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Plutonismo y vulcanismo; génesis y emplazamiento
ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LA TIERRA (tema 4)
Magmatismo y Metamorfismo
Tipos y evolución de magmas
Metamorfismo y rocas metamórficas
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Magmatismo y Metamorfismo: El ciclo endógeno
El magmatismo estudia el origen, evolución y emplazamiento de los magmas
Magma: mezcla fundida de composición silicatada, que contiene cristales en suspensión y gases disueltos (H2O; CO2) y que se origina por fusión parcial de la corteza o del manto superior.
Composición silicatada: Si, O, Al, K, Ca, Na, Fe, MgCristales en suspensión:
fragmentos de roca (relictos), granos minerales (neoformados en la cristalización magmática)
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Magmatismo
El proceso de fusiónElevación de la temperatura por encima del punto de fusión (PF) de la roca:
Control de la fusiónLa Temperatura regula el PF de cada mineral.La Presión incrementa la Tª de fusión.El contenido en agua reduce notablemente el PFEl tipo de roca determina la temperatura a la que comienza la fusión :
Rocas graníticas ( 750 ºC)Rocas basálticas (1000 ºC)
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Magmatismo
Temperatura: gradiente geotérmico (20-30 ºC/km)
Transmisión de calor:Fricción en zonas de subducciónDescenso de las rocas a zonas de alta temperaturaAscenso de material (sólido) profundo y caliente
Tarbuck y Lutgens (1999)
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Magmatismo
Presión:
El aumento en la presión de confinamiento (profundidad) produce un incremento en la temperatura de fusión de las rocas: el magma es de menor densidad y mayor volumen específico que las rocas a partir de las cuales se genera.
Las rocas funden cuando disminuye la presión de confinamiento:
Ascenso por una corriente convectivaAscenso a favor de fisuras
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Magmatismo
Contenido en volátiles (H2O):
Los grupos OHtienden a romper los enlaces silicio-oxígeno
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Magmatismo
Los magmas se generan bajo tres tipos de condiciones:
1: aumento de la temperatura: un cuerpo magmático de una fuente profunda asciende y funde las rocas de la corteza2: disminución de la presión (sin adición de calor)3: introducción de volátiles
Cuando un magma alcanza la superficie terrestre y se solidifica en el exterior da lugar a:
las rocas extrusivas o volcánicasCuando se solidifica en el interior da lugar a:Las rocas intrusivas o plutónicas
ROCAS ÍGNEAS
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Magmatismo
Cristalización magmática
Cuando desciende la Tª los iones dispersos comienzan a combinarse y cristalizar, formándose los distintos grupos de silicatos.
La cristalización del magma también implica un intervalo de temperatura
Serie de BowenLos silicatos se forman siguiendo un orden de cristalización regulado por el PF de cada mineral.
Se diferencian dos secuencias de minerales: serie continua y serie discontinua.
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Serie de reacción de Bowen RocasÍgneas
Temperatura
altatemperatura
cristalizaprimero
bajatemperatura
cristalizael último
Biotita
moscovita
ultramáficas
basalto
andesita
granito
serie discontinua serie continua
+Fe,MgMÁFICAS
FÉLSICAS+Si
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Magmatismo
Diferenciación magmática (Cristalización fraccionada)
Los minerales más densos (Fe, Mg) son los primeros en formarse y caen al fondo de la cámara magmática (sedimentación cristalina)
Consecuencias
La composición de la fase fundida cambia a medida que se segregan los diferentes minerales.
Cuando el fundido restante solidifica, la composición de la roca resultante es diferente de la composición del magma inicial, proceso que se conoce como “diferenciación magmática”.
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CRISTALIZACIÓN MAGMÁTICA
CRISTALES
ROCA
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Tipos y evolución de magmas
Tipos de magmas Magmas basálticos:pobres en sílice: (SiO2 ≈ 50%), muy fluidos y con PF de 900 a 1200 ºCFusión parcial (10-30%) de rocas ultramáficas en el manto superior: peridotitasDorsales (+SiO2): toleíticoIntraplaca-Islas oceánicas (+ Na,K): alcalino
Magmas silíceos:Ricos en sílice: (SiO2 ≈ 65 - 75%), muy viscosos y con PF de 700 – 800 ºCFusión parcial de corteza oceánica y continental Zonas de subducción:magma basáltico + corteza continental fundida: magma andesíticoFusión parcial de la corteza continental: magma riolítico
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131Otros
853Na2O+K2O
2920MgO+CaO
379FeO+Fe2 O3
141918Al2O3
725749SiO2
RIOLÍTICOANDESÍTICOBASÁLTICO% ÓXIDOS
TIPOS DE MAGMAS-COMPOSICIÓN QUÍMICA
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Tipos y evolución de magmas
Evolución de magmas
Asimilación y mezcla de magmas
La diferenciación magmática no explica por si sola la diversidad de las rocas ígneas.
La composición del cuerpo magmático puede cambiar:
Asimilación:incorporación en el magma de las rocas del entorno próximo
Mezcla de magmas, recarga de la cámara magmática.Un cuerpo magmático es alcanzado por otro
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Tipos y evolución de magmas / rocas ígneas
COMPOSICIÓN MINERALÓGICA ROCAS ÍGNEAS
PlutónicasVolcánicas
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Tipos y evolución de magmas: series de rocas ígneas
En función de:
Magma : b-toleítico; b-alcalino; andesítico; riolíticoDiferenciación: fusión parcial; cristalización fraccionadaEvolución: asimilación; mezcla
Seriestoleítica: basaltos y gabros toleíticos(no hay diferenciación: dorsales, islas oceánicas)alcalina: basalto-grabro hasta riolita-granito alcalinos(diferenciación extrema: puntos calientes)calcoalcalina: basalto-grabro/riolita-granito alcalinos(asimilación, mezcla: bordes de placa destructivos)
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Plutonismo y vulcanismo; génesis y emplazamiento
Emplazamiento:
Naturaleza de las erupciones volcánicasNaturaleza de los cuerpos intrusivos
ETNA- SICILIA-AÑO 2002Volcán compuesto –estrato volcán
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Vulcanismo/erupción volcánica
El magma asciende por pérdida gradual de la densidad del fundido (disminución de la presión de confinamiento y aumento de volúmen).
