Migmatita

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 dispuestos en capas repetitivas: una capa es una roca metamórfica más antigua que se reconstituyó posteriormente por fusión parcial ("paleosoma"), mientras que la capa alterna tiene una apariencia pegmatítica , aplítica , granítica o generalmente plutónica (" neosoma "). Comúnmente, las migmatitas se encuentran debajo de rocas metamórficas deformadas que representan la base de cadenas montañosas erosionadas. ^{[ 1 ]}

Las migmatitas se forman bajo condiciones extremas de temperatura y presión durante el metamorfismo progresivo , cuando ocurre una fusión parcial en el paleosoma metamórfico. ^{[ 2 ]} Los componentes exsueltos por fusión parcial se llaman neosomas (que significa 'cuerpo nuevo'), que pueden ser heterogéneos o no a escala microscópica a macroscópica. Las migmatitas a menudo aparecen como vetas plegadas de forma estrecha e incoherente ( pliegues ptigmáticos ). ^{[ 3 ]} Estas forman segregaciones de leucosoma , componentes graníticos de color claro exsueltos dentro de un melanosoma , un entorno de color oscuro rico en anfíbol y biotita . Si está presente, un mesosoma, de color intermedio entre un leucosoma y un melanosoma, forma un remanente más o menos inalterado del paleosoma de la roca madre metamórfica. Los componentes de color claro a menudo dan la apariencia de haber sido fundidos y movilizados.

La migmatita es el penúltimo miembro de una secuencia de transformaciones litológicas identificada por primera vez por Lyell en 1837. ^{[ 4 ]} Lyell tenía una clara percepción de la secuencia diagenética regional en rocas sedimentarias que sigue siendo válida hoy en día. Comienza 'A' con la deposición de sedimento no consolidado ( 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 a mayor profundidad, los esquistos se reconstituyen como gneis 'C2' en el que las láminas de minerales residuales se alternan con capas cuarzo-feldespáticas; la fusión parcial continúa a medida que pequeños lotes de leucosoma se unen para formar capas distintas en el neosoma y se convierten en migmatita 'D1' reconocible. Las capas de leucosoma resultantes en las migmatitas estromáticas aún retienen agua y gas ^{[ 5 ]} en una serie de reacciones discontinuas a partir del paleosoma. Este contenido supercrítico _de H₂O y CO₂ _hace que el leucosoma sea extremadamente móvil.

Bowen 1922, p184 ^{[ 6 ]} describió el proceso como «en parte debido a… reacciones entre componentes minerales ya cristalizados de la roca y el magma aún fundido restante , y en parte a reacciones debidas a ajustes de equilibrio entre el licor madre de etapa final extrema, altamente concentrado, que, por congelación selectiva, se ha enriquecido con los gases más volátiles generalmente denominados «mineralizadores», entre los cuales el agua figura prominentemente». JJ Sederholm (1926) ^{[ 7 ]} describió rocas de este tipo, demostrablemente de origen mixto, como migmatitas. Describió los «ichores» granitizantes como que tienen propiedades intermedias entre una solución acuosa y un magma muy diluido, con gran parte de él en estado gaseoso.

El papel de la fusión parcial está respaldado por evidencia experimental y de campo. Las rocas comienzan a fundirse parcialmente cuando alcanzan una combinación de temperaturas suficientemente altas (> 650  °C) y presiones (> 34 MPa). Algunas rocas tienen composiciones que producen más material fundido que otras a una temperatura dada, una propiedad de la roca llamada fertilidad . Algunos minerales en una secuencia producirán más material fundido que otros; algunos no se funden hasta que se alcanza una temperatura más alta. ^{[ 6 ]} Si la temperatura alcanzada apenas supera el sólidus , la migmatita contendrá algunas pequeñas manchas de material fundido dispersas en la roca más fértil. Holmquist (1916) denominó al proceso por el cual las rocas metamórficas se transforman en granulita " anatéxis ". ^{[ 8 ]}

