Minerals del grup humite en roques màfiques i ultramàfiques metamorfosades

Venes fortament deformades i plegades d'hidroxilclinohumita marró en serpentinites de les proximitats d'Aosta, Itàlia
El terme 'màfic' deriva de les primeres lletres dels elements magnesi i ferro (Fe), i les roques màfiques es caracteritzen per un contingut relativament elevat d'aquests dos elements. Els minerals de la sèrie Mg-humita es formen generalment en entorns amb un alt MgO/SiO ₄ proporció i amb presència de Mg(OH) ₂ i/o MgF ₂ . Per tant, sembla lògic que els minerals de la sèrie Mg-humita es trobin a les roques màfiques. Es poden trobar, però són força rars.

Hi ha dues raons relacionades amb la química per a aquesta raresa. En primer lloc, la necessitat de (OH) i/o F a l'estructura. Això no és per si sol una raó vàlida perquè aquests minerals siguin rars. Els amfíbols, les miques i els epídots contenen (OH), però els minerals del grup humite també accepten molt poc ferro en la seva composició. Per tant, l'aparició de minerals del grup humite a les roques màfiques i ultramàfiques només es limita a les roques més magnésiques, que també contenen (OH) i F. L'antofil·lita més comuna és un altre mineral amb una química similar a les humites de Mg, però que són molt més comuns que els Mg-humites a les roques màfiques. En conseqüència, també altres mecanismes restringeixen el desenvolupament de Mg-humites en roques màfiques i ultramàfiques.

Les localitats descrites en aquest article indiquen que hi ha limitacions en els règims de pressió/temperatura (PT) i els entorns geològics que permeten la formació de Mg-humites. Tot i que el nombre de localitats tractades en aquest article és limitat, representen entorns geològics típics, i l'aparició de minerals de la sèrie Mg-humita a les roques màfiques es pot utilitzar com a mineral indicador per a un desenvolupament geològic específic de les roques on es produeixen.


Geografia i localitats Cim di Gagnone, Ticino, Switzerland Vall de Malenco, província de Sondrio, Llombardia, Itàlia Zermatt, Visp, Valais, Suïssa
Hi ha diverses petites unitats ultramàfiques als Alps europeus. Moltes d'aquestes unitats són geològicament interessants i han estat àmpliament estudiades. Els minerals del grup humites es troben predominantment en aquestes roques màfiques a la part occidental i central dels Alps. Aquest article aborda algunes de les localitats més estudiades a banda i banda de la frontera entre Suïssa i Itàlia. Les localitats són Cima di Gagnone, un cim de 2518 m als Alps suïssos, Val Malenco, una vall del nord d'Itàlia on s'ha extret serpentina des de l'edat mitjana, i un cos de serpentinita a la zona de Zermatt-Saas prop de la muntanya Trockener Steg. a Suïssa.

Geologia regional
Pennínics roques nappe als Alps centrals. Els minerals de la sèrie Mg-humita es troben a les roques ultramàfiques d'aquest nap.
Els cossos ultramàfics dels Alps es van formar originalment com a rodanxes de l'escorça de l'oceà Tetià. Aquest oceà es va obrir entre 'Europa' i 'Àfrica' ​​a l'era Juràssic (160–120 Ma, Kempf et al. 2020). Les roques originals representen una secció d'escorça inferior/mantell superior composta principalment per gabbro, peridotita, serpentinita, una roca serpentina/carbonatada (oficarbonat), així com metapelites (sediments oceànics) de l'escorça inferior. Després del tancament de l'oceà Tetià a finals del Cretaci/Terciari, aquestes roques van ser subduïdes i es van transformar en fàcies d'amfibolita, eclogita o esquist blau. El grau metamòrfic màxim (i possiblement el temps de metamorfosi màxima) depèn de la localitat. Més tard, durant l'orogènia alpina actual (2-5 Ma, Kempf et al., 2020), les roques ultramàfiques van ser exhumades i van veure una sobreimpressió retrògrada de fàcies d'esquistes verds. Martin et al. (1994) proporcionen un bon resum dels esdeveniments geològics que han format aquestes roques, i aquí s'inclou un breu resum de les seves conclusions:

Trencament continental i magmatisme de rift: Les roques màfiques/ultramàfiques es van formar en condicions de T i P decreixent i la seva col·locació es va relacionar amb l'aprimament de l'escorça i l'aflorament del mantell.

Magmatisme oceànic: Majoritàriament es van formar gabbros rics en Mg i extrusius volcànics (roques semblants al basalt), probablement relacionats amb el rifting.

Coberta sedimentària oceànica: Els metasediments ofiolítics es troben localment prop d'alguns cossos màfics.

