Resumen C1 Petro ssssssssssi!

Conceptos

Petrología: Estudio de las rocas desde el punto de vista genético y de sus relaciones con

otras rocas.

Diagénesis: Proceso de formación de rocas sedimentarias a partir de sedimento.

¿Por qué Los Andes son más pequeños que los Himalayas?---->la roca continental es menos

densa. Placa Oceánica vs Continental=>Andes.

Placa Continental vs Continental=>Himalayas.

Procesos que aborda la Petrología: Endógenos, Exógenos, Recientes y Antiguos.

Elementos más abundantes en la masa terrestre:

Isótopos: Átomos de un mismo elemento que tienen diferentes números de neutrones en

sus núcleos y por tanto diferente número másico. Ej: Hidrógeno->Protón (1N)-Deuterio

(1P1N)-Tritio (1P2N inestable hay post bombas nucleares). Radiogénico: producto del

decaimiento radioacticvo.

Son trazadores genéticos de las rocas, indicadores de glaciaciones.

Isótopos Radioactivos--->Corta vida media

Isótopos Estables--->Larga vida media.

Compuesto: Una substancia formada por dos o más elementos diferentes que han sido

químicamente combinados. La mayoría de las sustancias en la tierra son compuestos. Los

elementos de un compuesto NO retienen sus propiedades originales. Ejs de no compuestos:

elementos nativos, gases inertes.

Mineral: Es un sólido homogéneo, natural con una composición química definida (pero,

generalmente variable) y una disposición atómica ordenada. Comúnmente se forma

mediante un proceso inorgánico.

->Sólido Homogéneo: No puede ser subdividido mecánicamente en simples

componentes químicos.

->Natural: Generalmente no se incluyen los compuestos sólidos sintéticos.

->Composición química definida pero no necesariamente fija: Puede expresarse mediante

una fórmula química específica. La mayoría de los minerales tiene una composición química

variable (Solución sólida: mezcla de elementos en estado sólido).

Ej:

Fracción Molar: Es la manera de expresar la concentración de los distintos componentes de

una solución sólida.

->Disposición Atómica Ordenada: Implica la existencia de un entramado de átomos

ordenados según un modelo geométrico regular: estructura cristalina, vidrio, polimorfismo.

->Procesos Inorgánicos: Minerales biogénicos son la excepción.

Minerales en Vetas: minerales que cristalizan porque el líquido se satura y luego cristaliza.

La veta no refleja la composición del magma.

Propiedades Físicas:

->Clivaje: se rompe en planos

->Fracturas: rompimiento impredecible

->Dureza, Raya, Peso Específico, Propiedades Ópticas, Propiedades Magnéticas.

Cristal: Sólido con estructura interna ordenada.

->Forma del cristal: euhedral, subhedral, anhedral (idiomorfo, subidiomorfo, alotriomorfo

o xenomorfo).

Métodos de Análisis Mineralógicos

Microscopía óptica

Difracción de rayos X: permite saber sólo que minerales tengo no su composición.

Microscopía electrónica Scanning Electron Microscope (SEM): es una técnica de microscopía

electrónica capaz de producir imágenes de alta resolución de la superficie de una muestra

utilizando las interacciones electrón-materia. Utiliza un haz de electrones en lugar de un haz

de luz para formar una imagen. Sirve para saber la composición. Cualitativo.

Microsonda electrónica: se bombardea con un haz de electrones, que emite rayos X en

longitudes de onda características de los elementos que se analiza.

Esto permite que las abundancias de los elementos presentes dentro de pequeños

volúmenes de muestra. Sirve para propiedades más cuantitativas, más precisión.

Microscopio electrónico de transmisión (TEM;HR-TEM).

Silicatos

Los silicatos son el grupo de minerales de mayor abundancia, pues constituyen más del 95%

de la corteza terrestre, además del grupo de más importancia geológica por ser

petrogénicos, es decir, los minerales que forman las rocas. Todos los silicatos están

compuestos por silicio y oxígeno. Estos elementos pueden estar acompañados de otros

entre los que destacan aluminio, hierro, magnesio o calcio.

N° de Coordinación: Es el número máximo de aniones alrededor de un catión. En los silicatos

corresponde al número de oxígenos alrededor de un catión, presentan coordinación cúbica

(8), octahédrica (6) y tetrahédrica (4).

La estructura tetrahédrica es la unidad básica de los silicatos (SiO4).

