Una pegmatita es una roca ígnea que muestra una textura muy gruesa , con grandes cristales entrelazados que suelen tener un tamaño superior a 1 cm (0,4 pulgadas) y, a veces, más de 1 metro (3 pies). La mayoría de las pegmatitas están compuestas de cuarzo , feldespato y mica , y tienen una composición silícica similar a la del granito . Sin embargo, se conocen composiciones intermedias más raras y pegmatitas máficas .
Muchos de los cristales más grandes del mundo se encuentran dentro de pegmatitas. Estos incluyen cristales de microclina , cuarzo , mica , espodumena , berilo y turmalina . Algunos cristales individuales miden más de 10 m (33 pies) de largo. [1]
Se cree que la mayoría de las pegmatitas se forman a partir de la última fracción fluida de un gran cuerpo de magma cristalizado . Este fluido residual está altamente enriquecido en volátiles y oligoelementos, y su muy baja viscosidad permite que los componentes migren rápidamente para unirse a un cristal existente en lugar de unirse para formar nuevos cristales. Esto permite que se formen algunos cristales muy grandes. Si bien la mayoría de las pegmatitas tienen una composición simple de minerales comunes en las rocas ígneas ordinarias, algunas pegmatitas tienen una composición compleja, con numerosos minerales inusuales de elementos raros. Estas pegmatitas complejas se extraen para extraer litio , berilio , boro , flúor , estaño , tantalio , niobio , tierras raras , uranio y otros productos valiosos.
La palabra pegmatita deriva del griego homérico , πήγνυμι ( pēgnymi ), que significa “unir”, en referencia a los cristales entrelazados de cuarzo y feldespato en la textura conocida como granito gráfico . [2] El término fue utilizado por primera vez por René Just Haüy en 1822 como sinónimo de granito gráfico . Wilhelm Karl Ritter von Haidinger utilizó por primera vez el término en su significado actual en 1845. [3]
Las pegmatitas son rocas ígneas excepcionalmente de grano grueso [3] compuestas de cristales entrelazados , con cristales individuales generalmente de más de 1 centímetro (0,4 pulgadas) de tamaño y, a veces, superiores a 1 metro (3 pies). [4] La mayoría de las pegmatitas tienen una composición similar al granito , de modo que sus minerales más comunes son el cuarzo , el feldespato y la mica . [4] [5] Sin embargo, se conocen otras composiciones de pegmatita, incluidas composiciones similares a la nefelina sienita [5] o gabro . [4] El término pegmatita es, por tanto, puramente una descripción textural . [6] [7] Los geólogos suelen anteponer al término una descripción de composición, de modo que la pegmatita granítica es una pegmatita con la composición de granito, mientras que la pegmatita de sienita nefelina es una pegmatita con la composición de sienita de nefelina. [6] Sin embargo, el Servicio Geológico Británico (BGS) desaconseja este uso, prefiriendo términos como pegmatita biotita-cuarzo-feldespato para una pegmatita con una composición granítica típica, dominada por feldespato con menos cuarzo y biotita. Según la terminología BGS, una roca pegmatítica (por ejemplo, un gabro pegmatítico ) es una roca de grano grueso que contiene parches de roca de grano mucho más grueso de esencialmente la misma composición. [7]
Los cristales individuales de pegmatitas pueden tener un tamaño enorme. Es probable que los cristales más grandes jamás encontrados fueran cristales de feldespato en pegmatitas de Karelia con masas de miles de toneladas. Se han encontrado cristales de cuarzo con masas medidas en miles de libras [5] y micas de más de 10 metros (33 pies) de ancho y 4 metros (13 pies) de espesor. [8] Se han encontrado cristales de espodumena de más de 12 metros (40 pies) de largo en Black Hills de Dakota del Sur , y cristales de berilo de 8,2 metros (27 pies) de largo y 1,8 metros (6 pies) de diámetro en Albany, Maine. . [5] El cristal de berilo más grande jamás encontrado fue de Malakialina en Madagascar, pesaba alrededor de 380 toneladas, con una longitud de 18 m (59 pies) y un corte transversal de 3,5 m (11 pies). [9]
