Localización de la deformación en la zona de falla de Valdoviño (NO Macizao Ibérico) asistida por fluidos carbonatados ricos en Fe y el crecimiento de filosilicatos.

Abstract

Localización de la deformación en la zona de falla de Valdoviño (NO Macizo Ibérico) asistida por fluidos carbonatados ricos en Fe y el crecimiento de filosilicatos Strain localization in the Valdoviño fault zone (NW Iberian Massif) assisted by Fe-rich carbonated fluids and phyllosilicates growth Resumen: Las rocas de falla de la base sismogénica de la corteza Ibérica Varisca en la zona de falla de Valdoviño han sido analizadas. Esta zona de falla tiene un núcleo compuesto por rocas ultramáficas, rocas máficas con granate y metavulcanitas emparedadas entre las facies gneísicas alcalina y calco-alcalina de un granitoide sin-cinemático Varisco. Durante el principal evento, el régimen friccional-viscoso estuvo controlado por plasticidad intracristalina del cuarzo simultáneamente a la cataclasis y fracturación de feldespatos, anfíbol y granate, junto con la serpentinización de las rocas ultrabásicas. Posteriormente, la falla se reactivó a menor temperatura y con una alta actividad hidrotermal. Zonas de cizalla de bajo ángulo y espesor milimétrico y la brechificación de la anfibolita cálcica localizaron la deformación, que estuvo controlada por el crecimiento de filosilicatos y calcita. Palabras clave: rocas de falla, corteza Ibérica Varisca, resistencia mecánica, Macizo Ibérico. Abstract: Fault-related rocks at the base of the seismogenic zone of the Variscan Iberian crust have been analysed in the Valdoviño fault. Its fault zone has a core composed of ultramafic, garnet-bearing mafic rocks and metavulcanites sandwiched between the alkaline and calc-alkaline facies of a sin-kinematic Variscan granitoid. During the main tectonic event, deformation was controlled by quartz-intracrystalline plasticity coeval with cataclasis and fracturing of feldspar, amphibole and garnet, as well as by the serpentinization of ultramafic rocks. Later, the fault reactivated at lower temperature and accompanied with high hydrothermal activity. Millimetre thickness low-angle shear bands of millimetre thickness and the embrittlement of the carbonated amphibolite localized strain, which is controlled by the phyllosilicates and calcite growth.

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IX Congreso Geológico de España Geo-Temas, 16 (1) ISSN 1576-5172
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Localización de la deformación en la zona de falla de Valdoviño (NO Macizo
Ibérico) asistida por fluidos carbonatados ricos en Fe y el crecimiento de
filosilicatos
Strain localization in the Valdoviño fault zone (NW Iberian Massif) assisted by Fe-rich
carbonated fluids and phyllosilicates growth
F.J. Fernández1 y S. Llana-Fúnez1
1 Dpto. Geología, Facultad de Geología, Universidad de Oviedo 33005 Oviedo. brojos@geol.uniovi.es
Resumen: Las rocas de falla de la base sismogénica de la corteza Ibérica Varisca en la zona de falla de Valdoviño han
sido analizadas. Esta zona de falla tiene un núcleo compuesto por rocas ultramáficas, rocas máficas con granate y
metavulcanitas emparedadas entre las facies gneísicas alcalina y calco-alcalina de un granitoide sin-cinemático Varisco.
Durante el principal evento, el régimen friccional-viscoso estuvo controlado por plasticidad intracristalina del cuarzo
simultáneamente a la cataclasis y fracturación de feldespatos, anfíbol y granate, junto con la serpentinización de las
rocas ultrabásicas. Posteriormente, la falla se reactivó a menor temperatura y con una alta actividad hidrotermal. Zonas
de cizalla de bajo ángulo y espesor milimétrico y la brechificación de la anfibolita cálcica localizaron la deformación,
que estuvo controlada por el crecimiento de filosilicatos y calcita.
