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8 Rocas Igneas Int
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Tatiana Ordenes Cataldo [email protected]
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Departamento de Ingeniería en Minas. Facultad de Ingeniería. Universidad de Santiago de Chile.
Rocas Igneas Magmas y Rocas Plutónicas Mineralogía y Petrografía. Semestre Primavera 2014
Introducción Definiciones
Roca
Cuerpo sólido formado por un agregado de uno o más
minerales.
Petrología
Rama de la geología que se ocupa del estudio de las rocas desde
el punto de vista genético y de sus relaciones con otras rocas. Es
considerada una de las principales ramas de la geología.
Petrografía
Rama de la Geología que aborda la descripción y clasificación de
las rocas (composición, textura, etc.).
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Introducción Ciclo de las Rocas
Introducción
Roca Ignea (ignis= fuego)
Roca formada por el enfriamiento y solidificación de un
magma.
Magma
Roca fundida. Material silicatado completa o parcialmente
fundido, compuesto de sustancias en estado sólido, líquido y
gaseoso (volátiles).
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Magmas
Constituyentes
Sólido: Fragmentos de rocas (relictos), granos de minerales (formados
tempranamente durante la cristalización magmática) y xenolitos.
Líquido: Fundido compuesto por iones de elementos comunes en la
corteza terrestre (Si, O, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg).
Volátiles: Gases disueltos, principalmente H2O (vapor de agua) y CO2
(dióxido de carbono). Pueden llegar a representar hasta un 14% en
volumen. Controlan la explosividad de una erupción.
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Xenolitos: Inclusión de roca de caja o madre no fundida
en un plutón ígneo.
• Los constituyentes SiO2 y H2O controlan ampliamente las
propiedades físicas del magma (densidad, viscosidad, modo de
emplazamiento).
• El contenido de SiO2 varía entre el 33 y 75 % en los magmas.
• Los magmas se originan en un lugar de la corteza, o del manto
superior, donde hay fusión de algunos minerales (inicio de la
fusión parcial), principalmente entre los 100 y 200 km de
profundidad, pero pueden formarse a profundidades menores,
del orden de 50 km.
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Magmas
Constituyentes y origen
Para contextualizar…
litósfera
Magmas
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• Agua H2O (gas)
• Carbono (CO2)
• Azufre (S2)
• Nitrógeno (N2)
• Argón (Ar)
• Cloruro (Cl2)
• Flúor (F2)
• Hidrógeno (H2)
0,5 – 8% del magma (típicamente)
90% de todos los volátiles
10% restante
de volátiles
Constituyentes de la porción volátil:
Magmas
Constituyentes
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La porción de volátiles corresponde a sustancias líquidas y gaseosas con
temperaturas de fusión o condensación menores a la de los silicatos de alta
temperatura.
Generación de Magmas
• Para generar un magma, se debe calentar lo suficiente un sector de
la tierra para que el material presente se funda.
• El gradiente geotérmico por si sólo no es suficiente para esto, si
así fuera, bajo una cierta profundidad toda la tierra sería un fundido.
• La temperatura aumenta entre 20°C y 30°C por kilómetro de
profundidad.
• La presión también controla el punto de fusión.
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• La temperatura en que comienza la fusión de una roca (fusión de los
minerales de punto de fusión menor) se denomina punto de solidus.
• El punto de fusión total de la roca, en que funde el mineral con el punto
de fusión más alto se denomina punto de líquidus.
Generación de Magmas
El punto de solidus de un magma depende
de:
T y P que soporte la roca (> P, puntos de
fusión más altos).
Presencia de agua (provoca una
disminución del valor del punto de solidus).
Presencia de volátiles rebaja también el
punto de fusión de los minerales del magma. 10
• Campo totalmente líquido
a alta temperatura.
• Campo de coexistencia
de cristales y líquido
• Campo en que el magma
está totalmente
cristalizado.
Generación de Magmas
Esquema idealizado de evolución de un magma
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El porqué se forman los magmas está relacionado con
cambios puntuales en la termodinámica del interior del
planeta.
Tres son los factores desencadenantes de la génesis de
una masa magmática:
• Aumento de la temperatura de la masa rocosa
• Disminución de la presión que soporta la masa rocosa
• Presencia de agua y compuestos volátiles
Generación de Magmas
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Se requieren tres pasos fundamentales para la formación
de Magmas:
1.- Fusión parcial de rocas preexistentes
2.- Segregación del magma formado
3.- Ascenso
Generación de Magmas
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Fusión parcial
¿Cómo se funde el manto?
1. Aumento de la Temperatura de la masa rocosa
Tarbuck y Lutgens, 2005
T a 100 km: 1.200 - 1.400°C. Rocas
próximas a sus puntos de fusión (corteza
inferior y manto superior) pero aún
sólidas.
La T aumenta rápidamente hasta la base
de la litósfera.
El gradiente de T en el manto es mucho
menor, deduciéndose que existe un flujo
convectivo lento.
Si la Temperatura fuera el único factor para
provocar fusión parcial, la Tierra sería una bola
fundida cubierta por una fina capa exterior sólida.
2. Disminución de la presión de la masa rocosa
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Fusión parcial ¿Cómo se funde el manto?
Mineral o roca Formula
estructural
Presión
en kbar
Profundidad
correspondiente en
km
T de fusión
(Tf) en °C
Olivino (Mg, Fe)2SiO4 0,001 (= 1 bar) 0 1600-1800
Anortita CaAl2Si208 0,001 0 1200-1400
Fierro Fe 0,001 0 1500
Fierro Fe 40 100 1650
Roca básica seca 60% de piroxeno,
40% de anortita 8 20 1260-1400
Roca básica con
proporción de agua
60% de piroxeno,
40% de anortita,
agua
8 20 700-1000
• Ascenso Adiabático sin pérdida de calor por conductividad.
• Fusión Parcial por descompresión puede fundir hasta un 30% en peridotitas (roca del
manto), porcentaje estimado para el manto en las regiones de rift oceánico.
3. Presencia de volátiles (especialmente H2O)
Solidus de Peridotita seca comparada con algunos
experimentos de Peridotitas sobresaturadas (H2O).
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Fusión parcial ¿Cómo se funde el manto?
Tarbuck y Lutgens, 2005 Wyllie, P. J. (1981).
Curvas idealizadas de temperaturas de fusión
Control de fusión de una roca está dado por:
Mineralogía de la roca
Temperatura
Presión
Contenido de agua
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Fusión parcial
Se requieren tres pasos fundamentales para la formación
de Magmas:
Fusión parcial de rocas preexistentes
2.- Segregación del magma formado
3.- Ascenso
Generación de Magmas
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Tipos de Magmas
Según el contenido de sílice (SiO2) que tengan:
1.- Magmas ácidos >63 % SiO2
2.- Magmas intermedios 52 – 63 % SiO2
3.- Magmas básicos 45 – 52 % SiO2
4.- Magmas ultrabásicos <45 % SiO2 19
Segregación del magma
Magmas ácidos
• Ricos en sílice ( >63 % SiO2 )
• Ricos en Na, K
• Ricos en volátiles
• Pobres en Fe, Mg, Ca
• Muy viscosos
• T° ‘baja’ (700 – 900 ºC en erupción)
• Forman riolitas y granitos
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Magmas Intermedios (Andesíticos)
• Contenido en sílice intermedio (52 – 63 % SiO2)
• Viscosidad intermedia
• T° intermedia (950 – 1170 ºC en erupciones)
• Composición química y contenido de volátiles intermedio.
• Forman andesitas, dioritas y monzodioritas cuarcíferas
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Magmas básicos
• Pobres en sílice (45 – 52 % SiO2 )
• Ricos en Fe, Mg, Ca
• Baja viscosidad
• Alta T° ( t de erupción entre 1050 y 1200 ºC)
• Forman principalmente basaltos y gabros.