Polímero: son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de

moléculas más pequeñas llamadas monómeros. Los magmas con mucho sílice

generalmente son más viscosos por la “dureza” del polímero de silicatos. Los clivajes y

fracturas responden a estas estructuras moleculares. El número de estructuras asociada al

sílice son muy pocas:

Fórmula general de los silicatos:

Xn Ym (ZpOq) Wr

Procesos Ígneos

La condición básica para la formación de un mineral o se exsuelva un gas es la saturación

(condición máx. de una fase líquida tal que no haya precipitación). Los factores que inciden

son las condiciones de presión y temperatura.

Cationes

Grandes Cationes

Medianos Cationes

Pequeños

Grupos de

Aniones

Adicionales

Oxígeno

Neutralidad

Condiciones de Presión-> Si una roca se descomprime, se funde. Ej: magmas basálticos

MORB en placas oceánicas.

Cambios de Fase->diagrama P-T y curva de Clayperon.

Magma: Fluido multifásico y multicomponente.

Las rocas tienen una historia de cristalización a distintas temperaturas. La cristalización de

un magma no es continua depende de las fases, de los eutécticos y cotécticos. Los granitos

son comunes dado que son resultado del último líquido de la cristalización (o el primero de

la fusión) dada su composición eutéctica.

¿Por qué las rocas andinas son tan hidratadas? Porque su génesis es por hidratación

(subducción).

Nucleación: formación de una nueva fase en un punto dado del sistema. En el caso de la

solidificación, esto corresponde a la formación de un pequeño cristal rodeado de un líquido.

--->Nucleación Homogénea (crece solo)

--->Nucleación Heterogénea (se incuba en otro cuerpo)

Textura

Porfírica

Composición

Eutéctica

Composición

Externa del

Cristal

Composición

del Núcleo

S

O

L

U

C

I

Ó

N

S

Ó

L

I

D

A

Tensión Superficial: Tensión entre una fase y otra, generalmente por diferencias de

viscosidad. Permite el inicio del crecimiento del mineral (nucleación heterogénea=>más

eficiente, algunos cristales “absorbenoclusión” a otros para crecer).

Exsolución de Volátiles: En un magma los principales volátiles son H2O, CO2, SO2, HF, HCl,

H2S y CH4. Un magma va a transportar lo que no se cristalizó. La solubilidad de un volátil en

un magma se expresa como (P/T) que sería la cantidad máxima del volátil que acepta el

magma. De acuerdo a la ecuación del modelo empírico de Moore a menor presión, mayor

exsolución=>mayor exsolución a bajas presiones.

->Primera Ebullición: exsolución por baja de presión.

-> Segunda Ebullición: la concentración en el fluido de cristalización va adquiriendo volátiles

hasta la saturación de fases anhídricas.

->Tercera Ebullición: como se exsuelven los gases a lo largo de la cristalización.

Rocas ricas en sílice pueden disolver menos volátiles que las máficas dado que los polímeros

impiden escapar a los gases. Los fluidos máficos tienen mucha mayor saturación de agua.

La saturación de agua disminuye al incluir CO2, compiten:

Variación de solubilidad de un volátil en un magma=>un magma más frío acepta más agua

ya que está más polimerizado.

Gases Volcánicos: la densidad de un magma está controlada por los volátiles.

->Vesículas: Burbujas

Bandas de cristalización producto de la crist. eutéctica. Influye

tanto la cinética como la difusión química->creación de

nuevas texturas. Otra situación es la de dos fases compitiendo

por un componente (ej: cuarzo, la fase 1 absorbe el cuarzo y

se satura, luego la fase 2 cristaliza, etc. Se alternan las

cristalizaciones).

La cristalización/exsolución gaseosa como agente de cambios en el líquido magmático:

->Cambios en la composición

->Cambios en la densidad

->Cambios en la temperatura

Condición de clausura=>que todo sume un 100%.

Motor de la diferenciación fraccionada y en equilibrio=>la gravedad (diferencias de

densidad). Las fases más fraccionadas son las de mayor contraste de densidad (H2O y Fe).

Stokes: v=(α*r2p)/µ

Anticristal: viene desde abajo

Xenocristal: de la roca in situ

Magma más fraccionado es más rico en sílice. Las otras fases más diferenciadas han

cristalizado en el camino.

Convección: movimiento de un fluido producido generalmente por diferencias de

temperatura en un sistema cerrado.

Advección: involucra movimiento en un sistema abierto.

A mayor cristalización mayor temperatura (se libera calor).

A mayor exsolución de fase gaseosa disminuye la temperatura (se absorbe calor).

