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Como hemos visto más arriba, existe un número
elevado de potenciales equilibrios que pueden ser utilizados para obtener
información P-T en asociaciones de fases determinadas en equilibrio (eq. 34).
Por esta razón, el procedimiento más habitual en termobarometría no es la
estimación de T conocida P mediante la ecuación (50), o viceversa mediante la
ecuación (51), sino la estimación simultánea de P y T a partir de dos
equilibrios. Este procedimiento, que es claramente mucho más ventajoso por
cuanto las condiciones P-T quedan definidas de manera única, supone solucionar
dos ecuaciones del tipo (49), una vez se disponga de modelos de solución para
las fases implicadas. Los criterios discutidos anteriormente para considerar la
adecuación de los posibles equilibrios entre componentes de las fases de una
roca con fines termométricos y barométricos siguen siendo válidos para el caso
de soluciones simultáneas. Así, es conveniente seleccionar dos equilibrios con
pendientes dP/dT fuertemente contrastadas para minimizar la incertidumbre
asociada a la intersección, que resulta de la incertidumbre en la estimación de
las constantes de equilibrio. En este sentido, la utilización del termómetro
GARB y el barómetro GASP en metapelitas está completamente justificada. En las
Tablas 1-3 se enumeran un gran número de equilibrios que han sido
calibrados con fines termobarométricos. La mayoría de estos equilibrios pueden
aplicarse en rocas de composición común, por lo que es generalmente posible
obtener soluciones P-T únicas.
El método de la solución simultánea presenta un
problema de aplicación importante:
es necesario asumir que los dos
equilibrios seleccionados se bloquearon bajo las mismas condiciones P-T.
El cumplimiento de las condiciones para suponer
el equilibrio en rocas naturales enumeradas más arriba permite confiar en la
significación geológica de una solución simultánea. En estos casos, las
soluciones P-T simultáneas se identifican con las condiciones de pico térmico
sufridas por las rocas, ya que los impedimentos cinéticos para alcanzar el
equilibrio están minimizados.
No obstante, esta situación dista mucho de ser
general, ya que las distintas reacciones que han operado en una roca presentan
condiciones de bloqueo P-T diferentes. Así, los equilibrios de transferencia
neta (i.e., barómetros) suelen presentar temperaturas efectivas de bloqueo más
elevadas que los equilibrios de intercambio (i.e., termómetros), ya que la
energía de activación necesaria para que progresen los primeros es más elevada
que para los segundos (el intercambio de dos elementos no implica reordenamiento
de las estructuras). Si esta situación se da en una roca, por ejemplo en una
roca de grado medio o alto que sufre un enfriamiento lento, es obvio que la
solución simultánea obtenida carece de significado geológico alguno (i.e., no es
un punto de la trayectoria P-T de la roca).
Otro problema fundamental en la aplicación
práctica de la termobarometría es la elección de calibrados y modelos de
solución. La elección se complica si se tiene en cuenta que es posible obtener
un elevado número de formulaciones analíticas simplemente combinando distintos
modelos de solución. Los ejemplos de calibrados/correcciones del termómetro GARB
y del barómetro GASP presentados más arriba ilustran claramente el problema.
Estos dos equilibrios pueden solucionarse actualmente con más de 10
calibrados/correcciones distintas, por lo que el número de soluciones P-T
simultáneas posibles es muy elevado. Además, en no pocos casos, la aplicación de
todos ellos a rocas naturales resulta en temperaturas y presiones, o soluciones
simultáneas P-T, dispares. ¿Que hacer entonces?
La elección de un calibrado y de modelos de
actividad es una decisión que debe basarse en criterios objetivos, entre los
cuales el más importante es el que incluye todas las limitaciones intrínsecas de
cada calibrado/corrección. En base a este criterio, el petrólogo suele poder
decidir considerando los rangos P-T-X bajo los que el calibrado/corrección fue
obtenido. Sin embargo, dentro de estas limitaciones intrínsecas se encuentra el
grado de fiabilidad que se otorga a los modelos y parámetros termodinámicos
(experimentales y/o empíricos) que describen las soluciones sólidas. Este
aspecto, es generalmente dificil de evaluar por el petrólogo no especialista,
que suele confiar su decisión en base a otros criterios como información
geológica adicional, consistencia inter-muestra, o, simplemente, su intuición
geológica. Este problema es grave, ya que en muchos casos la elección entre
distintos calibrados/correcciones resta valor al objetivo fundamental de la
termobarometría, que no es otro que la obtención de una estimación P-T
cuantitativa e independiente.