Palabras clave: rocas de falla, corteza Ibérica Varisca, resistencia mecánica, Macizo Ibérico.
Abstract: Fault-related rocks at the base of the seismogenic zone of the Variscan Iberian crust have been analysed in
the Valdoviño fault. Its fault zone has a core composed of ultramafic, garnet-bearing mafic rocks and metavulcanites
sandwiched between the alkaline and calc-alkaline facies of a sin-kinematic Variscan granitoid. During the main
tectonic event, deformation was controlled by quartz-intracrystalline plasticity coeval with cataclasis and fracturing of
feldspar, amphibole and garnet, as well as by the serpentinization of ultramafic rocks. Later, the fault reactivated at
lower temperature and accompanied with high hydrothermal activity. Millimetre thickness low-angle shear bands of
millimetre thickness and the embrittlement of the carbonated amphibolite localized strain, which is controlled by the
phyllosilicates and calcite growth.
Key words: fault-related rocks, Variscan Iberian crust, mechanical strength, Iberian Massif.
INTRODUCCIÓN
La localización de la deformación en zonas de
cizalla se puede producir por cambios en las
condiciones de deformación como son el esfuerzo, la
temperatura o la velocidad de deformación, o por
cambios en la roca deformada, como son la reducción
del tamaño de grano, la formación de nuevas fases
minerales y la circulación de fluidos. Además en la
zona de transición entre los regímenes friccional y
viscoso, donde la resistencia mecánica de la litosfera es
máxima y se localiza la base de la zona sismogénica,
las superficies discretas de fracturas co-sísmicas y
asísmicas, se pueden formar coetáneamente con bandas
de deformación plástica. Sin embargo, el estudio
directo de rocas de falla relacionadas con la base
sismogénica de la litosfera, raramente es posible.
La falla de Valdoviño (Parga-Pondal et al., 1982,
Fig.1) es una falla que separa por el Norte, el Dominio
del Ollo de Sapo (Zona Centro Ibérica) del Dominio
Esquistoso (Zona de Galicia-tras-os-Montes). Tiene un
movimiento en dirección sinistro de acuerdo con la
cinemática que indica la lineación sub-horizontal N-S
de estiramiento mineral y el desplazamiento relativo
entre los Complejos alóctonos de Órdenes y Cabo
Ortegal a lo largo de su traza. La erosión actual del
basamento Varisco permite el estudio directo de las
rocas de falla deformadas en el régimen de transición
friccional-viscoso. El núcleo de la falla se muestreó en
la ensenada de Prado, al NE de Valdoviño (A Coruña)
(Díaz García 1983). El objetivo de este trabajo es
conocer los cambios intrínsecos en la roca de falla
durante su deformación, así como las condiciones de
deformación en las que la falla fue más activa.
ESTRUCTURA
La Falla de Valdoviño en la ensenada de Prado
presenta una estructura definida por un núcleo
complejo de rocas de falla bordeado a Este y Oeste por
las facies alcalinas (150 m de espesor) y calco-alcalinas
(300 m de espesor), respectivamente, del granitoide
sin-cinemático de A Espenuca (Ortega et al., 1994; Fig.
2), que también están intensamente deformadas por la
falla. Se reconocen tres tipos diferentes de rocas de
falla entre las facies gneísicas del granitoide que de

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Este a Oeste consisten en budines métricos de rocas
ultramáficas, una banda de ~30 m de espesor de rocas
máficas con granate y una banda de ~10 m de espesor
de metavulcanitas.
FIGURA 1. Esquema geológico del NO del Macizo Ibérico (basado
en Parga-Pondal et al., 1982). La zona de estudio se localiza en la
costa, donde se sitúa la Fig. 2.