Las erupciones volcánicas, más o menos violentas, se producen mediante procesos de desgasificación, cuando el magma alcanza la superficie terrestre.
Durante la erupción se liberan a la atmósfera los componentes volátiles, dejando un residuo que se enfría y solidifica dando lugar a las rocas volcánicas
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NUCLEACIÓN DE BURBUJAS FORMACIÓN DE VESÍCULAS- ORIGEN
DE LOS PIROCLASTOS
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Vulcanismo/ volcanes: materiales y estructuras
Los materiales fundidos que ascienden a través de las fracturas, solidifican en el exterior dando origen a los edificios volcánicos
Los materiales fundidos pueden fluir de manera tranquila en forma de lavas, o de manera violenta arrojando fragmentos de diverso tamaño, que se denominan piroclastos
(cenizas (< 2mm), lapilli (2-60mm), bombas (>60 mm)
Los materiales se acumulan alrededor del foco emisor, originando una montaña en forma de cono en cuyo vértice se sitúa el cráter (caldera)
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Vulcanismo/volcanes
EDIFICIO VOLCÁNICO- CRATER-VESUBIO
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Vulcanismo/ Naturaleza de las erupciones volcánicas
LA NATURALEZA DE LAS ERUPCIONES VOLCÁNICAS, Y POR TANTO DE LAS ESTRUCTURAS FORMADAS DEPENDE DE:
Composición del magma
Temperatura VISCOSIDAD
Gases Disueltos
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Vulcanismo/ Naturaleza de las erupciones volcánicas
DomosFlujos piroclásticos
predominanalto(4 - 6 %)
alta≈ 70RIOLÍTICO
Conoscompuestosestratovolcán
frecuentesmedio(3 - 4 %)
media≈ 60ANDESÍTICO
EscudoCono de cenizas
No/escasosbajo(1 - 2 %)
baja≈ 50BASÁLTICO
Forma volcánica
Formación de piroclastos
Contenido en gas
ViscosidadSílice%
SiO2
Composición del magma
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Vulcanismo/ Erupciones de magmas basálticos
Coladas de lava que pueden fluir a 30-40 km/h
Coladas aa: lavas de movimiento lento (m/h), con bajo contenido en gases elevado espesor (3-10 m)
Coladas pahoehoe: coladas muy fluidas y de pequeño espesor: formas fusiformes y cordadas. Tubos, disyunción columnar
Lavas almohadilladas: erupciones volcánicas submarinas; se forman bloques redondeados
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http://en.wikipedia.org/wiki/Basalt
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Islandia
www.educeth.ch/stromboli/ glossary/column-en.html
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PLATAFORMA OCEÁNICA DEL CARIBE
www.le.ac.uk/geology/ ack2/caribbean.html
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Vulcanismo/ Volcanes de magmas basáticos
La extrusión de grandes cantidades de lava de forma continua da lugar a Volcanes en escudo (ej. Mauna loa)
Pendiente < 10 º
Diámetro de 100 kmy 10 km de altura
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Sunset crater-arizona
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Vulcanismo/ Volcanes de magmas silíceos
DomosFlujos piroclásticos
predominanalto(4 - 6 %)
alta≈ 70RIOLÍTICO
Conoscompuestosestratovolcán
frecuentesmedio(3 - 4 %)
media≈ 60ANDESÍTICO
EscudoCono de cenizas
No/escasosbajo(1 - 2 %)
baja≈ 50BASÁLTICO
Forma volcánica
Formación de piroclastos
Contenido en gas
ViscosidadSílice%
SiO2
Composición del magma
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Vulcanismo/ Volcanes de magmas silíceosErupciones de menor temperatura y lavas más viscosasEn la chimenea del volcán se forman domos masivos que impiden la salida de los gases (altas presiones, explosión violenta, flujos piroclásticos)
Volcanescompuestos o estrato-volcanes
TeideMonte FujiStromboliVesubioEtnaSanta Elena
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Nubes ardientes: flujo de gases, cenizas y gotas de lava que se desplazan entre 200 y 400 km/h a favor de la pendiente del volcán.
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Lahares: flujo de fango procedente de la fusión repentina de la nieve durante la erupción de un magma silíceo (Nevado del Ruiz)
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Plutonismo/ Naturaleza de los cuerpos intrusivos
Cuando los magmas solidifican en el interior de las rocas corteza presentan diversas formas:
Batolitos: grandes masas globosas con dimensiones de afloramiento > 100 Km2
Plutón: cámara magmática consolidada de tamaño menor que el batolitoSill: cuerpo intrusivo tabular inyectado a favor de estructuras en capaLacolito: Sill con techo abovedadoLopolito: Sill con estructura cóncavaDique: cuerpo intrusivo tabular discordante con las estructuras de la roca de caja (estratos o capas)
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MAGMAS INTRUSIVOS
VENAS YDIQUES
MAGMAORIGINAL
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LEV
AN
TAM
IEN
TOEROSIÓN
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LACOLITOSILL DIQUE BATOLITO
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BATOLITO
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SILL-LACOLITODIQUE