NOCIONES ELEMENTALES DE ROCAS Las rocas ígneas: magmas

NOCIONES ELEMENTALES DE ROCAS
Las rocas ígneas: magmas y procesos
de formación de rocas ígneas
™
– Las rocas ígneas intrusivas
– Las rocas ígneas extrusivas (volcánicas)
– Recursos
minerales
asociados
a
procesos ígneos
– Energía geotérmica
ROCAS IGNEAS
™
Roca ígnea:
–
–
–
Magma enfriado y cristalizado;
producido a aprox. 200 Km de profundidad,
formado por los elementos que componen los silicatos + gas confinado
™
Cristalización: proceso que resulta del enfriamiento del magma y
que da comienzo a la formación de cristales
™
Magma: roca fundida que se encuentra en la subsuperficie, al
interior de la Tierra, formada por:
–
–
–
una porción líquida (fundido)
± cristales (granos de minerales, porción sólida)
± gases disueltos
1
ROCAS
IGNEAS
Formación de magma
™
En profundidad las rocas se funden, aunque a distintas temperaturas, no
antes de los 800°C.
™
El interior de la tierra es caliente.
™
Gradiente geotérmico: tasa a la cual aumenta la temperatura en relación
a la profundidad.
™
Promedio: 30ºC/km. Normal: 10 a 60 ºC/km, hasta 200 ºC/km.
™
™
™
™
El magma asciende por
diferencia de densidad con la
roca encajante (<d, boyante),
Cuando el magma logra
llegar a la superficie y
emerger se denomina
Lava: similar al magma,
pero sin gas.
Da origen a rocas extrusiva
o volcánica de enfriamiento
rápido
ROCAS IGNEAS
2
ROCAS IGNEAS
™
™
El magma que cristaliza la profundidad da origen a las rocas intrusivas o
plutónicas (del dios griego Pluto, de las profundidades),
enfriamiento lento
CRISTALIZACIÓN
™
al enfriarse un magma los
iones desordenados del
líquido
caliente
se
arreglan ordenadamente.
™
cristales embrionarios a
los que se agregan más
iones
™
el líquido se transforma en
una masa de cristales
entrecrecidos.
3
CRISTALIZACIÓN
Tasa de enfriamiento
™
influye en el tamaño de los
cristales
™
lento más grande y menos
™
rápido: muchos y chicos
™
muy rápido: no permite
ordenamiento de iones en
redes cristalinas ===> vidrio.
™
La tasa de enfriamiento
influye en la textura de las
rocas.
CLASIFICACION DE ROCAS IGNEAS
™
™
Rocas ígneas se clasifican por
su modo de origen y su
composición
La composición del magma se
refleja en:
–
–
™
™
™
la composición química de la roca
en la asociación de minerales.
Los minerales de un magma no se
forman en forma simultánea, ni
bajo las mismas condiciones
Proceso de cristalización también
es influido por la composición y
contenido de volátiles
Magmas resulta en una amplia
gama de rocas ígneas.
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CLASIFICACION POR MODO DE
ORIGEN: TEXTURAS
tamaño, forma y arreglo de los granos
de minerales que le dan a una roca su
aspecto general.
Revela el proceso de formación.
Modo de origen o ambiente de
formación f(tamaño y arreglo de
granos) da origen a la textura.
™
™
™
Texturas volcánicas
Texturas de rocas plutónicas o
intrusivas
™
™
Texturas Volcánicas
Vítrea
Afanítica:
Porfídica (también en intrusivas)
Pumicítica
Texturas piroclásticas
Vesículas y amígdalas
Texturas Igneas
Vítrea
™
™
™
se forma cuando la lava se
solidifica rápidamente
en respuesta a gran contraste de
temperatura con el aire o el agua.
Puede llegar a no desarrollar
cristales dando origen a obsidiana
(vidrio volcánico)
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Texturas Igneas
™
™
™
™
™
™
™
Afanítica:
textura de grano fino,
los granos de minerales (cristales) no
visibles
identificables solo con microscopio
varían
de
claras
a
oscuras
(predominando oscuras).
Resultan de enfriamiento rápido,
aunque se formen cristales, no tienen
tiempo de crecer.
