En las calizas sedimentarias récord del son a veces muy puro y debido a calcita en sí es estable bajo la mayoría de condiciones de corteza estas rocas no pueden desarrollar nuevos minerales durante el metamorfismo. Sin embargo, muchas de las calizas contienen otros componentes tales como granos detríticos o dolomita diagenética, y estos pueden reaccionar extensamente con calcita durante el metamorfismo. Muchos sedimentos que contienen una mezcla de componentes de carbonato y silicato también son comunes, y hay un espectro completo posible entre los sedimentos puramente carbonato y puramente de silicato.

Las rocas metamórficas reflejan la variabilidad del registro sedimentario, y así también se incluyen tanto los mármoles puros y una gama de metasedimentos con proporciones variables de carbonato. Sin embargo, también es inusual, sobre todo en medio de altas calificaciones, para encontrar metasedimentos que son ricos en silicatos Ca o Ca-Mg como zoisita, grosularia, anfíbol o diópsido, pero que contienen poco o nada de carbonato. Estas rocas se conocen como calcosilicatos, y en muchos casos son probablemente los productos de metamorfismo de carbonato originalmente. Teniendo sedimentos, deducimos esto porque calcita y dolomita son la principal fuente de Ca y componentes de los sedimentos, y las reacciones en las que participan normalmente implican ruptura de carbonatos con pérdida de CO2 en la producción de silicatos. Skarn, una variedad de roca calcosilicatadas formado por la interacción entre metasomatismo de mármol y rocas de silicatos. Los ejemplos más espectaculares son el resultado de la intrusión del granito en mármol.

En la práctica, por lo tanto, se hace conveniente para la descripción de los sedimentos calcáreos metamorfoseados dividirlos en dos categorías: las calizas en el que los carbonatos son abundantes; y calcosilicatos con poco o nada de carbonato. El rango posible en la mineralogía de la calcosilicatos es muy grande, ya que depende de la mezcla exacta de componentes sedimentarias en la capa original, además de ser susceptible a las interacciones metasomáticas con las capas adyacentes. Por esta razón, no se intentará proporcionar aquí una guía completa de la mineralogía de calcosilicatos, a pesar de que a menudo son indicadores sensibles de grado metamórfico. Sin embargo, algunos ejemplos de los tipos de zonificación mineralógica más comúnmente encontrados se describen más adelante en el capítulo. Las composiciones de las fases analizadas en este capítulo se enumeran en el Glosario.

MÁRMOLES - CALCITA

El término de mármol se utiliza para las rocas calcáreas metamorfoseadas con minerales donde dominan carbonato. Muchos mármoles están compuestos únicamente de calcita con cuarzo y menos filosilicatos, inicialmente de origen detrítico. Hay a veces grafito derivado de restos orgánicos, y pirita es también un accesorio común. La asociación mineral en un mármol de este tipo ofrece pocas pistas sobre las condiciones de formación, ya que la calcita es estable en absoluto, sino en las más altas presiones, y aun cuando el aragonito se forma durante el entierro, es probable que en la mayoría de los casos para volver completamente a calcita durante el levantamiento, excepto a temperaturas muy bajas. A temperaturas muy altas y bajas presiones, la calcita puede reaccionar con cualquier cuarzo presentado para producir silicato de calcio, wollastonita. A pesar de la falta si la reacción mineralógica en mármoles de calcita, que son susceptibles a extensos cambios de textura debido a la recristalización de calcita para producir un tamaño de grano más grueso y, a menudo una orientación preferida.

La reacción para formar wollastonita proporciona un ejemplo simple de uno de los tipos más comunes de reacción a ocurrir en las rocas carbonatadas, es decir, una reacción de descarbonatación:

El H2O, CO2 forma un fluido supercrítico en condiciones metamórficas, con una densidad que es ampliamente similar a la del agua supercrítica, aunque ligeramente mayor bajo condiciones más metamórficas.

La reacción se estudió experimentalmente por Harker y la Tuttle. En su trabajo la presión del fluido en la cápsula experimental CO2 era igual a la total

Fig. 5.1: Diagrama P-T para mostrar los límites de estabilidad de cuarzo calcita. Curvas de distribución de cuarzo calcita se dan para varios valores de XCO2 y PCO2 = 1 bar. Datos de Johannes y Puhan ...

Presión aplicada. Este suele ser el caso en experimentos de alta presión debido a que las cápsulas de metales nobles que contienen los minerales a reaccionar (o carga experimental) son débiles y colapso a los granos en la carga obligándolos juntos hasta que la presión sobre el fluido en los intersticios restantes es igual a la presión aplicada.