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Magmas Ultrabásicos
• Muy pobres en sílice (< 45 % SiO2 )
• Ricos en Fe, Mg, Ca
• Muy baja viscosidad, muy fluidos
• Muy alta T (T del orden de 1700 ºC)
• Forman basanitas, dunitas, peridotitas.
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Se requieren tres pasos fundamentales para la formación
de Magmas:
Fusión parcial de rocas preexistentes
Segregación del magma formado
3.- Ascenso
Generación de Magmas
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Generación de Magmas
Ascenso
Ambientes tectónicos de generación de magmas
1 2 3 4
DIVERGENTE INTRAPLACA CONVERGENTE 25
Diagrama esquemático con los procesos físicos dentro del manto superior que
conducen a la generación de magma.
1. Las curvas no se cruzan; sin generación de magma.
2. Margen divergente: magma se produce a profundidades bastante
superficiales debido a las altas temperaturas y litosfera muy delgada.
3. Intraplaca: generación de magma se produce a profundidades mayores
debido a temperaturas más altas, con litosfera más gruesa.
4. Margen convergente: magma se produce a profundidades mayores
debido a la disminución de la temperatura de fusión de la roca por los fluídos
liberados de la placa subductada.
Generación de Magmas
Ascenso
Ambientes tectónicos de generación de magmas
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Ascenso
Ambientes tectónicos de generación de magmas
Placas tectónicas y generación de magmas
1. Margen divergente oceánico (dorsales oceánicas).
2. Margen divergente continental (rift continental).
5. Margen divergente oceánico (Cuencas Tras-arco)
6. Volcanismo intraplaca oceánico (Islas oceánicas basálticas).
7. Magmatismo intraplaca continental (kimberlitas, carbonatitas,anorthositas).
Generación de Magmas
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Generación de Magmas
Ascenso
Ambientes tectónicos de generación de magmas
Placas tectónicas y generación de magmas
3. Margen convergente oceánco (Arco de Isla)
4. Margen convergente continental (subducción)
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Generación de magmas
Ascenso
Magmatismo en bordes divergentes
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• En las dorsales oceánicas ocurre ascenso adiabático de las rocas del manto.
• El magma al enfriarse puede formar rocas ígneas básicas intrusivas, hipabisales
(enjambres de diques), o extrusivas (basaltos “almohadillados”), que conforman
el piso oceánico.
• El afloramiento de esta secuencia de rocas se denomina Ofiolita.
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Generación de magmas
Magmatismo en bordes divergentes
Corteza oceánica en Groenlandia de 3.800 millones de años. /SCIENCE
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Generación de magmas
Magmatismo en bordes divergentes
Pilow lavas en Omán
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Generación de magmas
Ascenso
Magmatismo en bordes convergentes
Modificado de Winter (2001)
• Magmatismo ocurre por disminución de la T de fusión de rocas del manto
astenosférico debido a presencia de H2O.
Winter, 2001
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Generación de magmas
Ascenso
Magmatismo en bordes convergentes
• La cristalización de magmas en bordes convergentes, da origen a rocas
plutónicas en las raíces de arcos volcánicos. Además de rocas
hipabisales (subvolcánicas) y arcos volcánicos en la superficie.
• Estos magmas pueden ser básicos, intermedios o ácidos. Rara vez
ultrabásicos. Por ello, las rocas resultantes pueden variar ampliamente
en su composición.
• Los magmas pueden “interactuar” con la corteza continental y/o la
litósfera antes de convertirse en una roca.
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Generación de magmas
Magmatismo en bordes convergentes
Generación de Magmas Básicos
Resultan de la fusión parcial del manto, evidencias de esto son:
• Los basaltos componen la mayoría de la corteza oceánica.
• El manto se puede entender
(simplificadamente) como una peridotita
de granate, un tipo de roca ultramáfica
que contiene olivino, piroxeno y granate.
• Este comienza a fundirse parcialmente
por descompresión al haber convección
del manto.
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