Texturas Igneas
™
™
™
™
™
™
Porfídica:
Compuesta por minerales de dos
tamaños contrastantes
Resultado de 2 etapas de
enfriamiento
1° FENOCRISTALES: Cristales
grandes, formados en profundidad,
lentamente
2° MASA FUNDAMENTAL: fina o
vítrea, formada cerca o al salir a la
superficie y enfriarse rápidamente
Muy frecuente en las rocas
volcánicas.
Fenocristales
Masa Fundamental
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7
Texturas Igneas
Efecto del gas en Texturas
Volcánica
™
Al
enfriarse
el
magma,
aumenta
la
viscocidad
y
dificulta el escape de las
burbujas de gas.
™
Cuando el magma se solidifica,
las burbujas expelidas en la
etapa final
son atrapadas
dejando
hoyos
llamados
vesículas
–
–
Vesículas: Aberturas circulares
u ovaladas dejadas por los
gases que escapan y que se
preservan
por
el
rápido
enfriamiento de las rocas
Amígdalas: vesículas rellenas
por material tardimagmático o
posterior
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ROCAS IGNEAS
Texturas Volcánicas
Texturas piroclásticas o fragmentarias
ROCAS IGNEAS
Texturas Volcánicas
Textura pumicítica
™
Si el magma está muy cargado de
gases, forma una masa de burbujas
espumosa que da origen a una roca
de textura espumosa y baja
densidad: pómez
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ROCAS IGNEAS
Texturas Volcánicas
Texturas piroclásticas
Texturas
plutónicas o
intrusivas
™
™
™
™
Al enfriarse el magma
en profundidad, más
lentamente,
tiene
tiempo
de
formar
cristales
típicamente de grano
grueso.
Fanerítica
Pegmatítica:
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TEXTURA
FANERITICA
Granitos ornamentales
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Texturas de rocas
plutónicas o intrusivas
Pegmatítica
™
granos inusualmente grandes (> 2
cm),
ocasionalmente
enormes
(varios metros).
™
Formadas en etapa final de
cristalización de rocas plutónicas,
™
Asociado a etapa de aumento del
contenido de gases, incluyendo
H2O en la fracción remanente de
magma
™
facilita la formación de grandes
cristales al permitir la migración
rápida de componentes químicos a
la superficie de los cristales
(difusión por transporte de vapor).
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CLASIFICACION POR COMPOSICION
™
™
™
™
™
Los minerales de una roca dependen de
la composición del magma
No hay tantos magmas como distintos
tipos de rocas.
Un mismo magma produce roca de
distintos minerales.
A partir de un mismo magma basáltico se
pueden
obtener
las
restantes
composiciones a través del Proceso de
Cristalización Fraccionada.
Serie de Reacción de Bowen:
–
–
explica proceso mediante el cual se
origina una secuencia de composiciones
químicas y asociaciones mineralógicas
en la naturaleza no se observa
comúnmente una diferenciación tan
extrema como la obtenida en laboratorio.-
ROCAS IGNEAS
™
™
Bowen (canadiense) estableció la importancia de la
diferenciación magmática a través de los procesos de
cristalización fraccionada.
Experimentos de laboratorio demostró:
– que algunos magmas cristalizan primero que otros
– que el líquido residual cambia de composición;
– si el mineral permanece reacciona ===> Serie de Reacción de
Bowen, discontinua y continua.
™
™
™
™
A medida que el magma se enfría lentamente, los elementos se unen
químicamente y forman cristales de minerales.
No todos los minerales se forman al mismo tiempo durante el proceso
de enfriamiento.
Algunos minerales cristalizan cuando el magma se encuentra a mayor
temperatura, mientras que otros sólo se cristalizan cuando el magma se
encuentra a baja temperatura.
Las Series de Reacciones de Bowen describen cómo se forman,
durante el proceso de enfriamiento, ocho de los minerales de silicio o
silicatos más comunes.
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ROCAS IGNEAS
Serie de Reacción Discontínua:
Minerales ricos en Fe y Mn
™ 1° mineral: olivino, estable a 1800° C, luego piroxeno, estable a
1100°C
™ Minerales de distinta estructura,
™ reaccionan parcialmente con el liquido restante para formar otro
mineral más rico en Si y estable a una temperatura más baja que la del
primero mineral cristalizado
™ Piroxeno seguido por la anfíbola seguido por la biotita
Serie de Reacción Contínua:
™ Por reacción continua un cristal formado a altas temperaturas
(plagioclasa rica en Ca) varía gradualmente su composición
™ Reemplaza una porción de los iones de Ca por iones de Na y una
porción de los iones Al3+ por los iones de Si4+.
™ Parte de la plagioclasa rica en Ca, pasa por varias plagioclasas de
composición intermedia hacia la plagioclasa rica en Na
™
™
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ROCAS IGNEAS
Cientos de distintos tipos de rocas
ígneas,
™ la mayoría raras y escasas,
™ predominantes un grupo reducido.
™ un único magma, de una composición
dada, puede cristalizar como varias
rocas
ígneas
composicionalmente
diferentes: diferenciación magmática.
™ El mecanismo principal de la d.m. es el
de cristalización fraccionada
™
ROCAS IGNEAS
™
™
™
™
™
™
Cristalización Fraccionada.
La cristalización de minerales
ocurre dentro de un rango de
temperaturas.
Un
magma
solidificándose forma varios tipos
de minerales diferentes que
empiezan a cristalizar del fundido
a distintas temperaturas. En la
naturaleza, estos cristales pueden
separase del líquido a través de
los siguientes mecanismos;
1)“filter pressing” (filtración por
presión)
2) asentamiento de cristales
3) flotación de cristales
4) zonación
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ROCAS IGNEAS
™
™
™
™
™
™
Cristalización Fraccionada.
La cristalización de minerales ocurre dentro de un rango de temperaturas. Un
magma solidificándose forma varios tipos de minerales diferentes que empiezan
a cristalizar del fundido a distintas temperaturas. En la naturaleza, estos
cristales pueden separase del líquido a través de los siguientes mecanismos;
1)
el magma se mueve en respuesta a compresión. Al ser exprimido es
forzado a escapar por aberturas pequeñas, como fracturas o poros, por donde
sólo pasa la parte fundida, quedando rezagados los cristales: “filter pressing”
(filtración por presión)
2) cuando los primeros cristales corresponden a minerales más densos que el
líquido, se hunden hacia la base del cuerpo de magma (cámara magmática)
donde la depositación de estos minerales más pesados forman una capa sólida
de cristales cubiesta por material fundido de composición diferente:
asentamiento de cristales
3)
si los primeros minerales en cristalizar son menos densos que el fundido,
tenderán a flotar hacia el techo del cuerpo de magma: flotación de cristales
4)
un cristal recientemente formado puede desarrollar un borde externo de
protección que aisle el cristal original del fundido: zonación
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ROCAS IGNEAS
NOMENCLATURA DE ROCAS
ÍGNEAS
Basada en textura y contenido
mineralógico. Estas dependen
de la velocidad de enfriamiento y
de las características originales
del magma.
El magma se caracteriza por:
™ 1) gama de composiciones con
sílice (SiO2) dominante, junto
con los demás elementos más
abundantes de la corteza
terrestre. Como O2- domina, la
composición de los magmas se
expresa en términos de óxidos.
™ SiO2: 45-75% peso, por lo cual
se
denominan
magmas
silicatados
ROCAS IGNEAS
™
™
™
NOMENCLATURA
DE
ROCAS ÍGNEAS
Gas disuelto: 0,2-3% peso
(H2= y CO2), los que influyen
fuertemente
en
las
propiedades de los magmas
2) altas temperaturas: 800°1200° C, sólo ocasionalmente
1400°C (supercalentados)
3) tiene propiedades de
líquidos, por lo tanto fluye.
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ROCAS IGNEAS
NOMENCLATURA DE ROCAS ÍGNEAS
™
Viscosidad: grado en que una sustancia
ofrece resistencia a fluir. Las más fluidas son
los basaltos, hasta 64 km/hr. Depende de:
–
–
–
a) composición química. Los aniones de
SiO4 4- que forman el ladrillo fundamental
(tetrahedro de sílice) de los minerales
formadores de roca, también está presente en
los magmas, donde se unen (“polimerizan”) al
compartir los O. Forman cúmulos de formas
irregulares, los que, al aumentar de tamaño,
inducen al magma a aumentar su viscosidad y
a comportarse cada vez más como un sólido.
