Presencia de arfvedsonita y baddeleyita en rocas sieniticas de Camagüey

Resumen

En la región de Camagüey, se destacan por su alcalinidad las rocas de la Formación Sienítica que forma parte de los granitoides del arco volcánico cretácico. Pérez, Eguipko y Sukar (1976) señalaron la presencia en estas rocas de un anfíbol sódico del grupo de la riebeckita superpuesto a la hornblenda y, entre los minerales accesorios, hallaron por primera vez en Cuba, en granos de tamaño apreciable a la lupa, un mineral que identificaron como baddeleyita, no describieron estos minerales por no ser objetivo de aquel trabajo, en el presente, se dirige la atención a las características mineralógicas de estas fases poco comunes. Sobre la base de los parámetros ópticos, medidos con un equipo de adecuada precisión, se determinó como arfvedsonita el anfíbol observado sobre la hornblenda y se aislaron granos del mineral accesorio, los cuales fueron determinados como baddeleyita de acuerdo con lo reportado en la literatura. La baddeleyita es un óxido de zirconio (ZrO2) que puede incorporar en su estructura Hf, Ti U y Fe. La arfvedsonita es un anfíbol sódico cuya presencia enfatiza la alcalinidad de estas rocas formadas en una etapa del magmatismo relativamente temprana.

ABSTRACT

The alkalinity of Sienitic Formation rocks, in Camagüey region, is noticeable. This Formation takes part of the cretaceous volcanic—arc granitoids. Perez, Eguipko & Sukar (1976) pointed out the presence in this kind of rocks of a sodium amphibole, pertaining to the rebeckite group, overlapping the hornblende. They also found for the first time in Cuba, among the accessory minerals, in grains of sizes appreciable under the magnifying glass, a certain mineral identified as baddeleite by them. They did not provide the minerals descriptions then, because it was not the main objective of their work. At present, attention is given to the mineralogical features of these so uncommon phases. As for the optical parameters, from very precise equipment, the amphibole overlapping the hornblende has been identified as arfvedsonite, and grains of accessory mineral isolated. These were identified as baddeleite, which perfectly agrees with the report in literature. Such mineral is a zirconium oxide (ZrO2) which may incorporate Hf, Ti, U y Fe into its structure. The mineral arfvedsonite is a sodium amphibole whose presence emphasizes the alkalinity of such rocks formed into a relatively early stage of magmatism.

Introducción

En la región de Camagüey, los granitoides del arco volcánico cretácico, emplazados dentro de las rocas volcánicas y volcano-sedimentarias, fueron estudiados por Shevchenko, Pérez, Sukar, Marí y otros autores desde la década de los años 70 del pasado siglo.

Pérez y Sukar (1976) establecieron cuatro formaciones de granitoides correspondientes a distintas etapas del desarrollo del arco en esa región. Una de esas formaciones es la sienítica, desarrollada dentro del macizo Sibanicú-Las Tunas.

Los autores citados señalaron la presencia de un anfíbol sódico de la serie arfvedsonita-eckermanita superpuesto a la hornblenda en esta sienita alcalina y, entre los minerales accesorios, mencionan la baddeleyita. En el presente trabajo se dirige la atención a las características mineralógicas de estas especies poco comunes. Otro reporte de badddeleita en Cuba, también en la región de Camagüey, pero en rocas ultramáficas, se encuentra en el trabajo de S. Henares y otros (2010) quienes dan cuenta de este mineral parcialmente reemplazado por un óxido de Zr y Ca incluído en silicatos, que, a su vez, se incluyen en cromita.

Materiales y métodos

Se utilizaron resultados de análisis químicos anteriores, por ICP-MS realizados en el Centro de Instrumentación Científica (CIC) de la Universidad de Granada y se emplearon la mineralogía óptica y la microscopía electrónica de barrido. Se utilizó el microscopio petrográfico y mineragráfico Axio Scope Al para la mineralogía óptica y un microscopio electrónico de barrido Vega Tescan en el caso de la baddeleyita. Los resultados obtenidos se comparan con los de la literatura.

Formación sienítica en Camagüey

En la formación sienítica de los granitoides de Camagüey, la facie principal la constituyen sienitas biotítico-hornbléndicas de grano grueso, frecuentemente porfiroideas. En esta facie, los fenocristales de ortosa constituyen del 75 al 80% de la roca, la plagioclasa es oligoclasa (8-10%), el máfico más abundante es hornblenda y los minerales accesorios representan del 2 al 3%, estos minerales son magnetita, (el más abundante), esfena, apatito, zircón, baddeleyita y molibdenita Los contactos con las rocas volcano-sedimentarias son tectónicos con alteración del intrusivo y de la roca de caja.

