Antonio García Casco

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Geotermobarometría: Introducción

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El objetivo del estudio de las rocas metamórficas es conocer su origen y evolución. Este conocimiento constituye uno de los pilares fundamentales para comprender la história térmica de secciones de la corteza y del manto superior no accesibles a la observación directa, y por ende, para la ulterior comprensión de los procesos geodinámicos que generan los cinturones orogénicos. En este contexto, la extracción de información concerniente a la presión (P) y temperatura (T) sufridas por las rocas metamórficas es de importancia fundamental en los estudios metamórficos.

Determinar las condiciones P-T sufridas por las rocas es el campo de lo que se ha dado en llamar Geotermobarometría (o simplemente termobarometría). Las técnicas termobarométricas utilizadas en Petrología Ignea y Metamórfica se basan en los principios de la Termodinámica del equilibrio[1]. Estos principios son perfectamente generales y aplicables a rocas naturales. El método más simple y general es aquel que persigue la obtención de una solución de P o de T a partir de una función de estas variables, previo conocimiento de la variable independiente, esto es, de T o de P respectivamente, y de la constante de equilibrio (Keq), que es función de las composiciones de las fases implicadas (y, generalmente, de P y T también, si las fases son soluciones no ideales). Una extensión de este método consiste en la obtención de una solución simultánea P-T. La manera más sencilla de obtener esta solución simultánea es resolver dos funciones de estas variables. En este caso la solución es la intersección de dos equilibrios en el espacio P-T, generalmente con pendientes dP/dT contrastadas. Una solución simultánea puede obtenerse tambien utilizando un número de equilibrios mayor de dos. Este método, denominado del multiequilibrio, implica solucionar todas las intersecciones generadas entre cada par de equilibrios, y ponderar los resultados con métodos estadísticos.

La suposición básica para conceder significación geológica a la presión, temperatura o solución simultánea P-T calculadas, es que representan puntos de la trayectoria P-T-tiempo de la roca. Existe un elevado número de complicaciones que limitan fuertemente la interpretación geológica de los resultados termobarométricos, y en no pocos casos, los resultados absolutos obtenidos en rocas naturales pueden carecer de significado geológico alguno. Estas complicaciones emergen de 4 fuentes principales de error:

·    Errores en los datos termodinámicos, principalmente las entalpías de los términos extremos implicados en los equilibrios termobarométricos, que se obtienen experimentalmente (más fiables) o empíricamente (más imprecisos).

·    Imprecisiones en la determinación de la composición mineral (errores analíticos) y en las fórmulas estructurales, obtenidas según esquemasde normalización simples que generan errores sistemáticos (e.g., estimación de Fe3+, partición Fe2+-Mg entre posiciones M1 y M2, etc).

·    Desconocimiento del comportamiento termodinámico de las soluciones sólidas (modelos de solución), que con seguridad, es la fuente de incertidumbre más importante (no es raro que distintos modelos de solución aplicados resulten en soluciones termobarométricas dispares).

·     Suposición del equilibrio (total o local) entre las fases y no consideración de los efectos cinéticos, particularmente en rocas que han sufrido historias P-T complejas. No debe olvidarse que la Termodinámica da información sobre la dirección en que los procesos deben ocurrir y sobre las condiciones bajo las cuales deben cesar, pero es la Cinética de los procesos reaccionales la que controla realmente los resultados. Así, la situación general más probable es que distintas reacciones presenten condiciones de bloqueo P-T diferentes, por lo que una solución simultánea carece en estos casos de significado geológico alguno.

A pesar de estas limitaciones, las situación actual permite ser optimista en cuanto a la utilidad de los cálculos termobarométricos en particular, y termodinámicos en general, en Petrología: cada vez se conocen mejor las estructuras y propiedades termodinámicas de las fases de interés, los efectos cinéticos comienzan a ser predecibles de forma cuantitativa, y los estudios de detalle basados en una aplicación crítica de la termobarometría constituyen contínuos exámenes de prueba para las distintas calibraciones y para la suposición de equilibrio en las asociaciones minerales. No cabe duda que el futuro de la termobarometría está en la aplicación integrada de los principios de la Termodinámica del equilibrio y la Teoría Cinética.


Notas

[1]Existen técnicas termométricas aplicables en otros campos de las Ciencias Geológicas, como Geología Estructural (e.g., evaluación de las deformaciones internas de fases minerales) o Petrología Sedimentaria (e.g., color en conodontos).

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Última modificación: viernes, 12 de junio de 2020 17:56 +0200