Mientras >SiO2, más grandes son los cúmulos
polimerizados, lo que implica que los magmas
de alto sílice son más viscosos.
b) temperatura: a > T°, mayor fluidez, el
enfriamiento aumenta la viscosidad
c) contenido de gas: > gas, > fluidez
ROCAS IGNEAS
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ROCAS IGNEAS
ROCAS IGNEAS
Según Bowen los minerales que cristalizan a similares condiciones co-existen,
por lo tanto las clasificaciones se acercan a Bowen.
Primeros minerales: Feldespatos Ca, piroxenos y olivinos, > Fe, Mg y Ca y < Si.
Roca representativa: basalto, máfico (rico en ferromagnesianos) rocas densas y
oscuras, formadas escencialmente por minerales oscuros.
Ultimos minerales: Cz, feld. K, plagioclasa Na, >Si; roca representativa: granito,
félsica (feld+Si), o ácida; rocas menos densas y de colores claros´, con alto
contenido de minerales claros
-
Rocas Intermedias con hornblenda y plagioclasa 1/2 ---> andesitas
Gradaciones ----> granodioritas.
Peridiotitas: ultramáfico, manto superior.
-
Contenido de SiO2: 48-75%; se correlaciona con otros elementos inversa o
directamente, por lo tanto su aspecto depende fuertemente del contenido de
sílice
-
-
rocas de alto SiO2: viscosas, 800ºC;
rocas de bajo SiO2 = 1200º, fluidas
rocas de similar composición química y mineralogía pueden tener diferentes
nombres el cual depende mucho de la textura ===> nombres heredados por
definición original basada en su aspecto.
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PRINCIPALES ROCAS ÍGNEAS
ROCAS SILÍCEAS
INTRUSIVAS O PLUTÓNICAS
Granitos: Los más conocidos,
pulidas con frecuencia; roca
intrusiva, fanerítica, con hasta 25%
de cuarzo, 50% de feldespato K y
plagioclasa Na; Cz redondeado y
translúcido, feldespato
rectangulares y blancos a rosados;
muscovita, biotita y hornblenda
(<20%); si feldespato K domina la
roca será roja. Son resistentes a la
erosión. Variaciones químicas de
esta roca se denominan granitoides,
término que también se usa cuando
se desconoce su clasificación
precisa. Frecuentemente utilizada
como piedra de construcción y
ornamental
EXTRUSIVAS O VOLCÁNICAS
Riolitas: alto contenido de SiO2 (70-75%),
Menos común que los granitos. Colores
blanquecinos, rosados, gris claro o
amarillentos
Obsidiana: roca vítrea de color oscuro
formada por enfriamiento rápido: los iones
no alcanzan a ordenarse, no hay desarrollo
de cristales. Color negro o rojizo a pesar de
su alto contenido de SiO2. Preciado para
hacer puntas de flecha y joyería artesanal
Pómez: roca volcánica de textura vítrea,
frecuentemente coexiste con obsidiana,
formada por el escape de >> gas a través
de la lava lo que origina un material gris
espumoso que al enfriarse de origen a una
roca de color claro, muy vesicular, liviana,.
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Granitos: Los más conocidos,
pulidas con frecuencia; roca
intrusiva, fanerítica, con hasta
25% de cuarzo, 50% de
feldespato K y plagioclasa Na; Cz
redondeado y translúcido,
feldespato rectangulares y
blancos a rosados; muscovita,
biotita y hornblenda (<20%); si
feldespato K domina la roca será
roja. Son resistentes a la erosión.
Variaciones químicas de esta
roca se denominan granitoides,
término que también se usa
cuando se desconoce su
clasificación precisa.
Frecuentemente utilizada como
piedra de construcción y
ornamental
PRINCIPALES ROCAS ÍGNEAS
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Riolitas: extremo félsico,
de alto contenido de SiO2
(70-75%), equivalente
volcánico de los granitos,
compuesto principalmente
por silicatos de colores
claros; roca comúnmente
afanítica, frecuentemente
vítrea, vesicular, a veces
porfídica con pequeños
fenocristales de cuarzo o
feldespato potásico; mucho
menos común que los
granitos. Colores
blanquecinos, rosados, gris
claro o amarillentos
Pómez: roca volcánica de
textura vítrea, frecuentemente
coexiste con obsidiana. Se
forma por el escape de
abundante gas a través de la
lava lo que origina un material
gris espumoso que al enfriarse
de origen a una roca de color
claro, muy vesicular, liviana, que
frecuentemente flota en el agua.
