Metodos para determinar plagioclasas

LAB 9 - OPTICAL DETERMINATION OF PLAGIOCLASE FELDSPAR

Mineraloga Optica

DETERMINACION OPTICA DE LA COMPOSICION DE LAS PLAGIOCLASAS.PRIVATE

La determinacin de la composicin de las plagioclasas, es parte esencial de la caracterizacin petrogrfica, dado que el contenido anorttico An en ellas decrece sistemticamente con la cristalizacin fraccionada, durante la diferenciacin magmtica y muchos esquemas de clasificacin de rocas estn basados en el tipo de plagioclasa presente.Las propiedades pticas de las plagioclasas cambian con la composicin y su estado estructural. Una plagioclasa de una composicin determinada, puede presentar diferentes propiedades pticas, dependiendo de s se form por enfriamiento rpido en una roca volcnica, por enfriamiento lento a profundidad en una roca gnea o metamrfica o por ratas de enfriamiento intermedias en flujos viscosos, diques o silos.De acuerdo con su estado estructural las plagioclasas se denominan altas, bajas o intermedias. Las curvas que relacionan las propiedades pticas de las plagioclasas con su composicin, dentro de la serie entre el miembro Albita (NaAlSi3O8) y el miembro Anortita (CaAl2Si2O8), consecuentemente difieren dependiendo de s el estado estructural las plagioclasas es alto, bajo o intermedio.Por lo tanto, cuando se determina la composicin de las plagioclasas a partir de sus propiedades pticas, la curva para determinar plagioclasas de baja temperatura no debe utilizarse para interpretar (composicionalmente) las propiedades pticas medidas en una plagioclasa de alta temperatura.Objetivos de la determinacin:1) Determinar la composicin de plagioclasas en una seccin delgada de una roca plutnica (de baja temperatura).

2) Determinar la composicin de los fenocristales de plagioclasa en una seccin delgada de una roca volcnica (de alta temperatura).3) Determinar la composicin de los microlitos de plagioclasa en una seccin delgada de una roca gnea volcnica.4) Determinar la composicin de cristales de plagioclasa fuertemente zonados. Para este caso se debe estimar la mxima variacin en contenido An entre el ncleo y los bordes de los cristales de plagioclasa en la seccin. La mejor manera de hacerlo es medir dos conjuntos de ngulos de extincin, uno en el centro y otro en el borde externo de un grano de plagioclasa apropiado. Los mtodos de determinacin que se presentan a continuacin usualmente involucran la medicin de ngulos entre una direccin de vibracin (comnmente nmenor - n) que coincide con la extincin y las trazas de algn plano cristalogrfico (tales como planos de exfoliacin o de composicin de una macla) para un grano de orientacin conocida. Esto requiere un conocimiento detallado de los rasgos cristalogrficos del feldespato plagioclasa, que incluyen: Exfoliacin:

Las plagioclasas presentan dos direcciones de exfoliacin casi a ngulo recto. Una exfoliacin perfecta segn (001) y otra buena segn (010). Ambas se pueden observar en un mismo grano. Si solo se observa una traza de exfoliacin, sta corresponde a la mejor desarrollada segn (001).Maclado: Las plagioclasas muestran maclado de acuerdo, al menos, con 7 leyes. Los tres tipos de maclas ms comunes (8090 % de todos los feldespatos maclados) son:

Maclas de la Albita:a) Maclado polisinttico con planos de composicin paralelos a (010) y perpendiculares a la direccin de exfoliacin (001). El plano de composicin (CP) es el plano de macla.b) Las lamelas de las maclas son paralelas a la direccin de elongacin tpica (eje cristalogrfico a) en los cristales tabulares alargados.c) Las lamelas de las maclas son largo rpido excepto para contenidos An mayores que An75.

d) 45% de las plagioclasas gneas y 65% de las metamrficas presentan macla de la albita. Maclas de la Periclina:a) Macla polisinttica con eje de macla paralelo al eje cristalogrfico 'b' [010], pero cuyo plano de composicin CP varia en orientacin con respecto a b, dependiendo de la composicin del feldespato.b) Las lamelas de las maclas pueden ser largo lento o largo rpido.

e) Las lamelas de las maclas son menos continuas que las de la Albita comnmente se pinchan y expanden. c) 10% de las plagioclasas gneas y 25% de las metamrficas presentan macla de la periclina.