Los resultados de Harker y Tuttle, mostrados en la fi. 5.1, demostraron que a presiones de más de un par de kilos prohíbe la temperatura requerida para formar wollastonita está más allá del rango normal de metamorfismo regional. Esto es consistente con el hecho de que la mayoría de las ocurrencias de wollastonita están en aureolas térmicas formadas por metamorfismo de contacto a presiones relativamente bajas. Sin embargo, wollastonita se encuentra a veces en situaciones en las que al parecer formó a presiones significativamente más altos, pero sin temperaturas excesivas. Una explicación para estos hechos exige considerar la posibilidad de fluidos metamórficos intermedios en la composición entre H2O y CO2.

MIXTOS - FLUIDOS VOLÁTILES

El principio introducido en el capítulo 2 que las presiones más altas de reacciones descarbonatación de inhibición de CO2 se ha entendido, al menos desde la época de James Hutton y Sir James Hall en el siglo XVIII. Sin embargo, si fuera posible aplicar una alta presión a las fases sólidas en un mármol al tiempo que permite CO2 o de escape a baja presión, a

continuación, ya que el volumen molar de wollastonita es la pérdida de 1 mol de calcita cuarzo + 1 mol, podríamos esperar que la reacción tenga lugar a temperaturas más bajas que cuando la presión total en el sistema también es baja. Este efecto se discutió en la década de 1950 por H. Ramberg y TFW Barth. Es difícil imaginar una situación natural que correspondería de manera tal experimento pero en 1962 HJ Greenwood y PJ Wyllie independientemente señalado que un efecto muy similar se produciría si la fase de fluido en contacto con la calcita y cuarzo eran ricos en H2O. A las temperaturas de las facies de esquistos verdes y anteriores. H2O y CO2 fluidos supercríticos son completamente miscibles (excepto cuando el fluido acuoso contiene grandes cantidades de sales disueltas). Por lo tanto la presión parcial debido a la CO2 en un fluido H2O-CO2 mixto puede ser mucho menor que la presión total de fluido, incluso si Pfluid = Plithostatic. Composición de fluido se expresa convenientemente en términos de la fracción molar de CO2 o XCO2:

Donde n denota el número de moléculas de las especies subindicadas en el sistema. Presiones parciales son entonces dados por:

Una innovación importante por Greenwood, era llevar a cabo experimentos en los valores controlados de XCO2 en la fase fluida, y por lo tanto con PCO2 <Ptotal. Su obra se incluye en la fig. 5.1 y demuestra la disminución de la temperatura de la aparición de wollastonita en presencia de un fluido H2O-rico. Estos resultados proporcionan una posible explicación de las ocurrencias ocasionales de wollastonita en mármoles regionalmente metamorfoseados: es decir, que se produce es donde el agua fue capaz de infiltrarse en el mármol de esquisto adyacente y, favorable para el crecimiento wollastonita.

El efecto observado de la adición de H2O para experimentos sobre el equilibrio entre la calcita, cuarzo, wollastonita y la concordia de fluido con la regla de las fases. En el H2O. Ausente sistema hay cuatro fases y tres componentes (CaO, SiO2, CO2), y por lo tanto un grado de libertad,

Es decir, el conjunto completo se puede producir de forma estable sólo a lo largo de una curva univariante en un diagrama PT. Adición de H2O aumenta el número de componentes por uno, pero no cambia el número de fases si miscible con CO2. De ahí que en la actualidad hay dos grados de libertad cuando la calcita, cuarzo, wollastonita y coexisten fluido. Aquí, la composición del fluido es una variable además de T y P, y mediante la especificación de una de estas tres variables, las condiciones de equilibrio pueden ser representados por una curva univariante en una parcela con las otras dos variables como ejes. Por ejemplo en la fig. 5.1 una parcela de P frente T frente XCO2, construida por algún valor constante especificado de presión total de 2 kbar, se muestra en la fig. 5.2 (como un ejercicio, construir una curva similar para una presión de 1 kbar partir de las curvas en la Fig. 5.1. Parcelas de este tipo se conocen como diagramas de T-XCO2 isobáricas (o simplemente diagramas T-XCO2). Equilibrios Divariantes, tales como 5,1 reacción que tiene lugar en la presencia de H2O, la trama en un diagrama tal como una línea conocida como una curva univariante isobárica, es decir, cuando P es fija, en grado de libertad permanece.

