1. MINERALES PRINCIPALES QUE COMPONEN LAS ROCAS

Petrografía 2015 – 1

MSc.Ing. Alfonso Huamán G. Marzo 30, 2015

MINERALES PRINCIPALES QUE COMPONEN LAS ROCAS

GRUPO DE LA SILICE:

GRUPO DE LA SILICE:

GRUPO DE LA SILICE:

GRUPO DE LA SILICE:

GRUPO DE LA SILICE:

GRUPO DE LOS FELDESPATOS:

GRUPO DE LOS FELDESPATOS:

GRUPO DE LOS FELDESPATOS:

GRUPO DE LOS FELDESPATOS:

GRUPO DE LOS FELDESPATOS:

GRUPO DE LOS FELDESPATOS:

GRUPO DE LOS FELDESPATOS:

GRUPO DE LAS MICAS:

GRUPO DE LAS MICAS:

GRUPO DE LAS MICAS:

GRUPO DE LAS MICAS:

GRUPO DE LOS ANFIBOLES:

GRUPO DE LOS ANFIBOLES:

GRUPO DE LOS ANFIBOLES:

GRUPO DE LOS PIROXENOS:

GRUPO DE LOS PIROXENOS:

GRUPO DE LOS PIROXENOS:

GRUPO DEL OLIVINO:

6. MAGMATISMO

EL PROCESO MAGMÁTICO

Es un hecho de observación que existe una gran variedad de magmas, que dan origen a la gran variedad de rocas ígneas que se pueden reconocer en el planeta. También es posible observar cómo en términos generales los magmas (y por consiguiente, las rocas formadas a partir de éstos) se asocian con situaciones geodinámicas concretas, es decir, que en situaciones geológicas equivalentes solemos encontrar los mismos tipos de rocas ígneas. De ello se deriva la conclusión de que la formación de los magmas está íntimamente relacionada con el marco geodinámico que se produce en los diversos ambientes derivados de la tectónica de placas.

Ahora bien ¿qué es un magma, y cómo y porqué se forma? Como definición básica, un magma es un fundido, que en general está formado por una fase líquida mayoritaria, a la que acompaña una fase sólida (cristales o fragmentos de rocas) y otra gaseosa, y que se encuentra a temperaturas entre 1.500 y 800ºC. La fase líquida suele estar formada por silicatos fundidos con proporciones muy variables de cationes: Mg, Fe, Ca, Na, K... Magmas menos comunes son los formados por carbonatos (magmas carbonatíticos), o los formados por sulfuros (magmas sulfurados).

• El porqué se forman los magmas….está relacionado con cambios puntuales en la termodinámica del interior del planeta: en condiciones normales, las capas superficiales de la Tierra (litosfera) están en estado sólido, debido a que a pesar de encontrarse a temperaturas lo bastante altas como para estar fundidos, la presión es también bastante alta como para incrementar el punto de fusión de los minerales lo suficiente como para evitar esta fusión.

• Por tanto, para que se produzca fusión ha de producirse: • - Una pérdida de presión, • - O un cambio en la composición de la roca que rebaje el punto de fusión de los minerales que la

componen, • - O un incremento sustancial de la temperatura.

• El primer caso es posible por una descompresión debida a la formación de fracturas profundas, que

liberen la presión interna de la roca, y además favorezcan el ascenso del magma. • El segundo caso también se da, y suele ser consecuencia de la adición de volátiles a la roca (agua, CO2...)

durante procesos geológicos concretos (sobre todo, la deshidratación de corteza durante la subducción). • El tercer caso se produce como consecuencia de la formación de las denominadas plumas mantélicas

(puntos calientes), que son fenómenos que incrementan la temperatura de áreas profundas del planeta de cierta extensión. Otra posibilidad en este mismo sentido es que el incremento de temperatura que origina la fusión esté relacionado con los procesos tectónicos y magmáticos asociados al metamorfismo regional, en bordes destructivos de placas.

• El proceso de fusión raramente es una fusión completa de una porción de roca más o menos voluminosa, sino que suele ser una fusión parcial, en la que se va produciendo de forma progresiva la fusión de los componentes minerales menos refractarios de entre los que componen la roca.

• Esto es especialmente cierto en los magmas máficos, procedentes de la fusión parcial del manto superior, mientras que en los magmas félsicos, de afinidad granítica, lo que se suele producir es un fundido de composición determinada a partir del conjunto de la roca, en función de su composición concreta, y de las condiciones de presión y temperatura existentes durante el proceso de fusión.

• Esto es debido a que estos magmas se suelen formar como consecuencia de procesos de anatexia, es decir, de fusión local de rocas de la corteza, inducida por fenómenos asociados por lo general a metamorfismo de alto grado.

• Resulta evidente que durante esta variedad de procesos, y en función de las distintas variables que hemos mencionado, se puede originar una gran variedad de magmas, de composiciones distintas en el detalle.

• A estos magmas formados "in situ", y que aún no han sufrido los procesos de diferenciación que veremos a continuación se les denomina magmas primarios.

• Una vez formados, estos magmas tienden a ascender, como consecuencia de su densidad, menor que la de las rocas que las rodean, y de la expansión volumétrica que sufren, a la que contribuye la liberación en los mismos de una fase gaseosa más o menos abundantes.