Calor Latente: calor aportado por un cambio de fase proporcional al calor específico. Los

óxidos de hierro y agua son los de mayor calor latente.

dH=Cp*dT

Factores formadores de texturas

Factores que inciden en las texturas son la tasa de crecimiento, tasa de nucleación y

profundidad de emplazamiento. La nucleación requiere un sobreenfriamiento (descenso

de la temperatura por debajo del punto de fusión del magma sin que ocurra

cristalización). La tasa (o velocidad) más lenta (de nucleación o crecimiento) será la que

ejerza mayor control sobre la cristalización.

Ej: Pórfidos cupríferos=>a baja profundidad el magma expulsó los gases más rápido y se

emplazó generando textura porfídica.

Productos Volcánicos=>mucho vidrio

Hipabisales: cristalizó a baja profundidad con textura porfídica

Plutónica: a gran profundidad.

También influye la difusión: los cristales pueden crecer si los iones apropiados pueden ser

capaces de moverse en el fundido hacia el cristal para adosarse a la estructura en formación.

La difusión ocurre en ambos sentidos. La polimerización dificulta este movimiento.

Composición química de las rocas ígneas

Los elementos más abundantes (en peso) de la corteza terrestre: O2: 46.6%; Si: 27.7%; Al:

8.1%; Fe: 5.0%.

Se expresa con sus elementos, trazas y elementos isotópicos.

Corteza=>composición condrítica.

Daily=>Hay muchas menos rocas ígneas con composición intermedia.

Composición de rocas volcánicas y plutónicas =>distinta por líquidos residuales.

f

SiO2

Comp.

Ácida

Comp.

Básica

Elementos Trazas: útiles para la modelación de procesos de fusión y cristalización. Se define

un coef. de dist. Kd

Kd= Cs/Cl Compatibles Kd>1

Incompatibles Kd<1

Cristalización afecta a elementos compatibles. La cristalización fraccionada es más sensible

a los elementos incompatibles.

Fusión es sensible a los elementos incompatibles. El líquido remanente está lleno de

elementos incompatibles.

Propiedades Físicas de los Magmas

Para medir la temperatura de un magma se usan los geotermómetros de forma directa o

indirectamente. Deben estar presentes todos los minerales asociados y en equilibrio ya que

se basa en el equilibrio termodinámico de la asociación de minerales (juntos en cierto rango

de T°). La reacción que produce la asociación mineralógica debe ser sensible a la

temperatura.

Buen geotermómetro=>Rango acotado. Dependen poco de la P.

Buen geobarómetro=>Rango acotado. Dependen poco de la T°.

Condición de Equilibrio: ΔG=R*T*Ln(K)=0

Minerales ígneos hidratados: biotita, anfíbola, y en menor medida el apatito.

Densidad:

->Prom. De la Tierra: 5.52 g/cm3

->Prom. Continental: 2.67 g/cm3

->Prom. Mantelítico: 3.33 g/cm3

¿Qué cambia la densidad de los magmas?=>Agua.

Modificadores de densidad de los magmas=>T/P, volátiles y cristalización.

Depende de la composición del líquido y los minerales

que participan en la fusión/cristalización).

Fusión en

Equilibrio

Cristalización

Fraccionada

Importantes para: Yacimientos metálicos=>Las burbujas los transportan

Geotermia=>se usa calor de fluidos.

Viscosidad: Resistencia a fluir de un líquido. Lo inverso de la viscosidad es la fluidez.

σ=µ*dɛ

Los factores que influyen en la viscosidad de los magmas son: Composición de los magmas

(SiO2Polímeros, Cationes, H2O); Temperatura y Partículas sólidas en suspensión.

Arrhenius: µ=µo*exp(-Ea/RT)

Cristalinidad: ɳef=ɳo/(1-1.75*ø)^2.5

Viscosidad

Máx. cantidad de sólido que puede haber en %

Fracción de cristales en suspensión

ɳef: considera todos los elementos del magma

Gases=> + volátiles=> +fluidez

Dos magmas de distintas densidades pueden mezclarse si poseen similares viscosidades,

si no, se genera tensión entre los líquidos.

Generación de Magmas

Se asume que todo magma proviene de un protolito.

Ec. De Claperyon: dP/dT=ΔH/TΔV => la pendiente cambia con el contenido de volátiles.

Procesos geológicos asociados a mecanismos de generación de magma:

Ej. Plumas Mantélicas: Juan Fernandez, Isla de Pascua, Basaltos de Plateau en la

Patagonia.

->En subducción plana=>ausencia de magmatismo

->Espesor de la Cort. Oceánica: 6-7 km

->Espesor de la Cort. Continental: 30-70 km.

Identificación de las Fuentes de los Magmas

Isotopía Radiogénica: razones isotópicas: (e.g. razón inicial 87Sr/ 86Sr).

