Mineralogía y geoquímica de las sienitas nefelínicas de Montaña Blanca-Esquinzo, NO de Fuerteventura (Islas Canarias) C. de Ignacio12, M. Muñoz2, J. Sagredo3 y S. Fernández-Santín2 1 Grupo Geología, Univ. Rey Juan Carlos, CATulipán s/n, 28933 Móstoles, Madrid, cignacio@escet.urjc.es 2 Dptio. Petrología y Geoquímica, Fac. CC. Geológicas, Univ. Complutense de Madrid, C/ José Antonio Nováis s/n, Ciudad Universitaria 28040 Madrid fuertm@geo.ucm.es, solfesan@geo.ucm.es 3 Instituto de Geología Económica, CSIC, Dpto. Petrología y Geoquímica, Fac. CC. Geológicas, Univ. Complutense de Madrid, C/ José Antonio Nováis s/n. Ciudad Universitaria, 28040 Madrid, sagredo@geo.ucm.es ABSTRACT Nepheline-syenites from the northern, Montaña Blanca-Esquinzo sector o f the Basal Complex in the island o f Fuerteventura (Canary Islands) are the most differentiated rocks belonging to the alkaline-car- bonatitic association in this area. These nepheline-syenites are peculiar when compared with their counterparts in other alkaline-carbonatitic bodies, due to their lack o f hydrous minerals (amphiboles, micas) and their strong depletions in incompatible elements. In this work, we present both mineraló­ gica! and geochemical data on these rocks in order to obtain information about their origin and rela­ tionship with the ultramafic and mafic terms (clinopyroxenites and melteigites-ijolites) o f the alkaline silicate rocks belonging to this association o f the Basal Complex. These data suggest that the Montaña Blanca-Esquinzo nepheline-syenites are the products o f extensive fractionation + accumulation of the same magma that gave rise to the clinopyroxenites and melteigites-ijolites. Key words: nepheline-syenites, Basal Complex, Fuerteventura, fractionation, accumulation. INTRODUCCIÓN Dentro de las rocas silicatadas alcalinas que suelen estar asociadas a carbonatitas, las sienitas nefelínicas o sus equi­ valentes volcánicos (fonolitas) son de gran importancia, ya que, como términos más diferenciados, nos permiten estu­ diar cómo ha evolucionado la parte silicatada del sistema alcalino-carbonatítico, y el conocimiento de esa evolución es necesario para abordar sus relaciones con las carbonati­ tas, que pueden ser muy complejas y diversas. En este tra­ bajo se estudian las relaciones de las sienitas nefelínicas del sector NO del Complejo Basal de Fuerteventura con las rocas ultramáficas y máficas (clinopiroxenitas, melteigitas, ijolitas) a ellas asociadas, a partir de los aspectos funda­ mentales de su mineralogía y geoquímica. Las sienitas nefe­ línicas de este sector fueron por primera vez descritas por Barrera et al. (1981), quienes hicieron especial hincapié en la descripción de sus texturas y señalan su carácter poco enriquecido, definiéndolas como tipos intermedios entre miaskitas y agpaitas. Estas sienitas nefelínicas forman parte de la facies subvolcánica del episodio alcalino-carbonatítico (EMI) del Complejo Basal, intrusivo en la serie submarina, que se define en Muñoz et al. (2003). RELACIONES DE CAMPO Las sienitas nefelínicas de Montaña Blanca-Esquinzo constituyen los materiales más diferenciados dentro del conjunto de rocas silicatadas alcalinas asociadas a las car­ bonatitas en este sector de Fuerteventura. Afloran en peque­ ñas masas que suelen presentar contactos graduales con rocas ijolíticas, así como en diques de dirección N-S y venas centimétricas que cortan tanto a clinopiroxenitas como a melteigitas-ijolitas (Fig. 1). En ocasiones, las venas están zonadas, de modo que sus bordes están ocupados por sienila nefelínica y los centros por carbonatita. Las relaciones de campo y contemporaneidad de las sienitas nefelínicas con clinopiroxenitas e ijolitas (25 Ma; de Ignacio et al., 2002a) indican que las primeras constituyen diferenciados tardíos de las segundas. Al igual que el resto de las rocas alcalinas silicatadas de este sector, las sienitas nefelínicas de Mon­ taña Blanca-Esquinzo presentan cierta variación en el tamaño de grano, pudiendo ser desde rocas de grano fino hasta pegmatoides. Las de grano fino suelen aparecer aso­ ciadas lateralmente a ijolitas, mientras que los pegmatoides aparecen preferentemente en forma de venas y diques antes descritos (Fig. 1). En estos tipos pegmatoides destacan cris­ tales centimétricos de piroxeno y, en ocasiones, cristales de 1-2 milímetros de zircón, de color rojizo o rosado. MINERALOGÍA Las sienitas nefelínicas de Montaña Blanca-Esquinzo son rocas de textura bastante equigranular subidiomorfa y poseen una mineralogía relativamente sencilla, formada Geo-Temas 6(1), 2004 mailto:cignacio@escet.urjc.es mailto:fuertm@geo.ucm.es mailto:solfesan@geo.ucm.es mailto:sagredo@geo.ucm.es 30 C. DE IGNACIO, M. MUÑOZ, J. SAGREDO Y S. FERNÁNDEZ-SANTÍN Figura 1. Vena centimétrica de sienita nefelínica cortando a cli- nopiroxenitas en Montaña Blanca. fundamentalmente por clinopiroxeno, nefelina y feldespato potásico esenciales, y accesorios que incluyen: óxidos de Fe-Ti, apatito, esfena, plagioclasa, y ocasionalmente gra­ nate andrádita rico en TiO-, (melanito) y zircón. Estos mine­ rales accesorios son de gran importancia, ya que van a controlar elementos de interés petrogenético como, por ejemplo, las tierras raras. Además, la práctica ausencia de minerales hidratados (anfíboles, micas, que suelen ser bas­ tante habituales en este tipo de rocas), es otra característica peculiar de las sienitas nefelínicas de este sector, que indica, como veremos, que podrían ser productos finales del frac­ cionamiento de clinopiroxenitas e ijolitas. Clinopiroxeno El clinopiroxeno en estas rocas es subidiomorfo y suele presentarse en cristales de tendencia acicular, color verdoso intenso y pleocroismo verde-amarillento. Es el mineral de cristalización más temprana, de modo que se encuentra con frecuencia en finas inclusiones aciculares que marcan zonas de crecimiento tanto en nefelina como en feldespato potá­ sico. Asimismo, en las sienitas de grano más fino, el clino­ piroxeno aparece entre los grandes cristales de feldespato potásico y nefelina, adaptándose a los contornos de estos cristales, lo que da como resultado una textura de aspecto fluidal o foyaítica. El estudio de la composición del clinopi­ roxeno se realizó mediante micrososnda electrónica JEOL JXA-8900M en el Centro de Microscopía Electrónica de la Universidad Complutense de Madrid, con las siguientes condiciones operativas: voltaje de 15 kV, intensidad de corriente de 20 nA, diámetro del haz de 5 mieras y método de corrección ZAF. Este estudio es especialmente impor­ tante ya que, al ser un mineral que está presente en todas las rocas que componen esta asociación, la evolución de su composición desde los términos más primitivos hasta los más fraccionados puede dar idea de qué procesos de evolu­ ción han estado implicados en su génesis. El clinopiroxeno de las sienitas nefelínicas de Montaña Blanca-Esquinzo está zonado, con centros de cristal de composición augita