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Tema 4A – Magmatismo. Las rocas ígneas más importantes

1. Conceptos Generales

1.1. Definiciones

1.2. Origen de los magmas

1.2.1.Bordes constructivos

1.2.2.Bordes destructivos

1.2.3.Interior de las placas

2. Evolución magmática

2.1. Ascensos de magma

2.2. Solidificación, Series de Bowen

2.3. Etapas durante la consolidación

2.4. Asimilación y Mezcla de magmas

3. Características Generales de las rocas ígneas.

3.1. Composición Química

3.2. Composición Mineralógica

3.3. Textura

3.4. Estructura

3.5. Afloramientos

4. Principales tipos de rocas ígneas

4.1. Granito-Riolita

4.2. Sienita – traquita

4.3. Diorita Andesita

4.4. Gabro-Basalto

4.5. Peridotitas

4.6. Volcánicas Piroclásticas

1. Magmatismo. Conceptos Generales

1.1. Definiciones

Magmatismo: proceso geológico interno que se produce por el aumento (muy grande) de P y T sobre las rocas preexistentes provocando su fusión (anatexia) parcial (punto inicio fusión solidus o total (punto del líquidus).

Esta fusión origina un magma, fundido silicatado con cristales, fragmentos de roca (xenolitos) y en menor proporción vapores o gases disueltos, con composición propia de la zona de génesis o de las zonas que atraviesa.

La fusión se inicia en el punto del SÓLIDUS, cuando alcanzan una determinada Tª (y bajo una presión y contenido en H2O determinados) los minerales de punto de fusión mas bajo, y coexisten con la materia sólida (estado de fusión parcial) hasta que se alcanza el LIQUIDUS (Tª de fusión de minerales con p. fusión más elevado).

Composicionalmente podemos distinguirlos en 4 grupos:

-Ácidos: rícos en SiO2 (>60-75%), Tª de fusión bajas (700-900ºC), viscosos densidad 2,4g/cc

-Intermedios: 50-60% de SiO2; menos viscoso

-Básicos: 45-50% de SiO2, Tª de fusión elevadas (1200-1300ºC), muy fluidos, coladas 2,8-3 g/cc.

-Ultrabásicos <45% de SiO2

El descenso de la temperatura produce la solidificación de magmas cristalizando minerales y dando lugar a tres tipos de rocas ígneas.

– Plutónicas: de enfriamiento lento (1 Ma) en el interior de la corteza.

– Volcánicas y Subvolcánicas: rápido enfriamiento superficial o someras, pocos (o ninguno) y pequeños cristales o material vítrea, amorfa (sin cristales).

– Filonianas: en las últimas etapas de cristalización plutónica a partir de fundidos residuales que cristalizan en grietas y filones. Generalmente características intermedias entre ambas (Pórfidos).

1.2. Origen de los magmas

Los factores que influyen en la formación de magmas son P, Tª y H2O que actúa de factor minimizado de los anteriores, su relación se representa en las curvas de Solidus características para cada tipo de Magma.

Se podrá establecer tres modelos básicos de formación en contexto con la Tectónica de Polacas

clip_image002

· clip_image004Magmas en bordes constructivos: (rift y dorsales) el 80% del magma generado, por fusión parcial del manto peridotítico por descompresión (–P) de material muy caliente asciende favorecido por la distensión (magmas básicos toleíticos)

· Magmas de b. destructivos: (subducción y colisión continental) aumento de +T por fricción de corteza subduciente y aporte de H2O de sedimentos que subducen rebajan el punto de fusión. Son magmas ácidos calco-alcalinos tanto más cuanto más profundos

· M. Interior de placas: En puntos calientes o plumas convectivas donde exista debilidad cortical (sobre todo c. oceánica) que permiten accenso y descompresión.

2. Evolución de los magmas

Desde la formación por fusión de las rocas permanecen en cámaras magmáticas largos periodos de tiempo que le permiten experimentar grandes cambios composicionales por diferenciación, asimilación y/o mezclas de magmas permitiendo evolucionar hacia muchos tipos de rocas desde un magma primario. (Ascenso; Solidificación; consolidación y asimilación)

2.1. Ascenso:

Comienza al inicio de la fusión de minerales (de P fusión más bajo) y asciende por ser menos densa que el encajante. La velocidad media de ascensos es de 1m/año (según densidad y viscosidad) los básicos ascienden más rápido. El ascenso implica enfriamiento y solidificación de componentes.