Maclas de Carlsbad:a) Macla de contacto simple con el eje de macla paralelo al eje cristalogrfico c [001], CP paralelo a (010) y a las lamelas de la macla de la Albita.

b) CP paralelo a la direccin tpica de elongacin de los cristales tabulares alargados. Las lamelas de macla son largo rpido excepto para las plagioclasas con contenido An mayor a 75%.

d) 25% de las plagioclasas gneas y 4% de las metamrficas presentan macla de Carlsbad.

Mtodos para la determinacin de la composicin de las plagioclasas en seccin delgadaPara obtener mejores resultados, siempre es recomendable utilizar varios mtodos y compararlos. Para feldespatos homogneos deben coincidir en un rango de ~ 5%.

En la mayora de los mtodos, existe ambigedad en el signo del ngulo de extincin. El mtodo ms simple para resolver dicha ambigedad consiste en comparar los ndices de refraccin de las plagioclasas con el cuarzo coexistente (n = 1.55, n = 1.54) o con la resina de la seccin delgada (n = 1.54). Los feldespatos con npequeo menor que 1.54 tienen un contenido An menor que An20 y vice versa. Las comparaciones con el ndice de refraccin de la resina de la seccin delgada (n = 1.54) dan mejores resultados a lo largo de los bordes de la seccin petrogrfica, con granos de plagioclasa en posicin de extincin en los cuales el npequeo es paralelo al polarizador del microscopio. (Figura 1)Por otra parte, en el caso de rocas plutnicas, las plagioclasas con contenido An entre 20 y 30 son pticamente negativas (-), mientras que aquellas con An menor de 15 son pticamente positivas (+). Figura 1

Figura 1.Variacin de los ndices de refraccin, birrefringencia, 2V y signo ptico de las plagioclasas de acuerdo con su composicinLas asociaciones minerales son tambin una buena gua; las rocas con plagioclasas mayores que An20, tienen mayor contenido de minerales mficos, comparadas con aquellas que tienen feldespatos con An menor que 20. Las ltimas se caracterizan tpicamente por la presencia obvia de cuarzo, ortoclasa y/o nefelina.Complicaciones adicionales surgen de la dependencia de las propiedades pticas de las plagioclasas del grado de ordenamiento del Si Al, como tambin de su composicin. A menos que se indique lo contrario, la mayora de las curvas determinativas aplican para plagioclasas de baja temperatura y son aplicables nicamente a rocas plutnicas. Si se trata de plagioclasa de rocas volcnicas, se deben utilizar nicamente las curvas para plagioclasas de alta temperatura. METODO 1: Mtodo de Michel-Levy mtodo estadstico de medicin del mximo ngulo de extincin en la zona perpendicular a (010). Depende de la observacin del ngulo de extincin del plano de composicin (010) de las maclas de la Albita, el cual vara sistemticamente con la composicin.a) Reconocimiento de secciones perpendiculares a (010):Maclas de la Albita bien definidas e igualmente iluminadas cuando estn paralelas a los polarizadores o a 45. Las maclas presentan igual iluminacin ocho veces durante una rotacin completa.Los ngulos de extincin de cada conjunto de maclas son aproximadamente iguales, no deben diferir en ms de 4 a 6.Planos composicionales de las maclas agudos, los cuales no se mueven lateralmente cuando se cambia el enfoque, esto quiere decir, que los planos de macla son verticales.b) Medicin:

Ubique los planos de composicin de la macla de la albita N-S. Rote el cristal en el sentido de las manecillas del reloj y anote el ngulo de extincin del primer conjunto de maclas. Retorne el plano de composicin a la posicin N-S. Mida el ngulo de extincin del otro conjunto de maclas en la direccin contraria a las manecillas del reloj. (Figura 2)Promedie los dos ngulos de extincin (recuerde que no deben variar ms de 4- 6). Mida el ngulo en varios granos (se recomienda medir por lo menos 6 o ms granos, a mayor cantidad la precisin es mayor). Utilice para determinar la composicin, el ngulo de extincin mayor. Determine la composicin en la curva de variacin del mximo ngulo de extincin de las maclas de la Albita en secciones perpendiculares a (010) (Figura 3 - Mtodo de Michel Lvy).

El mximo ngulo de extincin promedio debe plotearse en el eje vertical, proyectarse hasta la curva y leer la composicin en el eje horizontal proyectando el punto de corte. Para los ngulos menores de 18 son posibles dos composiciones, una menor que An20 (plutnicas) o An12 (volcnicas) y otra mayor. Revise el ndice de refraccin medio de las plagioclasas contra el cuarzo o la resina, para obviar la ambigedad en la determinacin en la primera parte de la curva; la determinacin puede basarse en los ndices de refraccin y en las plagioclasas plutnicas tambin en el signo ptico (Figura 1):

An0 An20

An20 An35pticamente (+)

pticamente (-)

n < 1.538

n > 1.538Nota: Para cristales menos clcicos que An75, el ngulo de extincin (con n(') es menor de 45 y las lamelas son largo rpido. Para plagioclasas ms ricas en An que 75, el ngulo es mayor de 45 y las lamelas son largo lento.c) Precisin:

til para plagioclasas de cualquier composicin. El rango de precisin para plagioclasas de baja temperatura oscila alrededor de +/- 5% para porcentajes de An hasta An60 y mayor para contenidos de An mayores. La precisin es menor para plagioclasa volcnicas.

Figura 2. Medicin de los angulos de extincin de la macla de la albita.

Figura 3. Curva de variacin del mximo ngulo de extincin de las maclas de la Albita en secciones perpendiculares a (010) (Mtodo de Michel Lvy)METODO 2: Mtodo combinado Carlsbad-Albita seccin perpendicular a (010) con ambos tipos de macla tanto Carlsbad como Albita. Este mtodo es similar al de Michel Lvy pero se necesita nicamente un grano apropiado. Su precisin depende en gran parte de la orientacin del grano y es mayor que la del mtodo de Michel Lvy.a) Reconocimiento de secciones perpendiculares a (010):

Se requiere un grano que tenga tanto las maclas de la Albita como la macla de Carlsbad y que al igual que para el mtodo 1, los planos de composicin de la macla de la Albita estn orientados en seccin perpendicular a (010) es decir, verticales. Los planos de composicin de Carlsbad son frecuentemente irregulares.Cuando la traza del plano (010) est a 0 y a 45 de los hilos del retculo, los individuos de la macla de Carlsbad estn desigualmente iluminados mientras que los de la macla de Albita son apenas discernibles.b) Medicin:

Se aplican los mismos criterios de perpendicularidad de la seccin con el plano (010) mencionados para el mtodo de Michel Lvy.

Sobre el segmento izquierdo de la macla de Carlsbad mida el ngulo de extincin de las maclas de la Albita a lado y lado tal como se indic para el mtodo de Michel Lvy. Promedie las dos lecturas. En el segmento derecho de la macla de Carlsbad realice la misma medicin e igualmente promedie (Figura 4).Los ngulos de extincin medidos para las maclas de Albita en cada uno de los segmentos de Carlsbad no deben diferir ms de 5.Utilice el promedio de los dos ngulos ms pequeos y el promedio de los dos ngulos ms grandes.La composicin se obtiene de las cartas para la determinacin de la composicin de las plagioclasas por el Mtodo de Carlsbad Albita para las plagioclasas de baja o alta temperatura (Figura 5). Lea el ms pequeo de los dos ngulos en las curvas punteadas de la carta; lea el ngulo mayor en las curvas slidas (interpolando si es necesario). Su interseccin arroja la composicin de la plagioclasa al leer su proyeccin vertical sobre la base horizontal de la figura.En las curvas slidas aparecen valores de ngulos de extincin de 5, 10 y 15 por encima y por debajo del valor de 0 (negativos). Esto implica que dos curvas pueden intersectar a la vez varias curvas punteadas en dos o tres puntos. Por ejemplo, la lnea slida de 20 puede intersectar las punteadas de 10 dando composiciones de An38 o An72 en las plagioclasas bajas. Si el nmero de intersecciones excede uno, la seleccin de la composicin correcta puede hacerse con base en los ndices de refraccin de las plagioclasas, aplicando el mtodo de Michel Lvy en varios granos o midiendo otro corte con macla de Carlsbad Albita.

c) Precisin:til para todo tipo de plagioclasa.

