Tema 3:Basaltos y rocas relacionadas

Tema 3:Basaltos y
rocas relacionadas
• Generalidades
-Ambientes tectónicos
-Abundancia de rocas basálticas
• Nomenclatura y mineralogía
-Mineralogía de rocas basálticas
-Rocas basálticas en el diagrama TAS
Generalidades
•
•
•
•
Ambientes tectónicos diversos
Roca volcánica más abundante
Productos de la fusión del manto
Magmas basálticos: fuente de magmas más
evolucionados en la corteza (cristalización
fraccionada)
Ambientes tectónicos
1. Dorsales oceánicas
2. Rifts intracontinentales
3. Arcos de islas
4. Márgnes continentales
activos
5. Cuencas de antearco
6. Islas oceánicas
7. Zonas intracontinentales
Abundancia de rocas basálticas
Nomenclatura y mineralogía
• Definición
Basalto: roca ígnea básica de grano fino,
constituida esencialmente por augita y
plagioclasa cálcica.
• Augita: piroxeno rico en Ca (clinopiroxeno)
• Plagioclasa cálcica: plagioclasa que contiene más
anortita (CaAl2Si2O8)que albita(NaAlSi3O8), en
términos molares (An50An100 )
Mineralogía de los basaltos
Hawái:
Basalto alcalino: olivino + nefelina
Tholeita: ortopiroxeno, pigeonita
Macdonald and Katsura ( 1964,
linea X - Y) y Miyashiro ( 1978,
linea X - Z)
Alcalino
Subalcalino
• Procesos eruptivos y estructuras
volcánicas
-Flujos de lava subaéreos
-Lavas almohadilladas y flujo laminar
subacuático
-Erupciones piroclásticas: conos de escoria
• Cristalización de los magmas basálticos
-Solubilidad de volátiles y vesicularidad
-Vidrio basáltico
-Texturas de rocas basálticas
Procesos eruptivos y estructuras
volcánicas
• Los magmas basálticos poseen baja
viscosidad.
• Menor cantidad de volátiles respecto a
magmas más ácidos.
• Erupciones subaéreas tranquilas y de
baja explosividad.
• Erupciones subacuáticas forman lavas
almohadilladas y flujos laminares.
• Erupciones hidromagmáticas
(surtseyanas) forman maares.
Flujos de lava subaéreos
• Erupciones voluminosas: flujos de lava
• 2 categorías morfológicas
Flujos pahoehoe
Lavas con superficies onduladas o arrugadas
Flujos a´a
Lavas con estructura brechada
Flujos pahoehoe
Ondulaciones o arrugas: superficie
dúctil durante el flujo de la lava.
Pahoehoe “acordonada”
Interior vesicular: 20% de vesículas
Estructuras lobulares
Flujos a´a
Estructura brechada:
comportamiento frágil durante el
flujo de la lava.
Formas irregulares, superficie
áspera.
“ramping”
Entablatura
Basaltos columnares
Estructura columnar radial
Lavas almohadilladas y flujo laminar
subacuático
Erupciones piroclásticas: conos de
escoria
Cristalización de los magmas
basálticos
Solubilidad de volátiles y vesicularidad
Vesicularidaad post-eruptiva
Pele ’ s hair
Vidrio basáltico
Esferulitas
Texturas de rocas basálticas
Texturas de rocas basálticas
• Ambientes de formación de los
basaltos
-Elementos traza: firma geoquímica
-Basaltos de las dorsales oceánicas (MORB)
-Basaltos de islas oceánicas (OIB)
-Grandes provincias ígneas (LIP): basaltos de
meseta continental y basaltos de mesetas
oceánicas
-Basaltos de rift continental
-Basaltos relacionados a subducción
• Origen de los magmas basálticos
-Fusión parcial del manto
Elementos traza: firma geoquímica
• Los basaltos de diferentes ambientes tectónicos
difieren en su química.
• Los elementos traza varían más que los elementos
mayores de un ambiente a otro.
• Los elementos traza se dividen de acuerdo a su
afinidad con los cristales o con el fundido magmático.
• Elementos incompatibles: tienen preferencia por el
líquido en un magma.
• Elementos compatibles: se incorporan
preferencialmente en los minerales que cristalizan de
un magma.
Un elemento incompatible reside
principalmente en la fase líquida,
siendo excluido de los minerales
•Los elementos
incompatibles son los
principales trazadores
para distinguir los
diferentes tipos de
basaltos.
•Elementos litófilos de
radio iónico grande
(LILE) (K, Rb, Cs, Ba,
Pb2+, Sr, Eu2+).
•Elementos de
potencial iónico alto
(HFSE) (REE, Th, U, Ce,
Pb4+, Zr, Hf, Ti, Nb, Ta).
Un elemento compatible es más
fácilmente acomodado en uno o
más minerales que en la fase
líquida
Radio íonico y carga muy
altos para residir fácilmente
en una estructura cristalina
Localización de los elementos
incompatibles en la tabla periódica
Spidergram: diagramas de araña
Eje x: lista de elementos incompatibles ,
ordenados de izquierda a derecha en
orden de incompatibilidad decreciente.