MÁRMOLES dolomítica

El número de fases que se pueden formar a partir de calizas compuestas sólo de CaCO3 + cuarzo está claramente limitada, como lo muestra la fig. 5.1 Sólo a temperaturas excepcionalmente altas y bajas presiones hacen otras fases como spurrite y larnita aparecer, y ya que la localidad clásica, Scawt Hill en Irlanda del Norte, donde la CE Tilley describió este tipo extremo de metamorfismo, los resultados de la calefacción posibilidad de tiza por basalto lava en la proximidad inmediata de la superficie, no se puede considerar como de importancia geológica generalizada. Por esta razón, las relaciones de éstas y otras fases asociadas, no se consideran más que aquí, a pesar de que el papel en el que fueron interpretados por Bowen 1940 sigue en pie como uno de los clásicos de la literatura metamórfica.

La piedra caliza que contiene dolomita proporciona mucho más útiles indicadores de grado metamórfico, porque una serie de Ca-Mg-silicatos se pueden formar en las condiciones PT más habituales de metamorfismo, por ejemplo talco, tremolita y diópsido. La secuencia general de zonación mineral en mármol dolomítico fue descrita por primera vez por Eskola (1922) y posteriormente refinada por Bowen (1940) y Tilley (1951), ¿por qué el primero en reconocer la

importancia de talco en los grados más bajos. La secuencia de isograds minerales aparición en calizas dolomíticas regionalmente metamorfoseados parece ser:

Tal (no siempre presente)

Tremolita

Diópsido o forsterita

Diópsido + forsterita

La mayoría de los estudios anteriores reportaron la aparición de forsterita antes diópsido, pero las condiciones precisas para el crecimiento de cualquiera de mineral dependen de la composición de la roca, y puesto que ambos aparecen a temperaturas muy similares, la variación aleatoria en la litología pueden dictar el orden relativo de aparición. Por esta razón estos dos minerales se han agrupado aquí, aunque es claro que se necesitan temperaturas más altas para que coexisten que para uno o el orden (de acuerdo con la composición de la roca) que se produzca.

Las asociaciones minerales de mármoles dolomíticos impuros pueden ser convenientemente representados en un diagrama triangular con CaO SiO2 y MgO en el CO2 y H2O ápices son tratados como disponibles en exceso para producir carbonato de fases o hidratados. Las ubicaciones de las fases comunes de mármoles metamorfoseados, representan en un diagrama de este tipo, se muestran en la fig. 5.4.

Además de los silicatos de Ca-Mg y carbonatos, y cuarzo, impura puede contener fases adicionales, tales como la mica, feldespato, granate, etc., que implican otros componentes, pero muchas canicas, sin embargo, tienen composiciones que pueden ser modelados muy de cerca en el sistema de Ca Mg-SiO2. Cantidades menores de otras fases no cambian sustancialmente las reacciones entre los Ca-Mg-silicatos

Uno de los más extensos del metamorfismo regional de mármoles en condiciones de presión media es la obra clásica de Trommsdorf en los Alpes figura central. 5.3 es un mapa que muestra los aumentos metamórficos de grado hacia el sur de rocas de bajo grado con talco a través de mármoles tremolita a diópsido y rocas forsterita devengan. Los conjuntos de tres fases de diagnóstico que han encontrado los Trommsdorf están representados gráficamente en la fig. 5.4, ya partir de este diagrama es posible sugerir reacciones para describir los cambios entre las zonas, en la base del cambio del patrón de las interconexiones.

Fig. 5.4 (a) representa los conjuntos sedimentarias originales de dolomita + calcita + cuarzo. El cambio entre este diagrama y fig. 5.4 (b), en representación de las rocas de bajo grado que se muestran en la parte norte de la región de 5,3 es la sustitución de la dolomita de cuarzo tie-line por un tie-line talco-calcita, y este cambio se puede representar por la reacción:

Tenga en cuenta que las rocas que contienen estas cuatro fases sólidas no son infrecuentes. Se podría esperar que en el que se añade agua suficiente para el mármol para convertir todos los reactivos a disposición de talco. La aparición de tremolita conduce a una situación más compleja. En algunas rocas, talco persiste, ya sea con dolomita o cuarzo y calcita, pero en otra tremolita se produce sin talco. Figura 5.4 representa la paragénesis principal que se encuentra cuando tremolita primera reacciona en. La composición de tremolita parcelas dentro del triángulo talco-calcita cuarzo de fig. 5.4 (b), de la que se puede deducir que la reacción es: