Análisis geoquímico y petrogenético de los esquistos azules del Complejo Acatlán, México: Los efectos del proceso de interacción fluido-roca en el metamorfismo de alta presión-baja temperatura

Abstract

Las zonas de subducción se caracterizan por presentar el metamorfismo de alta presión y baja temperatura (HP-LT, por sus siglas en inglés), que da origen a rocas en facies de esquisto azul. Como resultado de la interacción fluido-roca, como el proceso que involucra la interacción de fluidos provenientes de reacciones de deshidratación en la litósfera oceánica subducida con las diferentes litologías que la componen, ocurren variaciones geoquímicas en los protolitos de estas rocas. Sin embargo, el origen de los fluidos y las consecuencias del proceso de interacción fluido-roca en zonas de subducción es controversial y complejo, pues existen diversos aspectos que dependen del estado termo-mecánico de la litósfera subducida, de su composición y de la cantidad disponible de roca–fluido, convirtiendo a los efectos de la interacción fluido–roca en casos particulares, según la zona de estudio. En este trabajo se presenta la evidencia del proceso de interacción fluido-roca obtenida a partir de datos geoquímicos de roca total y datos petrológicos de los esquistos azules, así como de sus rocas asociadas (i.e., meta-eclogitas y anfibolitas) del Complejo Acatlán en las regiones de Las Minas-Ahuatlán, estado de Puebla, México; interpretado como el registro de la sutura de tres océanos Paleozoicos, con dos ciclos de subducción: el primero registrado durante el Ordovícico – Silúrico (Vega-Granillo et al., 2007) y el segundo durante el Carbonífero (Estrada-Carmona et al., 2015). En el área de estudio, los esquistos azules y sus rocas asociadas tienen una foliación predominante NE-SW. Particularmente, los esquistos azules tienen una paragénesis mineral del pico metamórfico compuesta por: glaucofano + mica blanca (1) + epidota (1) + granate + rutilo + titanita (1), y una paragénesis de retrogresión definida por tremolita-actinolita + clorita + plagioclasa + epidota (2) + mica blanca (2) + titanita (2). Los diagramas multi-elementales, normalizados con respecto al MORB (Mid-Ocean Ridge Basalt), exhiben un enriquecimiento en LILE (Large Ion Lithophile Elements) y LREE (Light Rare Earth Elements), mientras que los HREE (Heavy Rare Earth Elements) muestran patrones planos. De acuerdo con los diagramas de discriminación tectónica se sugiere que los esquistos azules y sus rocas asociadas tienen una afinidad geoquímica con rocas tipo MORB. En los diagramas K vs. Rb, K vs. Ba/Rb, U vs. Nb/U, Nb/Zr vs. U/Nb, Ba/Th vs. K/Th y Th vs. Th/U, donde también se representan los valores globales promedio de MORB, AOC (Altered Oceanic Crust) y GLOSS (Global Subducting Sediment), se observa que los datos exhiben un enriquecimiento en K, Rb, U y Ba, así como en las relaciones U/Nb, Ba/Th, Nb/Zr y K/Th. Lo anterior sugiere la existencia de dos procesos de interacción fluido-roca en los esquistos azules y sus rocas asociadas: Uno de estos, asociado al AOC y otro, asociado a la deshidratación de esquistos de mica con granate, litología que interactúa con las rocas estudiadas a nivel afloramiento, y que genera texturas de migmatización en el área de Ahuatlán. La migración de ambos fluidos ocurre a través de dos mecanismos principales: Durante el metamorfismo prógrado, donde la generación de porosidad en las rocas máficas es favorecida por estructuras pre-existentes en la corteza oceánica, así como por gradientes geoquímicos–mineralógicos del MORB alterado; mientras que, durante el pico metamórfico, la migración de los fluidos ocurre a través de redes de canales (p. ej., interconexión de fracturas, fallas, variaciones litológicas, discontinuidades, etc.) generadas a partir de la porosidad inicial y el fracturamiento hidráulico. Los resultados sugieren que el proceso de interacción fluido-roca identificado en esta región del Complejo Acatlán puede llegar a tener implicaciones en las características geoquímicas de la cuña del manto (reflejadas en los pulsos de deshidratación de las metabasitas durante facies de eclogita, donde liberarían principalmente LILE, Pb y Sr). Finalmente, estos fluidos pueden ascender de manera canalizada y crear heterogeneidades geoquímicas en la cuña del manto.