Relación entre el tamaño del grano de la Biotita y el grado de metamorfismo

Durante el desarrollo del presente informe fueron estudiadas las rocas de la Formación Silgará y la Unidad de Ortoneis mediante microscopia óptica, espectroscopia infrarroja y microsonda electrónica, mostrando variaciones composicionales, estructurales y texturales las cuales están relacionadas con los procesos de metamorfismo que afectaron las rocas en la zona de estudio. En el trabajo de campo se realizó un muestreo sistemático las rocas de la Formación Silgará y la Unidad de Ortoneis, teniendo en cuenta en lo posible el menor grado de meteorización y recolectando así mismo datos con respecto a las variaciones litológicas, texturales y estructurales, tamaño de grano, variación en la composición mineralógica y la presencia de minerales índices de metamorfismo; posteriormente fueron elaboradas secciones delgadas para su estudio mineralógico y petrográfico

El área de estudio (figura 1)se encuentra enmarcada en la región centroriental del Macizo de Santander el cual es un nudo en la Cordillera Oriental Colombiana, donde esta se bifurca para formar la Sierra de Mérida que se adentra en Venezuela y la Serranía del Perijá con dirección norte en Colombia; el macizo está formado por rocas metamórficas, ígneas y sedimentarias que oscilan en edad desde el precámbrico hasta el terciario. En la zona de estudio las rocas metamórficas de la Formación Silgará de edad Precámbrico superior a Ordovícico pueden encontrarse intruidas por rocas del Ortoneis del Ordovícico a Devónico inferior o pueden estar sobrepuestas tectónicamente a lo largo de fallas que cortan el Macizo de Santander con un rumbo preferencial aproximado norte – sur; en forma similar, la Formación Silgará se encuentra en contacto fallado con rocas sedimentarias de la Formación Floresta del Devónico y las Formaciones Tibú y Mercedes del Cretáceo.

Los estudios petrográficos y mineralógicos permitieron la clasificación modal de las rocas y definir los tipo y facies del metamorfismo con base en el análisis paragenético y microestructural; de acuerdo con este las rocas de la Formación Silgará fueron metamorfoseadas en condiciones de la facie anfibolita y las rocas de las unidad de Ortoneis en las subfacies estaurolita – distena y sillimanita – almandina – ortoclasa de la facie anfibolita definiéndose las siguientes variedades litológicas: La Formación Silgará consiste de esquisto cuarzo feldespático, esquisto micaceo cuarzoso, esquisto feldespático micaceo cuarzoso, esquisto feldespático micaceo, esquisto micaceo, cuarcita feldespática, cuarcita micacea feldespática, cuarcita muscovítica con andalucita, cuarcita muscovítica con biotita,

Figura 1: Localización geográfica del área de estudio.

cuarcita feldespática micacea, cuarcita bifeldespática con clinozoicita y mármol. La unidad de Ortoneis consiste de neis cuarzo bifeldespático, neis leucocrático y neis biotítico – hornbléndico.

El analisis del tamaño de grano de la biotita mostro una relación directa con el aumento del grado de metamorfismo de la roca huesped. En el desarrollo del presente análisis, se utilizo el método estadístico como una herramienta que junto con el análisis paragenético permite visualizar la variación del tamaño de grano de la biotita con respecto al grado de metamorfismo. En general se ha reconocido por varios autores un crecimiento en el tamaño de grano con respecto al grado de metamorfismo (Vokes, 1968; James, 1955 en Stanton R. L. 1978).

Una vez realizado el análisis paragenético para las diferentes variedades litológicas, se tomaron 1174 datos de largo y ancho para las biotitas y se agruparon de acuerdo al grado metamórfico, lo que permitió observar que en la Formación Silgará los valores de tamaño de grano se encontraban en todas las subfacies de la facie anfibolita, mientras que en el Ortoneis solo abarcaban las subfacies estaurolita – distena y sillimanita – almandina – ortoclasa.

Posteriormente, una vez agrupados los datos de tamaño de grano de acuerdo con el grado de metamorfismo, se procedió a la organización y presentación de los datos, con base en la metodología propuesta en Isaaks E. H. Y Srivastava R. M. 1989. Inicialmente se graficaron los datos para cada subfacie en un gráfico con coordenadas X – Y (scaterplot), donde el eje X corresponde a los valores del largo y el eje Y a los valores del ancho.

En la figura 2 se presentan los gráficos para cada subfacie de la Formación Silgará y la unidad de Ortoneis y en general se observa una nube de puntos con una tendencia de que los mayores valores del largo se asocian con los mayores valores del ancho y los menores valores del largo se asocian con los menores valores del ancho.

