2021 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO PETROLOGÍA ÍGNEO-METAMÓRFICA Pablo Diego González LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO Pablo Diego GONZÁLEZ Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). Servicio Geológico Minero Argentino (SEGEMAR). Centro General Roca, Río Negro. SEGEMAR Regional Sur. Independencia 1495. Parque Industrial 1, C.P. 8332. Casilla Correo 228. General Roca (Río Negro), Patagonia Argentina. Teléfono: +54-0298-444-1252. E-mail: [email protected] ¿PARA QUÉ ESTUDIAR LAS ROCAS? Las rocas son los materiales sólidos que forman parte de la litósfera terrestre. Están compuestas por minerales, grupos de ellos o fragmentos de rocas pre-existentes. Las rocas son los cimientos sobre el cual se apoya y desarrolla cualquier emprendimiento humano. Desde el momento mismo que se consolidó una proto-litósfera en la Tierra con rocas sólidas, instantes después de la gran explosión o “Big Bang”, estos materiales se vieron involucrados en un “ciclo de las rocas”, o sea en un conjunto de procesos geológicos que se han repetido más o menos ordenadamente a lo largo de millones de años. Tales procesos han formado las rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias, las cuales han ido cambiando de un tipo a otro a través del tiempo. Los procesos formadores de rocas ígneas y metamórficas son largos, ocurren por varios millones de años y escapan a la escala de vida de las personas. Son invisibles a la observación del ojo humano, ya que suceden dentro de la litósfera, salvo el volcanismo que transcurre sobre la superficie. Como transcurren en el interior de la Tierra describen la parte endógena del ciclo de las rocas. Los procesos formadores de rocas sedimentarias ocurren sobre la superficie terrestre y son vertiginosos respecto de los anteriores, algunos ocurren en el lapso de días o meses, como la depositación de un sedimento no consolidado para luego transformarse en una roca sedimentaria. Los procesos sedimentarios son fácilmente observables, como por ejemplo, el transporte y la depositación de gravas en un río o de arena para formar un médano o duna. Están relacionados con la atmósfera y a veces también con la biósfera. Describen la parte exógena del ciclo de las rocas. Ahora bien, ¿Qué es lo primero que advierte un geólogo cuando trabaja en el campo? Las rocas, y luego, ¿Qué hace después de mirarlas? Da un martillazo, saca un fragmento y las estudia para determinar qué tipo de rocas son, cuáles son sus componentes, cómo se las puede clasificar y que procesos geológicos las formaron. Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 1 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 Las rocas son mudas pero brindan mucha información a simple vista, sólo hay que descifrar su lenguaje de señas. Además, guardan secretos ocultos en el interior de los minerales que pueden ser revelados mediante estudios adecuados. Para cualquier estudio de las rocas es necesario conocer sus minerales, u otros componentes, las relaciones espaciales que existen entre ellos y de la roca que los contiene con otras rocas, el aspecto general de las mismas, su procedencia o sus estructuras, entre otros tantos temas, según sean ígneas, sedimentarias o metamórficas. El estudio de las rocas también está vinculado con la ubicación de las mismas sobre un mapa, para lo cual es necesario realizar una toma de muestras o muestreo que permita obtener ejemplares representativos de grandes volúmenes de roca. El hecho de preparar un mapa geológico conlleva un ejercicio de síntesis para representar grandes extensiones de rocas sobre una superficie pequeña. Además, en las rocas que tienen estructuras planares y lineares, como las sedimentarias y metamórficas, es útil representar sobre el mapa la ubicación exacta de cómo se encuentran en el campo con relación a alguna superficie de referencia. En síntesis, las razones esenciales de estudiar las rocas son: (1) nos cuentan la historia de nuestro planeta, (2) han sido y son importantes para el desarrollo de la vida en la Tierra y (3) permiten el mantenimiento de la civilización porque han estado presentes desde el inicio de la humanidad. ¿CUÁLES SON LAS COMPETENCIAS QUE SE ADQUIEREN CON EL ESTUDIO DE LAS ROCAS? El objetivo general de este texto es habituarse con el análisis, la descripción, la clasificación e interpretación de las rocas ígneas y metamórficas en muestras de mano. El estudio de las rocas practicado “in situ”, en el campo, a simple vista y con una lupa de mano es fundamental para distinguir y separar conjuntos de rocas y agruparlos en unidades litoestratigráficas. Luego, así reunidas, las rocas se pueden representar en un mapa geológico con rastras adecuadas, que sean fácilmente distinguibles de otras rocas/unidades. Este trabajo en el campo es primordial y luego se puede complementar con tareas de laboratorio, mediante el re-análisis de las rocas practicado bajo una lupa binocular, o el estudio de secciones delgadas con un microscopio