Eje y: concentración de cada elemento en
escala logarítmica, para una muestra de
interés y para el manto primitivo (manto
no diferenciado, no empobrecido)
Normalización utilizando como referencia el
manto primitivo o un meteorito condrítico
Basaltos de las dorsales oceánicas (MORB)
• Formación de nueva corteza oceánica
• Longitud total de las dorsales: 60, 000 km (Fowler, 2005).
• Erupción de lava basáltica: 3 km3 al año (Crisp, 1984).
Dorsales y tasas de expansión oceánica
•Expansión oceánica
lenta: < 3 cm/año
•Expansión oceánica
rápida: > 4 cm/año
•Sin embargo, se han
registrado variaciones
temporales
Morfología de las dorsales oceánicas
Expansión rápida
Expansión lenta
•Relieve suave
•Flujos de lava laminares
extensos
•Cámaras magmáticas
continuas
•Valle central limitado
por fallas
•Magmatismo episódico
•Cámaras magmáticas
discontinuas en espaciotiempo
•Volcanes con
distribución axial
Corteza oceánica y
estructura del manto
superior
Ofiolita típica
Petrología de los basaltos MORB
• Basaltos tholeíticos de
olivino
• Afaníticos y Porfidícos
con fenocristales de
olivino ± cromita ±
plagioclasa ± augita
• El enfriamiento rápido
en el agua marina
genera comúnmente
una matriz vítrea
Geoquímica de los basaltos MORB
Diagramas harker: de variación
de elementos mayores
Table 13-2. Average Analyses and CIPW Norms of MORBs
(BVTP Table 1.2.5.2)
Oxide (wt%)
SiO2
TiO2
Al2O3
FeO*
MgO
CaO
Na2O
K2O
P2O5
Total
All
50.5
1.56
15.3
10.5
7.47
11.5
2.62
0.16
0.13
99.74
MAR
50.7
1.49
15.6
9.85
7.69
11.4
2.66
0.17
0.12
99.68
EPR
50.2
1.77
14.9
11.3
7.10
11.4
2.66
0.16
0.14
99.63
IOR
50.9
1.19
15.2
10.3
7.69
11.8
2.32
0.14
0.10
99.64
Norm
q
or
ab
an
di
hy
ol
mt
il
ap
0.94
0.95
22.17
29.44
21.62
17.19
0.0
4.44
2.96
0.30
0.76
1.0
22.51
30.13
20.84
17.32
0.0
4.34
2.83
0.28
0.93
0.95
22.51
28.14
22.5
16.53
0.0
4.74
3.36
0.32
1.60
0.83
19.64
30.53
22.38
18.62
0.0
3.90
2.26
0.23
All: Ave of glasses from Atlantic, Pacific and Indian Ocean ridges.
MAR: Ave. of MAR glasses. EPR: Ave. of EPR glasses.
IOR: Ave. of Indian Ocean ridge glasses.
Geoquímica de los basaltos MORB:
elementos traza
Petrogénesis de los basaltos MORB
Basaltos de islas oceánicas (OIB)
• Proceso enigmático y menos voluminoso que en los límites de placa
• Cadenas alineadas de volcanismo intraplaca
• Asociados comúnmente con Hot spots: puntos calientes (anomalías térmicas)
Volcanismo OIB
Basaltos tholeíticos
con fenocristales de
olivino
•Fase inicial de volcanismo
voluminoso
•Volcanes tipo escudo
•Volcanismo subaéreo
•Erosión
•Magmatismo alcalino
poco voluminoso
Geoquímica de los basaltos OIB
•Mayores niveles de los elementos más
incompatibles, respecto a los basaltos MORB
•Menores niveles en los elementos menos
incompatibles
•Fuente magmática diferente
Modelo de magmatismo oceánico
Las grandes provincias ígneas
• Corteza oceánica de espesor constante
• Plataformas basálticas gigantes (producción magmática colosal)
• Volcanismo intraplaca acelerado (lejos de dorsales)
basaltos de mesetas
oceánicas
basaltos de meseta continental
Características petrológicas
Basaltos porfídicos con
fenocristales de olivino y
plagioclasa
•Basaltos de meseta
continental: Basaltos subalcalinos
•Basaltos de meseta
oceánica:
Basaltos tholeíticos con
bajos contenidos de K
Geoquímica: Comportamiento de elementos incompatibles
altamente variable, debido posiblemente a interacción con corteza
continental
Basaltos de rift continental
1. Extensión causada por hotspots continentales
2. Extensión asociada a colisión continental
(perpendicular a la convergencia)
3. Extensión post-subducción
• Flujo de calor elevado en una
litósfera adelgazada
 Basaltos alcalinos y transicionales
 Subsaturados en sílice
Basaltos relacionados a subducción
•
•
•
Basaltos de arco de islas: Tholeitas de bajo K; basaltos calcialcalinos con contenido
intermedio de K (mayoritarios).
Basaltos de cuenca de antearco: similares a N-MORB
Basaltos en subducción continental: escasos y con características variables.
Geoquímica de basaltos de subducción
-Comparación
entre basaltos de
arcos oceánicos
-Basaltos de
cuencas de
antearco
all incompatible elements are present at
higher concentrations than in IAT;
• highly incompatible elements (left - hand
side), though variable, are more enriched
than moderately incompatible elements;
• as in IAT, there is marked depletion in
some high fi eld - strength elements, notably
niobium (Nb).
Origen de los magmas basálticos