2.2. Solidificación:

Proceso de cristalización fraccional de minerales, primero los de punto de fusión de mayor Tª en coexistencia con fase fundida, al descender la tª por desequilibrio químico pueden reaccionar con el fundido colindante, van formándose min. con punto de fusión de menor Tª, se originan de este modo las denominadas SERIES DE REACCIÓN ya que lo hacen de forma continua por entre fracciones sólidas y fundidas.

Las dos serie generales de cristalización son las llamadas Series de Bowen:

a) Discontinua : de min. ferromagnesianos (melanocratos) con cambios en estructura cristalina

b) Continua de min. félsicos leucocratos (Plagioclasas) solución sólida isomorfa por sustitución.

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La coexistencia de todos los minerales en una misma roca es improbable por los fenómenos de evolución magmática, requeriría mucho tiempo sin modificación brusca de P y Tª (enfriamiento muy lento sin cambio de P). Cuando este proceso se interrumpe se generan las denominadas CRISTALIZACIONES FRACCIONADAS cristales zonados que no corresponden con el magma original.

DIFERENCIACIÓN MAGMÁTICA: se produce a partir de la cristalización fraccional al separarse una fase líquida o gaseosa de la sólida perturbando el quimismo global y la secuencia de cristalización el magma residual generará rocas diferentes del diferenciado. Este fenómeno se puede dar por dos mecanismos:

a) Diferenciación por gravedad: zonación vertical de la cámara magmática los primeros que se forman (los más básicos) caen por densidad al fondo de la cámara formando rocas básicas y los compuestos más ligeros ascienden (Al Na K y SIO2).

b) Diferenciación por fuerzas compresivas:

a. Al cristalizarse minerales ejercen una presión sobre el fluido residual obligándole a escapar (feltring pressing)

b. Presión tectónica inducida genera volátiles que escapan por fisuras.

2.3. Etapas durante la consolidación

Tectónicamente el proceso de consolidación se puede dividir en tres fases:

· Fase Orto- magmática: Tª >500ºC (variable según composición)

Cristalización de la mayoría de los minerales según series de reacción, así como cristalización fraccionada y diferenciación magmática.

· Fase Pegmatítica – Neumatolítica: Tª 250-500ºC (Aplitas y Pegmatitas)

Los líquidos residuales son bastante ácidos ricos en volátiles que elevan la Presión favorece el ascenso de fluidos tendiendo a producir cristalización en filones, venas y diques fundamentalmente de Q, Ortosa y moscovita (cristales de gran tamaño) que pueden estar acompañados de minerales raros de gran valor económico (Berilo, Au, Casiterita Sn, Wolframita Sn…).

· Fase Hidrotermal

Fase terminal soluciones ricas en agua que llegan hasta superficie y pueden arrastrar componentes minerales disueltas como Barita, Fluorita, Pirita, Galena. En filones y rellenando poros.

2.4. Asimilación y mezclas de magma

Procesos muy influyentes en la evolución de magmas por interacción con elementos ajenos a la cámara que modifican la composición del magma.

La asimilación se produce durante el ascenso del magma que funde e incorpora parte del encajante cambiando así su composición, pueden quedar vestigios en forma de enclaves o inclusiones.

La mezcla se produce cuando un magma ya diferenciado (secundario) se inyecta en un magma primario generando muchos volátiles explosión y mezcla de magmas (stoping magmático).


3. Características generales de rocas ígneas.

3.1. Composición química

El elemento más abundante el O formado Óxidos por eso generalmente la composición de una roca se expresa en su contenido en los diferentes Óxidos.

a) SiO2 en componente mayoritario del 35 al 75% se pueden agrupar en

SiO2 >65% Ácidas

SiO2 55-65% Intermedias

SiO2 45-55%….Básicas

SiO2 <45%……..Ultra básicas

b) Al2O3 el segundo componente más abundante 12-18% más abundantes en R. Intermedias

c) Máficos FeO, Fe2O3 y MgO aumenta al disminuir su acidez desde el 1 (acidas) al 20% Básicas incluso 40% en ultrabásicas.

d) CaO, variación semejante al Mg y Fe, pero con valores inferiores a los máficos. En ultrabásicas su presencia es minoritaria.

e) Óxidos alcalinos (K2O y Na2O) inverso a máficos más abundantes en rocas ácidas (<10%) y escasos en rocas Básicas.

3.2. Composición mineralógica

Podemos agrupar los minerales según su abundancia:

a) Mayoritarios o Fundamentales: >5% , indican características del magma fundamental.

Melanócratos: (Máficos, Ferromagnesianos)

Olivino, verde oliva serie isomorfa de fosterita a fayalita.

Piroxenos, oscuros prismáticos monoclínicos o rómbicos el más común Augita

Anfíboles; inosilicatos el más común Horblenda

Biotita, color oscuro marrón grisáceo, filosilicato exfolia en láminas

Leucocratos:

Plagioclas Ca- Na; serie de solución sólida Anortita-Albita

Feldespatos Potásicos, solución isomorfa Al xSi Ortosa a Microclasa

Moscovita, filosilicato blanquecino traslúcido graso, exfolia en láminas

Feldespatoides; Sílice insuficiente en relación a alcalinos, (~ feldespatos pobres en SiO2)

Cuarzo; o sus formas polimorfas Tridimita cristobalita, cristalización pura de SiO2

b) Minerales accesorios: <5% pero frecuentemente, no tienen interés genético

c) Minerales Accidentales: <<% pero de manera infrecuente, revelan características interesantes sobre la formación, elevado interés genético.

3.3. Textura

La textura es la relación geométrica entre los minerales, viene determinada por la velocidad de enfriamiento tiempo de cristalización tridimensional.

1) Holocristalina; cristales grandes equidimensionales (enfriamiento lento)

a. Ideomórfica: Cristales bien desarrollados

b. Xenomórfica: cristales alotriomórficos bordes irregulares.

c. Hipidiomórficos. Intermedia.

2) Pegmatitica, filonianas ácidas tardías en la consolidación, holocristalinas y de Ø grandes.

3) Aplítica; filonianas ácidas tardías holocristalinas y de Ø grandes pero alotriomorfos.

4) Hipocristalina: matriz criptocristalina y muy escasos fenocristales, enfriamiento rápido (subvolcanicas y volcánicas)

5) Vítrea: pasta vítrea de rápido enfriamiento volcánico como la obsidiana.

3.4. Estructura

La estructura es el conjunto de características morfológicas observables de visu a escala de afloramiento. Las más importantes.

1) Tabular o plana, separación de los minerales en láminas estratificación burda.

2) Lineal o fluida iso-orientación de cristales de cristalización precoz

3) Orbicular esferoides con Ø centimétrico de concentración de minerales

4) Miariolitica relleno de cavidades (generadas por gases) geodas o drusas.

5) Amigdaloide parecido al mirariolitico peo por precipitación

6) Pumítica: abundantes poros generados por abundancia de gases (pómez)

7) Cavernosa semejante a la Pumítica pero de cavidades mayores.

3.5. Afloramientos

Los afloramientos son las formas geométricas con las que se presentan superficialmente y sus relaciones con las formas colindantes pueden ser formas intrusivas (en interior afloran por erosión) extrusivas (volcánicas formadas en superficie).

1) Batolitos; plutones de >100km2 contactos irregulares divergente hacia el interior, sin que se observe el límite inferior.

2) Plutón. Cuerpo intrusivo <100km2 de forma irregular.

3) Lacolito. Masa lenticular (plutónicas o sub-volcánicas) concordante con encajantes, intrusión forzada a favor de discontinuidades (forma de seta)

4) Lopolito: concordantes y mayores que lopolitos con hundimiento en muro (forma de salchicha).

5) Facolito, intrusivos a lo largo de charnelas de pliegues.

6) Sill y filones; inyección paralela a capas discontinuas.

7) Restos de chimeneas, pipas y diatremas cilíndricas verticales de origen volcánico.

8) Coladas y mantos de lava, pequeñas las ácidas más viscosas y mayores las básicas.

4. Principales tipos de rocas ígneas

Las rocas ígneas se clasifican atendiendo a criterios tales como, composición (Familias), textura y origen (interno o extrusivo). Si atendemos al criterio composicional las dividiremos en familias en cada una de las cuales encontraremos componentes Plutónicos filonianos y volcánicos, que se diferenciaran por su textura.

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4.1. Familia Granito – Riolita (ácida)

  • Plutónicas:

Granito, Feldespato K alcalinos (3ortosa/1plagoclasa), Q, Moscovita y <<biotita << anfíboles y piroxenos. Riqueza en Q indica magmas ácidos muy evolucionados, todas estos componentes determinan la existencia de muchas variedades. Son los más abundantes de la corteza. Dos tipos:

Plutónicos Intrusivos, grandes masas bordes netos discordantes a veces enclaves xenolíticos

Anatexia: Ortogranitos, limites menos netos, transiciones graduales con migmatitas encajantes siempre metamórficas (gneisicas), estructura de afloramiento mas concordante con la estructura regional de plegamiento.