petrográfico. Los objetivos específicos del texto son, por un lado, la elaboración de fichas de autoaprendizaje que luego puedan ser utilizadas como guía de referencia para el estudio de las rocas en el campo. La finalidad de estas fichas es que se disponga de una descripción propia de prácticas, que sirva como fuente bibliográfica durante el resto de los estudios e incluso durante la vida laboral. Y por otra parte, el texto propende la adquisición de competencias en temas petrológicos. Según Perrenoud (2004), la competencia universitaria es la "selección y combinación pertinente de conocimientos, habilidades, destrezas, actitudes, valores y normas que permiten dar respuesta a Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 2 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 situaciones complejas en un contexto determinado". Una competencia es también la capacidad de responder con éxito a las exigencias personales y sociales que nos plantea una actividad o una tarea cualquiera en el contexto del ejercicio profesional (Rué, 2007). Las competencias son algo más que conocimiento, ya que suponen adquirir la capacidad para hacer frente a demandas complejas poniendo en acción recursos psicológicos, habilidades y actitudes, en situaciones específicas (DeseCo-OCDE, 2002). En el curso de Petrología Igneo-Metamórfica, las competencias se irán adquiriendo en forma progresiva con métodos y técnicas de estudio de las rocas en el campo. Además, se propiciará una introducción a desarrollos algo más complejos que se utilizan en gabinete y laboratorio, pero que sin embargo, están bien descriptos en los libros de texto petrológicos tradicionales, y que son de uso corriente para estudiar las rocas ígneas y metamórficas. La adquisición de competencias petrológicas no se trata solamente de alcanzar y sumar conocimientos, sino de ser capaz de ponerlos a prueba en situaciones concretas que lleven a los estudiantes hacia el ajuste social (por ejemplo, el cuidado del medio ambiente) mediante un progreso de las capacidades personales (Gaskins y Elliot, 1999). Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 3 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 ¿CÓMO SE ESTUDIAN LAS ROCAS EN EL CAMPO? Para estudiar un conjunto de rocas se tienen en cuenta algunos criterios generales que pueden seguirse en pasos o etapas sencillos, ordenados en forma cronológica secuencial. El hábito en el uso de las etapas se adquiere y cuando la práctica se vuelve autónoma, ya no es necesario recurrir a la guía escrita en un papel. Las etapas de estudio de las rocas que están graficadas en la Fig. 1 son: Analizar → Identificar → Describir → Clasificar → Interpretar Figura 1. Analizar: un análisis consiste en identificar los componentes de un cuerpo de roca, separarlos y examinarlos para lograr acceder a sus principios más elementales. Surge del mero acto de la observación. Identificar: es reconocer si una roca es la misma que se busca, explorar si dos o más especímenes distintos se puedan considerar como de un mismo tipo de roca o no. Se trata de proporcionar los datos necesarios para reconocer si una roca es ígnea o metamórfica o sedimentaria. Esta etapa y las siguientes dependen de la puesta en práctica de ciertas competencias petrológicas, algunas ya adquiridas previamente en Química General, Geoquímica y Mineralogía, y otras que se irán alcanzando en el transcurso del desarrollo del texto. Describir: es brindar información de las características de una roca con palabras, en forma oral o escrita, con un gráfico o un dibujo, o con una foto. Una descripción brinda una idea o imagen lo más Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 4 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 completa posible de la roca. Para acceder a esta etapa, previamente hay que analizar e identificar los elementos constituyentes de la roca para colocarlos en su contexto. La descripción con palabras está relacionada directamente con la sutileza del análisis e identificación hechos y con las competencias adquiridas. Sin embargo, el mayor detalle de una descripción, a veces, no está relacionado con la experiencia, es decir de cuántos ejemplos del mismo tipo de roca se hayan visto previamente. La simple redacción de los elementos de una roca que se ven a simple vista, sin preconceptos ni valoraciones de interpretación, resulta esencial para informar características que de otra forma pasarían inadvertidas. Además, ayuda a la lectura y escritura académica general y a adquirir competencias petrológicas específicas. Por otro lado, una foto capta por sí misma todas las características de una roca, sin estar en contacto con ella, y no depende en absoluto de la experiencia del observador. Por ejemplo, con una foto se logran captar detalles que pueden pasar inadvertidos, si el operador está distraído durante la observación o si la redacción con palabras ha sido incompleta. Con un dibujo también se logra el mismo resultado que con la foto, siempre y