Figura 4. Medicin de los ngulos para un cristal de plagioclasa con macla de Carlsbad y maclas de la albita. Mtodo combinado Carlsbad Albita.Mtodo Carlsbad Albita

Figura 5. Carta para la determinacin de la composicin de las plagioclasas por el Mtodo de Carlsbad - Albita. Las lneas slidas son para los ngulos de extincin mayores y las lneas punteadas para los ngulos de extincin menores. a) Plagioclasas de baja temperatura. b) Plagioclasas de alta temperatura. c) La composicin de la plagioclasa se lee en la base de la carta directamente bajo el punto donde la curva de los ngulos de extincin mayores (33) intersecta la curva de los ngulos menores (20). La orientacin de la seccin se lee en el eje vertical a la izquierda del diagrama. El borde del cristal esta bisectado por la macla de Carlsbad, de tal manera que la orientacin del grano es conocida. El ncleo, el cual no est bisectado por la macla de Carlsbad, debe tener la misma orientacin; as, la composicin de la zona puede ser determinada, si los ngulos de extincin de la Albita son medidos (37). Tobi and Kroll (1975).

METODO 3: Mtodo de los microlitos ngulo mximo de extincin en la zona paralela a a.a) Reconocimiento de secciones:

Los microlitos de plagioclasa en rocas volcnicas comnmente presentan elongacin paralela a a. Las secciones de tales cristales cortadas paralelas a a presentan trazas de exfoliacin (010) y los lmites de las maclas de la albita paralelos a los bordes elongados de los microlitos, excepto en secciones paralelas a (010), en las cuales no aparece la macla de la albita.b) Medicin:No se requiere orientacin especfica.Mida el ngulo de extincin en cada grano entre su direccin de elongacin y n (casi siempre menor de 45). Repita la medicin por lo menos en 10 12 microlitos, encuentre el ngulo mayor entre estos ngulos pequeos y lea la composicin utilizando la curva de los microlitos de plagioclasa (Figura 6).Nota: Para valores entre 0 y 20 se requiere verificacin del ndice de refraccin, similar al mtodo de Michel Levy.

c) Precisin:Buena precisin para todas las plagioclasas de rocas volcnicas aunque pobre para ngulos de extincin en el rango de 0 a 12.

Figura 6.Curva para la determinacin de la composicin de microlitos de plagioclasa.

Fuentes de error en la determinacin de plagioclasas en seccin delgada:a) Efecto de la ortoclasa en solucin slida con la plagioclasa sdica: Considerado insignificante en la medida como afecta la determinacin ptica de las plagioclasas.b) Inseguridad en las curvas de extincin: Porciones de algunas curvas pobremente definidas, pero la utilizacin de varios mtodos de determinacin permite que errores grandes sean detectados. Las curvas para plagioclasa de baja temperatura son aplicables a todas las rocas plutnicas y la mayora de diques. Las curvas para plagioclasa de alta temperatura deben aplicarse nicamente a rocas volcnicas. c)

Inseguridad en la medicin de los ngulos de extincin: El error promedio no debe ser mayor de 1, lo cual genera un error en la composicin de la plagioclasa de 1 a 2% de An.d) Inseguridad en la orientacin de las secciones utilizadas para la determinacin: Este error es el ms frecuente de los previstos. Dependiendo del mtodo utilizado, errores de 5% An son factibles. Estos son comparables con los errores esperados para el mtodo de inmersin, donde discrepancias del 5% de contenido An, no se consideran excesivas.e) Estados intermedios de ordenamiento AlSi en plagioclasas de rocas volcnicas y subvolcnicas.Traducido y modificado de Francis 2013. Spectro 186-312B. Lab 9. Optical determination of plagioclase compositions. eps.mcgill.ca/~courses/c312/Labs/Optlab9-13.doc

Bibliografa:

KERR, F. P. Optical Mineralogy (4th edition). McGraw-Hill College. February 1977. NESSE, W. D. Introduction to Optical Mineralogy. Oxford University Press; 3 edition. August 2004. Norris W. J. and Donald B. F. Laboratory manual for optical mineralogy. Burgess Publishing Company Minneapolis, Minnesota, USA. 1980.PAGE 2