Después de observada la relación entre las dos variables se determinó su coeficiente de correlación, r , mediante la formula:

n

1/n å (xi – mx)(yi – my)

i=1

r =

s xs y

Donde n es el número de datos, xi…..xn son los valores de la primera variable, mx es su media y s x su desviación estándar; yi…..yn son los valores de la segunda variable, my su media y s y su desviación estándar.

Cabe anotar que el coeficiente de correlación provee una medida de la relación lineal entre las dos variables y que en el presente análisis puede estar relacionado con un aumento de la simetría de la biotita a medida que el | r | se acerca a la unidad. No obstante se debe tener en cuenta que el valor de r puede estar afectado considerablemente por la dispersión de algunos datos como se observa en la figura 2.

Una vez obtenidos los valores de r se observa que en la Formación Silgará este aumenta con el grado de metamorfismo mientras que en el Ortoneis disminuye a medida que aumenta el grado de metamorfismo (figura 3), lo que puede deberse a las diferencias geoquímicas de las dos unidades.

La relación observada en la figura 2 nos permite deducir que la correlación positiva entre las dos variables, permite utilizar una de las dos medidas en forma separada para caracterizar el grado de metamorfismo y su relación con el tamaño de grano. Entonces, con el fin de minimizar los efectos de dispersión de la nube de puntos en el coeficiente de correlación, se agruparon los datos por rangos de valores de largo y ancho para cada subfacie (tablas 1 a 4 ) y se graficaron por separado cada dimensión, relacionando el rango de valores del largo o el ancho en el eje X contra el porcentaje acumulado de individuos en el eje Y (figuras 4 a 7 ); aquí se observa una tendencia al aumento del tamaño de grano de izquierda a derecha en el mismo sentido que aumenta el grado de metamorfismo que representa cada curva.

Con el fin de correlacionar las dos dimensiones de la biotita, se halló su producto (área) y se graficó siguiendo los parámetros anteriores arrojando resultados semejantes a los anteriores ver tabla 7 y figura 9.

Finalmente con base en los análisis anteriores, se puede concluir que el tamaño de grano aumente de acuerdo al grado de metamorfismo, tanto en la Formación Silgará como en el Ortoneis y que una de sus dos dimensiones o el área de la misma pueden ser utilizados para correlacionar el tamaño de grano con el grado de metamorfismo.

Figura 2. Scaterplot para los valores de largo Vs ancho de la biotita con diferente grado de metamorfismo. Formación Silgará (izquierda), Ortoneis (derecha).

Figura 3. Coeficientes de correlacion entre el largo y ancho de la biotita de la Formación Silgará (izquierda) y el Ortoneis (derecha).

Tabla 1. Rangos de valores del largo de la biotita de las diferentes subfacies de la Formación Silgará. L(mm) = largo en milímetros, No = número de Individuos, %Ind = porcentaje de individuos, %ac = porcentaje acumulado de Individuos.

Figura 4. Largo de la biotita Vs porcentaje acumulado de individuos para las diferentes subfacies de la Formación Silgará.

Tabla 2. Rangos de valores del ancho de la biotita de las diferentes subfacies de la Formación Silgará. A(mm) = ancho en milímetros, No = número de Individuos, %Ind = porcentaje de individuos, %ac = porcentaje acumulado de Individuos

Figura 5. Ancho de la biotita Vs porcentaje acumulado de individuos para las diferentes subfacies de la Formación Silgará

Tabla 3. Rangos de valores del largo de la biotita de las diferentes subfacies del Ortoneis. L(mm) = largo en milímetros, No = número de Individuos, %Ind = porcentaje de individuos, %ac = porcentaje acumulado de Individuos

Figura 6. Largo de la biotita Vs porcentaje acumulado de individuos para las diferentes subfacies del Ortoneis.

Tabla 4. Rangos de valores del ancho de la biotita de las diferentes subfacies del Ortoneis. A(mm)= ancho en milímetros, No = número de Individuos, %Ind = porcentaje de individuos, %ac = porcentaje acumulado de Individuos

Figura 7. ancho de la biotita Vs porcentaje acumulado de individuos para las diferentes subfacies del Ortoneis.

Tabla 5. Rangos de valores del área de la biotita de las diferentes subfacies de la Formación Silgará. Ar(mm)= área en milímetros, No = número de Individuos, %Ind = porcentaje de individuos, %ac = porcentaje acumulado de Individuos

Figura 8. Área de la biotita Vs porcentaje acumulado de individuos para las diferentes subfacies de la Formación Silgará.

Tabla 6. Rangos de valores del área de la biotita de las diferentes subfacies del Ortoneis. Ar(mm)= área en milímetros, No = número de Individuos, %Ind = porcentaje de individuos, %ac = porcentaje acumulado de Individuos

Figura 9. Área de la biotita Vs porcentaje acumulado de individuos para las diferentes subfacies del Ortoneis.

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Autor:

Nelson Orlando Campos Alvarez

Geólogo Universidad Industrial de Santander