cuando esté hecho sin preconceptos previos, o sea dibujando lo que se ve en la roca sin prejuicios interpretativos. Un dibujo o una foto ilustran mejor y dan una idea cabal de cómo es una roca. En muchos casos hasta pueden reemplazar a una descripción escrita pero, en estos casos, siempre tienen que contener un cuadro con referencias precisas de lo que exhibe la foto o el dibujo. “Combinar una descripción escrita con una foto o dibujo, y sumarle una muestra de mano representativa son tareas esenciales de los geólogos para el estudio de las rocas en el campo”. Clasificar: es ordenar o dividir un conjunto de rocas en clases a partir de uno o más criterios determinados. Es determinar la clase o grupo al cual pertenecen las rocas. La clasificación de las rocas ígneas ha ido evolucionando con el avance del conocimiento científico sobre el origen de los magmas. Actualmente, la sistematización de las rocas ígneas se basa en estándares internacionales, siguiendo un conjunto ordenado y preciso de reglas (ver abajo). Por el contrario, las rocas metamórficas no tienen un orden jerárquico estricto de nomenclatura como las ígneas. Interpretar: es explicar cómo es una roca, atribuir a una roca un significado determinado, sobre la base de sus características propias. La interpretación de una roca, o un conjunto de ellas, es explicar los procesos geológicos que llevaron a la formación de la/s misma/s y que pueden ser entendidos de diferentes modos. Interpretar es explicar la fuente y evolución petrológica de las rocas, dando el sentido que tienen los procesos en un contexto geológico dado. Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 5 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 En síntesis, interpretar es determinar el significado y el alcance de los procesos geológicos formadores de las rocas ígneas y metamórficas. Esta etapa es la que requiere la adquisición de varias competencias petrológicas. Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 6 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 ¿CÓMO ANALIZAR LAS ROCAS ÍGNEAS? La lupa de mano es una de las herramientas indispensables para el geólogo en el campo, junto con el martillo o piqueta, la brújula y GPS, un mapa y la libreta de anotaciones. Estos dos últimos pueden usarse en el tradicional papel, de cualquier formato, o se pueden llevar apuntes y mapas en cualquier dispositivo electrónico portátil. Luego de determinar que no se trata de una roca sedimentaria ni metamórfica, el primer paso para analizar una roca ígnea en el campo es a ojo desnudo, y así determinar si es fanerítica, afanítica o fragmentosa. Las rocas faneríticas o fanerocristalinas tienen minerales que son visibles a ojo desnudo (Fig. 2a). Estas son las rocas ígneas intrusivas o plutónicas, que cristalizan en el interior de la litósfera como plutones de variadas formas y tamaños. Los geólogos americanos acuñaron el término fanerítico que es equivalente a fanerocristalino de los geólogos ingleses. Los minerales de las rocas plutónicas son faneríticos dado el bajo contraste térmico de estos cuerpos ígneos con las rocas de caja que los rodean. Teniendo en cuenta el gradiente geotérmico de la caja, definido como el aumento de la temperatura con la profundidad, y la temperatura del magma que está ingresando para formar el plutón, hay poco contraste de temperatura entre ambos en las zonas profundas de la litósfera. O sea, el flujo calórico por enfriamiento de los cuerpos respecto de la caja es bajo, dado el lugar que ocupan en el interior de la litósfera, y entonces favorece el desarrollo de cristales visibles fácilmente a ojo desnudo. Fanerítico: contraste térmico bajo entre cuerpo y caja, no indica mayor tiempo de enfriamiento -o más lento- o mayor disponibilidad de espacio durante el enfriamiento. Las rocas afaníticas están compuestas esencialmente por minerales que no son visibles a ojo desnudo (Fig. 2b). Estas son las rocas ígneas extrusivas o volcánicas, que cristalizan sobre la superficie de la Tierra en cuerpos tabulares o dómicos denominados coladas, que exhiben un alto contraste térmico con el sustrato por el que se desplazan y con la atmósfera. El magma en movimiento sobre la superficie se denomina lava. Las coladas o flujos lávicos y sus rocas provienen de erupciones volcánicas efusivas. El flujo calórico de una colada es alto y se produce un sobre-enfriamiento repentino que favorece el desarrollo de cristales no visibles a ojo desnudo, o en ocasiones también se puede formar vidrio. Cómo el vidrio es un compuesto amorfo, no forma cristales con una estructura interna ordenada, no se lo puede describir como un grano mineral que tiene un tamaño determinado, y en este caso se aplica el concepto de vítreo. Las rocas vítreas son rocas volcánicas donde predomina el vidrio. Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 7 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 Sin embargo, las rocas volcánicas tienen fenocristales faneríticos y una pasta afanítica que los rodea; en conjunto definen la textura porfírica. Los dos tamaños de cristales reflejan la doble historia térmica de las rocas volcánicas, una previa a la extrusión del magma (fenocristales) y otra contemporánea y posterior con ella (pasta). En síntesis, los términos fanerítico y afanítico son relativos y están relacionados con el tamaño de grano absoluto de las rocas. En líneas generales, el ojo humano alcanza a distinguir, sin la ayuda adicional de una lupa, un tamaño de 0,1 mm (=100 micrones). Teniendo en cuenta este límite, las rocas faneríticas tienen un tamaño de grano igual o mayor a este número y en las afaníticas es menor (ver detalles en González, 2015). Las rocas fragmentosas están compuestas de recortes o fragmentos de materiales ígneos que pueden ser de vidrio volcánico, pómez y trizas vítreas que, en forma colectiva, se denominan vitroclastos (Fig. 2c). También están constituidas por fragmentos de cristales o cristaloclastos y por fragmentos de rocas preexistentes o litoclastos, que también son de rocas ígneas, en su gran mayoría, pero también pueden aparecer, aunque en mucha menor proporción, de rocas sedimentarias y metamórficas. Tanto los cristaloclastos como los litoclastos puedens ser faneríticos o afaníticos. Las rocas fragmentosas son las rocas piroclásticas que se originan por la fragmentación del magma por vesciculación y expulsión violenta de los fragmentos durante las erupciones volcánicas explosivas o de colapso. Las rocas piroclásticas también se depositan sobre la superficie de la Tierra como cuerpos tabulares o lenticulares de flujos piroclásticos, o cómo depósitos tabulares de lluvia o caída de cenizas. En la práctica, las rocas piroclásticas son, en muchos casos, difíciles de distinguir como rocas ígneas, ya que su origen parece tener también semejanzas con las rocas sedimentarias. Veamos el caso de los fragmentos, que si bien son mayoritariamente ígneos, se forman como un material desagregado y no consolidado y pueden considerarse “clastos”, que luego son depositados y finalmente son consolidados, como ocurre con las rocas sedimentarias. Entonces, cabe la siguiente pregunta: ¿Las rocas piroclásticas son rocas ígneas o sedimentarias? Desglosemos el nombre compuesto “piroclástica” y analicemos por separado cada uno de sus términos, o sea el prefijo “piro-” y la palabra “-clástica”. La etimología del prefijo piro proviene del griego πῦρ que significa “fuego” y que está relacionado con la incandescencia de las erupciones volcánicas explosivas. De aquí la naturaleza ígnea de las rocas piroclásticas, ya que se originan a Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 8 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 partir de los magmas y casi todos sus componentes (cristales, trizas y pómez) cristalizan a partir del enfriamiento de este fundido viscoso -el magma-. Por otra parte, la palabra clástica o “clastos” proviene del griego κλαςτόσ ("quebrada") que significa fragmentado, roto o dividido en piezas. Los fragmentos se comportan como partículas sólidas (clastos) que se transportan en un medio fluido, sea este el aire, en el caso de las erupciones volcánicas explosivas, y eventualmente el agua, como en las erupciones volcánicas hidro-magmáticas o también freato-magmáticas. Luego los clastos son acumulados o depositados y finalmente consolidados durante el mismo proceso eruptivo. De aquí la naturaleza clástica de las rocas piroclásticas. La gran diferencia con las rocas sedimentarias radica en la temperatura. Las rocas piroclásticas se consolidan en caliente, a temperaturas cercanas, aunque inferiores, a la del sólidus durante la erupción. Por el contrario, la consolidación de las rocas sedimentarias, que también comienza durante la depositación misma y culmina un tiempo después durante la diagénesis del soterramiento, es un proceso térmico esencialmente “frío” que nunca supera los 150°-200°C. Si se superan estos valores críticos, comienzan transformaciones en los materiales de la litósfera terrestre que conducen a la formación de las rocas metamórficas (ver abajo y González, 2018). Pero… entonces, … ¿son rocas ígneas o sedimentarias? Los componentes de las rocas piroclásticas se forman a partir de materiales fragmentados provenientes del magma y por ello se las considera como rocas ígneas. (a) (b) (c) Figura 2. (a) Tonalita equigranular con cristales fanerítico visibles a ojo desnudo. (b) Andesita porfírica con fenocristales (faneríticos, blancos y negros) que se ven a ojo desnudo y los cristales de la pasta (afaníticos, grises) no se ven. (c) Fiammes aplastados de forma lenticular (vitroclastos, pómez colapsada gris verdosa) que marcan la textura eutaxítica de la ignimbrita. En este caso, tanto en los fiammes como en la matriz que los rodea (gris claro) no se puede aplicar el concepto de fanerítico/afanítico porque son componentes vítreos. En síntesis, el acto de analizar una roca ígnea conlleva en forma implícita establecer una interpretación global que trata sobre su emplazamiento plutónico o volcánico efusivo/explosivo. Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 9 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 ¿CÓMO IDENTIFICAR LAS ROCAS ÍGNEAS? El segundo paso para estudiar una roca ígnea en el campo es tomar una muestra de mano con martillo y observarla con una lupa de mano tradicional, o mejor con un cuenta hilo de joyero, para lograr mejores acercamientos a los componentes, y así identificar mejor cuáles son y qué características tienen. La forma correcta de observar es acercar lo más posible la lupa entre el ojo y la muestra, con el fin de lograr un buen Petrólogo observando una andesita con lupa manual. foco y tener un buen contraste. Las rocas ígneas están constituidas por minerales, vidrio y cavidades. La disposición u ordenamiento espacial de estos tres componentes se denomina textura, la cual nos brinda información valiosa sobre la evolución térmica de los cuerpos ígneos, la fragmentación o no del magma, la composición química global y el tamaño y la forma (volumen) de los cuerpos ígneos. A continuación se sintetizarán los caracteres más destacados de los tres componentes, cuyo estudio tiene que ser complementado con la lectura de González (2015). (1) Minerales. Son compuestos sólidos útiles para clasificar las rocas ígneas, mediante un sistema admitido por la comunidad geológica internacional (Le Maitre, 2002, ver abajo). En la naturaleza existe una amplia variedad de minerales, pero sólo algunas especies son petrogenéticas, o sea son formadores de las rocas ígneas. Los minerales de las rocas ígneas se agrupan en esenciales, accesorios y secundarios. Los minerales esenciales están en una proporción mayor al 95 % y junto con los minerales accesorios se forman por enfriamiento y cristalización de un magma. El equilibrio químico y termodinámico es de tipo líquido → sólido. Los minerales esenciales pueden ser félsicos, claros o máficos, oscuros. Los minerales félsicos incluyen a los grupos de la sílice (cuarzo, tridimita, cristobalita), feldespatos alcalinos o de K-Na (microclino, ortoclasa, pertitas-micropertitas, sanidina, anortoclasa, adularia), feldespatos de bario (celsiana, hyalofano), plagioclasas o feldespatos de Ca-Na (serie de la anortita-albita) y feldespatoides (leucita, nefelina, cancrinita). Son los minerales utilizados para la clasificación modal QAPF de las rocas ígneas que contienen menos del 90 % de minerales máficos. La distinción a lupa de mano de los feldespatos alcalinos entre sí, y éstos de las plagioclasas o feldespatos calco-sódicos, no es una tarea sencilla pero tampoco es una “misión imposible”. Para Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 10 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 distinguirlos se tienen en cuenta algunas propiedades físicas que son diagnósticas de estos minerales. Entre ellas, el grupo de las plagioclasas tienen macla polisintética y zonación debida a variaciones composicionales (Fig. 3a, b). En ambos casos se manifiestan como cambios en el tono del color, p. ej. entre gris claro y oscuro, o del brillo nacarado, alternando cristales con brillo más o menos intenso, dependiendo el ángulo de incidencia de la luz. Esta variación se debe a la diferente orientación cristalográfica de los individuos que conforman la macla y por lo tanto las diferentes caras cristalinas que se exhiben al corte fresco de la roca. Figura 3. (a) Cristal de plagioclasa (p) con macla polisintéctica de albita y zonación composicional. La macla está bien desarrollada en la plagioclasa del núcleo, mientras que la capa externa que la rodea está libre de maclado. Barra de escala: 2 mm. (b) Zonación en plagioclasa (círculo rojo) marcada por núcleo gris con inclusiones de minerales de la matriz y borde blanco. f: feldespato alcalino. Barra de escala: 1 cm. (c) Pertitas en un fenocristal de microclino (f). El cuarzo es intersticial (q). Barra de escala: 1 cm. (d) Megacristal de microclino pertítico zonado (f), acompañado por plagioclasa (p) y cuarzo intersticial (q). Se destaca la textura interna zonal y las pertitas, transversales al eje mayor del cristal, en el microclino. Barra de escala: 1 cm. Por su parte, los feldespatos alcalinos exhiben pertitas, de diferentes formas y tamaños, que son texturas intracristalinas de exsolución o desmezcla de un feldespato dentro de otro, siendo uno de sodio y otro de potasio (Fig. 3c). Se manifiestan como pelos, varillas, flamas u otras formas de un Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 11 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 feldespato alcalino gris o blanco-grisáceo contenido dentro de otro rosado o gris rosado o cambios en el tono del color de los mismos. El color no es diagnóstico para separar los feldespatos entre sí, dado que todos comparten el blanco y rosa, con sus variedades, y también los distintos tonos de grises. No obstante, cuando en un granitoide están presentes dos feldespatos y son de diferentes colores, el que es blanco-grisáceo