Desde el punto de vista petroquímico, estas rocas pertenecen a la serie alcalina con alto contenido de potasio, que predomina sobre el sodio, (Tabla I) también son altos, en general, los contenidos de elementos litófilos como Rb, Ba y Sr (Tabla II), por el contrario, Ti, FeO, MnO, CaO y P2O5 son menores con respecto a las otras formaciones de granitoides de la región. Estos rasgos geoquímicos son propios de una diferenciación avanzada, sin embargo, la formación sienítica corresponde a una etapa temprana del magmatismo, precedida sólo por la formación gabro-plagiogranítica.

Eguipko y Pérez (1984) explican el origen de estas sienitas como producto de la interrelación metasomática del magma granodiorítico con las rocas volcánicas básicas encajantes. En1997 Pérez y Sukar se refieren a una ´´evolución irregular´´ del magmatismo que consideran vinculada con la heterogeneidad del basamento o con diferentes profundidades de generación del magma en las diferentes partes del arco.

Las rocas de esta formación fueron datadas por los métodos de K/Ar y Ar/Ar y dieron un rango entre 99 y 96 ma, lo cual puede considerarse Albiano-Cenomaniano, sólo las precede en edad la formación gabroplagiogranítica, considerada Aptiano- Albiano.

Tabla I. Elementos mayores en rocas de la formación sienítica (área de Palo Seco)

Resultados

Arfvedsonita

Sobre un cristal de hornblenda de las mencionadas sienitas se observó otro anfíbol que cumple con los parámetros ópticos de la arfvedsonita. Este mineral es un anfíbol sódico, propio de las rocas ígneas alcalinas y sus pegmatitas, isomorfo con la eckermanita y con la riebeckita.

La fórmula química de la arfvedsonita aparece frecuentemente en la literatura como:

(Na,Ca) (Fe2+, Mg)Fe3+Si8O22 (OH)2, aunque, a veces, varía la forma de expresar ese contenido, la sustitución del Fe por Li o Mg conduce a formar eckermannita, el aumento de Na y Si lleva a la formación de riebeckita los cristales de estos anfíboles son monoclínicos, del grupo puntual 2/m. La birrefringencia disminuye y los índices de refracción aumentan con el incremento de Fe2. El color propio en la serie arfvedsonita-riebeckita va de azul a verde, más verde cuanto más cerca de arfvedsonita . La solución sólida arfvedsonita-riebeckita se origina en las rocas mas alcalinas, a temperatura y presión moderadas y en condiciones de baja f O2 un aumento de la fugacidad de oxígeno da lugar a la formación del piroxeno sódico aegirina.(Scaillet,2001)

Las principales propiedades ópticas de la arfvedsonita, según distintos autores (Heinrich, 1965; Ernst 1962, Hawthome 1976) son:

Color: marrón, verde, azuloso a negro

Pleocroísmo: a amarillo, verde oscuro, verde azulado´; ß azul oscuro marrón, verde azulado, verde oscuro, verde azulado; ¥ verde oscuro gris -azul, negro, verde parduzco

Orientación: biáxico (-); ángulo 2V:30-700

Relieve: alto

Colores de interferencia: de la parte superior del primer orden a la parte inferior del segundo

La muestra analizada presenta las siguientes características:

Color: verde (foto1)

Pleocroísmo: verde amarillento, verde azuloso, verde oscuro

Orientación: biáxico (-); ángulo 2V:530

Relieve: alto

Color de interferencia: en la parte superior del primer orden

Birrefringencia: 0.014

Elongación: negativa en sección longitudinal

La formación de este anfíbol sobre la hornblenda puede considerarse producto de un proceso local de incremento de Na y Si en el ambiente reductor necesario para la estabilidad de la arfvedsonita.

Foto 1. Arfvedsonita sobre horblenda

Baddeleyita

El elemento Zr en el estadio principal de la cristalización se incorpora a los últimos cristalizados para formar el silicato Zr (SiO)4,(zircón) sólo si el magma está infrasaturado en sílice, tiene lugar la formación del óxido baddeleyita. Es frecuente encontrar juntos el zircón y l a baddeleyita, ya que la baddeleyita puede pasar a zircón por un aumento de sílice, el zircón, en el metamorfismo, puede descomponerse en baddeleyita y sílice amorfa y durante el metamorfismo la baddeleyita pasa a zircón policristalino.

La baddeleyita es un mineral poco frecuente, su composición química es ZrO2 de 87 a 99%, la mayor parte del resto suele ser FeO, TiO2 y HfO2, también puede contener sílice. Suele incorporar U, Th, Nb y Ta, estos dos últimos elementos junto a Mg y Fe, como grupo, pueden sustituir al Zr. Su cristalización es de simetría monoclínica, grupo puntual 2/m. Características observables de este mineral son:

Colores amarillo, rosado, castaño, verde claro, incoloro o negro, transparentes a traslúcidos

Cristales tabulares, prismáticos, radiales, con predominio de las formas {100} y {110}

Clivaje según {001}

Maclas frecuentes según (110) y estrías debidas a maclas polisintéticas

Muy insoluble y resistente a las alteraciones.

