Procesos magmáticos

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN
MARCOS
CURSO: PETROLOGIA
El Magma y los Procesos
Magmáticos
MAGMA Y LOS PROCESOS
MAGMATICOS
• El magma es un sistema multicomponente de sustancias
bajo la forma líquida, sólida y gaseosa .
• Es una mezcla de silicatos fundidos a temperaturas entre
600°C y mayor de
1 000°C.
• Cuantitativamente los elementos más importantes son:
Oxígeno, silicio, aluminio, calcio, magnesio, hierro, sodio
y potasio.
• Se originan por fusión parcial de la roca en la corteza
terrestre (litósfera) y/o interior del manto superior
(astenósfera).
MAGMA Y LOS PROCESOS
MAGMATICOS
•
El estado sólido, líquido y gaseoso, es debido a la temperatura del magma,
que esta por encima de los puntos de fusión de determinados componentes.
•
El punto de fusión del magma se ubica en profundidades entre 100 y 200
Km.
•
A alta presión las temperaturas de cristalización de los minerales son altas.
•
Una disminución de la presión tiene una disminución en la temperatura de
fusión o cristalización de los minerales.
•
Puede originarse de la fusión de rocas de diferente composición química
(granítica y basáltica) o de una solución homogénea que se separa por un
proceso llamado diferenciación magmática, el cual explicaría la formación
de los distintos tipos de rocas ígneas.
MAGMA Y LOS PROCESOS
MAGMATICOS
• El magma es una mezcla de silicatos fundidos a temperaturas entre
600°C y mayor de 1 000°C.
• Cuantitativamente los elementos más importantes son: Oxígeno,
silicio, aluminio, calcio, magnesio, hierro, sodio y potasio.
• A través de una erupción volcánica asciende hasta la superficie
terrestre.
• Es producto de la dinámica de placas.
• El magmatismo es uno de los que han dado forma a la tierra.
Origen de los magmas
• Posiblemente se puede originar el magma de una de las tres formas:
1. A partir de alguna zona cuyo estado líquido primitivo ha sido
heredado de un periodo remoto de la historia de la tierra.
2. Fusión parcial o completa de una roca sólida pre-existente.
3. Por modificación de un magma pre-existente por Ejem. Por
diferenciación o contaminación.
• Para que se origine la fusión de rocas debe producirse,
- una pérdida de presión;
- un cambio en la composición de la roca o,
- un incremento sustancial en la temperatura.
Movimientos del magma
• Al ser más ligero y más móvil que la roca sólida el magma
tiende a elevarse en la corteza de la tierra forzado por la
presión excesivamente grande de las rocas circundantes.
• Cuando llega a profundidades someras donde pueden
existir extensas fracturas en las rocas adyacentes, el
magma comienza a moverse con más facilidad.
MAGMA Y LOS PROCESOS MAGMATICOS
La Viscosidad
• Depende:
• De la composición; cuanto más ácido es más viscoso.
• De la temperatura: a mayor temperatura menor viscosidad.
• Del Contenido de minerales disueltos: a mayor contenido mayor
viscosidad.
•
De los gases: cuanto menor sea el contenido de gases mayor será la
viscosidad y,
• De la presión: al disminuir la presión, los gases se escapan y la
viscosidad aumenta.
• Los cristales formadores del magma previas al enfriamiento se
encuentran suspendidos en la mezcla fundida.
FACTORES QUE DETERMINAN LA VISCOSIDAD
DEL MAGMA
•
1. CONTENIDO DE SILICE. Magmas con una
concentración de SiO2 entre 45-50 % presentan baja
viscosidad; es decir, fluyen con facilidad (típico de magmas de
composición máfica).
Magmas con una concentración de SiO2 de alrededor de 70
% son muy viscosos o fluyen con gran dificultad (típico de
magmas de composición félsica). Esto se debe a que la mayor
cantidad de sílice promueve reacciones de polimerización que
hacen al magma mas viscoso.
•
2. TEMPERATURA MAGMATICA. Un aumento de la
temperatura conduce generalmente a una disminución de la
viscosidad de un magma; es decir, una mayor fluidez. Interior
de la corteza terrestre la Tº del magma basáltico es inferior a
1000ºC y la Tº de los magmas silíceos es de 600ºC a 700ºC.
FACTORES QUE DETERMINAN LA VISCOSIDAD DE UN
MAGMA
Las Tº de 700ºC a 1100ºC corresponderían a los magmas granítico
saturado de agua y las Tº más altas corresponderían a los andesíticos
piroxénicos y a los basálticos.
•
3. VOLATILES. Un aumento del contenido de volátiles (gases
disueltos) produce una disminución de la viscosidad de un magma,
aunque un aumento notable de esta fracción conduce por lo general
a erupciones explosivas.
Son sustancias químicas líquedas y gaseosas que mantienen el
estado líquedo o gaseoso a una Tº baja que la de los silicatos. Entre
ellos tenemos; el agua como gas disuelto, CO2, S2, N2, Ar, Cl2, F2,
y H2.
Depende del contenido de sílice y en volátiles.
Composición de los magmas
1.-
FASE LIQUIDA, Silicatos fundidos
(SiO4)-4, (AlO5)-5,cationes libres de
Ca+2, Mg+2, Fe+2, K+, Na+, etc con
proporciones variables de cationes de Mg,
Te, Na, K.
2.- FASE SOLIDA, formados por cristales de
Olivino, Piroxeno, Plagioclasa, etc. o
fragmentos de rocas.
3.-FASE
GASEOSA,
formado
por
componentes volátiles: vapor de agua,
dióxido de carbono, ácidos clorhídrico,
bórico y sulfhídrico, entre oros.
La fase líquida de los magmas depende de su
proporción en silicatos, que son los
componentes más importantes de las rocas
que integran la corteza terrestre.
CATEGORIAS GEOQUIMICAS DEL
MAGMA
Los magmas pueden dividirse en 3 categorías geoquímicas:
1. MAGMA TOLEITICO:
2. MAGMA CALCOALCALINO:
3. MAGMA ALCALINO:
1. MAGMAS TOLEITICOS
• Los magmas toleíticos se fraccionan produciendo
Basaltos Toleíticos, Andesitas Basálticas y
raramente Riolitas.
• . Químicamente los basaltos Toleíticos tienen
53% SiO2.
• . Bajas concentraciones de potasio y asociados a
algunos elementos incompatibles como Bario,
estroncio, rubidio, cesio, zircón plomo, torio y
uranio.
Las Rocas Toleiticas
• Estas rocas se derivaron de magmas
toleíticos, a profundidades entre 80 y 120
Kilómetros.
• Ocurren como lavas Basálticas ;
-En los centros de expansión oceánica o
dorsales y,
-en los arcos insulares.
2. MAGMAS CALCOALCALINAS
• Los magmas calco alcalinos se originaron:
1. en las zonas de subducción ,
2. por fusión parcial durante el descenso de la placa y
subsecuente reacción entre los magmas silíceos y el manto
sobreyacente, y
3. seguido por cristalización fraccionada en niveles
hipabisales de la corteza terrestre.
Las Rocas Calco alcalinas
• Ocurren:
1. En las zonas de Subducción.
2. En los Arcos magmáticos de los arcos insulares maduros.
3. En los Márgenes continentales.
• Las rocas calco alcalinas están representadas por:
A. Las rocas Plutónicas desde el Gabro hasta el Granito, pasando por
la Granodiorita y Diorita y,
B. Las rocas Volcánicas, en los Arcos Insulares, siendo la Andesita de
dos piroxenos (59% SiO2, K ) y elementos como: rubidio, estroncio,
bario, zircón y uranio.
C. Las rocas más Silíceas, en los Márgenes Continentales, como; la
Dacita y Riolitas (61 – 62% SiO2), concentraciones de K y elementos
como ; rubidio, estroncio, bario, zircón, torio, uranio, etc.,
3. MAGMAS ALCALINOS
• Los magmas alcalinos se fraccionan en;
1. Rocas shoshoníticas en las zonas
orogénicas,
2. sienitas e ijolitas en las zonas cratónicas,
3. Químicamente bajos en SiO2 (44 a 47%
4. Alto contenido de alcalis (Na2O y K2O),
5. rocas peralcalinas en zonas cratónicas:
Kimberlitas y carbonatitas.
Las rocas alcalinas
• Las rocas alcalinas ocurren :
1. en las zonas de Rift intracontinentales,
2. En las fallas de transformación y,
3. en los trasarcos magmáticos de los
márgenes continentales.
Factores de la Evolución Magmática
•
Toda las rocas ígneas se originan de un magma basáltico primario, el cual, al
evolucionar, se va convirtiendo cada vez en un magma ácido o silíceo hasta
llegar al granito.
•
En otras palabras, la composición de los magmas primarios finalmente se
modifica para producir una gran variedad de rocas, desde el gabro hasta el
granito.
•
Por lo cual se conciben actualmente tres fenómenos:
1.- Diferenciación Magmática:
a). Migración de iones, consecuencia del gradiente geotérmico de Tº.
b). Transferencia gaseosa, ascenso de burbujas colectan y transportan los
constituyentes volátiles del magma de un lugar a otro.
c). Fusión homogénea, se dividen en dos o más fracciones inmiscibles para el caso de
formación de sulfuros.
Factores de la Evolución Magmática
2.- Cristalización Fraccionada,significa una precipitación de cristales en el
magma por efecto de la gravedad. Esto implica que los cristales de mayor
densidad se irán a las partes más bajas de la masa fundida residual y pueden
volverse a fundir.
3.- La asimilación o digestión y la mezcla de magmas, el magma es modificado
y contaminado por la asimilación (incorporación y fusión), de rocas de caja, es
capaz de incorporar rocas extrañas a su composición, disolviéndolas en su
contactos e incorporarlos a sus sustancias durante su recorrido, observándose
rocas englobadas a modo de enclaves o xenolitos.
El magma sólo puede fundir los minerales con temperaturas de fusión o
cristalización menores, en comparación con la Tº del magma. Ejemplo, un
magma de composición andesítica no es capaz de asimilar los minerales de
olivino y anortita de Tºf más altas.
Mezcla de Magmas
• Las rocas híbridas, particularmente las volcánicas e
intrusivas someras, también pueden producirse por la
mezcla de magmas parcialmente cristalizados.
– Por ejemplo: ciertas tobas en el Perú consisten principalmente de
pequeñas partículas de vidrio cuyos índices de refracción,
notablemente diferentes, indican una amplia variación en la
composición.
Magmas Primarios
• Un magma primario es una enorme magma no
contaminada que existe en el principio de un ciclo
petrogénico y que en determinado tiempo pueden dar
origen a varios productos derivados.
• Se consideran dos grandes familias de magmas primarios:
– Magma basáltico
– Magma granítico.
Magma Basaltico
•
•
•
•
•
Se forman en las zonas continentales
También llamados magmas máficos
Contienen 50% de SiO2
Rango de temperatura de 900 a 1200ºC
Producen familia de rocas gabro-basalto
Magma Granitico
• Se forman en las zonas de subducción de la corteza
oceánica con las placas continentales.
• También conocido como magma silíceo
• Contienen 56-75% de SiO2
• Rango de temperatura bajo 850ºC
• Produce rocas de la familia granito- riolita
Serie de Reacciones de Bowen
• N.L. Bowen (1922) descubrió que los silicatos se pueden
ordenar en dos series de cristalización .
• La series de reacciones de Bowen , significa el orden que
suelen seguir los minerales en la cristalización magmática
a partir de un magma basáltico.
• Se establece dos tipos dos tipos de reacciones: Continua y
Discontinua, es decir, que cada uno de los minerales que
integran las dos series de cristalización se deriva del
mineral precedente, como resultado de una reacción
química con el líquedo remanente del magma.
Serie de Reacciones de Bowen
1.- Serie de Reacción Discontinua, es el cambio brusco en la
composición química y estructura cristalina y todo los minerales son
de color oscuro, por tener cada nuevo ferromagnesiano una estructura
cristalina diferente del mineral precedente.