Microestructura
El neis alcalino presenta una variación
composicional, feldespático hacia el núcleo de la falla
y cuarcítico hacia el contacto con el parautóctono. Las
fábricas tectónicas son plano-lineares. En las bandas
miloníticas, los porfiroclastos fracturados de feldespato
presentan extinción ondulante, son sigmoidales y
tienen bordes redondeaos (Fig. 2a). Las bandas
ultramiloníticas están formadas por una matriz de
cristales finos y equigranulares de cuarzo y por peces
de mica. Las bandas miloníticas presentan cuarzos con
abundantes puntos triples y pocos defectos mecánicos,
intercaladas con bandas en las que cuarzos de bordes
irregulares y estructuras parcheadas están bordeados
por bandas oblicuas de bajo ángulo formadas por
cristales recristalizados. Las colas sigmoidales que
bordean los porfiroclastos de feldepato K y plagioclasa
están compuestas por una matriz de grano fino de
cuarzo que engloba fragmentos de plagioclasa. En la
transición entre ambos dominios son frecuentes los
porfiroclastos de feldespatos con estructuras en dominó
y formación de budines romboidales. La deformación
del neis alcalino se intensifica hacia el contacto con las
rocas ultramáficas, donde bandas de cizalla de bajo
ángulo y espesor milimétrico se superponen a la fábrica
principal y a lo largo de las cuales crecen cintas de
clorita monocristalinas.
El neis calco-alcalino presenta fábricas miloníticas
lineares definidas por la alternancia de bandas cuarzo-
feldespáticas y bandas micáceas. Próximo al contacto
con la anfibolita cálcica se forman bandas miloníticas,
con porfiroclastos de feldespato fragmentados y
parcialmente sericitizados que desarrollan estructuras
en manto rotacionales y bandas de ultramilonitas donde
también se observan superpuestas bandas de cizalla
superpuestas, de bajo ángulo y espesor milimétrico. En
imágenes-SEM se observa que la cinta de clorita
monocristalina está crenulada y tiene un borde neto
libre de inclusiones y otro gradual que engloba
cristales de feldespato, circones y cuarzos de la matriz
milonítica. Estas cizallas están cortadas por venas
rellenas de calcita orientadas sub-perpendicularmente
al plano de foliación. El conjunto de microestructuras
está cortado por otras venas cizalladas de calcita sub-
paralelas a la foliación, en las que el plano central de la
vena cizalla cristales nanométricos de clorita (Fig. 2b).
En ocasiones las cintas de clorita (ribbons) forman
pliegues disruptados intrafoliares milimétricos. La
crenulación se produce en relación con episodios de
reactivación de la falla y es anterior a las últimas venas
de calcita cizalladas.
FIGURA 2. (a) Imagen OM con nicoles cruzados del gneis alcalino
(muestra SB-4). Se observan porfiroclastos de feldespato con
extinción ondulante y parcheada, fracturados y rodeados de una
foliación milonítica. El sentido de la cizalla es sinistro. (b) Imagen
OM con nicoles cruzados (parte superior) e imagen de detalle ESEM
(parte inferior) del gneis calco-alcalino, (muestra SB-5C). Se
observa una cizalla en una banda ultramilonítica en la que crece un
ribbon monocristalino de clorita. El ribbon está crenulado y
fracturado posteriormente, formándose una banda rellena de calcita.
Los budines de rocas ultramáficas están
serpentinizados y están bordeados por bandas
filoníticas. La foliación es anastomosada, con dominios
en los que la serpentina se intercala con óxidos de Fe y
pentlandita ((Ni,Fe)9S8). Estos dominios están

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bordeados por una matriz foliada definida por la
orientación de cristales de espinela (cromita) y
serpentina. No se observan foliaciones relictas, ni
cizallas superpuestas por lo que la serpentinización
parece simultánea a la formación de la fábrica
milonítica en los neises.
