Resumen_C1_Petro_2.0 - U

Resumen C1 Petro ssssssssssi!
Conceptos
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Petrología: Estudio de las rocas desde el punto de vista genético y de sus relaciones con
otras rocas.
Diagénesis: Proceso de formación de rocas sedimentarias a partir de sedimento.
¿Por qué Los Andes son más pequeños que los Himalayas?---->la roca continental es menos
densa. Placa Oceánica vs Continental=>Andes.
Placa Continental vs Continental=>Himalayas.
Procesos que aborda la Petrología: Endógenos, Exógenos, Recientes y Antiguos.
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Elementos más abundantes en la masa terrestre:
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Isótopos: Átomos de un mismo elemento que tienen diferentes números de neutrones en
sus núcleos y por tanto diferente número másico. Ej: Hidrógeno->Protón (1N)-Deuterio
(1P1N)-Tritio (1P2N inestable hay post bombas nucleares). Radiogénico: producto del
decaimiento radioacticvo.
Son trazadores genéticos de las rocas, indicadores de glaciaciones.
Isótopos Radioactivos--->Corta vida media
Isótopos Estables--->Larga vida media.
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Compuesto: Una substancia formada por dos o más elementos diferentes que han sido
químicamente combinados. La mayoría de las sustancias en la tierra son compuestos. Los
elementos de un compuesto NO retienen sus propiedades originales. Ejs de no compuestos:
elementos nativos, gases inertes.
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Mineral: Es un sólido homogéneo, natural con una composición química definida (pero,
generalmente variable) y una disposición atómica ordenada. Comúnmente se forma
mediante un proceso inorgánico.
->Sólido Homogéneo: No puede ser subdividido mecánicamente en simples
componentes químicos.
->Natural: Generalmente no se incluyen los compuestos sólidos sintéticos.
->Composición química definida pero no necesariamente fija: Puede expresarse mediante
una fórmula química específica. La mayoría de los minerales tiene una composición química
variable (Solución sólida: mezcla de elementos en estado sólido).
Ej:
Fracción Molar: Es la manera de expresar la concentración de los distintos componentes de
una solución sólida.
->Disposición Atómica Ordenada: Implica la existencia de un entramado de átomos
ordenados según un modelo geométrico regular: estructura cristalina, vidrio, polimorfismo.
->Procesos Inorgánicos: Minerales biogénicos son la excepción.
Minerales en Vetas: minerales que cristalizan porque el líquido se satura y luego cristaliza.
La veta no refleja la composición del magma.
Propiedades Físicas:
->Clivaje: se rompe en planos
->Fracturas: rompimiento impredecible
->Dureza, Raya, Peso Específico, Propiedades Ópticas, Propiedades Magnéticas.
Cristal: Sólido con estructura interna ordenada.
->Forma del cristal: euhedral, subhedral, anhedral (idiomorfo, subidiomorfo, alotriomorfo
o xenomorfo).
Métodos de Análisis Mineralógicos
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Microscopía óptica
Difracción de rayos X: permite saber sólo que minerales tengo no su composición.
Microscopía electrónica Scanning Electron Microscope (SEM): es una técnica de microscopía
electrónica capaz de producir imágenes de alta resolución de la superficie de una muestra
utilizando las interacciones electrón-materia. Utiliza un haz de electrones en lugar de un haz
de luz para formar una imagen. Sirve para saber la composición. Cualitativo.
Microsonda electrónica: se bombardea con un haz de electrones, que emite rayos X en
longitudes de onda características de los elementos que se analiza.
Esto permite que las abundancias de los elementos presentes dentro de pequeños
volúmenes de muestra. Sirve para propiedades más cuantitativas, más precisión.
Microscopio electrónico de transmisión (TEM;HR-TEM).
Silicatos
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Los silicatos son el grupo de minerales de mayor abundancia, pues constituyen más del 95%
de la corteza terrestre, además del grupo de más importancia geológica por ser
petrogénicos, es decir, los minerales que forman las rocas. Todos los silicatos están
compuestos por silicio y oxígeno. Estos elementos pueden estar acompañados de otros
entre los que destacan aluminio, hierro, magnesio o calcio.
N° de Coordinación: Es el número máximo de aniones alrededor de un catión. En los silicatos
corresponde al número de oxígenos alrededor de un catión, presentan coordinación cúbica
(8), octahédrica (6) y tetrahédrica (4).
La estructura tetrahédrica es la unidad básica de los silicatos (SiO4).
Polímero: son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de
moléculas más pequeñas llamadas monómeros. Los magmas con mucho sílice
generalmente son más viscosos por la “dureza” del polímero de silicatos. Los clivajes y
fracturas responden a estas estructuras moleculares. El número de estructuras asociada al
sílice son muy pocas:
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Fórmula general de los silicatos:
Neutralidad
Xn Ym (ZpOq) Wr
Cationes
Grandes
Cationes
Medianos
Cationes
Pequeños
Oxígeno
Grupos de
Aniones
Adicionales
Procesos Ígneos
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La condición básica para la formación de un mineral o se exsuelva un gas es la saturación
(condición máx. de una fase líquida tal que no haya precipitación). Los factores que inciden
son las condiciones de presión y temperatura.
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Condiciones de Presión-> Si una roca se descomprime, se funde. Ej: magmas basálticos
MORB en placas oceánicas.
Cambios de Fase->diagrama P-T y curva de Clayperon.
Textura
Porfírica
Composición
Eutéctica
Composición
del Núcleo
Composición
Externa del
Cristal
S
O
L
U
C
I
Ó
N
S
Ó
L
I
D
A
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Magma: Fluido multifásico y multicomponente.
Las rocas tienen una historia de cristalización a distintas temperaturas. La cristalización de
un magma no es continua depende de las fases, de los eutécticos y cotécticos. Los granitos
son comunes dado que son resultado del último líquido de la cristalización (o el primero de
la fusión) dada su composición eutéctica.
¿Por qué las rocas andinas son tan hidratadas? Porque su génesis es por hidratación
(subducción).
Nucleación: formación de una nueva fase en un punto dado del sistema. En el caso de la
solidificación, esto corresponde a la formación de un pequeño cristal rodeado de un líquido.
--->Nucleación Homogénea (crece solo)
--->Nucleación Heterogénea (se incuba en otro cuerpo)
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Tensión Superficial: Tensión entre una fase y otra, generalmente por diferencias de
viscosidad. Permite el inicio del crecimiento del mineral (nucleación heterogénea=>más
eficiente, algunos cristales “absorbenoclusión” a otros para crecer).
Bandas de cristalización producto de la crist. eutéctica. Influye
tanto la cinética como la difusión química->creación de
nuevas texturas. Otra situación es la de dos fases compitiendo
por un componente (ej: cuarzo, la fase 1 absorbe el cuarzo y
se satura, luego la fase 2 cristaliza, etc. Se alternan las
cristalizaciones).
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Exsolución de Volátiles: En un magma los principales volátiles son H2O, CO2, SO2, HF, HCl,
H2S y CH4. Un magma va a transportar lo que no se cristalizó. La solubilidad de un volátil en
un magma se expresa como (P/T) que sería la cantidad máxima del volátil que acepta el
magma. De acuerdo a la ecuación del modelo empírico de Moore a menor presión, mayor
exsolución=>mayor exsolución a bajas presiones.
->Primera Ebullición: exsolución por baja de presión.
-> Segunda Ebullición: la concentración en el fluido de cristalización va adquiriendo volátiles
hasta la saturación de fases anhídricas.
->Tercera Ebullición: como se exsuelven los gases a lo largo de la cristalización.
Rocas ricas en sílice pueden disolver menos volátiles que las máficas dado que los polímeros
impiden escapar a los gases. Los fluidos máficos tienen mucha mayor saturación de agua.
La saturación de agua disminuye al incluir CO2, compiten:
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Variación de solubilidad de un volátil en un magma=>un magma más frío acepta más agua
ya que está más polimerizado.
Gases Volcánicos: la densidad de un magma está controlada por los volátiles.
->Vesículas: Burbujas
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La cristalización/exsolución gaseosa como agente de cambios en el líquido magmático:
->Cambios en la composición
->Cambios en la densidad
->Cambios en la temperatura
Condición de clausura=>que todo sume un 100%.
Motor de la diferenciación fraccionada y en equilibrio=>la gravedad (diferencias de
densidad). Las fases más fraccionadas son las de mayor contraste de densidad (H2O y Fe).
Stokes: v=(α*r2p)/µ
Anticristal: viene desde abajo
Xenocristal: de la roca in situ
Magma más fraccionado es más rico en sílice. Las otras fases más diferenciadas han
cristalizado en el camino.
Convección: movimiento de un fluido producido generalmente por diferencias de
temperatura en un sistema cerrado.
Advección: involucra movimiento en un sistema abierto.
A mayor cristalización mayor temperatura (se libera calor).
A mayor exsolución de fase gaseosa disminuye la temperatura (se absorbe calor).
