INSTITUTO SUPERIOR TECNOLÓGICO INSTITUTO SUPERIOR TECNOLÓGICO “ JOSÉ PARDO”“ JOSÉ PARDO”

CLASIFICACIÓN DE ROCAS ÍGNEAS

Minerales formadores de rocas ígneas

SILICATOS

Constituyen aprox. el 92 % de la corteza (oceánica y

continental)

Las rocas ígneas están formadas principalmente por silicatos y algunos

óxidos y fosfatos como accesorios

Tipo de Enlace

Estructura NBO/T Clase de Silicato Ejemplos

SiO44 - Tetraedros

aislados4 Nesosilicatos Olivino, granate, zircón, titanita

Si2O76 - Dos tetraedros 3 Sorosilicatos Epidota, lawsonita, pumpeleita

SinO3n2n - Anillos de

tetraedros2 Ciclosilicatos Berilo, turmalina

Si2O64 - Cadenas

simples 2 Inosilicatos Piroxenos

Si4O116 - Cadenas

dobles1.5 Inosilicatos Anfíboles

Si2nO5n2n - Capas de

tetraedros1 Filosilicatos Micas, arcillas

SinO2nEntramado de

tetraedros0 Tectosilicatos Cuarzo, feldespatos, feldespatoides

SILICATOS

http://webmineral.com/jpowd/index.phphttp://www.mindat.org/

Neso

Ino

Filo Tecto

Ino

Aniones: tienen carga negativa por haber incorporado electrones adicionales y por lo tanto son relativamente grandes.

Cationes: iones con carga positiva que han perdido electrones y por lo tanto son relativamente pequeños.

Número de coordinación

Número de átomos que rodean a un átomo o ion en particular dentro de una estructura. Se considera comúnmente como el número de aniones que rodea a cationes.

Radio iónico y coordinación

Radio atómico Radio iónico

Los cationes pequeños tienen número de coordinación menor que los cationes grandes porque se pueden acomodar entre pocos aniones.

Lineal

Triangular

Tetraédrica

Cúbica

ECC y EHC

Octaédrica

< 0.155

0.155 - 0.225

0.225 - 0.414

0.414 - 0.732

0.732 - 1.000

1

Coordinación Rcatión /Ranión

C4+ en CO2

C4+ (carbonatos)N5+ (nitratos)

Si4+ (silicatos)P5+ (fosfatos)S6+ (sulfatos)Al3+ (en algunos silicatos)

Mg2+, Ca2+, Fe2+, Al3+, Ti4+ (Si4+ a alta presión: Perovskita)

Ca2+ , Na+

K+

Iones comunes

O2- : 1.36 [3], 1.38 [4] 1.40 [6] 1.42 [8]

Octaedro

Cubo

SiO44-

AlO45-

Ion Radio iónico, Å

Núm. de coordinación (con oxígeno)

Poliedro de coordinación

Al+3 0.39 4 tetraédrico

Si+4 0.26 4

Mn+2 0.83 6

Fe+2 0.78 6

Mg+2 0.72 6 octaédrico

Fe+3 0.65 6

Ti+4 0.61 6

Al+3 0.54 6

Na+ 1.18 (8) - 1.02 (6) 8-6 cúbico a

Ca+2 1.12 (8) - 1.00 (6) 8-6 octaédrico

K+ 1.51 (8) - 1.64 (12) 8-12 cúbico a compacto

Tetraedro

EHC: Empaquetamiento hexagonal compacto

ECC: Empaquetamiento cúbico compacto

ECC EHC

Coordinación y radio iónico

Radio efectivo está definido por la carga del ión y por el tipo y número de átomos que lo rodean.

Olivino (Mg,Fe)SiO4

Poliedros:

Azul: Tetraedros (N.C.=4) ocupados por Si

Verde:Octaedros (M.C.=6)ocupados por Mg y Fe.M1 y M2 son sitios con simetría distinta (M1 más distorsionado y más pequeño que M2).

T: Si (0.26 Å)M1, M2: Mg (0.72 Å), Fe (0.78 Å)

En M1 y M2 también pueden entrar : Ni, Cr (en Ol rico en Mg)

Mn, Ca (en Ol rico en Fe)

Sitios de diferente tamaño permiten gran variación químicaY (M1-M3): cationes pequeños (N.C.= 6)X (M4): cationes grandes (N.C. = 8)W (A): cationes muy grandes (N.C. = 12)

W (A): Na+, K+

X (M4): Ca2+, Na+, Mn2+, Fe2+, Mg2+, Li+

Y (M1-M3): Mn2+, Fe2+, Mg2+, Al3+, Fe3+, Ti4+

Z (T): Si4+, Al3+

Anfíboles Anfíboles WW0-10-1XX22YY55(Z(Z88OO2222)(OH, F))(OH, F)

Hornblenda

PoliedrosAzul : Z (T)Púrpura Naranja Lila:Y (M1, M2, M3)

Puntos:Amarillo : X (M4) Púrpura :W (A)Celeste: H

Espinelas XY2O4

X: Mg, Fe2+ Y: Al, Cr, Fe3+, TiMinerales accesorios comunes.

ÓXIDOSÓXIDOS

Hematita Fe2O3 Mineral accesorio en rocas pobres en Fe2+ (p. ej. granitos, sienitas)

Ilmenita FeTiO3 Mineral accesorio común

Rutilo TiO2 Mineral accesorio común, especialmente en rocas intrusivas graníticas

FOSFATOSFOSFATOS

Apatito Ca5(PO4)3(OH,F,Cl) Calcio puede ser reemplazado por Sr, Ba, Pb, U, Mn, Mg, REE (N.C. variable: VI-IX)

Mineral accesorio común presente en casi todas las rocas ígneas.

Monacita (Ce, La, Th)PO4 Incorpora principalmente LREE (La-Gd), N.C.= IX

Xenotime YPO4 Ytrio (N.C.= VIII) puede ser reemplazado por HREE (Tb-Lu), Th, y U

Minerales accesorio en rocas graníticas y en pegmatitas

Olivino

Piroxeno

Anfíbol

Biotita

Cuarzo

Muscovita

Ortoclasa

Plagioclasa

rica en Ca

rica en Na

Serie

cont

inua

Serie discontinua

Máfico

Intermedio

Félsico

Tem

pera

tura

1400 ºC

800 ºC

Nesosilicatos

Inosilicatos de cadena simple

Inosilicatos de cadena doble

Filosilicatos Tectosilicatos

Series de reacción de Series de reacción de BowenBowen

- Aumenta viscosidad (mayor enlace de tetraedros de Si)

- Disminuye T fusión(mayor repulsión entre

tetraedros)- Disminuye densidad

(menos Fe, Mg)

Series de reacción de BowenSerie discontinua Serie continua

Más cationes con potencial iónico

intermedio (enlaces estables con O2-)

Más cationes con potencial iónico bajo

(enlaces débiles con O2-) y/o más cationes con alto potencial iónico

(repulsión catión-catión)

Contornos de potencial

iónico(carga/radio)

Cristalización a temperaturas

más altas

Cristalización a temperaturas

más bajas

CaAl2Si2O8

NaAlSi3O8

Las series de reacción de Bowen se pueden considerar como un modelo general. Sin embargo, otros parámetros, como el contenido de H2O, pueden alterar la secuencia de cristalización de un magma.

En el sistema que se muestra a la izquierda, al variar el contenido de agua en el magma (PH2O), varía la secuencia de cristalización.

Plg cristaliza como primera fase a bajo contenido de agua (y mayor T), Opx a contenidos de agua y T intermedios,Hbl a contenidos altos de agua (y menor T).

Estas variaciones se reflejarán en la composición mineralógica de la roca.

Secuencia de cristalización

Diagrama de fases para composición andesítica (lampró-fido: espessartita) a condiciones de saturación de agua. Moore y Carmichael (1998), Contrib. Mineral. Petrol., 130, 304-319.

Hbl

Plg

Aug

Opx

7.0 (% H2O)

6.0

5.0

4.0

3.0

2.0

Temperatura (ºC)

Pre

sión

H2O

(ba

r)

Plg+OpxPlg+Opx+Aug+Aug

PlgPlg+Opx+Opx

PlgPlg

OpxOpx

HblHbl

3500

3000

2000

1000

900 1000 1100 1200 1300

Plg+OpxPlg+Opx+ Aug+ Aug+ Hbl+ Hbl

2500

1500

500

0

 

SíliceNa, K, Al

Ca, Fe, Mg

Temperatura de cristalización

Se basa en atributos descriptivos (no inter-pretados)

No debe tener una connotación genética

En general debe ser posible clasificar una roca a partir de una muestra de mano o lámina delgada

Las tres principales características empleadas para la clasificación de rocas ígneas son: Composición modal Tamaño de grano Composición química

Le Maitre, R.W. (ed.), 2003, Igneous rocks, A classification and glossary of terms, Recommendations of the International Union of Geological Sciences, Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks: Cambridge University Press, 237 pp.

Clasificación de rocas ígneas

Se aplica a rocas de grano grueso en las que sea posible determinar la composición modal.

Procedimiento:

1. Análisis modal. Determinar las proporciones en volumen (% en volumen) de los distintos minerales que constituyen la roca

Clasificación de rocas plutónicas con base en la composición modal

2. Determinar los siguientes parámetros (la suma Q+A+P+F+M debe ser 100%):

Q = Cuarzo o sus polimorfos tridimita, cristobalita

A = Feldespato alcalino (ortoclasa, microclina, perthita, anorthoclasa, sanidina).

P = Plagioclasa

F = Feldspatoides (nefelina, leucita, kalsilita, sodalita, noseana, haüyna, analcima, etc.)

M = Minerales máficos y minerales relacionados. Incluye todos los minerales distintos a QAPF: olivino, piroxeno, anfíbol, micas, minerales opacos, minerales accesorios (zircón,

apatita, titanita, etc.), epidota, allanita, granate, melilita, monticellita, wollastonita, carbonatos primarios, etc.

Clasificación de rocas plutónicas basada en la composición modal

Rocas ultramáficasSi M > 90 %

Opx Cpx

Ol

90

Har

zbur

gita

Lherzolita

Wehrlita

Dunita

10

Websterita de olivino

Websterita

40

Ortopiroxenita

Clinopiroxenita

Ortopiroxenitade olivino Clinopiroxenita

de olivino

PERIDOTITAS

PIROXENITAS

Px Hbl

Ol

90

Peridotita de piroxeno y hornblenda

Dunita

10

Piroxenita de olivino

y hornblenda

Piroxenita de hornblenda

40

Piroxenita

Hornblendita

Piroxenitade olivino Hornblendita

de olivino

PERIDOTITAS

PIROXENITASY HORNBLENDITAS

Peridotita de piroxeno

Peridotita de hornblenda

Hornblenditade olivinoy piroxeno

Hornblendita de piroxeno

Rocas ultramáficascon hornblenda

Si contienen granate o espinela se añade el modificador, p. ej.:

< 10% : Lherzolita con granate

> 10% : Lherzolita de espinela

Clasificación de rocas plutónicas basada en la composición modal

IUGS

Recalcular los tres minerales restantes al 100%:Q, A, P (Ternario superior) A, P, F (Ternario inferior)

Si M < 90 %Streckeisen

Sienitafeldespática

Granitoiderico en cuarzo

9090

6060

2020Cuarzosienitafeldespática

Cuarzo-sienita

Cuarzo-monzonita

Cuarzo-monzodiorita

Sienita Monzonita MonzodioritaSienita

feldespatoidea

510 35 65

Monzonita feldespatoidea

Monzodiorita feldespatoidea

90

10

Monzosienitade foid

Sienita de foid

Monzodiorita de foid

Gab

ro d

e fo

id

Cuarzodiorita /Cuarzogabro

5

10

Diorita/Gabro/Anortosita

Diorita/Gabro defoid

60

Foidolita

Grano-diorita

Tonalita

Gra

nito

feld

espá

tico

Q

P

F

60

A

Sienita feldespática feldespatoidea

Monzo-Sieno-

Granito

Los términos “foid” y “feldespatoidea” deben ser reemplazados por el nombre del feldespatoide presente, p. ej. Sienita de nefelina, Monzonita nefelínica,

leucitolita

Gabro: An > 50 Diorita: An < 50

Anortosita: M < 10

Clasificación de rocas plutónicas con base en la composición

modal

10Piroxenita con plagioclasa

Nor

ita Gabronorita

Gabro

Opx Cpx

PlgPlg

Gabros con Opx

Rocas gabróicas

Plagioclasa

OlivinoPiroxeno

90

Rocas ultramáficas con plagioclasa

Gabro de olivinoGabronorita de olivino

Norita de olivino

Anortosita

10

ROCAS GABROICAS

Gab

ro /

gabr

onor

ita /

nori

ta

Troctolita

Plagioclasa

HblPx

90

Piroxenita de Hbl con Plg

Gabro de Px y HblGabronorita de Px y Hbl

Norita de Px y Hbl

Anortosita

10

ROCAS GABROICAS

Gab

ro /

gabr

onor

ita /

nori

ta

Gabro de hornblenda

Piroxenita conplagioclasa

Hornblendita conplagioclasa

Rocas gabróicas con Hbl

Hornblendita de Px con Plg

Clasificación y nomenclatura de rocas volcánicas basada en la

composición modal(IUGS)

Los términos “foid” y “feldespatoidea” deben ser reemplazados por el nombre del feldespatoide presente, p. ej. Latita nefelínica, Leucitita

Traquitafeldespática

9090

6060

2020Traquita

feldespática Cuarzo-traquita

Cuarzo-latita

BasaltoAndesita

Traquita LatitaTraquita

feldespatoidea

510 35 65

Latitafeldespatoidea

90

10

Fonolitatefrítica

FonolitaBasanita fonolítica (ol > 10%)

Tefritafonolítica (ol < 10%)

5

10

60

Foiditafonolítica

Dacita

Rio

lita

feld

espá

tica

Q

P

F

60

A

Traquita feldespática feldespatoidea

Riolita

9090

Foidita

Foidita basanítica (ol > 10%)Foidita tefrítica (ol < 10%)

Basanita (ol > 10%)Tefrita (ol < 10%)

Se aplica cuando es posible determinar la composición modal

de rocas volcánicas

Rocas ígneas “exóticas”

Carbonatitas

Rocas melilíticas

Rocas kalsilíticas

Kimberlitas

Lamproitas

Rocas leucíticas

Lamprófidos

Ver esquema de clasificación en:Le Maitre, R.W. (ed.), 2003, Igneous rocks, A classification and glossary of terms, Recommendations of the International Union of Geological Sciences, Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks: Cambridge University Press, 237 pp.