egirí- nica (Na20 desde 7 hasta 11% en peso) que evolucionan a bordes de augita egirínica rica en hierro. En las muestras pegmatoides la composición es aún más restringida, desde augita egirínica rica en hierro en los centros hasta bordes de egirina prácticamente pura (Na20 = 12-13% en peso) (Fig. 2). Estos clinopiroxenos presentan contenidos apreciables de MnO (0,3-0,4% en peso) y Zr02 (0,1-0,3% en peso), que pueden llegar a ser relativamente altos en las muestras peg­ matoides (1% en peso de MnO y 0,5-0,6% en peso de ZrO-,). Las variaciones composicionales que se muestran en la figura 2 son las típicas de rocas alcalinas silicatadas evo­ lucionadas, que habitualmente siguen la siguiente secuencia (ver términos equivalentes en Jones, 1984): diópsido —> hedenbergita -» augita egirínica egirina Es interesante destacar que en las clinopiroxenitas a las que cortan las sienitas nefelínicas, el clinopiroxeno es de tipo diópsido, y en las rocas ijolíticas, algo más diferencia­ das, presenta centros de diópsido y bordes de augita egirí­ nica. Nefelina La nefelina en estas rocas es de idiomorfa a subidio- morfa, y con frecuencia aparece alterada a cancrinita. No presenta zonado, aunque sí destacan en ella diferentes zonas de crecimiento marcadas por la presencia de microinclusio- nes de clinopiroxeno y ocasionalmente esfena. La abundan­ cia de las primeras hace que los contenidos de FeO analizados en la nefelina sean excepcional mente altos (cer­ canos al 1% en peso). Asimismo, la nefelina presenta con- Na Figura 2. Variación de la composición del clinopiroxeno en las sienitas nefelínicas de Montaña Blanca-Esquinzo. Símbolos: cir­ cuios, cuadrados, rombos = sienitas de grano medio-grueso (Cl- B1 = centros y bordes); cruces = sienita pegmatoide (C2-B2 = centros y bordes). La flecha indica la progresiva evolución hacia clinopiroxenos ricos en Fe y Na. Geo-Temas 6(1), 2004 MINERALOGÍA Y GEOQUÍMICA DE LAS SIENITAS NEFELÍNICAS DE MONTAÑA BLANCA-ESQUINZO... 31 ten idos relativamente altos de K20 (6-7% en peso) y peque­ ñas cantidades de SrO (0,2-0,3% en peso). Feldespato potásico Este tercer mineral esencial en las sienitas nefelínicas aparece en cristales tabulares idiomorfos o subidiomorfos, que son especialmente abundantes en las muestras pegma- toides. El feldespato potásico presenta zonado normal, con núcleos de composición Or75 Ab25 y bordes de pequeña anchura más ricos en K20, de composición Org4 Ab16. Aso­ ciados a estos bordes de cristal, aparecen en ocasiones pequeños cristales intersticiales de plagioclasa, de composi­ ción albita prácticamente pura. Los contenidos de BaO tam­ bién aumentan de centro a borde de los cristales, desde alrededor de 0,5 hasta 1-2% en peso. En las muestras peg- matoides el feldespato potásico puede llegar a presentar bor­ des de celsiana (feldespato con BaO > 5% en peso). Al igual que en la nefelina, en el feldespato potásico aparecen tam­ bién microinclusiones de clinopiroxeno, aunque en menor abundancia. Minerales accesorios Dentro de los minerales accesorios, es de destacar la presencia de óxidos de Fe-Ti formados por magnetita bas­ tante pura con zonas de ilmenita muy rica en MnO (20-34% en peso de este elemento), y a veces con pequeñas cantida­ des de Nb20 5 (0,34-1,6% en peso). Estas composiciones de ilmenita rica en MnO son características de rocas alcalinas evolucionadas (Mitchell, 1978). Otro accesorio que presenta cantidades apreciables de Nb20 5 (0,3-1,5% en peso) en su composición es