Los cuerpos de pegmatita suelen ser de menor tamaño en comparación con los típicos cuerpos de rocas intrusivas . El tamaño del cuerpo de la pegmatita es del orden de magnitud de uno a unos pocos cientos de metros. En comparación con las rocas ígneas típicas, son bastante heterogéneas y pueden mostrar zonas con diferentes conjuntos minerales. El tamaño de los cristales y los conjuntos minerales generalmente están orientados paralelos a la pared de roca o incluso concéntricos para las lentes de pegmatita. [10]
Los esquemas modernos de clasificación de pegmatitas están fuertemente influenciados por la clasificación de zonas profundas de rocas graníticas publicada por Buddington (1959), y Ginsburg & Rodionov (1960) y Ginsburg et al. (1979) clasificación que categorizó las pegmatitas según su profundidad de emplazamiento y su relación con el metamorfismo y los plutones graníticos. La revisión de Cerny (1991) de ese esquema de clasificación se utiliza ampliamente; la clasificación de pegmatitas de Cerny (1991), que es una combinación de profundidad de emplazamiento, grado metamórfico y contenido de elementos menores, ha proporcionado información significativa sobre el origen de las fusiones pegmatíticas y sus grados relativos de fraccionamiento. [11]
Las pegmatitas graníticas se clasifican comúnmente en tres jerarquías (clase – familia – tipo – subtipo) dependiendo de sus características mineralógico-geoquímicas y la profundidad de su emplazamiento según Cerny (1991). Las clases son abisal, moscovita, elementos raros y miarolítico. La clase de elementos raros se subdivide según su composición en familias LCT y NYF: LCT para enriquecimiento de litio, cesio y tantalio y NYF para enriquecimiento de niobio, itrio y flúor. La mayoría de los autores clasifican las pegmatitas según los tipos y subtipos LCT y NYF. Otra contribución importante de la clasificación es el componente petrogenético de la clasificación, que muestra la asociación de pegmatitas LCT con plutones principalmente orogénicos, y pegmatitas NYF con plutones principalmente anogénicos. [12]
Las pegmatitas se forman en condiciones en las que la tasa de nucleación de nuevos cristales es mucho más lenta que la tasa de crecimiento de los cristales . Se prefieren los cristales grandes. En las rocas ígneas normales, la textura gruesa es el resultado de un enfriamiento lento en las profundidades del subsuelo. [13] No está claro si la pegmatita se forma por enfriamiento lento o rápido. [14] En algunos estudios, se ha registrado que los cristales en condiciones pegmatíticas crecen a un ritmo que oscila entre 1 ma 10 m por día. [15] Las pegmatitas son la última parte de un cuerpo de magma en cristalizar. Esta fracción fluida final está enriquecida en elementos volátiles y oligoelementos. [16] [3] El magma residual sufre una separación de fases en una fase fundida y una fase fluida hidratada saturada con sílice , álcalis y otros elementos. [8] [17] Tal separación de fases requiere la formación a partir de un magma húmedo, lo suficientemente rico en agua como para saturarse antes de que cristalicen más de dos tercios del magma. De lo contrario, la separación de la fase fluida es difícil de explicar. El granito requiere un contenido de agua del 4 % en peso a una presión de 0,5 GPa (72.500 psi ), pero sólo el 1,5% en peso a 0,1 GPa (14.500 psi) para que se produzca la separación de fases. [13]
Los volátiles (principalmente agua, boratos , fluoruros , cloruros y fosfatos ) se concentran en la fase hidratada, lo que reduce considerablemente su viscosidad. [5] La sílice en la fase hidratada está completamente despolimerizada, existiendo casi en su totalidad como ortosilicato , con todos los puentes de oxígeno entre los iones de silicio rotos. [18] La baja viscosidad promueve la rápida difusión a través del fluido, permitiendo el crecimiento de cristales grandes. [5]
Cuando este fluido hidratado se inyecta en la roca circundante , los minerales cristalizan desde el exterior hacia adentro para formar una pegmatita zonal, [5] con diferentes minerales predominando en zonas concéntricas. [18] Una secuencia típica de deposición comienza con microclina y cuarzo, con schorl y granate menores . A esto le sigue la deposición de albita , lepidolita , gema turmalina , berilo, espodumena, ambligonita , topacio , apatita y fluorita , que pueden reemplazar parcialmente algunos de los minerales de la zona anterior. [5] El centro de la pegmatita puede tener cavidades revestidas con espectaculares cristales de piedras preciosas. [19]