La segregación del fundido durante la fase prograda de la historia metamórfica (temperatura > solidus) implica la separación de la fracción fundida del residuo, cuya mayor gravedad específica provoca su acumulación a un nivel inferior. La migración subsiguiente del fundido anatéctico fluye a lo largo de gradientes de presión locales con poca o ninguna cristalización. La red de canales a través de los cuales se movió el fundido en esta etapa puede perderse por la compresión del melanosoma, dejando lentes aisladas de leucosoma. El producto fundido se acumula en un canal subyacente donde se somete a diferenciación . La conducción es el principal mecanismo de transferencia de calor en la corteza continental ; donde las capas superficiales se han exhumado o enterrado rápidamente, hay una inflexión correspondiente en el gradiente geotérmico . El enfriamiento debido a la exposición de la superficie se conduce muy lentamente a las rocas más profundas, por lo que la corteza profunda tarda en calentarse y enfriarse. Los modelos numéricos de calentamiento cortical ^{[ 9 ]} confirman el enfriamiento lento en la corteza profunda. Por lo tanto, una vez formado, el fundido anatéctico puede existir en la corteza media e inferior durante un período de tiempo muy prolongado. Se comprime lateralmente para formar diques , estructuras lacolíticas y lopolíticas de granulita móvil a profundidades de aproximadamente 10–20  km. En los afloramientos actuales, solo son visibles las etapas de este proceso que se detuvieron durante su rápido levantamiento inicial. Dondequiera que la granulita fraccionada resultante se eleva abruptamente en la corteza, el agua sale de su fase supercrítica, la granulita comienza a cristalizar, convirtiéndose primero en fundido fraccionado + cristales, luego en roca sólida, mientras aún se encuentran 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 exsuelven a gran presión del fundido al salir de las condiciones supercríticas. Estos componentes ascienden rápidamente hacia la superficie y contribuyen a la formación de depósitos minerales , volcanes , volcanes de lodo , géiseres y aguas termales . ^{[ 10 ]}

El leucosoma es la parte más clara de la migmatita. ^{[ 3 ]} El melanosoma es la parte más oscura y se encuentra entre dos leucosomas o, si aún quedan restos de la roca madre más o menos inalterada (mesosoma), se dispone 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 que se forma en la migmatita que se funde 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 se observan con frecuencia en xenolitos de restita y alrededor de los márgenes de granitos de tipo S.

Los pliegues ptigmáticos se forman por 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 aparecer restringidos a zonas composicionales de la migmatita, por ejemplo, en protolitos de lutita de grano fino frente a protolitos arenosos granoblásticos de grano grueso .

Cuando una roca experimenta fusión parcial, algunos minerales se funden (neosoma, es decir, de nueva formación), mientras que otros permanecen sólidos (paleosoma, es decir, de formación más antigua). El neosoma se compone de áreas de color claro (leucosoma) y áreas oscuras (melanosoma). El leucosoma se ubica 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 conectados con los demás estratos de la tierra, no puede tener ninguna pretensión de originalidad; y la idea de montañas primitivas, tan empleada últimamente por los filósofos naturales, debe desvanecerse, en una visión más amplia de las operaciones del globo; pero es cierto que el granito, o una especie del mismo tipo de piedra, se encuentra así estratificado. Es el granit feuilletée del Sr. de Saussure, y, si no me equivoco, lo que los alemanes llaman gneis». ^{[ 11 ]} La minúscula 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 penetración íntima, 'lit par lit', de rocas graníticas y granulíticas eruptivas que siguen los planos de esquistosidad de gneises y esquistos... Pero en medio, en las zonas de contacto inmediatamente por encima de la roca eruptiva, el cuarzo y los feldespatos se insertan, capa por capa, entre las hojas de las lutitas micáceas; comenzó a partir de una lutita detrítica, ahora la encontramos definitivamente transformada en un gneis reciente, muy difícil de distinguir del gneis antiguo”. ^{[ 12 ]}

La coincidencia de esquistosidad con estratificación dio origen a las propuestas de metamorfismo estático o de carga, presentadas 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 determinante. ^{[ 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 tipos de cristalización altos y peculiares". ^{[ 15 ]} Un trabajo posterior de Edward Greenly en 1903 describió la formación de gneises graníticos por difusión sólida y atribuyó el mecanismo de ocurrencia lit-par-lit al mismo proceso. Greenly llamó la atención sobre finas y regulares vetas de material inyectado, lo que indicaba que estas operaciones tuvieron lugar en rocas calientes; también a septos no perturbados de rocas encajantes, lo que sugirió que la expresión del magma ocurrió por difusión tranquila en lugar de por inyección forzada. ^{[ 16 ]} En 1907 Sederholm llamó palingénesis al proceso de formación de migmatitas y (aunque incluía específicamente fusión parcial y disolución) consideró la inyección de magma y sus rocas veteadas y brechadas asociadas como fundamentales para el proceso. ^{[ 17 ]} La sucesión ascendente de gneis, esquisto y filita en el Urgebirge de Europa Central influyó en Ulrich Grubenmann en 1910 en su formulación de tres zonas de profundidad de metamorfismo. ^{[ 18 ]}

Holmquist encontró gneises de alto grado que contenían muchos parches y vetas pequeñas de material granítico. No había granitos cerca, por lo que interpretó que los parches y las vetas eran sitios de acumulación de fusión parcial exudada de las partes ricas en mica del gneis huésped. ^{[ 19 ]} Holmquist dio a estas migmatitas el nombre de "venita" para enfatizar su origen interno y distinguirlas de las "arteritas" de Sederholm, que también contenían vetas de material inyectado. Sederholm más tarde hizo mayor hincapié en los roles de la asimilación y la acción de los fluidos en la formación de las migmatitas y usó el término "icor" para describirlas.