La termobarometría es una técnica
sencilla de aplicar, pero sus resultados no son siempre fáciles de
interpretar.
Como ejemplo de cálculos termobarométricos,
abordaremos un caso clásico de la literatura. Se trata de metapelitas del monte
Moosilauke en New Hampshire, USA. Este área ha sido objeto de estudios
detallados, y es un buen caso de estudio ya que se piensa que las condiciones
metamórficas sufridas están muy cerca del punto triple de los silicatos de Al (e.g.,
Hodges y Spear, 1982).
Una de las muestras estudiadas por Hodges y
Spear (1982), presenta las siguientes fases: granate (Xalm=0.732, Xprp=0.099,
Xgrs=0.030, Xsps=0.139), biotita (XFe[VI]=0.399,
XMg[VI]=0.405,
XAl[VI]=0.168,
XTi[VI]=0.025),
plagioclasa (Xab=0.832, Xan=0.142, Xor=0.026),
además de cuarzo, moscovita, clorita, estaurolita, silimanita, ilmenita y
grafito. En la Figura 10 se representan las soluciones para distintos
calibrados/correcciones del termómetro GARB y del barómetro GASP. Puede
apreciarse que la dispersión en las presiones y temperaturas calculadas a partir
de un único conjunto de composiciones de fases coexistentes es elevada. Si se
excluye el calibrado de Thompson (1976), la dispersión en las curvas del
termómetro GARB se debe exclusivamente a las distintas correcciones de
actividad. La dispersión en las curvas del barómetro GASP se debe tanto a la
utilización de los calibrados experimentales de Goldsmith (1980) y Koziol y
Newton (1988) como de distintas correcciones de actividad. En conjunto, el rango
de temperaturas y presiones calculadas es de
»100 ºC y
»4 kbar (Figura 10),
lo cual representa, claramente, un resultado bastante ambiguo.
Figura 10.
Soluciones de algunos calibrados/correcciones del termómetro GARB y barómetro
GASP para la muestra 90A de Hodges y Spear (1982) del monte Moosilauke (New
Hampshiere, USA). Los campos de estabilidad de los polimorfos de Al2SiO5
según Holdaway (1971) y Holland y Powell (1990). Nótese la dispersión en las
presiones y temperaturas calculadas a partir de un único conjunto de
composiciones minerales. El polígono sombreado denota el rango de condiciones
P-T calculadas, que se distribuyen alrededor del punto triple de Holdaway
(1971).
Ante esta dispersión, ¿que calibrado/corrección
ofrece el resultado más exacto? Como se ha comentado más arriba, esta no es una
cuestión fácil de resolver. Los calibrados/correcciones de Thompson (1976),
Hodges y Spear (1982), Indares y Martignole (1985) se basan en inferencias
empíricas sobre las condiciones de equilibramiento de rocas naturales, por lo
que están sujetos a un grado de incertidumbre elevado. En este sentido, es de
notar que las correcciones de actividad de Hodges y Spear (1982) para el
termómetro GARB y el barómetro GASP se basan precisamente en la suposición de
que las rocas del monte Moosilauke se equilibraron en las cercanías del punto
triple de los silicatos de Al. Estos autores asumieron las condiciones P-T del
punto triple de Holdaway (1971), por lo que no es de extrañar que éste último y
la correspondiente solución simultánea estén muy próximas (Figura 10). En
el caso de que tal suposición sea incorrecta, ya sea porque las rocas no se
hubiesen equilibrado en las cercanías del punto triple, o porque el diagrama de
Holdaway (1971) fuese incorrecto, la corrección de Hodges y Spear (1982) no
ofrecería garantía de fiabilidad alguna. Por estas razones, es conveniente
conceder más fiabilidad a los calibrados/correcciones basados en datos
experimentales y cuya consistencia inter-muestra e inter-área haya sido
constatada. Este aspecto dista mucho de estar solucionado, incluso para
equilibrios muy estudiados como el termómetro GARB y el barómetro GASP.
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Última modificación:
jueves, 26 de marzo de 2020 23:34 +0100 |