Algunas pegmatitas tienen una zonificación más compleja. Se reconocen cinco zonas distintas en la pegmatita Harding en las montañas Picuris del norte de Nuevo México , EE. UU. Estos son: [20]
Los cristales grandes se nuclean en los márgenes de las pegmatitas y se hacen más grandes a medida que crecen hacia adentro. Estos incluyen cristales cónicos de feldespato alcalino de gran tamaño. Es común que se presenten aplitas . Estos pueden atravesar la pegmatita, pero también formar zonas o parches irregulares alrededor del material más grueso. Las aplitas suelen estar estratificadas, mostrando evidencia de deformación. [18] Se pueden encontrar xenolitos en el cuerpo de la pegmatita, pero su contenido mineral original es reemplazado por cuarzo y feldespato alcalino, por lo que son difíciles de distinguir de la pegmatita circundante. La pegmatita también suele reemplazar parte de la roca rural circundante. [18]
Debido a que las pegmatitas probablemente cristalizan a partir de una fase dominada por fluidos, en lugar de una fase fundida, se encuentran a ambos lados del límite entre los depósitos minerales hidrotermales y las intrusiones ígneas . [7] Aunque existe un amplio acuerdo sobre los mecanismos básicos por los cuales se forman, los detalles de la formación de pegmatitas siguen siendo enigmáticos. [2] Las pegmatitas tienen características inconsistentes con otras intrusiones ígneas. No son porfídicos y no muestran margen frío . Por el contrario, los cristales más grandes suelen encontrarse en los márgenes del cuerpo de pegmatita. Si bien a veces se encuentran aplitas en los márgenes, es más probable que ocurran dentro del cuerpo de la pegmatita. Los cristales nunca están alineados de una manera que indique flujo, sino que son perpendiculares a las paredes. Esto implica formación en un ambiente estático. Algunas pegmatidades toman la forma de vainas aisladas, sin un conducto de alimentación obvio. [21] Como resultado, a veces se han sugerido orígenes metamórficos o metasomáticos para las pegmatitas. Una pegmatita metamórfica se formaría mediante la eliminación de volátiles de rocas metamórficas, particularmente gneis félsico , para liberar los componentes correctos y agua, a la temperatura adecuada. Una pegmatita metasomática se formaría por circulación hidrotermal de fluidos de alteración calientes sobre un macizo rocoso, con cambios químicos y texturales masivos. Actualmente, el metasomatismo no se ve favorecido como mecanismo para la formación de pegmatitas y es probable que tanto el metamorfismo como el magmatismo contribuyan a las condiciones necesarias para la génesis de las pegmatitas. [2]
La mayoría de las pegmatitas tienen una composición simple y, a menudo, están compuestas enteramente de minerales comunes en el granito, como feldespato, mica y cuarzo. [3] El feldespato y el cuarzo suelen mostrar textura gráfica . [5] En raras ocasiones, las pegmatitas están extremadamente enriquecidas en elementos incompatibles , como litio , cesio , berilio , estaño , niobio , circonio , uranio , torio , boro, fósforo y flúor. Estas pegmatitas complejas contienen minerales inusuales de estos elementos, como berilo, espodumena, [8] lepidolita, ambligonita, topacio, apatita, fluorita, turmalina, trifilita , columbita , monacita y molibdenita . Algunos de estos pueden ser minerales importantes . [5] Algunas piedras preciosas , como la esmeralda , se encuentran casi exclusivamente en pegmatitas. [8]
Las pegmatitas de sienita nefelina suelen contener circonio, titanio y minerales de elementos de tierras raras . [5]
Las pegmatitas gabroicas suelen consistir en piroxeno y plagioclasa entrelazados excepcionalmente gruesos . [4]