Características observadas y medidas en la muestra:

La muestra está constituida por cristales que fueron separados bajo microscopio binocular. El hecho de ser cristales euhedrícos , relativamente desarrollados, sugiere que su formación tuvo lugar en un medio sin perturbaciones, con presencia de fluidos y que estas condiciones se mantuvieron durante el tiempo suficiente para su crecimiento.

Para el estudio de este mineral era necesario emplear métodos no destructivos a fin de conservar los cristales. Fueron observados y fotografiados bajo el microscopio Axio Scope Al y, para conocer su composición química e imágenes más detalladas, se empleó el microscopio electrónico de barrido Vega Tescan con dispositivo analítico

Los cristales de baddeleyita tienen color de rosado a amarillo, traslucidos, bien formados, algunos tabulares y otros alargados (Foto2), en algunos se observan estrías en las caras del prisma (110) debido a maclas polisintéticas. Predominan las formas {100}, {110} y {001}, el clivaje es bueno según [001]. En la cara (100) se observan líneas de clivaje paralelas a la dirección [001].

En las micrografías (fotos 3 y 4) se observan con más detalle estas características. Las condiciones para la obtención de imágenes y análisis fueron 20 Kv y alto vacío. La traza en las imágenes corresponde a 100&µm.

Los análisis químicos (Tabla III) corresponden a tres cristales de la muestra, a cada uno de los cuales se le hicieron tres disparos con el dispositivo analítico acoplado al microscopio electrónico y se promediaron los resultados.

El cristal señalado como baddeleyita 1 dio un alto contenido de Si, mientras que el señalado como baddeleyita 2 tiene una composición típica de este mineral en él se observan sobre la cara (100) las líneas de clivaje paralelas a la dirección [001].

Foto 2 Cristales de baddeleyita

Foto 3 Baddeleyita 1

Foto 4 Baddeleyita 2

Tabla III. Composición química de las muestras de baddeleyita

Conclusiones

Se aportan datos mineralógicos de especies poco frecuentes reportadas en las rocas sieníticas de Camagüey.

La presencia de anfíbol sódico como la arfvedsonita enfatiza desde el punto de vista mineralógico el carácter alcalino de esta roca, bien basado desde el punto de vista químico, su formación superpuesta a la hornblenda implica un incremento de Na y Si, en un proceso metasomático en condiciones reductoras.

La baddeleyita se formó en un ambiente tranquilo en un magma subsaturado en SiO2, con posterioridad a la formación de zircón que también se encuentra como mineral accesorio en la sienita.

Bibliografía

Ernst,W.G. 1962 Synthesys, Stability Relations and Occurrence of Riebeokite – Arfvedsonite Solid Solutions. The Journal of Geology; 70 (6): 689-736.

Eguipko,O M. Pérez 1984 Principales particularidades petroquímicas de los granitoides del eugeosinclinal cubano y sus formaciones. Ciencias de la Tierra y el Espacio (9) : 59-73.

Heirich, E.Wm. 1970 Identificación Microscópica de los Minerales, Bilbao: Ed. Urmo: 308-312.

.Henares, S, J. González, F. Gervilla et al, 2010. Las cromititas del complejo ofiolítico de Camagüey, Cuba: Un ejemplo de cromitas ricas en aluminio. Boletín de la Sociedad geológica Mexicana., 62 (1): 173-185.

Howthorne,F.C. 1976. The Chrystal Chemistry ofAmphiboles The Canadian Mineralogist; 14:346-356.

Mineral Data Publishing 2001-2005. Version 1 Baddeleyite Properties Overview

Pérez M, Sukar K. 1997. Granitoides del arco volcánico cretácico de la región central de Cuba (Antigua provincia de Camagüey). Estudios sobre Geología de Cuba, Habana: CNDIG: 388-398.

Scaillet, B, R Mc Donald. 2001. Phase Relations of peralkaline silicic magmas and petrogenetics implications Journal of Petrology. 42 (4) : 825-845.

Anexo

Tabla II. Elementos traza en rocas de la formación sienitica (área de Palo Seco)

Autor:

Inés Milia González(1),)

Mireya Pérez Rodríguez(2),

Mercedes Torres La Rosa(1)

• 1. Instituto de Geología y paleontología, Via Blanca y Línea del Ferrocarril CP 11000, Cuba,

• 2. Instituto Superior Politécnico José Antonio Echevarría, Calle 114, entre 110 y 127, Cuba, ZIP 11901,