suele ser la plagioclasa y el rosa o gris-rosado, el feldespato alcalino. La macla de Karlsbad y el hábito tabular de los cristales de feldespatos si no están combinados con alguno de los caracteres antes mencionados no son diagnósticos para distinguir entre feldespatos alcalinos y plagioclasas; sólo sirven para identificar que es un feldespato y separarlo del cuarzo. Este último tiene un característico brillo vítreo, no exhibe clivaje y su fractura es concoide a irregular (Fig. 3c, d). En los granitoides, dado que ocupa los espacios entre los minerales que cristalizaron en forma precedente, su hábito es irregular copiando la forma de las caras cristalinas de los otros minerales. El cuarzo es incoloro y translúcido por lo cual se lo suele confundir fácilmente con los minerales coloreados que están por debajo. Otra característica diagnóstica del cuarzo es que carece de alteraciones, siempre aparece fresco y con brillo, mientras que la alteración argílica en los feldespatos provoca un enturbiamiento de los cristales con pérdida de brillo y depositación de minerales secundarios. Ciertos megacristales de feldespato alcalino euhedral, comunes en granitos y granodioritas, exhiben una textura interna zonal, definida por láminas o bandas de distinto color o por un anillo de inclusiones de plagioclasa y minerales máficos de la matriz (Fig. 3d). Si bien la textura se parece a las plagioclasas, su formación en los feldespatos alcalinos es tema de debate (Johnson y Glazner, 2009). También representa una variación composicional, pero no entre un feldespato de sodio y otro de potasio, sino entre un feldespato de bario y otro de potasio-sodio, alojados en el núcleo y en las zonas periféricas de los cristales, respectivamente, y que guardan entre sí soluciones sólidas. Tal variación composicional se puede mantener en forma continua o ser recurrente entre núcleo y bordes (Johnson y Glazner, 2009). Para distinguir si la zonación corresponde a una plagioclasa o a un feldespato alcalino, se tienen en cuenta las otras propiedades físicas y texturales de estos minerales. En el caso de la Fig. 3d, las pertitas son diagnósticas de que se trata de un feldespato alcalino. Los fenocristales de cuarzo, plagioclasas y feldespatos alcalinos de las rocas volcánicas tienen las mismas características mencionadas en forma precedente. Sin embargo, el menor tamaño relativo de los fenocristales respecto de los minerales fanerocristalinos de las rocas plutónicas, a veces dificulta la identificación a lupa. No obstante, el cuarzo es incoloro a gris claro y de hábito hexagonal, con algunas caras cristalinas que presentan engolfamientos ocupados por pasta afanítica (Fig. 4). La zonación y la macla polisintética en las plagioclasas son notables y los feldespatos alcalinos más comunes de las rocas volcánicas son la sanidina y la anortoclasa. Todos son tabulares y con brillo Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 12 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 vítreo. La sanidina y la anortoclasa suelen ser incoloros y con macla de Carlsbad o Baveno. Las pertitas, que son casi exclusivas del ambiente plutónico, suelen presentarse esporádicamente en la anortoclasa, y es un carácter diagnóstico de este feldespato alcalino de sodio y potasio (Fig. 4). Figura 4. Riolita porfírica con fenocristales de cuarzo (q), plagioclasa (p) y feldespato alcalino (f) rodeados de una pasta afanítica gris. La plagioclasa es zonal y el cuarzo incoloro es euhedral y hexagonal. Barra de escala: 0,5 cm. Los minerales esenciales máficos incluyen a los grupos de la olivina (serie forsterita-fayalita), clino- y ortopiroxeno, anfíbol y micas (biotita, muscovita, flogopita). La olivina es un constituyente principal de las rocas intrusivas máficas (gabros, diabasas y ferro-dioritas) y las ultramáficas como las dunitas, peridotitas y lherzolitas. En forma excepcional y en condiciones petrológicas inusuales, la fayalita (olivina rica en hierro) asociada a cuarzo y ortopiroxeno puede aparecer en magmas pobres en agua, que cuando cristalizan forman rocas de la suite charnoquítica. En las rocas volcánicas, la olivina aparece como fenocristales y cristales de la pasta en los basaltos alcalinos, basanitas y basanitas fonolíticas. En las rocas volcánicas ultramáficas de alto MgO, como las komatiitas y los basaltos komatiíticos, los fenocristales de olivina son esqueletales o plumosos y de composición magnesiana (Fo85-Fo94). Los piroxenos y anfíboles están distribuidos en una amplia variedad de rocas plutónicas y volcánicas, y sus composiciones son muy variadas. Son los constituyentes principales, junto con la olivina, de las rocas básicas y ultrabásicas de los complejos máfico-ultramáficos estratificados y de las Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 13 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 rocas de las ofiolitas en los fondos oceánicos. También aparecen en las dioritas a tonalitas (y sus equivalentes volcánicos) de los grandes