Calor Latente: calor aportado por un cambio de fase proporcional al calor específico. Los
óxidos de hierro y agua son los de mayor calor latente.
dH=Cp*dT
Factores formadores de texturas
Factores que inciden en las texturas son la tasa de crecimiento, tasa de nucleación y
profundidad de emplazamiento. La nucleación requiere un sobreenfriamiento (descenso
de la temperatura por debajo del punto de fusión del magma sin que ocurra
cristalización). La tasa (o velocidad) más lenta (de nucleación o crecimiento) será la que
ejerza mayor control sobre la cristalización.
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Ej: Pórfidos cupríferos=>a baja profundidad el magma expulsó los gases más rápido y se
emplazó generando textura porfídica.
Productos Volcánicos=>mucho vidrio
Hipabisales: cristalizó a baja profundidad con textura porfídica
Plutónica: a gran profundidad.
También influye la difusión: los cristales pueden crecer si los iones apropiados pueden ser
capaces de moverse en el fundido hacia el cristal para adosarse a la estructura en formación.
La difusión ocurre en ambos sentidos. La polimerización dificulta este movimiento.
Composición química de las rocas ígneas
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Los elementos más abundantes (en peso) de la corteza terrestre: O2: 46.6%; Si: 27.7%; Al:
8.1%; Fe: 5.0%.
Se expresa con sus elementos, trazas y elementos isotópicos.
Corteza=>composición condrítica.
Daily=>Hay muchas menos rocas ígneas con composición intermedia.
Composición de rocas volcánicas y plutónicas =>distinta por líquidos residuales.
Comp.
Ácida
Comp.
Básica
f
SiO2
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Elementos Trazas: útiles para la modelación de procesos de fusión y cristalización. Se define
un coef. de dist. Kd
Kd= Cs/Cl
Compatibles Kd>1
Incompatibles Kd<1
Depende de la composición del líquido y los minerales
que participan en la fusión/cristalización).
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Cristalización afecta a elementos compatibles. La cristalización fraccionada es más sensible
a los elementos incompatibles.
Fusión es sensible a los elementos incompatibles. El líquido remanente está lleno de
elementos incompatibles.
Fusión en
Equilibrio
Cristalización
Fraccionada
Propiedades Físicas de los Magmas
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Para medir la temperatura de un magma se usan los geotermómetros de forma directa o
indirectamente. Deben estar presentes todos los minerales asociados y en equilibrio ya que
se basa en el equilibrio termodinámico de la asociación de minerales (juntos en cierto rango
de T°). La reacción que produce la asociación mineralógica debe ser sensible a la
temperatura.
Buen geotermómetro=>Rango acotado. Dependen poco de la P.
Buen geobarómetro=>Rango acotado. Dependen poco de la T°.
Condición de Equilibrio: ΔG=R*T*Ln(K)=0
Minerales ígneos hidratados: biotita, anfíbola, y en menor medida el apatito.
Densidad:
->Prom. De la Tierra: 5.52 g/cm3
->Prom. Continental: 2.67 g/cm3
->Prom. Mantelítico: 3.33 g/cm3
¿Qué cambia la densidad de los magmas?=>Agua.
Modificadores de densidad de los magmas=>T/P, volátiles y cristalización.
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Importantes para: Yacimientos metálicos=>Las burbujas los transportan
Geotermia=>se usa calor de fluidos.
Viscosidad: Resistencia a fluir de un líquido. Lo inverso de la viscosidad es la fluidez.
σ=µ*dɛ
Viscosidad
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Los factores que influyen en la viscosidad de los magmas son: Composición de los magmas
(SiO2Polímeros, Cationes, H2O); Temperatura y Partículas sólidas en suspensión.
Arrhenius: µ=µo*exp(-Ea/RT)
Máx. cantidad de sólido que puede haber en %
Cristalinidad: ɳef=ɳo/(1-1.75*ø)^2.5
Fracción de cristales en suspensión
ɳef: considera todos los elementos del magma
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Gases=> + volátiles=> +fluidez
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Dos magmas de distintas densidades pueden mezclarse si poseen similares viscosidades,
si no, se genera tensión entre los líquidos.
Generación de Magmas
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Se asume que todo magma proviene de un protolito.
Ec. De Claperyon: dP/dT=ΔH/TΔV => la pendiente cambia con el contenido de volátiles.
Procesos geológicos asociados a mecanismos de generación de magma:
Ej. Plumas Mantélicas: Juan Fernandez, Isla de Pascua, Basaltos de Plateau en la
Patagonia.
En la cámara
ocurre la gran
diferenciación
Cuña
Astenosférica
->En subducción plana=>ausencia de magmatismo
->Espesor de la Cort. Oceánica: 6-7 km
->Espesor de la Cort. Continental: 30-70 km.