Las rocas máficas con granate presentan una fábrica
foliada heterogénea con alternancia de bandas
compuestas por feldespato K+plagioclasa+cuarzo
(~70-60%) y bandas compuestas por anfíboles
marrones y filosilicatos (~30-40%). Los filosilicatos
son básicamente mica blanca y biotita. También son
frecuentes los cristales de circón, ilmenita y rutilo
como accesorios. La deformación heterogénea conduce
al desarrollo de bandas miloníticas y ultramiloníticas,
produciendo una matriz foliada de grano fino que
bordean estructuras en manto nucleadas sobre
porfiroclastos de anfíbol y/o feldespato. Los
porfiroclastos de anfíbol suelen estar maclados y
fracturados. Los sistemas de fracturas se disponen con
un alto ángulo con respecto a la foliación y las fracturas
suelen estar rellenas de cuarzo. Las bandas ricas en
filosilicatos contienen también porfiroclastos de
granate cálcico fracturados. Las fracturas de los
granates se disponen también perpendicularmente a la
foliación. Las fracturas de los porfiroclastos de
plagioclasa y los planos de macla ocasionalmente
están sericitizadas. Superpuesta a esta fábrica se
observan venas rellenas de turmalina que crece sobre
cizallas paralelas a la foliación de espesor centimétrico.
La turmalina tiene una composición calco-sódica
(feruvita). En ocasiones las turmalinas se cizallan
frágilmente por rotación sobre sus secciones basales.
Como consecuencia, la forma de las turmalinas se
redondea y en las fracturas precipita apatito y cuarzo.
Las anfibolitas carbonatadas presentan anfíbol
cálcico, feldespato, cuarzo y calcita como minerales
principales y circón, apatito y rutilos como accesorios.
Además, la clorita, anquerita, y dolomita aparecen
como minerales secundarios que crecen por alteración
hidrotermal con fluidos ricos en Fe. La fábrica
milonítica está brechificada por un enjambre de
fracturas rellenas de carbonatos que actúan como
superficies de cizalla y, posteriormente, como
superficies de disolución. También presentan venas
rellenas de turmalina. En la fábrica milonítica se
reconoce un bandeado con alternancia de niveles
cuarzo-feldespáticos y anfibólicos, en los que la
deformación plástica del cuarzo acomoda la
deformación por fracturación de los feldespatos y
anfíboles. Los anfíboles están fragmentados a lo largo
de sus planos de clivaje y parcialmente cloritizados.
Para caracterizar las condiciones de deformación se
han analizado las orientaciones cristalográficas
preferentes (OCP) de cuarzo por microscopia SEM-
EBSD. La orientación preferente de ejes-c de cuarzo
presenta dos patrones diferentes. El más general, se
caracteriza por una guirnalda simple de simetría
monoclínica centrada sobre el eje-Y (Fig. 3), lo que
sugiere el deslizamiento de los sistemas prismáticos en
la dirección <a> (p.e. Law, 1990). Además en las
bandas de recristalización dinámica por rotación de
sub-granos se obtienen guirnaldas simples inclinadas
hacia el plano de foliación (XY) y la lineación mineral
(X). Este patrón de OCP es habitual en deformación
progresiva no-coaxial y se producen por el dominio de
los sistemas de deslizamiento basales del cuarzo en la
dirección <a> (p.e. Law, 1987). La recristalización
dinámica por rotación de subgranos es característica
del régimen II de Hirth y Tullis (1992), en el que la
migración de dislocaciones dentro de los subgranos
puede causar el desarrollo de bordes de grano de alto
ángulo. Aunque los patrones obtenidos no permiten
hacer estimaciones precisas de la temperatura de
desarrollo de estas fábricas, el patrón OCP de cuarzo
más general es similar al que Stipp et al. (2002)
encuentran en condiciones naturales a temperaturas
próximas a los 500º C, en la transición de los
regímenes II al III de Hirth y Tullis, en los que los
bordes de grano tienen una alta movilidad, mientras
que los patrones OCP de las bandas recristalizadas
indican temperaturas de deformación más bajas, lo que
sugiere la reactivación de la falla en condiciones de la
facies de los esquistos verdes. De acuerdo con el alto
gradiente geotérmico del basamento Varisco, las
fábricas de orientación preferente del cuarzo de más
alta temperatura (~500ºC) se pudieron desarrollar a
profundidades ~ 8 km de profundidad. En estas
condiciones la deformación progresivamente se
localizó a lo largo de bandas de cizalla discretas
controladas por la debilidad mecánica de los
filosilicatos y una elevada presión de fluidos.
DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES
El núcleo de la falla de Valdoviño en la ensenada
de Prado presenta una estructura simple. Sin embargo,
la variedad de rocas de falla que contiene, la
distribución heterogénea de la deformación y la
superposición de estructuras discretas sobre la fábrica
milonítica general desarrollada en un régimen
friccional-viscoso hace muy compleja su
reconstrucción tectono-metamórfica.
La composición y paragénesis de las rocas máficas
con granate y ultramáficas serpentinizadas que
aparecen en el núcleo de la falla, indican que estas
rocas deben proceder de los Complejos Alóctonos de
alta P y T. Sin embargo, el aspecto corroído de los
porfiroclastos de feldespato de las anfibolitas
carbonatadas sugiere un origen vulcano-sedimentario.
Las condiciones de fusión parcial del granitoide de
A Espenuca (0,5 GPa y 800º C; Ortega et al., 1994),
durante la tercera fase de deformación regional, es
coherente con la evolución temporal del modelo de
resistencia litosférica de Llana-Fúnez y Marcos (2007),

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momento en el que se alcanzó el máximo gradiente
geotérmico del orógeno Varisco. La fábrica tectónica
principal de las rocas de falla se caracteriza por la
deformación plástica del cuarzo que se desarrolla
simultáneamente a la fracturación de los feldespatos y
de otras fases minerales más resistentes como son los
anfíboles y los granates. Por lo que definen un
comportamiento reológico característico del régimen
de transición friccional-viscoso.
FIGURA 3. Orientación cristalográfica preferente (OCP) del
dominio cuarcítico en la facies milonitizada del granitoide varisco
alcalino (muestra SB-01) en secciones perpendiculares al plano de
foliación (marcado como una línea horizontal) y paralelas a la
lineación (El N está a la izquierda). La proyección equiareal del
ejes-c de cuarzo (indexados [HKL] como 001, es ligeramente oblicua
con respecto a la lineación y foliación de la fábrica utilizada como
sistema de referencia externo.
La presencia de serpentinitas en la zona de falla
pudo reducir la resistencia friccional de la falla de
forma significativa, al igual que el incremento modal
de filosilicatos tales como la clorita y sericita (p.e.
Imber et al. 2001). La serpentinización de las rocas
ultramáficas implica una reacción de alteración
hidrotermal. Al igual que ocurre con las venas de
turmalinas, formadas por una reacción entre fluidos
hidrotermales ricos en Fe con minerales
desestabilizados ricos en Ca, tales como la plagioclasa
y la horblenda (p.e. Imber et al. 2001). La formación de
cintas de clorita monocristalinas sobre venas cizalladas
y de las venas rellenas de calcita también sugieren el
reemplazamiento de anfíbol durante su cataclasis en
condiciones saturadas de acuerdo con la reacción:
3Anfíboles + 2Epidotas + 10CO2 + 8H2O = 3Cloritas +
10Calcitas + 21SiO2 (p.e. Imber et al. 2001).
La presencia de serpentinitas, la falta de evidencias
de calentamiento friccional (episodios de
deshidratación de serpentinitas), el aumento modal de
los filosilicatos y la presumible elevada presión de
fluidos sugieren un comportamiento “débil” de esta
falla de escala cortical durante los últimos episodios
tectónicos del Orógeno Varisco.
AGRADECIMIENTOS
Esta investigación ha sido financiada con los proyectos
de investigación del plan estatal de excelencia
CGL2010-14890 y CGL2014-53388-P del Ministerio
de Economía y Competitividad. A Ana Crespo-Blanc y
Gabriel Gutiérrez Alonso por la revisión del
manuscrito.
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