LA IMPORTANCIA DE LA COMPOSICIÓN GLOBAL EN EL MODELADO DE EQUILIBRIO DE FASES: EL CASO DE LA SIERRA DE EL GIGANTE, SAN LUIS (ARGENTINA)

CARLOS IVÁN LEMBO WUEST; SAMANTA SERRA-VARELA; SEBASTIÁN O. VERDECCHIA; MANUELA BENÍTEZ; JUAN A. MURRA

Puerto Madryn

Congreso; XXI Congreso Geológico Argentino; 2022

Asociación Geológica Argentina

En la actualidad, los/as petrólogos/as cuentan con numerosas herramientas para realizar cálculos termobarométricos, destacándose el análisis del equilibrio termodinámico a través del cálculo de pseudosecciones. Para que esta técnica sea aplicable a un sistema, éste debe cumplir las siguientes condiciones: 1- todos los minerales crecen o se equilibran al mismo tiempo; 2- el equilibrio químico se logra satisfactoriamente para los elementos de interés; y 3- las composiciones minerales no sufren modificaciones durante el calentamiento, enfriamiento o alteración (Duesterhoeft y Lanari, 2020). Uno de los métodos de modelado más utilizados es el directo. Esta técnica parte de la información petrológica con el objetivo de obtener condiciones de presión (P) y temperatura (T), utilizando la composición química de una roca, una base de datos termodinámica y alguno de los softwares desarrollados para los modelados de fases o pseudosecciones: Theriak-Domino (de Capitani y Petrakakis, 2010), Perple_X (Connolly, 1990) o THERMOCALC (Powell et al., 1998).La presunta sencillez de aplicación de algunos de estos programas serían la razón por la que existen cada vez más geocientíficos utilizándolos y, en este contexto, también es mayor la cantidad de publicaciones que consideran los posibles problemas a la hora de modelar. El más recurrente surge cuando no se satisfacen las condiciones de equilibrio. Numerosos trabajos demuestran que existen reequilibrios químicos a lo largo de la historia de cada roca y que se pueden encontrar fases minerales metaestables preservadas en las asociaciones minerales (p.ej. Pattison et al., 2011; Lanari y Engi, 2017). Otros factores que pueden producir problemas en los modelos son: 1- la elección de la base de datos termodinámicos; 2- la selección de los modelos de soluciones que se utilizan para modelar las fases minerales; 3- la selección de componentes en el sistema químico; y 4- la composición química (bulk) de la roca a modelar. De acuerdo con Lanari y Engi (2017), el bulk se define típicamente como la composición química media obtenida de un volumen representativo de roca, pero en muchas ocasiones, estos valores no arrojan modelos reales ya que se consideran fases inertes, no reactivas o minerales alterados que no forman parte del equilibrio del sistema. Debido a esto surge el término de bulk efectivo o reactivo, teniendo en cuenta volúmenes más pequeños de roca (como los de un corte delgado) en donde se puede discriminar las fases en supuesto equilibrio y así aplicar los modelos de manera más realista (Lanari y Engi, 2017). Considerar el fraccionamiento que producen los porfiroblastos durante su crecimiento también conduce a modelos más precisos (e.g. Evans, 2004). Un mineral clásico es el granate, que desde su nucleación y durante todo su crecimiento va fraccionando y modificando la composición del bulk reactivo.En este trabajo, nos concentramos en la importancia de la elección de una composición química adecuada para una roca proveniente de la Sierra de El Gigante que se localiza en el límite entre las Sierras Pampeanas Orientales y Occidentales. El Gigante exhibe una sucesión metasedimentaria compuesta de cuarcitas, esquistos micáceos, cuarzo-micáceos y bandeados, mármoles, calcosilicatos, anfibolitas y gneises (Gardini y Dalla Salda, 1997). La muestra es un esquisto micáceo con granate constituida por porfiroblastos de granates (10% en vol.) de hasta 3 mm con un patrón de inclusiones helicítica y sigmoidal. Las inclusiones son de Ab+Ep+Rt+Ilm+Tur (abreviaturas minerales según Whitney y Evans, 2010), rodeado por una matriz de Ms+Ab+Bt+Chl+Rt+Ilm+Qz±Cal. La caracterización química de los minerales se realizó mediante análisis puntuales (WDS-EPMA) y mapas composicionales de rayos X con WDS (EPMA) y EDS (SEM). Los porfiroblastos de granates presentan una zonación caracterizada por un núcleo con Sps21-Grs21-Alm54-Prp4 que cambia progresivamente hacia un borde con Sps6-Grs23-Alm65-Prp6. En este resumen se comparan distintas trayectorias P-T de la muestra, obtenidas a partirde dos bulk diferentes: uno a través de una muestra analizada por fluorescencia de rayos X (bulk1) y otra extraída a partir de la restitución química de mapas composicionales (bulk2). Los cálculos se realizaron en el software Theriak-Domino, en el sistema MnNCKFMASHTO, y las compilaciones de modelos a-x de P. Lanari (comp. personal) y D. Tinkham (sitio web), ambas basadas en la base de datos Ds55 de Holland y Powell (1998, actualizada en 2004). En estos cálculos, las condiciones P-T fueron acotadas mediante la termobarometría con isopletas composicionales, utilizando los contenidos de Alm-Sps-Grs en granate. A partir de estos cálculos, se observan notables diferencias en las trayectorias P-T reconstruidas para los dos bulks. En el bulk1 el núcleo del granate se habría generado a 545°C y 7,2 kbar; y el pico metamórfico (borde del granate) a 595°C y 9,2 kbar dentro del campo de estabilidad conformado por Grt+Pl+Ms+Pg+Ep+Bt+Ab+Qz+Rt (Lembo Wuest et al., 2020). En el bulk2 (con la compilación de modelos a-x de P. Lanari, con el modelo de Bt de Tajčmanová et al., 2009), el núcleo del granate se habría formado a 510°C y 5,65 kbar; y el pico metamórfico a 540°C y 6,55 kbar dentro del campo de estabilidad conformado por Grt+Pl+Ms+Chl+Ep+Bt+Ilm+Qz. En el bulk2 (con la compilación de modelos a-x de D. Tinkham, con el modelo de Bt de White et al., 2005), el núcleo del granate se habría generado a 510°C y 4,70 kbar, y el pico metamórfico a 537°C y 6,05 kbar dentro del campo de estabilidad conformado por Grt+Pl+Ms+Chl+Bt+Ilm+Qz. Las diferencias observadas en las trayectorias P-T entre bulk1 y bulk2 radican principalmente en las características texturales de las fábricas englobadas en cada caso. Para el bulk1 se contempla la homogeneización de una muestra de varios kilogramos de la unidad estudiada, mientras que en el bulk2 se trabajó sobre un microdominio composicional. En el primer caso, es posible que se incluyan niveles difíciles de separar e identificar cuya composición afecte significativamente la composición global, p.ej. zonas alteradas, fases inertes, concentraciones minerales (niveles ricos en albita y cuarzo), etc. Una de las principales diferencias químicas entre ambos bulk es la relación Na/(Na+Ca+K) (mol. de elemento), resultando en el bulk1 0,44 mientras que para el bulk2 0,19. Estas diferencias afectan sensiblemente la estabilidad de fases ricas en Na, p.ej. la paragonita, la cual no ha sido identificada en la muestra en cuestión. Los resultados obtenidos sugieren que el bulk2 es el más adecuado a la hora de estimar las condiciones P-T. El presente estudio convalida el uso del bulk reactivo o efectivo, definido a partir de microdominios, especialmente en rocas de fábricas heterogéneas.