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