolíticas de granulita móvil a profundidades de c. 10 a 20 kilómetros. En el afloramiento actual sólo son visibles las etapas de este proceso detenido durante su rápido ascenso inicial. Dondequiera que la granulita fraccionada resultante sube bruscamente en la corteza, el agua sale de su fase de supercriticidad, la granulita comienza a cristalizar, primero se convierte en fusión fraccionada + cristales, luego en roca sólida, mientras aún se encuentra en las condiciones de temperatura y presión existentes más allá de los 8 km. El agua, el dióxido de carbono, el dióxido de azufre y otros elementos se disuelven bajo gran presión de la masa fundida cuando sale de condiciones supercríticas. Estos componentes ascienden rápidamente hacia la superficie y contribuyen a la formación de depósitos minerales , volcanes , volcanes de lodo , géiseres y fuentes termales . [10]
Un leucosoma es la parte de color más claro de la migmatita. [3] El melanosoma es la parte más oscura y se encuentra entre dos leucosomas o, si todavía hay restos de la roca madre más o menos no modificada (mesosoma), está dispuesto en bordes alrededor de estos restos. [3] Cuando está presente, el mesosoma tiene un color intermedio entre el leucosoma y el melanosoma. [3]
El melanosoma es una banda mineral máfica oscura formada en migmatita que se está fundiendo en una textura eutaxítica ; A menudo esto conduce a la formación de granito . Los melanosomas forman bandas con los leucosomas y en ese contexto pueden describirse como schlieren (bandas de color) o migmatíticos .
Las texturas de migmatita son producto del ablandamiento térmico de las rocas metamórficas. Las texturas Schlieren son un ejemplo particularmente común de formación de granito en migmatitas y a menudo se ven en xenolitos resitentes y alrededor de los márgenes de granitos tipo S.
Los pliegues ptigmáticos se forman mediante una deformación dúctil altamente plástica de las bandas gneísicas y, por lo tanto, tienen poca o ninguna relación con una foliación definida , a diferencia de la mayoría de los pliegues regulares. Los pliegues ptigmáticos pueden ocurrir restringidos a zonas de composición de la migmatita, por ejemplo, en protolitos de lutita de grano fino versus protolitos arenosos granoblásticos gruesos .
Cuando una roca sufre una fusión parcial, algunos minerales se funden (neosoma, es decir, recién formados), mientras que otros permanecen sólidos (paleosoma, es decir, formaciones más antiguas). El neosoma está compuesto por zonas de colores claros (leucosoma) y zonas oscuras (melanosoma). El leucosoma se encuentra en el centro de las capas y está compuesto principalmente de cuarzo y feldespato. El melanosoma está compuesto de cordierita , hornblenda y biotita y forma las zonas de pared del neosoma. [2]
En 1795, James Hutton hizo algunos de los primeros comentarios sobre la relación entre el gneis y el granito: “Si el granito está verdaderamente estratificado y esos estratos están conectados con los demás estratos de la tierra, no puede reclamar originalidad; y la idea de montañas primitivas, tan empleada últimamente por los filósofos naturales, debe desaparecer en una visión más amplia de las operaciones del globo; pero es cierto que el granito o una especie de piedra del mismo tipo se encuentra así estratificado. Es el granit feuilletée del señor de Saussure y, si no me equivoco, lo que los alemanes llaman gneis. [11] La pequeña penetración de gneis, esquistos y depósitos sedimentarios alterados por metamorfismo de contacto, alternando con materiales graníticos a lo largo de los planos de esquistosidad, fue descrita por Michel-Lévy en su artículo de 1887 'Sur l'Origine des Terrains Cristallins Primitifs'. Hace las siguientes observaciones: “Primero llamé la atención sobre el fenómeno de la penetración íntima, 'lit par lit' de las rocas graníticas y granulíticas eruptivas que siguen los planos de esquistosidad de los gneises y esquistos... Pero en el medio, en las zonas de contacto Inmediatamente sobre las rocas eruptivas, cuarzos y feldespatos se insertan, lecho tras lecho, entre las hojas de las lutitas micáceas; partió de una lutita detrítica, ahora lo encontramos definitivamente transformado en un gneis reciente, muy difícil de distinguir de los gneis antiguos”. [12]
La coincidencia de la esquistosidad con la ropa de cama dio lugar a las propuestas de metamorfismo estático o de carga, propuestas en 1889 por John Judd y otros. [13] En 1894, L. Milch reconoció que la presión vertical debida al peso de la carga suprayacente era el factor de control. [14] En 1896 Home y Greenly coincidieron en que las intrusiones graníticas están estrechamente asociadas con procesos metamórficos "la causa que provocó la introducción del granito también resultó en estos altos y peculiares tipos de cristalización". [15] Un artículo posterior de Edward Greenly en 1903 describió la formación de gneis graníticos por difusión sólida y atribuyó el mecanismo de aparición de luz-par-iluminación al mismo proceso. Greenly llamó la atención sobre las finas y regulares vetas de material inyectado, lo que indicaba que estas operaciones se realizaban en rocas calientes; también a septos intactos de rocas rurales, lo que sugería que la expresión del magma se producía por difusión silenciosa y no por inyección forzada. [16] En 1907, Sederholm llamó palingenesia al proceso de formación de migmatitas. y (aunque incluía específicamente fusión y disolución parcial) consideró fundamental para el proceso la inyección de magma y sus rocas veteadas y brechadas asociadas. [17] La sucesión ascendente de gneis, esquistos y filitas en el Urgebirge de Europa Central influyó en Ulrich Grubenmann en 1910 en su formulación de tres zonas profundas de metamorfismo. [18]
Holmquist encontró gneises de alta calidad que contenían muchos parches pequeños y vetas de material granítico. No había granitos en las cercanías, por lo que interpretó que los parches y vetas eran sitios de recolección de exudado parcial derretido de las partes ricas en mica del gneis huésped. [19] Holmquist dio a estas migmatitas el nombre de 'venite' para enfatizar su origen interno y distinguirlas de las 'arterites' de Sederholm. El cual también contenía vetas de material inyectado. Posteriormente, Sederholm puso más énfasis en las funciones de la asimilación y las acciones de los fluidos en la formación de migmatitas y utilizó el término "icor" para describirlas.