Granodiorita: Presentan la misma composición pero presenta Plagioclasas Na-Ca en vez de Feldespatos K. Presentan menos q y menos máficos.

Tonalita: Q<10% mas contenido en Plagioclasa y Ferromagnesianos transición a máficas.

  • Filonianas:

Granitos porfídicos, composicionalmente son granitos pero presentan una textura de matriz de cristales de tamaño con fenocristales mayores, indican enfriamiento rápido.

Pórfidos graníticos, semejante pero casi exclusivamente con matriz microcristalina.

Pegmatitas origen nematolítico muy ácidos q, ortosa y minerales ricos en volátiles (moscovita, apatito, fluorita, turmalina, textura pegmatítica grandes fenocritales.

Aplitas, se forman en las primeras etapas de consolidación previas a pegmatitas y con textura con todos los cristales pequeños.

  • Volcánicas:

Riolitas: Textura variable de 90% de matriz vítrea a 90% holocristalina con composición muy ricas en Q similar al granito.

Obsidiana: textura vítrea vidrio volcánico amorfo, negras vítreas fractura concoidea.

Pumitas: composición semejante a obsidiana, pero textura muy porosa por riqueza en gases, muy baja densidad.

4.2. Familia Sienita – Traquita (intermedia-acida)

  • Plutónicas:

Sienita, más ricas en Feldespato K y más pobres en máficos que granitos. Abundancia de Ortosa le da coloración Rosa, cuando son ricas en feldespatoides se dan variedades de Sienita Nefelínica.

  • Filonianas:

Aplitas y Pegmatitas sieníticas. Composiciones seníticas y texturas aplíticas y pegmatiticas ya descritas.

Sienita Porfídica: con cierta abundancia de fenocristales

Porfído Sienitico: matriz microcristalina con muy escasos fenocristales.

  • Volcánicas:

Traquitas: Textura hipocristalina con escasos fenocristales y matriz vítrea, color claro y tacto rugoso. Si predomina Plagioclasa Na Traqui-andesita si predomina Plagioclasa Ca traqui-basalto

Fonolitas: Son los equivalentes traquiticos pero con felespatoides, las más comunes Fonolitas Nefelínicas.

4.3. Familia Diorita – Andesita (intermedia-básica)

  • Plutónicas:

Diorita, con plagioclasas intermedias y máficos (anfíboles) Monzonitas transición a sienitas

  • Filonianas:

Aplitas dioríticas. Composiciones dioríticas y texturas aplíticas.

Dioritas Porfídicas: con cierta abundancia de fenocristales

Porfído Dioríticos: matriz microcristalina predominantes con muy escasos fenocristales.

  • Volcánicas:

Andesita: Textura criptocristalina, y vítrea variable y composición diorítica.

Porfiritas: semejantes a las andesitas pero con recristalizaciones y transformaciones importantes.

4.4. Familia Gabro – Basalto (básica)

  • Plutónicas:

Gabros, Ricas en Plagioclasa Ca y Piroxenos los términos mocas particulares de esta familia son Labradorita y Anortosita >90% de plagioclasa Ca.

  • Filonianas:

Gabroporfidita y Gabropegmatitas. Composiciones gabroicas y texturas aplíticas y pegmatiticas.

Diabasas: textura ofítica plagioclasas envolviendo a piroxenos tonalidad verdosa

Lamprófidos: de fases tardías de diferenciación magmática textura porfídica y matriz microfeldespatos.

  • Volcánicas:

Basaltos: Textura porfídica o pórfido vítrea: Los Toleíticos magmas más ricos en SIO2 y sin olivino, Los Olivínicos con olivino más pobres en SiO2.

Meláfidos: rocas volcánicas antiguas del fanerozoico basaltos con abundantes recristalizaciones y transformaciones minerales.

4.5. Familia Peridotita (ultrabásica <45%SiO2)

  • Plutónicas:

Peridotita, olivino = piroxeno textura holocristalina

Dunita, >90% olivino

Peridotita, >90% piroxeno

  • Filonianas:

Lam burgita. Muy escasas

  • Volcánicas:

Picrita: Muy escasas.

4.6. Rocas volcánica piroclasticas

Cenizas tamaño arcilla <0,0625mm

Puzolanas tamaño arena 2-0,0625mm

Lapilli tamaño grava 2-64mm suelen aparecer como fragmentos redondeados

Bombas tamaño bloque >64mm, incluso metros, adquieren gran redondeamiento al girar en estado fundido por el aire al ser expulsados en erupciones explosivas.

Cuando se consolida como sedimento tobas si esta suelto tefras