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Identificación de las Fuentes de los Magmas
Isotopía Radiogénica: razones isotópicas: (e.g. razón inicial 87Sr/ 86Sr).
87Rb=>87Sr
ʎ = 1.42 x10-11/año
Isócrona permite calcular la razón Rb/Sr original.
¿De qué depende el contenido de 87Sr de una roca?=>Rb/Sr, Edad y Contenido inicial.
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En Chile no hay magma primitivo, hay acumulación ya que no hay ascenso directo.
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Ascenso del Magma
Dyking vs Diapirismo
Fracturas en corteza
(estructuras preexistentes)
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Contraste de Densidades
Requiere mucha energía
termal
Transporte elástico=>Dique: Muestra sólo el magma que enfrió, no el que se transportó.
Presentan muchos xenolitos. Estructuras tabulares y subverticales. Requiere flujo, si no se
enfría.
Dyking: Para que el flujo magmático sea eficiente a lo largo del dique se necesita que la
energía advectiva sea mayor que la energía convectiva de la roca caja para que no se
congele. V del magma granítico 0.002-0.01 m/s.
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Diapirismo: Inspirado en los domos de sal. Deforman la roca caja (aunque sea cortical). Los
volcanes abomban su periferia. Ascenso muy lento. Requiere viscosidad baja de la roca caja.
Tasa de alzamiento diapírico < tasa de cristalización.
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¿Cómo diferenciamos un Plutón? ¿Cuál mecanismo usa?=> Hay que fijarse en el contexto,
la geometría no siempre es la respuesta. Hay que fijarse en la deformación de la roca caja
(diap), si hay fallas, en la fábrica del plutón, si la fábrica es la misma, etc.
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Límite de un intrusivo:
Bloques que se caen
Mec. Stoping
Lacolito:
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Lapolito:
¿Por qué se desplazan hacia un costado?=>quizás el contraste de densidad se acabó, etc.
Factores claves para el ascenso: contraste de densidad y propagación de fracturas.
Ballooning: diapirismo, lacolitos.
Amalgamación: unión de cuerpos magmáticos.
Motor
Stoping
Diapirismo-Ballooning
Amalgamación
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Rocas intrusivas: rocas plutónicas (plutón) e hipabisales (diques, sills, lacolitos).
Rocas extrusivas: rocas volcánicas (estrato-volcán, volcán escudo, volcán monogenético).
Ej: Volcanes Escudo=>Puyehue (basaltos con olivino hasta riolitas).
Conos monogenéticos tienen distintos conductos.
Maares: un dique por ej. Intruye el nivel freático con napas y explota=>depresión.
Procesos de diferenciación magmática: cambios composicionales en las cámaras magmáticas
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Cristalización en equilibrio: composición del líquido inicial es igual a la composición del
sólido al final.
Cristalización fraccionada: (Xi)L=! (Xf)S.
Ley de Stokes:
Controlado principalmente
V=2*g*r2*(ps-pl)/9ɳ
por la viscosidad
Problema con la forma de
los cristales
ɳ: viscosidad del líquido
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Se usa el radio de la base
El magma es controlado por cizalles (ɳ(dϒ)) por tanto se deforman mucho, más en los
bordes y baja viscosidad en los bordes. Esto debido a que es un fluido no newtoniano.
Cumulados: Concentración de cristales, segregación por densidad y gravedad. Sigue
una secuencia de cristalización, las fases no cristalizan al mismo tiempo. Paralelamente
los óxidos de Fe caen.
Fraccionamiento Gravitacional Convectivo: Procesos combinados de cristalización de
cristales y líquido. Influyen:
->Cambios de Tº
Por ley de
->Cambios de P
Stokes
->Cambios de ɳ
->Volátiles
¿Por qué un líquido diferenciado es más liviano?=> Por los volátiles y el Sílice.
Mezcla de Margas:
->Mixing: mezclas no se distinguen
->Mingling: mezclas si se distinguen.
La eficiencia de la mezcla (se requiere que estén líquidos) depende de los contrastes de
densidad=>Bajo Δɳ se mezcla
=>Alto Δɳ no se mezcla
¿Por qué la mayoría de los dep. piroclásticos tienen la misma composición pero
minerales distintos? =>Convección muy rápida, mingling. Por volátiles.
Dique Synplutónico: Sincrónico al plutón, generado en el mismo plutón. Irregular,
interacción entre dique y roca de fuera.
Dique Postplutónico: Roca fría al inyectar el dique.
Enclaves: Gotas de magma dentro de otro magma. Pueden ser registro del magma
parental. Se quiebran por contraste de Tº (siendo que son líquidos).