• La ascensión puede ser más o menos lenta, desde las velocidades supersónicas que son capaces de llevar hasta la superficie magmas del manto superior cargadas de fragmentos de éste de diámetro decimétrico, hasta velocidades lentas, combinadas con estancias en cámaras magmáticas intermedias que incrementan el tiempo de residencia del magma en capas más o menos profundas.

• A su vez, el ascenso puede implicar la llegada del magma hasta la superficie, dando origen a los fenómenos volcánicos, o hasta su proximidad, originando las rocas subvolcánicas e hipabisales, o puede ser que el magma quede emplazado en niveles relativamente profundos de la corteza, dando origen a las rocas plutónicas.

• Estos factores implican diferencias en la velocidad a que se produce el enfriamiento del magma: en los procesos volcánicos esta:

• - Velocidad es máxima (debido al contraste entre la temperatura del magma y la del ambiente atmosférico), lo que produce las texturas típicas de estas rocas, porfídicas y parcialmente vítreas.

• - En las rocas subvolcánicas el enfriamiento es algo más lento, lo que hace que no suelan contener vidrio, aunque sí desarrollan texturas porfídicas, y/o de grano fino.

• - En las rocas plutónicas el enfriamiento es lento (el contraste con la temperatura de las rocas en las que encajan es aún menor), lo que favorece la formación de cristales regulares y de grano medio o grueso.

• Por otra parte, durante el ascenso se producen una serie de procesos que cambian la composición del magma, y que se conocen con el nombre genérico de diferenciación. Los principales mecanismos de diferenciación son los siguientes:

• Cristalización fraccionada. El magma primario puede contener cristales, o puede ser que éstos

se formen durante el ascenso, si éste es lo suficientemente lento. Cuando estos cristales tienen una

densidad distinta a la del magma, y en condiciones favorables (sobre todo, residencia en cámaras

magmáticas intermedias), se puede producir la separación de estos cristales, o bien por

acumulación en la parte superior de la cámara (los de feldespatos, que suelen ser los menos

densos) o en su fondo (olivino, piroxeno, que suelen ser los más densos). Esto origina la

segregación de determinados componentes minerales, cambiando la composición del magma

residual.

• Asimilación. Durante el ascenso el magma puede fundir rocas con las que se pone en contacto, incorporando los fundidos correspondientes a su composición, que variará de acuerdo con la composición de las rocas asimiladas.

• Mezcla de magmas. Ocurre fundamentalmente durante la residencia en cámaras magmáticas, como consecuencia del aporte de nuevas porciones de magmas primarios, que cambian la composición del magma allí acumulado.

• Como consecuencia de estos procesos de diferenciación se originan los denominados magmas diferenciados o derivados, cuya composición puede ser muy diferente a la del correspondiente magma primario. Todos estos factores (modo de formación, mayor o menor ascenso en la corteza, grado de diferenciación) son los responsables de la gran variedad de rocas ígneas que conocemos.

• Otra cuestión importante en las rocas ígneas es el orden de cristalización de sus minerales, identificable en muchos casos por las relaciones texturales que se establecen entre ello. Este orden de cristalización está determinado por dos factores principales: la termodinámica del proceso de cristalización, y la composición concreta del magma que cristaliza. El primer factor fue estudiado por Bowen, que observó que la cristalización de los minerales durante el enfriamiento de un magma sigue, en términos generales, una secuencia determinada, que se puede subdividir en dos grandes ramas: la denominada rama discontinua (minerales ferromagnesianos), y la rama continua (plagioclasas), que convergen en un tronco común, que corresponde a la cristalización de feldespato potásico y finalmente cuarzo, siempre los últimos en cristalizar. Es lo que se conoce con el nombre de SERIE DE BOWEN. LA MAYOR O MENOR EVOLUCIÓN DE LA SERIE DEPENDE FUNDAMENTALMENTE DEL CONTENIDO INICIAL EN SÍLICE, debido a que las reacciones (p.ej., olivino -> piroxeno -> anfíbol) implican un consumo creciente de este componente (Mg2SiO4 + SiO2 -> 2MgSiO3).

• Por otra parte, la composición del magma impone restricciones a este secuencia:

Si EL MAGMA ES POBRE EN SÍLICE Y RICO EN MG, FE, CA (magmas máficos), solamente cristalizarán los primeros términos de las dos series (olivino, piroxeno, plagioclasa cálcica),

Mientras que en los MAGMAS más ricos en sílice y pobres en Mg y Fe (magmas félsicos) se formarán esos minerales durante los primeros estadios de la cristalización magmática, pero

reaccionarán con el fundido sucesivamente para dar términos más evolucionados de la serie, y la roca finalmente estará formada por cuarzo, feldespato potásico, plagioclasa sódica y biotita.

En las rocas formadas a partir de MAGMAS de composición intermedia encontraremos, por tanto, plagioclasa intermedia, anfíbol y piroxeno como minerales característicos.

SERIE DE BOWEN Orden de cristalización de los minerales silicatados en las rocas ígneas, a partir de las mezclas fundidas (magmas). El orden de cristalización depende de la temperatura, tiempo y composición de la mezcla. Cristaliza primero el olivino, le sigue los piroxenos, anfíboles, biotita (las plagioclasas cristalizan entre los piroxenos, anfíboles y biotita), luego la ortosa y la muscovita y finalmente el cuarzo.

Series de reacción de Bowen (imagen tomada de Rocas y Yacimientos Ortomagmáticos).

Series de REACCIÓN DE BOWEN (para la diferenciación ígnea por cristalización fraccionada)