En esta serie el olivino es el primero en formarse; se compone de
tetraedros individuales unidos por iones positivos de hierro y
magnesio. Luego se forman piroxeno alrededor de cadenas
individuales de tetraedros; el anfibol de cadenas dobles y la biotita
alrededor de láminas de tetraedros.
Serie de Reacciones de Bowen
2.- Serie de reacción Continua, es el cambio gradual de la
composición química que mantiene constante la estructura
cristalina , así como los minerales son de colores claros.
Entre los feldespatos, el primero en formarse es la anortita,
este mineral cristaliza aproximadamente a la misma Tº del
olivino.La anortita en el líquido remanente del magma,
asimila gradualmente cantidades cada vez mayores de
sodio; finalmente, cuando todo el calcio característico de la
anortita ha sido reemplazado por sodio, el mineral
resultante es la albita.
Serie de Cristalización de Bowen
Serie de Cristalización de Bowen
• Según el principio de Bowen se puede explicar lo
siguiente:
A). La diferencia en algunas masas ígneas, cuya
BASE es rica en OLIVINO y en el TOPE rica en
SILICE.
B). el porqué las primeras erupciones de un volcán
son BASICAS y las últimas son ACIDAS.
C). Obtener a partir de magmas BASICOS, rocas
cada vez más SILICEAS, hasta llegar a una roca
de composición GRANITICA (ACIDA).
Etapas en la Consolidación del Magma
1.-Etapa Ortomagmática: (900-600ºC) durante la cual son
formados únicamente los minerales pirogenéticos. Llamado
también periodo de cristalización, durante el cual se desarrollan
minerales hidroxílicos debajo contenido de agua.
2.-Etapa Pegmatítica: ( 600-800ºC), durante gran parte de la
cual coexisten las fases líquidas (fusión de silicatos), cristalina y
gaseosa (acuosos). Cristalizan grandes cantidades de silicatos
con elementos raros y no compatibles tales como Berilo, Boro,
Niobio y otros.
3.-Etapa Pneumatolítica: (400-600ºC) existe un equilibrio
entre cristales y gases.
Etapas en la Consolidación del Magma
4.-Etapa Hidrotermal: (100-400ºC) se mantiene un equilibrio
entre cristales, soluciones acuosas y gases acuosos.
Juega un papel importante en la formación de yacimientos
minerales, éste sistema depende mucho de la temperatura y
presión.
La materia residual final del magma es una solución acuosa rica
en Sílice, en estado líquido a Tº bajas y forman filones rocosos.
Esta fase hidroterrmal puede dividirse en :
a.- Katatermal. (400 – 300ºC).
b.- Mesotermal. (300 – 200ºC)
c.- Epitermal. (200 – 100ºC).
5.-Etapa Teletermal. (< 100ºC ).
Origen de Rocas Ígneas
• Se forman por el enfriamiento y consolidación del
magma.
• La mayoría de las rocas volcánicas provienen de
magmas que fueron líquidos en su mayor parte.
• Algunas parecen que han sido formadas por la
intrusión de material rocoso móvil, del cual una parte
muy pequeña era líquida en el momento del
emplazamiento.
• Se concluye que las rocas volcánicas y la mayoría de las
plutónicas se originan de dos magmas primarios
diferentes, aun cuando la variación en su composición
es casi la misma.
COMPOSICION MINERALOGICA DE LAS
ROCAS IGNEAS
• Dentro de los componentes de las rocas ígneas, destacan los silicatos,
los cuales estan representados en los siguientes grupos:
1. Los feldespatos. Son de composición silicoalumínicos, y pueden ser
de Na y K. Los minerales representativos son: la ortoclasa, la
microclina, la plagiclasa sódica, la plagiclasa cálcica, la sanidina, etc.
2. Los feldespatoides. Contienen los mismos elementos que los
feldespatos, es deficiente en sílice nunca estan asociados con cuarzo
primario. Los minerales representativos son: la nefelina, la leucita,
melilita, calcofilita, calsilita, sodalita, etc.
3. El olivino. Su composición varía desde la forsterita, olivino, tefroita,
la larsenita (PbZnSiO2) , la fayalita etc.