Alteració hidrotèrmica preorogènica a alta temperatura: La majoria dels cossos ultramàfics de serpentina mostren relíquies de l'alteració hidrotermal.

subducció: Metamorfosi d'alta pressió/baixa temperatura durant la subducció a l'orogènia eoalpina del Cretaci mitjà a l'Eocè primerenc. Aquest esdeveniment proporciona l'esdeveniment metamòrfic màxim incloent les condicions de fàcies d'esquistes blaus/eclogites. En aquest esdeveniment s'ha format hidroxilclinohumita a partir de roques màfiques prehidratades (serpentinites).

Pujada posterior al pic: Aquest esdeveniment ha proporcionat una sobreimpressió de fàcies d'amfibolites/esquistes verds en moltes roques màfiques. En algunes localitats, la hidroxilclinohumita també s'ha format a les venes durant aquest esdeveniment retrògrad.

Petrologia i paragènesi Cava del Castellaccio, una de les pedreres serpentines de les roques ultramàfiques de la Val Malenco. Vena diopside

Pedrera de Castellaccio, Chiesa in Valmalenco, Província de Sondrio, Llombardia, Itàlia Porfiroblasts d'hidroxilclinohumita de titani (marrons) en una vena de la roca serpentina Cava del Castellaccio, una de les pedreres serpentines de les roques ultramàfiques de la Val Malenco. Vena diopside

Pedrera de Castellaccio, Chiesa in Valmalenco, Província de Sondrio, Llombardia, Itàlia Porfiroblasts d'hidroxilclinohumita de titani (marrons) en una vena de la roca serpentina Cava del Castellaccio, una de les pedreres serpentines de les roques ultramàfiques de la Val Malenco. Vena diopside

Pedrera de Castellaccio, Chiesa in Valmalenco, Província de Sondrio, Llombardia, Itàlia Porfiroblasts d'hidroxilclinohumita de titani (marrons) en una vena de la roca serpentina Roques ultramàfiques a la vall de Malenco

Vall de Malenco, província de Sondrio, Llombardia, Itàlia Mapa geològic, Cima di Gagogne

Cim di Gagnone, Ticino, Switzerland Roques ultramàfiques prop de Trockener Steg, l'ofiolita de Zermatt-Saas Roques ultramàfiques a la vall de Malenco

Vall de Malenco, província de Sondrio, Llombardia, Itàlia Mapa geològic, Cima di Gagogne

Cim di Gagnone, Ticino, Switzerland Roques ultramàfiques prop de Trockener Steg, l'ofiolita de Zermatt-Saas Roques ultramàfiques a la vall de Malenco

Vall de Malenco, província de Sondrio, Llombardia, Itàlia Mapa geològic, Cima di Gagogne

Cim di Gagnone, Ticino, Switzerland Roques ultramàfiques prop de Trockener Steg, l'ofiolita de Zermatt-Saas Cim de Gagnone
A Cima di Gagnone, les roques ultramàfiques formen cossos allargats en forma de lents de desenes a centenars de metres de mida. Estan tancats dins del gneis semipelític i quarzofeldspàtic. Es descriuen dos tipus principals de roques ultramàfiques; peridotita granat i harzburgita clorita. Representen una ruptura de fàcies eclogita de peridotites hidratades (serpentinites). Scambelluri et al. (2014) suggereixen que la hidratació és el resultat de l'exposició tant a l'aigua de mar (pre-subducció) com a l'aigua dels dipòsits de l'escorça (metasediments) durant la subducció.

La clorita harzburgita conté un conjunt de minerals de màxima condició d'olivina (67%) ortopiroxè (25%), clorita (5%), Ti-hidroxilclinohumita (3%), mentre que la peridotita granada conté olivina, ortopiroxè, magnesi. -cornblenda, granat, clinopiroxè i ilmenita. La hidroxilclinohumita titaniana es troba en ambdós tipus de roques, però són més freqüents en la clorita harzburgita. A la peridotita granat, la hidroxilclinohumita normalment es descompone en olivina + ilmenita durant la fase retrògrada.

Val Malenco
La serpentinita de Val Malenco fa uns 1-2 km de gruix i cobreix una àrea d'aprox. 170 km ² . El conjunt de roques i oficarbonats ultramàfiques a màfiques es va enterrar moderadament a finals del Cretaci a una temperatura i pressió estimades en 450 °C i 6 kbar. El metamorfisme relacionat amb la subducció va conduir a la transformació de les peridotites serpentinitzades amb crisòtil en esquists d'antigorita amb un conjunt mineral d'antigorita + olivina + diòpsid + clorita + magnetita amb Ti-hidroxilclinohumita, brucita i sulfurs com a fases accessories.

Localment, la serpentinita està tallada per diferents tipus de venes, i algunes d'aquestes venes contenen olivina, clorita, magnetita, hidroxilclinohumita titánica i diòpsid, altres mostren diferents mineralogies.

A més dels fets regionals, hi ha una zona de contacte metamòrfica cap a la intrusió del Bergell. La hidroxilclinohumita no està present en aquesta zona.

El Zermatt-Saas
L'ofiolita de Zermatt-Saas és un cos serpentí amb el mateix origen que les serpentinites Cima di Gagnone i Val Malenco. Kempf et al. (2020) estudien un aflorament de 100 x 100 m i troben diversos tipus de dics màfics a la serpentinita. Les més destacades són les rodingites que fan desenes de metres de llarg i de vegades més d'un metre de gruix. Menys abundants són les venes de color marró vermellós que consisteixen en Ti-hidroxilcondrodita. Conclouen que la rodingita representa dics màfics primitius, mentre que les venes Ti-hidroxilcondrodita s'originen a partir de dics gabroics o basàltics Fe-Ti més evolucionats formats com a part del magmatisme oceànic (Martin et al., 1994).

Tipus de venes associats a les serpentinites

Els cossos ultramàfics contenen diferents tipus de venes mineralitzades que s'han format com a dics durant l'esdeveniment magmàtic primari, en zones de cisalla o entre capes durant els esdeveniments màxims de deshidratació metamòrfica, o activitat hidrotermal associada a la deformació fràgil en l'esdeveniment retrògrad. Òbviament, la mineralogia de les venes formades primerenques pot haver canviat durant els esdeveniments metamòrfics posteriors. La mineralogia de les venes és el resultat de la química a granel precursor, la influència metasomàtica i/o hidrotermal i les condicions PT. A la literatura s'han descrit més de 20 tipus diferents de venes i està fora de l'abast d'aquest treball discutir només alguns exemples.

Des d'una perspectiva mineralògica, els dics magmàtics metamorfitzats són els més interessants. Les venes Ti-clinohumita i Ti-chondrodte són d'aquest tipus, havent-se format a partir de gabro o precursor basalt ric en Fe-Ti evolucionat, compartint així un origen similar a les venes de rodingita més mineralògicament complexes i estudiades. Les rodingites són roques riques en Ca, subsaturades en Si i pobres en àlcalis d'origen metasomàtic. L'associació mineral dominada pels silicats de Ca–Al i Ca–Mg. Es formen a partir de dics màfics originalment influïts per H2 rics en Ca, que redueixen les solucions aquoses durant la deshidratació màxima i la serpentinització retrògrada. S'han trobat exemplars destacats de granat (grossular/andradita), vesuvià i diòpsid en vugs d'aquestes venes. També es coneix una mineralogia inusual que conté perovskita i magnetita de les rodingites. La perovskita es troba normalment a les roques magmàtiques subsaturades de Si (kimberlites, carbonatites, massissos alcalins) o en zones de contacte d'alta temperatura. Aquí la perovskita s'ha format com un mineral metasomàtic en condicions moderades de PT. Es creu que el Ti requerit prové de l'augita magmàtica (Müntener i Hermann, 1993) i s'acumula en solucions hidratades abans de formar la perovskita.

Durant la metamorfosi prograda, la deshidratació de les serpentinites ha donat venes d'olivina a les zones de cisalla i al llarg dels plans de llit. Cap al final de la deshidratació, les venes s'han comprimit, atrapant l'aigua al seu interior. L'aigua atrapada ha permès una posterior alteració retrògrada parcial de l'olivina.

La deformació fràgil durant l'elevació alpina ha creat fractures que s'han omplert amb conjunts de baixa temperatura, incloent crisotil, carbonats i talc. Groppo i Compagnoni (2007) ofereixen una visió general d'aquestes paragenesis d'etapa tardana de la serpentinita de Val Malenco.

Minerals del grup Humite Titanclinohumita

Vall de Malenco, província de Sondrio, Llombardia, Itàlia Hidroxilclinohumita titaniana com a intercreixements amb olivina, aparició de tipus 1 Porfiroblast d'hidroxilclinohumita de titani Titanclinohumita

Vall de Malenco, província de Sondrio, Llombardia, Itàlia Hidroxilclinohumita titaniana com a intercreixements amb olivina, aparició de tipus 1 Porfiroblast d'hidroxilclinohumita de titani Titanclinohumita

Vall de Malenco, província de Sondrio, Llombardia, Itàlia Hidroxilclinohumita titaniana com a intercreixements amb olivina, aparició de tipus 1 Porfiroblast d'hidroxilclinohumita de titani Porfiroblast d'hidroxilclinohumita de titani, aparició de tipus 2 Porfiroblast d'hidroxilclinohumita de titani, aparició de tipus 2 Porfiroblast d'hidroxilclinohumita de titani, aparició de tipus 2 Porfiroblast d'hidroxilclinohumita de titani, aparició de tipus 2 Porfiroblast d'hidroxilclinohumita de titani, aparició de tipus 2 Porfiroblast d'hidroxilclinohumita de titani, aparició de tipus 2 Porfiroblast d'hidroxilclinohumita de titani, aparició de tipus 2 Porfiroblast d'hidroxilclinohumita de titani, aparició de tipus 2 Porfiroblast d'hidroxilclinohumita de titani, aparició de tipus 2
On es produeixen, els minerals del grup humite a les serpentinites dels Alps centrals i occidentals es produeixen en tres casos diferents:

Tipus 1: com a intercreixements amb olivina a les serpentinites.
Tipus 2: En venes que tallen les serpentinites.
Tipus 3: dins o al llarg de les zones de cisalla.

A Cima di Gagnone, la hidroxilclinohumita de titani es troba predominantment a les parts centrals dels megacristalls d'olivina (tipus 1). L'olivina i la hidroxilclinohumita s'entrecreixen i formen bessons polisintètics irregulars i no es poden distingir fàcilment. L'hidroxilclinohumita conté fins a 0,318 apfu Ti i quantitats apreciables de F (fins a un 2,12% en pes), però encara dins dels límits químics de la hidroxilclinohumita.

L'acumulació més gran de minerals del grup humite a les roques màfiques dels Alps es troba en diòpsid + Ti-hidroxilclinohumita + olivina + Mg-clorita + antigorita + venes de magnetita (Tipus 2 i 3). Aquestes vetes estan molt esteses per tota la Zona Interior del Piemont, i la Val Malenco s'utilitza aquí com a localitat d'exemple. A Val Malenco, un tall transversal de les roques ultramàfiques és de fàcil accés a les pedreres de serpentinita. Les venes que contenen Ti-hidroxilclinohumita tenen un gruix d'uns quants mil·límetres a diversos centímetres i sovint es deformen i es dobleguen. La ti-hidroxilclinohumita es presenta localment com a porfiroblasts de gra gruixut de color marró vermellós. Mostra un marcat pleocroisme, de groc a taronja fosc, i s'associa sovint a olivina metamòrfica porfiroblàstica i, amb menys freqüència, a humita de color més pàl·lid. La ti-hidroxilclinohumita es substitueix localment als marges per un intercreixement radiant d'ilmenita allargada + antigorita + magnesita. Les dades analítiques de Val Malenco proporcionades per Evans i Trommsdorrf (1983) mostren aproximadament 0,5 apfu F i fins a 0,318 apfu Ti.

A l'ofiolita de Zermatt-Saas, el mineral del grup humite es presenta com a Ti-hidroxilclinohumita en minúscules làmines (tipus 1) disperses en grans d'olivina i com a grans poligonals dins d'olivina recristal·litzada. La Ti-hidroxilcondrodita coexisteix amb la Ti-hidroxilclinohumita i és abundant a les venes riques en Ti (tipus 2), on devia haver estat present la ilmenita precursora. La majoria dels grans presents a la zona de cisalla i les bandes de cisalla (tipus 3) i les venes d'olivina consisteixen en Ti-hidroxilclinohumita.

Anàlisis químiques proporcionades per Kempf et al. (2020) mostren que l'hidroxilcondrodita té d'1,173 a 1,334 apfu (OH) i fins a 0,414 apfu Ti, proper al valor màxim teòric de 0,5 apfu tal com postula Ribbe (1979). Kempf proposa que la hidroxilcondrodita s'equilibra amb la hidroxilclinohumita mitjançant les reaccions Ti-hidroxilclinohumita + ilmenita + H2O = Ti-hidroxilcondrodita + antigorita i Ti-hidroxilclinohumita + H2O = Ti-hidroxilclinohumita + olivina + antigorita.

Localitat Ruby Range, Beaverhead Co., Montana, EUA
La serralada Ruby cobreix uns 260 quilòmetres quadrats i rep el nom de l'aparició de còdols granats al sòl. Es troba a prop de Dillon, Montana, EUA.

Geologia Roques ultramàfiques de Wolf Creek

Ruby Range, Beaverhead Co., Montana, EUA
La serralada Ruby es pot dividir en tres cinturons de tendència nord-est aproximadament paral·lels. El cinturó oriental és predominantment gneis i esquists. El cinturó central està format per gneis quarzofeldspàtic. Tots dos cinturons són el soterrani del cinturó occidental amb roques metasedimentàries i metaígnies.