87Rb=>87Sr ʎ = 1.42 x10-11/año

Isócrona permite calcular la razón Rb/Sr original.

¿De qué depende el contenido de 87Sr de una roca?=>Rb/Sr, Edad y Contenido inicial.

En Chile no hay magma primitivo, hay acumulación ya que no hay ascenso directo.

En la cámara

ocurre la gran

diferenciación

Cuña

Astenosférica

Ascenso del Magma

Dyking vs Diapirismo

Transporte elástico=>Dique: Muestra sólo el magma que enfrió, no el que se transportó.

Presentan muchos xenolitos. Estructuras tabulares y subverticales. Requiere flujo, si no se

enfría.

Dyking: Para que el flujo magmático sea eficiente a lo largo del dique se necesita que la

energía advectiva sea mayor que la energía convectiva de la roca caja para que no se

congele. V del magma granítico 0.002-0.01 m/s.

Diapirismo: Inspirado en los domos de sal. Deforman la roca caja (aunque sea cortical). Los

volcanes abomban su periferia. Ascenso muy lento. Requiere viscosidad baja de la roca caja.

Tasa de alzamiento diapírico < tasa de cristalización.

¿Cómo diferenciamos un Plutón? ¿Cuál mecanismo usa?=> Hay que fijarse en el contexto,

la geometría no siempre es la respuesta. Hay que fijarse en la deformación de la roca caja

(diap), si hay fallas, en la fábrica del plutón, si la fábrica es la misma, etc.

Límite de un intrusivo:

Lacolito: Lapolito:

¿Por qué se desplazan hacia un costado?=>quizás el contraste de densidad se acabó, etc.

Factores claves para el ascenso: contraste de densidad y propagación de fracturas.

Ballooning: diapirismo, lacolitos.

Amalgamación: unión de cuerpos magmáticos.

Fracturas en corteza

(estructuras preexistentes)

Contraste de Densidades

Requiere mucha energía

termal

Motor

Bloques que se caen

Mec. Stoping

Stoping Diapirismo-Ballooning

Amalgamación

Rocas intrusivas: rocas plutónicas (plutón) e hipabisales (diques, sills, lacolitos).

Rocas extrusivas: rocas volcánicas (estrato-volcán, volcán escudo, volcán monogenético).

Ej: Volcanes Escudo=>Puyehue (basaltos con olivino hasta riolitas).

Conos monogenéticos tienen distintos conductos.

Maares: un dique por ej. Intruye el nivel freático con napas y explota=>depresión.

Procesos de diferenciación magmática: cambios composicionales en las cámaras magmáticas

Cristalización en equilibrio: composición del líquido inicial es igual a la composición del

sólido al final.

Cristalización fraccionada: (Xi)L=! (Xf)S.

Ley de Stokes:

V=2*g*r2*(ps-pl)/9ɳ

ɳ: viscosidad del líquido

El magma es controlado por cizalles (ɳ(dϒ)) por tanto se deforman mucho, más en los

bordes y baja viscosidad en los bordes. Esto debido a que es un fluido no newtoniano.

Cumulados: Concentración de cristales, segregación por densidad y gravedad. Sigue

una secuencia de cristalización, las fases no cristalizan al mismo tiempo. Paralelamente

los óxidos de Fe caen.

Fraccionamiento Gravitacional Convectivo: Procesos combinados de cristalización de

cristales y líquido. Influyen:

->Cambios de Tº

->Cambios de P

->Cambios de ɳ

->Volátiles

¿Por qué un líquido diferenciado es más liviano?=> Por los volátiles y el Sílice.

Mezcla de Margas:

->Mixing: mezclas no se distinguen

->Mingling: mezclas si se distinguen.

La eficiencia de la mezcla (se requiere que estén líquidos) depende de los contrastes de

densidad=>Bajo Δɳ se mezcla

=>Alto Δɳ no se mezcla

¿Por qué la mayoría de los dep. piroclásticos tienen la misma composición pero

minerales distintos? =>Convección muy rápida, mingling. Por volátiles.

Dique Synplutónico: Sincrónico al plutón, generado en el mismo plutón. Irregular,

interacción entre dique y roca de fuera.

Dique Postplutónico: Roca fría al inyectar el dique.

Enclaves: Gotas de magma dentro de otro magma. Pueden ser registro del magma

parental. Se quiebran por contraste de Tº (siendo que son líquidos).

Controlado principalmente

por la viscosidad

Problema con la forma de

los cristales

Se usa el radio de la base

Por ley de

Stokes