4. Los piroxenos. Son los minerales en los que predominan elementos
como el Ca, Mg, Fe y Al. Los minerales representativos son:
enstatita, hiperstena, diópsido, augita, hedenbergita, jadeita, etc.
COMPOSICION MINERALOGICA DE LAS
ROCAS IGNEAS
5. Los anfíboles. Tienen la misma composición química de lso
piroxenos y sálo difieren en las propiedades físicas y ópticas. Los
minerales representativos son: tremolita, actinolita, hornblenda,
galucófano, antofilita, etc.
6. Las micas. Son minerales silicoalumínicos, con cristalización
laminar hexagonal. Los minerales representativos son: biotita (mica
negra), muscovita (mica blanca), flogopita (mica roja), lepidolita , etc.
7. La sílice. Es otro grupo de minerales muy importante en la
formación de las rocas ígneas. La ílice se presenta en la naturaleza bajo
cinco minerales distintas: cuarzo, calcedonia, ópalo, tridimita, y
cristobalita.
CLASIFICACION QUIMICA DE LAS ROCAS IGNEAS
1. Contenido de Sílice. Esta basado en función del contenido de sílice.
De acuerdo a esta baselas rocas ígneasse clasifican en:
a) Acidas
: SiO2 mayor de 66%.
b) Intermedias : Sio2 de 52 a 66%.
c) Básicas
: SiO2 de 45 a 52%.
d) Ultrabásicas : SiO2 menor de 45%.
Esta terminología viene del hecho de que el SiO2 forma un ácido
cuando se disuelve en el agua (el SiO2 tiene muy baja solubilidad y
forma un ácido muy débil). Muchos geólogos piensan que los términos
ácidos y básicos no son correctos; se prefiere el uso de los félsicos,
intermedio, máficos y ultramáficos para los cuatro grupos dados.
CLASIFICACION QUIMICA DE LAS ROCAS IGNEAS
2. Saturación de Sílice. S.J.Shand dividió los minerales de las rocas ígneas en dos
grupos: a) Minerales saturados, aquellos que pueden coexistir con el cuarzo, el
feldespato, piroxeno, piroxeno, anfibol, mica, ilmenita, etc.
3. Saturación de Alúmina.. Esta clasificación de saturación involucra a la
alúmina Al2O3 y la abundancia relativa a K2O, Na2O y CaO. Se propuso
cuatro grupos de rocas ígneas en términos de saturación de alúmina:
a) Rocas Peraluminoso. Cuando la alúmina (Al2O3) es mayor que Na2O +
K2O y contienen minerales como: la muscovita, biotita, topacio, turmalina o
granate Fe-Mn y andalusita.
b) Rocas meta-alumínicas. La alúmina es mayor que Na2O + K2O, pero
menor que CaO + Na2O + K2O, contiene minerales como la biotita y
hornblenda; la norma contiene anortita.
CLASIFICACION QUIMICA DE LAS ROCAS IGNEAS
c) Rocas subalumínicas. La alúmina (Al2O3) es igual Na2O + K2O;
estas rocas contienen minerales no aluminosos como olivino,
hiperstena y la norma contiene minerales bajos en aluminio.
d) Rocas peralcalinas. La alúmina (Al2O3) es menor que Na2O + K2O,
ocurren minerales como: la egerina y riebeckita; la norma contiene
minerales como la acmita.
4. Index Alcalis-Oxido de Calcio. Es la clasificación propuesta por
Peacock basados en porcentaje de peso de Si2O, a partir del cual
propone cuatro subdivisiones:
a) Cálcicas
: Si2O mayor de 62%.
b) Calco-alcalinas : Si2O de 56 a 62%.
c) Alcalino-cálcico: Si2O de 51 a 56%.
d) Alcalino
: Si2O menor de 51%.
Asociaciones o Familias de Rocas
Ígneas
• Una amplia región se llama Provincia Petrográfica, si las
rocas ígneas que contiene son aproximadamente de la
misma edad y si han sido derivadas del mismo magma
paterno.
• Desde el punto de vista de la química, las series de rocas
ígneas se dividen en cuatro grupos:
–
–
–
–
Cálcica.
Calci -alcalina.
Alcalina- calcica.
Alcalina.