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Las pegmatitas están enriquecidas en elementos volátiles e incompatibles , lo que concuerda con su probable origen como fracción fundida final de un cuerpo de magma en cristalización. [5] Sin embargo, es difícil obtener una composición representativa de una pegmatita, debido al gran tamaño de los cristales minerales que la constituyen. Por lo tanto, la pegmatita a menudo se caracteriza tomando muestras de los minerales individuales que la componen y las comparaciones se hacen de acuerdo con la química mineral. Un error común es suponer que la zona de la pared es un margen frío cuya composición es representativa de la masa fundida original. [22]
Las pegmatitas derivadas de batolitos se pueden dividir en una familia de pegmatitas NYF, caracterizadas por un enriquecimiento progresivo en niobio , itrio y flúor, así como por un enriquecimiento en berilio, elementos de tierras raras, escandio , titanio, circonio, torio y uranio; y una familia de pegmatitas LCT, caracterizadas por una acumulación progresiva de litio, cesio y tantalio, así como por un enriquecimiento en rubidio , berilio, estaño, bario, fósforo y flúor. [23]
Las pegmatitas NYF probablemente se fraccionaron de granitos de tipo A a I que tenían relativamente poco contenido de aluminio (granitos subaluminosos a metalumínicos). Estos granitos se originaron a partir de corteza empobrecida o roca del manto. Las pegmatitas LCT probablemente se formaron a partir de granitos de tipo S o posiblemente de granitos de tipo I, con un mayor contenido de aluminio (granitos peraluminosos). [23]
Las pegmatitas intermedias (pegmatitas NYF + LCT) son conocidas y pueden haberse formado por contaminación de un cuerpo de magma inicialmente NYF con roca supracrustral fundida no agotada. [23]
Las pegmatitas suelen contener elementos y piedras preciosas raras . [24] Los ejemplos incluyen aguamarina , turmalina, topacio, fluorita, apatita y corindón , a menudo junto con minerales de estaño , tierras raras y tungsteno , entre otros. [16] [3] Se han extraído pegmatitas tanto para cuarzo como para feldespato. [25] Para la minería de cuarzo, las pegmatitas con masas centrales de cuarzo han sido de particular interés. [25]
Las pegmatitas son la fuente principal de litio , ya sea en forma de espodumena, litofilita o generalmente de lepidolita. [26] La fuente principal de cesio es la polucita , un mineral de una pegmatita zonada. [27] La mayor parte del berilio del mundo proviene del berilo de calidad no gema dentro de la pegmatita. [28] El tantalio, el niobio y los elementos de tierras raras provienen de algunas pegmatitas en todo el mundo, como la pegmatita Greenbushes , [29] el cinturón de Kibara de Ruanda y la República Democrática del Congo , la mina Kenticha de Etiopía , la provincia de Alto Ligonha. de Mozambique , [30] y la mina Mibra (Volta) de Minas Gerais , Brasil. [31]
Se encuentran ocurrencias notables de pegmatitas en todo el mundo dentro de los principales cratones y dentro de los cinturones metamórficos de facies de esquistos verdes . Sin embargo, las localidades de pegmatita sólo están bien registradas cuando se encuentra mineralización económica. [32]
Las pegmatitas se encuentran como diques , alféizares o vetas irregulares , y son más comunes en los márgenes de batolitos (grandes masas de roca ígnea intrusiva). [3] La mayoría están estrechamente relacionados espacial y genéticamente con grandes intrusiones. Pueden tomar la forma de vetas o diques en la propia intrusión, pero más comúnmente se extienden hacia la roca circundante, [5] especialmente por encima de la intrusión. [18]
Algunas pegmatitas rodeadas de roca metamórfica no tienen una conexión obvia con una intrusión mayor. Las pegmatitas en rocas metamórficas de baja ley tienden a estar dominadas por minerales de cuarzo y carbonato . Las pegmatitas en rocas metamórficas de mayor grado están dominadas por feldespato alcalino . [18]
Las pegmatitas gabroicas suelen aparecer como lentes dentro de cuerpos de gabro o diabasa . [4] Las pegmatitas de sienita nefelina son comunes en complejos ígneos alcalinos . [18]
Medios relacionados con la pegmatita en Wikimedia Commons
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