Persuadido por la estrecha conexión entre la migmatización y los granitos en afloramiento, Sederholm consideró que las migmatitas eran un intermediario entre rocas ígneas y metamórficas. ^{[ 20 ] [ 21 ]} Pensó que las separaciones graníticas en los gneises bandeados se originaron a través de la acción de un fundido o un fluido nebuloso, el icor , ambos derivados de granitos cercanos. Una visión opuesta, propuesta por Holmquist, era que el material granítico provenía de la roca de caja adyacente, no de los granitos, y que se segregaba por transporte de fluidos. Holmquist creía que tales migmatitas de reemplazo se producían durante el metamorfismo a un grado metamórfico relativamente bajo, con fusión parcial solo interviniendo a alto grado. Así, la visión moderna de las migmatitas se corresponde estrechamente con el concepto de ultrametamorfismo de Holmquist y con el de anatexis de Sederholm, pero está lejos del concepto de palingenesis o de los diversos procesos metasomáticos y subsolidus propuestos durante el debate sobre la granitización. ^{[ 22 ]} Read consideró que las rocas metamorfizadas regionalmente resultaron del paso de ondas o frentes de soluciones metasomatizantes desde el núcleo central de la granitización, sobre el cual surgen las zonas de metamorfismo. ^{[ 23 ]}

El nombre original para este fenómeno fue definido por Sederholm (1923) ^{[ 24 ]} como una roca con "fragmentos de roca más antigua cementada por granito", y fue considerado por él como un tipo de migmatita. Hay una estrecha conexión entre las migmatitas y la aparición de "brechas de explosión" en esquistos y filitas adyacentes a intrusiones de diorita y granito. Rocas que coinciden con esta descripción también pueden encontrarse alrededor de cuerpos intrusivos ígneos en rocas de caja de bajo grado o no metamorfizadas. Brown (1973) argumentó que las agmatitas no son migmatitas, y deberían llamarse "brechas de intrusión" o "aglomerados de chimenea". Reynolds (1951) ^{[ 25 ]} pensó que el término "agmatita" debería abandonarse.

Estudios geocronológicos recientes de terrenos metamórficos de facies de granulita (p. ej. Willigers et al. 2001) ^{[ 26 ]} muestran que las temperaturas metamórficas se mantuvieron por encima del sólidus del granito durante entre 30 y 50 millones de años. Esto sugiere que, una vez formado, el fundido anatéctico puede existir en la corteza media e inferior durante un período de tiempo muy prolongado. La granulita resultante puede moverse lateralmente ^{[ 27 ]} y ascender a lo largo de las debilidades en la sobrecarga en direcciones determinadas por el gradiente de presión.

En las zonas donde se encuentra bajo una cuenca sedimentaria cada vez más profunda , una porción del magma de granulita tenderá a desplazarse lateralmente bajo la base de rocas previamente metamorfizadas que aún no han alcanzado la etapa migmatítica de anatexia . Se acumulará en zonas de menor presión. El magma perderá su contenido volátil al alcanzar un nivel donde la temperatura y la presión sean inferiores al límite de la fase de agua supercrítica. El magma cristalizará a ese nivel e impedirá que el magma subsiguiente lo alcance hasta que la presión persistente del magma subsiguiente empuje la sobrecarga hacia arriba.

En el caso de rocas arcillosas migmatizadas , la fusión parcial o fraccionada produciría primero una fusión parcial rica en volátiles y elementos incompatibles, de composición granítica . Estos granitos derivados de protolitos de rocas sedimentarias se denominarían granitos de tipo S , son típicamente potásicos, a veces contienen leucita y se denominarían adamellita , granito y sienita . Sus equivalentes volcánicos serían la riolita y la riodacita .

Las rocas ígneas migmatizadas o de la corteza inferior que se funden lo hacen para formar una masa fundida de granito tipo I similar , pero con firmas geoquímicas distintas y una mineralogía típicamente dominada por plagioclasa , formando 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 rara vez se observan texturas migmatíticas en dichas rocas. Sin embargo, la eclogita y la granulita son rocas máficas aproximadamente equivalentes.

El petrólogo finlandés Jakob Sederholm utilizó por primera vez el término en 1907 para referirse a las rocas del cratón escandinavo, en el sur de Finlandia . El término deriva de la palabra griega μιγμα : migma , que significa mezcla.

• Anatexis – Fusión parcial de las rocas 
• Lista de texturas de rocas – Lista de términos texturales y morfológicos de rocas 
• Roca Migmatitovaya – Formación rocosa en la Tierra de la Reina Maud, Antártida 
• Microestructura de la roca : relación entre los materiales que componen una roca. Páginas que muestran breves descripciones de los destinos de redireccionamiento. 
• Portal de geología

• Clasificación de rocas metamórficas. Archivado el 29/07/2023 en Wayback Machine.