la esfena, que además contiene entre 0,4 y 1,7% en peso de Zr02. Además, el principal mineral porta­ dor de tierras raras en estas rocas (hasta 4% en peso de tie­ rras raras ligeras) es fluorapatito rico en SrO (3-4% en peso). Finalmente, como accesorios ocasionales, pueden aparecer en estas sienitas, granate melanito (Ti02 = 9-14% en peso) y zircón, presente sobre todo en los tipos pegma- toides. GEOQUÍMICA La geoquímica de roca total fue realizada por los labo­ ratorios del Centre de Recherches Pétrographiques et Geo- chimiques (CRPG) de Vandoeuvre-lès-Nancy (Francia), mediante ICP-AES (elementos mayores) e ICP-MS (ele­ mentos traza). Las sienitas nefelínicas de Montaña Blanca-Esquinzo son rocas intermedias por su contenido en SiO, y substura- das, como indican sus altos contenidos modales de nefelina. Al igual que sucede con las clinopiroxenitas e ijolitas, la geoquímica de roca total de las sienitas nefelínicas está fuertemente controlada por la naturaleza y abundancia de los minerales que las componen. En la figura 3a se presen- Figura 3. Diagramas spider (a) y de tierras raras (b) de las sieni­ tas nefelínicas de Montaña Blanca-Esquinzo. Símbolos: círculos = sienita fina; rombos y triángulos = sienitas de grano medio- grueso; cuadrados = sienita pegmatoide. tan los diagramas de tipo spider para estas rocas, que mues­ tran fuertes enriquecimientos en: 1) K,0 y elementos litófi- los de gran radio iónico (LILE) que lo sustituyen, como Ba y Rb, debido a la abundancia de feldespato potásico; 2) Zr, Hf y Ti, controlados sobre todo por el clinopiroxeno y la esfena y 3) Sr, controlado fundamentalmente por el apatito. En la figura 3b se presentan los espectros de tierras raras para estas sienitas nefelínicas. En ellos destacan dos aspec­ tos: el primero, es la forma cóncava de los espectros, debida al empobrecimiento en tierras raras medias con respecto a tierras raras ligeras y pesadas, lo que deprime el diagrama en su parte central. Eby et al. (1998) obtienen pautas simi­ lares en espectros de tierras raras de sienitas nefelínicas de Ilomba, (Malawi), que explican por fraccionamiento de esfena, ya que este mineral retiene fuertemente las tierras raras medias. Además, la presencia de zircón y granate melanito como accesorios en estas rocas, provoca la eleva­ ción de la parte derecha del espectro, correspondiente a las tierras raras pesadas, que son retenidas por estos minerales. El segundo aspecto a destacar en los espectros de tierras raras es el progresivo empobrecimiento de los mismos, desde los tipos ligeramente menos evolucionados (sienita fina, círculos en la figura 3b) hasta los tipos pegmatoides (cuadrado en la figura 3b). Dado que el enriquecimiento progresivo en estos diagramas es indicativo de fracciona­ Geo-Temas 6(1), 2004 32 C. DE IGNACIO, M. MUÑOZ, J. SAGREDO Y S. FERNÁNDEZ-SANTÍN miento, la tendencia contraria se interpreta como debida a la naturaleza progresivamente más residual de las sienitas, es decir, por una parte, las sienitas se generarían a partir del fraccionamiento del magma que da lugar a clinopiroxenitas e ijolitas (como indican tanto las relaciones de campo como la evolución en la composición del clinopiroxeno) y por otra parte, este fraccionamiento lleva asociada la generación de acumulados formados por minerales que retienen elementos incompatibles ya desde los primeros estadios de la cristali­ zación (p.e. acumulación de perovskita + apatito que retie­ nen tierras raras en clinopiroxenitas; de Ignacio et al., 2002b), provocando el progresivo empobrecimiento y carácter residual de los diferenciados. En este caso, la com­ pleta ausencia de apatito y esfena en la muestra pegmatoide de la figura 3b explica su fuerte empobrecimiento en tierras raras ligeras y se refleja también en la anomalía positiva de Eu que presenta. Este proceso de fraccionamiento + acumu­ lación explicaría también el carácter anhidro de estas sieni­ tas, ya que el anfíbol se acumula constituyendo un mineral principal en las clinopiroxenitas, mientras que la mica es acumulada en éstas y en las ijolitas. Por último, la estrecha variación isotópica entre clinopi- roxenitas-ijolitas y sienitas nefelínicas, tanto en Sr, como en Nd y Pb (de Ignacio et al, 2003), apoya también su origen por fraccionamiento + acumulación. CONCLUSIONES A partir de todos los datos presentados, se concluye que las sienitas nefelínicas de Montaña Blanca-Esquinzo, crista­ lizaron a partir de magmas fraccionados de las clinopiroxe­ nitas e ijolitas, y empobrecidos en elementos incompatibles y volátiles por la acumulación en aquéllas de accesorios que retienen los primeros y de ferromagnesianos hidratados. AGRADECIMIENTOS Este trabajo se ha financiado con el proyecto BTE2003- 0872 (DGICYT). Agradecemos al Servicio de Microsonda Electrónica del Centro Luis Bru y al CAI de Geocronología, ambos de la Univ. Complutense de Madrid, donde se reali­ zaron los análisis de química mineral e isotopía respectiva­ mente. REFERENCIAS Barrera, J.L., Fernández-Santín, S., Fúster, J.M. e Ibarrola, E. (1981): Ijolitas-sientitas-carbonatitas de los macizos del norte del Complejo Plutónico Basal de Fuerteventura (Islas Canarias). Boletín Geológico y Minero, 92: 309- 321. Eby, G.N., Woolley, A.R., Din, V. y Platt, G. (1998): Geo­ chemistry and petrogenesis of nepheline syenites: Kasungu-Chipala, Ilomba, and Ulindi nepheline syenite intrusions, North Nyasa alkaline Province, Malawi. Journal of Petrology, 39: 1405-1424. de Ignacio, C., Muñoz, M., Sagredo, J. y Barbero, L. (2002a): Preliminary apatite-fission tracks results on the geochronology of the Montaña Blanca-Milocho, mafic- ultramafic, alkaline pluton, NW Fuerteventura, Canary Islands. Geotemas, 4: 55-59. de Ignacio, C., Muñoz, M. y Sagredo, J. (2002b): Las rocas ultramáficas de la asociación alcalino-carbonatitica del plutón de Montaña Blanca-Milocho, NW Fuerteventura, Islas Canarias. Caracterización e implicaciones genéti­ cas. Geogaceta, 32: 59-62. de Ignacio, C., Muñoz, M., Sagredo, J., Fernández-Santín, S. y Johansson, À. (2003): Isotope geochemistry of the alkaline-carbonatitic association ot Fuerteventura, Canary Islands, Spain. En: IV EuroCarb Workshop (Canary Islands, Spain), Abstracts, 50-51. Jones, A.P. (1984): Mafic silicates from the nepheline-sye- nites of the Motzfeldt centre, South Greenland. Minera- logical Magazine, 48: 1-12. Mitchell, R.H. (1978): Manganoan magnesian ilmenite and titanian clinohumite from the Jacupiranga carbonatite, Sao Paulo, Brazil. American Mineralogist, 63: 544-547 Muñoz, M., de Ignacio, C. y Sagredo, J. (2003): Fieldtrip guide, Fuerteventura. IV EuroCarb Workshop, Canary Islands, Spain, 83p. Sun, S.S. y McDonough, W.F. (1989): Chemical and isoto- pical systematics of oceanic basalts: Implications for mantle composition and precesses. En: Magmatism in the Ocean Basins (A.D. Saunders y M.J. Norry, Eds.). Geological Society of London Special Publication, 42, 313-345. Geo-Temas 6(1), 2004