2.1.3 Texturas ígneas: Nucleación y crecimiento de cristales

Los cristales se forman en dos procesos consecutivos: Nucleación y CrecimientoLa forma en que ocurren estos procesos determinan en gran medida la textura de la roca.

Nucleación Formación de pequeños agregados de moléculas en un magma, a partir de los cuales crecen los cristales. Tienen estructura cristalina y diámetro en el orden de 10 nm (1 nm = 10-9 m). La nucleación ocurre más fácilmente en magmas poco polimerizados.

Los cristales se forman cuando su energía libre es menor que la energía libre del magma. Este cambio se puede deber a cambios en T, P o concentración de algún componente.

G = energía libreγ = energía superficialΔT = sobreenfriamiento

Los cristales son estables a partir de Te (Gcristal < Gliq), pero debido a su pequeño tamaño, los núcleos embriónicos tienen una alta energía superficial que incrementa la energía libre total del cristal. La formación de núcleos estables requiere de sobreenfriamiento.

Te: Temperatura de equilibriole: Composición del líquido en equilibriope: Composición de plagioclasa en equilibrioT: Sobreenfriamiento Te-Ts

1. Para la formación de cristales estables se requiere que los cristales pueden disipar calor al líquido. T del líquido debe ser menor que temperatura del cristal.

2. Al sobreenfriar el líquido a Ts se formarán núcleos con composición ps’ y temperatura = Ts’.

Líq.PlgAb An

Nucleación y crecimiento de cristales

Tasas de nucleación y crecimiento ideales en función de la

temperatura.

Enfriamiento lento: Poco sobreenfriamiento (Ta), se forman pocos núcleos que crecen rápido, dando lugar a pocos cristales de grano grueso.

Enfriamiento rápido:Sobreenfriamiento mayor a Tb. Nucleación rápida y crecimiento más lento produce muchos cristales de grano fino.

Enfriamento muy rápido:Sobreenfriamiento a Tc. Nucleación prácticamente ausente, se produce roca vítrea.

Nucleación y crecimiento de cristales

Nucleación

Cre

cim

iento

Pu

nto

de

fusi

ón

Temperatura

Tas

a

TaTbTc

a) b)

Resultados experimentales de densidad de nucleación y tasa de crecimiento en función del sobreenfriamiento para:a) Granodiorita sintética con 6.5% de H2Ob) Granito sintético con 3.5% de H2O

Nucleación y crecimiento de cristales

Variación en la densidad de cristales del margen hacia el centro de un dique toleítico de 106 m de ancho.

Textura Holocristalina Roca compuesta completamente por

material cristalino. Ej. Anortosita.

Textura HolohialinaRoca compuesta completamente por

material vítreo. Ej. Obsidiana.

Textura Hipocristalina Contiene cristales y material vítreo. Dominan los cristales. Ej. Andesita.

Textura Hipohialina Contiene cristales y material vítreo. Domina el

material vítreo. Ej. Ignimbrita riolíitica.

Ol

Cpx

Plg

V

2.1.4 Texturas ígneas: Grado de cristalinidad

Textura PorfiríticaFenocristales de euédricos a subédricos en matriz fina. Fenocristales se forman en una

etapa temprana de cristalización.

Textura IntergranularCpx y Ol anédricos ocupan los espacios entre

listones de Plg. Crecimiento a partir de muchos núcleos a tasas similares para todos los minerales.

Textura Ofítica Piroxeno crece a partir de pocos núcleos y

parcialmente encierra a Plg.

Textura PoikilíticaGrandes cristales crecen en gran parte de la roca y encierran completamente a granos más pequeños.

Texturas ígneas: Tasa de nucleación y crecimiento

Ol

V

Textura hipidiomórfica granularCristales euédricos, subédricos y anédricos.

Ej. Norita.

Textura alotriomórficaCristales anédricos. Típica de rocas casi

monominerálicas. Ej. Dunita.

Textura intersertalVidrio en los inersticios de cristales.Típica de basaltos.

Textura vitrofíricaFenocristales dispersos en matriz vítrea.

Texturas ígneas: Contenido de material vítreo

Texturas ígneas: Forma de cristales