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