Obsidiana: roca vítrea de color
oscuro que se forma cuando la
lava se enfría extremadamente
rápido y en consecuencia los
iones no alcanzan a ordenarse
por lo que no hay desarrollo de
cristales. De color negro o rojizo
a pesar de su alto contenido de
SiO2. Preciado para hacer
puntas de flecha y joyería
artesanal
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PRINCIPALES ROCAS ÍGNEAS
ROCAS INTERMEDIAS-SILÍCEAS
INTRUSIVAS O PLUTÓNICAS
Granodiorita: Roca intrusiva de
grano fino a medio, masiva, similar
al granito, color gris claro a oscuro,
compuesta por cuarzo, con
abundante plagioclasa Na, menor
contenido de feld K; anfíbola y
biotita y piroxeno; apariencia de sal
y pimienta. Utilizado como material
de construcción: Ej. La Obra.
Diorita: Roca intrusiva de grano medio
a grueso, color gris oscuro a
negruzco, textura fanerítica a
porfídica por mayor desarrollo de
priemas de plagioclasa. Compuesta
por abundante plagioclasa Na-Ca y
anfíbola, ocasionalmente biotita y
piroxeno; escaso cuarzo (<10%),
practicamente sin feld. K
EXTRUSIVAS O VOLCÁNICAS
Dacita: similar a las riolitas, pero en ellas
predomina el feldespato plagioclasa por
sobre el feld. K. También puede ser vítrea
pero es común que contenga abundantes y
grandes fenocristales. Plag., anfíbola,
±biotita, ±piroxeno, ±cuarzo. De colores
claros, distintos grises, pudiendo ser
oscuras si su masa fundamental es vítrea
(obsidiana)
Andesitas: Roca volcánica gris medio,
contenidos intermedios de SiO2 (52-63%),
comúnmente porfídica, de granulometría
fina a gruesa, con fenocristales
rectangulares (tabulares) blancos de
plagioclasa (abundante), elongados negros
de anfíbola y prismas de piroxeno.
Ocasionalmente trazas de cuarzo y/u
olivino
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Diorita: Roca intrusiva
de grano medio a
grueso, color gris oscuro
a negruzco, textura
fanerítica a porfídica por
mayor desarrollo de
priemas de plagioclasa.
Compuesta por
abundante plagioclasa
Na-Ca y anfíbola,
ocasionalmente biotita
y piroxeno; escaso
cuarzo (<10%),
practicamente sin feld. K
PRINCIPALES ROCAS ÍGNEAS
ROCAS BÁSICAS
INTRUSIVAS O PLUTÓNICAS
Gabro: Equivalente intrusivo de los
basaltos, grano grueso, color verde
oscuro a negro compuesto
principalmente por piroxeno y
plagioclasa Ca; escaso en la
corteza terrestre, abundante en los
corteza de los fondos oceánicos.
Bajo contenido de SiO2.
EXTRUSIVAS O VOLCÁNICAS
Basaltos: roca volcánica máfica, con
contenido de SiO2 bajo (45-52%), gris
oscuro, verde oscuro o negro, grano fino a
afanítico, compuesto esencialmente por
piroxeno, plagioclasa Ca y olivino, con
proporciones menores de anfíbola; a veces
porfídicos, con fenocristales de plagioclasa
y olivino en una masa fundamental oscura.
Roca extrusiva más abundante, domina en
la corteza oceánica y es la más abundante
del sistema solar.
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Gabro: Equivalente intrusivo de
los basaltos, grano grueso, color
verde oscuro a negro compuesto
principalmente por piroxeno y
plagioclasa Ca; escaso en la
corteza terrestre, abundante en
los corteza de los fondos
oceánicos. Bajo contenido de
SiO2.
Basaltos: roca volcánica máfica, con
contenido de SiO2 bajo (45-52%), gris
oscuro, verde oscuro o negro, grano
fino a afanítico, compuesto
esencialmente por piroxeno,
plagioclasa Ca y olivino, con
proporciones menores de anfíbola; a
veces porfídicos, con fenocristales de
plagioclasa y olivino en una masa
fundamental oscura. Roca extrusiva
más abundante, domina en la corteza
oceánica y es la más abundante del
sistema solar.
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