Persuadido por la estrecha conexión entre la migmatización y los granitos aflorantes, Sederholm consideró las migmatitas como un intermediario entre las rocas ígneas y metamórficas. [20] [21] Pensó que las separaciones graníticas en los gneis con bandas se originaron a través de la acción de fusión o de un fluido nebuloso, el icor , ambos derivados de granitos cercanos. Una visión opuesta, propuesta por Holmquist, era que el material granítico procedía de la roca adyacente, no de los granitos, y que se segregaba mediante transporte de fluidos. Holmquist creía que tales migmatitas reemplazantes se producían durante el metamorfismo en un grado metamórfico relativamente bajo, y la fusión parcial solo intervenía en un grado alto. Por lo tanto, la visión moderna de las migmatitas se corresponde estrechamente con el concepto de ultrametamorfismo de Holmquist y con el concepto de anatexis de Sederholm, pero está lejos del concepto de palingenesia, o de los diversos procesos metasomáticos y subsolidus propuestos durante el debate sobre la granitización. [22] Read consideró que las rocas metamorfoseadas regionalmente resultaron del paso de ondas o frentes de soluciones metasomatizantes fuera del núcleo central de granitización, por encima del cual surgen las zonas de metamorfismo. [23]
El nombre original de este fenómeno fue definido por Sederholm (1923) [24] como una roca con "fragmentos de roca más antigua cementados con granito", y fue considerado por él como un tipo de migmatlte. Existe una estrecha conexión entre las migmatitas y la aparición de "brechas de explosión" en esquistos y filitas adyacentes a intrusiones de diorita y granito. También se pueden encontrar rocas que coinciden con esta descripción alrededor de cuerpos ígneos intrusivos en rocas rurales de baja ley o sin metamorfosear. Brown (1973) argumentó que las agmatitas no son migmatitas y deberían denominarse "brechas de intrusión" o "aglomerados de respiradero". Reynolds (1951) [25] pensó que el término "agmatita" debería abandonarse.
Estudios geocronológicos recientes de terrenos metamórficos de facies de granulita (por ejemplo, Willigers et al. 2001) [26] muestran que las temperaturas metamórficas se mantuvieron por encima del solidus de granito durante entre 30 y 50 millones de años. Esto sugiere que una vez formado, el derretimiento anatectico puede existir en la corteza media e inferior durante un período de tiempo muy largo. La granulita resultante es libre de moverse lateralmente [27] y hacia arriba a lo largo de las debilidades de la sobrecarga en direcciones determinadas por el gradiente de presión.
En áreas donde se encuentra debajo de una cuenca sedimentaria cada vez más profunda , una porción de granulita fundida tenderá a moverse lateralmente debajo de la base de rocas previamente metamorfoseadas que aún no han alcanzado la etapa migmática de anatexis . Se congregará en áreas donde la presión es menor. La masa fundida perderá su contenido volátil cuando alcance un nivel en el que la temperatura y la presión sean inferiores al límite de la fase de agua supercrítica. El derretimiento cristalizará en ese nivel y evitará que el siguiente derretimiento alcance ese nivel hasta que la presión persistente del magma empuje la sobrecarga hacia arriba.
Para las rocas arcillosas migmatizadas , la fusión parcial o fraccionada produciría primero una fusión parcial rica en elementos volátiles e incompatibles de composición granítica . Dichos granitos derivados de protolitos de rocas sedimentarias se denominarían granito tipo S , son típicamente potásicos, a veces contienen leucita , y se denominarían adamelita , granito y sienita . Los equivalentes volcánicos serían riolita y riodacita .
Las rocas ígneas o de la corteza inferior migmatizadas que se funden lo hacen para formar un granito granítico de tipo I similar , pero con firmas geoquímicas distintas y una mineralogía típicamente plagioclasa dominante que forma composiciones de monzonita , tonalita y granodiorita . Los equivalentes volcánicos serían la dacita y la traquita .
Es difícil fundir rocas metamórficas máficas excepto en el manto inferior, por lo que es raro ver texturas migmatíticas en dichas rocas. Sin embargo, la eclogita y la granulita son rocas máficas más o menos equivalentes.
El petrólogo finlandés Jakob Sederholm utilizó el término por primera vez en 1907 para rocas dentro del cratón escandinavo en el sur de Finlandia . El término se deriva de la palabra griega μιγμα : migma , que significa mezcla.
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