Les roques cristal·lines del soterrani es van deformar i es van metamorfosar a condicions de fàcies superiors d'amfibolites probablement en un o més moments, inclosos els 3300, 2700, 2400 o 1800 Ma. Les condicions màximes van ser probablement de fàcies d'amfibolita a granulita al voltant dels 2750 Ma i un metamorfisme de fàcies d'esquist verd a amfibolita als 1800 Ma probablement està relacionat amb el refredament per exhumació.

Petites roques ultramàfiques es troben a moltes localitats del complex de Ruby Range. Típicament, les roques ultramàfiques són cossos allargats i el·líptics que tendeixen a paral·lels a la foliació regional i varien en grandària des d'uns pocs metres fins a centenars de metres de longitud. Es van col·locar d'hora i van veure l'esdeveniment metamòrfic màxim als 2750 Ma així com l'alteració retrògrada als 1800 Ma. Els conjunts de minerals (magnesio-hornblenda, ortopiroxè, olivina, espinela verda, ± hidroxilclinohumita titánica) i els tipus de roques associades (meta-rodingites) indiquen que els cossos es van serpentinitzar abans del metamorfisme. Durant l'esdeveniment retrògrad a 1800 Ma, es va produir la re-serpentinització dels cossos ultramàfics.

Petrologia
Heinrich (1963) proporciona una descripció detallada dels tipus de roques que es troben en un dels cossos ultramàfics. Troba que la roca predominant és la harzburgita, que conté ortopiroxè, olivina i espinela. Dins d'aquesta roca, taques irregulars més petites de
Es produeixen serpentinita, roques d'antofil·lita, roques d'actinolita, roques que contenen hidroxilclinohumita, a més de vetes i xenòlits de les roques circumdants. Classifica les venes en

- Venes serpentines
- Venes amb bandes en les quals s'alternen capes de cromita d'una polzada amb serpentina-cromita
- Venes d'antofil·lita de fibres creuades
- Venes de clorit
- Veines de talc
- Vetes carbonatades garnetíferes
- Vetes granats

La hidroxilclinohumita es limita a roques que presenten relativament poca alteració retrògrada. Es troba en roques que consisteixen principalment en cristalls de piroxè tallats per vetes de serpentina verda, i en quantitats menors d'antofil·lita, actinolita, clorita, flogopita, magnetita i antigorita.

Minerals del grup humit
La hidroxilclinohumita titaniana es presenta com a grans dispersos, irregulars a arrodonits i grups de grans de fins a 5 cm de diàmetre. La hidroxilclinohumita no s'ha identificat a les venes.



Seqüència orogènica formant Mg-humites en roques màfiques
El mineral del grup humite més comú en aquest entorn és la hidroxilclinohumita de titani, però també s'ha identificat hidroxilcondrodita. Groppo et al. (2007) esmenten que l'humita es produeix a les venes d'hidroxilclinohumita, però no es proporcionen dades analítiques per donar suport o comprendre els mecanismes que donen aquest mineral en aquesta associació. Comú per a totes les mostres analitzades de minerals del grup humite en aquesta associació és que són hidroxil-dominants, amb la menció de les humites de Groppo et al. (2007) com a probable excepció.

Desmaris (1981) considera que la presència de quantitats apreciables de fluor és essencial perquè la hidroxilclinohumita titánica es formi a les roques metamòrfiques de Ruby Range. Evans i Trommsdorf (1983) també consideren F com un constituent petit però essencial per formar minerals del grup humite als Alps. Els minerals del grup humite també són un dipòsit de Ti en aquestes roques, ja que l'olivina associada no pot acomodar titani. Això és evident en la reacció de ruptura retrògrada hidroxilclinohumita -> olivina + ilmenita.

També és comú per a totes les localitats comentades en aquest article que els minerals del grup humite s'han format durant les condicions metamòrfiques màximes a partir de roques ígnies riques en olivina prehidratades (serpetinitzades) en un entorn d'alta pressió (subducció). També s'han registrat fets similars a l'Equador, Xile i la Xina. La presència d'hidroxilclinohumita de titani és diagnòstica per a aquest entorn, i Luoni et al. (2018) suggereixen que les Ti-humites en serpentinites es poden utilitzar com a part d'un conjunt d'UHP de diagnòstic.

És molt possible que hi hagi errors i tergiversacions en aquest article. Agrairé tots els comentaris i correccions que puguin contribuir a un contingut millor i més correcte.