batolitos cordilleranos, como por ejemplo en el Batolito Andino Patagónico, entre Argentina y Chile, o el Batolito de la Costa en Perú. La biotita y la muscovita son componentes fundamentales de los granitoides y dioritoides. En los equivalentes volcánicos de estas rocas, la biotita es común en las andesitas y dacitas, y más raramente en las riolitas. La flogopita es una mica magnesiana relacionada con gabros y rocas máficas a ultramáficas. A lupa, los caracteres físicos diagnósticos de la olivina son el color verde, claro a oscuro, el hábito ecuante, la falta de clivaje y un llamativo brillo lustroso iridiscente. Los piroxenos y anfíboles se distinguen fácilmente de olivina por el color verde muy oscuro a negro, el hábito prismático, los clivajes bien desarrollados y el brillo vítreo (Fig. 5a). La distinción entre piroxeno de anfíbol no es una tarea sencilla; en el piroxeno el prisma es corto y en el anfíbol es largo. En este último, además, a veces el hábito es de tendencia fibrosa. En una sección transversal al prisma (corte perpendicular al eje c), el piroxeno tiene formas cuadradas, cuadradas con aristas romas u octogonales, y los anfíboles son rómbicos o romboidales de aristas romas (Fig. 5b). La clave diagnóstica es el clivaje en dos direcciones que se debe observar sobre esos cortes transversales al prisma. En el piroxeno, los clivajes se ubican a 90°, mientras que en el anfíbol son a 120°, de allí que son paralelos a las caras de los cristales que tienen forma cuadrada y rómbica, respectivamente. Las micas se distinguen fácilmente de los otros minerales máficos por el hábito escamoso, laminar pseudo-hexagonal de los cristales, el clivaje basal perfecto, la baja dureza y el brillo nacarado (Fig. 5c). La separación fácil en finas laminillas, al rayar los cristales con una aguja, es una clave diagnóstica para distinguir la biotita blanda del piroxeno y anfíbol que son duros y tienen raya coloreada. El color es clave para distinguir la biotita que es negra de la muscovita que exhibe distintos tonos de grises. La biotita en las rocas metamórficas de bajo y alto grado es verde oscuro y castaño rojizo, por la incorporación de una mayor proporción de magnesio y titanio, respectivamente. Los minerales accesorios no son abundantes, generalmente varían entre 1-2 %, excepcionalmente hasta 5 %. Intervienen en el Índice Color y no participan en la clasificación modal (ver abajo). Los minerales accesorios más comunes son: apatita, titanita, circón, ilmenita, magnetita, monacita, rutilo, allanita, epidoto primario (magmático), granate, espinelas, topacio y fluorita. Menos comunes son la cordierita, andalucita, baddeleyita y los sulfuros. El circón (ZrSiO4) y la monacita [(Ce, La, Th) PO4] de las rocas ígneas ácidas y la baddeleyita (ZrO2) y zirconolita [(Ca,Ce)Zr(Ti,Nb,Fe3+)2O7] en las básicas contienen cantidades apreciables de U y Th en sus redes cristalinas, y también de Pb, que es el isótopo hijo del decaimiento radioactivo del U y Th. Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 14 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 Figura 5. (a) Inclusión de peridotita en basalto olivínico del Bajo de Lenzaniyeu, Río Negro. Las olivinas (o) tienen color verde claro y los piroxenos (pi) verde oscuro. Foto Capítulo 5 de Llambías (2015). (b) Andesita porfírica del cerro Bayo de la Sierra Negra, Neuquén. Los fenocristales de anfíbol (a) son negros con sección basal rómbica de aristas romas (8 lados). Barra de escala: 1 cm. (c) Tonalita equigranular granosa de las sierras Pampeanas. La muscovita (m) es gris claro y la biotita (b) es negra con hábito pseudo-hexagonal. El resto de los minerales son cuarzo (q) y plagioclasa (p). Barra de escala: 0,25 cm. A lupa, los minerales accesorios casi siempre tienen menor tamaño de grano respecto de los esenciales. Casi nunca superan los 0,1 cm de diámetro. La titanita o esfena tiene hábito rómbico agudo, color pardo castaño rojizo oscuro de tinte borravino y por lo general su brillo es mate (en cristales con alteraciones). El clivaje es muy bueno en dos direcciones y paralelo a las caras del prisma rómbico, en las secciones basales de los cristales (Fig. 6a). Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 15 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 La magnetita e ilmenita son de hábito ecuante a cúbico y típico brillo metálico. La magnetita le cuando es abundante le confiere propiedades magnéticas a la roca que la contiene. Por lo general son pequeños y están asociados en racimos entre los minerales máficos (Fig. 6b). Figura 6. (a) Granito con megacristales de feldespato alcalino. En la foto de detalle, la titanita o esfena (ti) es borravino y de hábito rómbico. Acompañan cuarzo (q), microclino pertítico (f), plagioclasa zonal (p) y escamas de biotita (b). (b) Plagioclasa euhedral y tabular con inclusiones redondeadas de opaco (mag: magnetita) y trenes orientados de escamas de biotita (b). Acompañan cuarzo (q), que rodea a la plagioclasa poiquilítica, microclino pertítico (f) y plagioclasa (p) con macla polisintética (centro, arriba) y con zonación (centro-derecha). (c) Leucogranito biotítico muscovítico granatífero de las sierras Pampeanas de Córdoba. Las escamas de biotita son negras (b) y de la muscovita grises (m). El granate (gr) es euhedral y rojo rubí. Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 16 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 Los cristales de granate tienen forma característica de trapezoedro y hábito cúbico, ecuante. Son de color rojo rubí, en sus distintas variedades, no tienen clivaje y el brillo es vítreo-lustroso. Suelen tener fracturas irregulares que atraviesan todo el diámetro de los cristales. Se destacan fácilmente del entorno de cuarzo y feldespatos por su color y mayor dureza; esto último provoca que los cristales se destaquen con un mayor relieve (Fig. 6c). Los minerales secundarios provienen de la alteración de los minerales ortomagmáticos esenciales y accesorios. La alteración se define como los cambios mineralógicos, texturales y químicos de una roca producidos por fluidos, principalmente volátiles y agua. Los principales controles de la alteración son la temperatura, la presión y la composición del fluido químicamente activo que produce la alteración, la magnitud del contraste térmico entre el fluido de alteración y la roca hospedante, la razón de volúmenes fluido/roca, el tiempo de interacción del fluido en la roca y la permeabilidad y composición de la roca que hospeda la alteración. Durante la alteración de una roca ocurren dos cambios mineralógicos; por un lado, los minerales pre-existentes se transforman en otros minerales denominados secundarios o de alteración, y por otro parte aparecen nuevos minerales. El reemplazo o transformación de los minerales existentes puede ser pseudomórfico, en parches, tangencial, en mantos, halos o coronas, entre muchos otros. El crecimiento de las especies nuevas se produce comúnmente en cavidades y vetillas. Los minerales secundarios más importantes son los argilominerales (formados a partir de feldespatos), cloritas (modificación de biotita, piroxenos y anfíboles), serpentinas (según olivinas y piroxenos), epidotos (por alteración de plagioclasas y anfíboles), talco (piroxenos y anfíboles), sericita (feldespatos alcalinos y plagioclasas), calcita (plagioclasas y anfíboles cálcicos) y leucoxeno (titanita). La iddingsita y la bowlingita son productos frecuentes de alteración de los minerales esenciales, pero no son especies minerales sino mezclas de varios minerales secundarios. La iddingsita es una sustancia castaño rojiza, producto de la alteración de olivinas y piroxenos, que consiste en una mezcla de esmectita, clorita y goethita-hematita. La bowlingita es un producto verde a castaño verdoso de alteración de las olivinas, compuesto esencialmente por esmectita, clorita y serpentina, y en menor proporción por talco, mica y cuarzo. A lupa, la argilización de los feldespatos se exhibe como una pérdida del brillo, un enturbiamiento de los cristales y la depositación de una pulvícula -sub-microscópica- sobre los planos de clivaje (Fig. 7a). La alteración a sericita de los feldespatos se destaca como un agregado fino de laminillas de brillo nacarado, incoloras o blanco-grisáceas, mientras que la clorita por alteración de los mafitos también es de hábito laminar u hojoso y color verde muy claro, casi como lavado. El epidoto también es verde, pero de un tono brillante semejante al plumaje de un loro. El hábito es pulverulento y cuando los cristales son grandes parecen racimos de uvas (Fig. 7b). La alteración a Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 17 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 óxidos e hidróxidos de hierro se presentan cómo pátinas rojas o rojo-anaranjadas dispuestas, esencialmente, sobre los minerales máficos. Figura 7. (a) Leuco-sienogranito del Complejo Plutónico-Volcánico Curacó, Río Negro. Los feldespatos alcalinos (f) perdieron el brillo vítreo y están enturbiados por la alteración argílica. Los óxidos de hierro (ox) naranjas provienen de la desferrización de los minerales opacos (no se ven). El cuarzo (q) es lechoso e intersticial. (b) Granodiorita granosa equigranular, horblendo-biotítica, del plutón Arroyo Salado, Río Negro. En la foto de detalle el epidoto secundario (ep) reemplaza a un feldespato. (2) Vidrio. El enfriamiento rápido de un magma produce vidrio que es un compuesto amorfo, dado que los tetraedros de (SiO4)-4 no tienen tiempo suficiente de organizarse con otros elementos para formar sistemas cristalinos regulares (minerales). El vidrio es un componente esencial de la pasta de las rocas volcánicas, de los vitroclastos o piroclastos (trizas y pómez) y de la pasta de las rocas porfíricas en bordes congelados de diques, filones capa y lacolitos superficiales. Además, es un constituyente de algunas rocas raras, no ígneas, como las impactitas (generadas por impactos de meteoritos), las fulguritas (causadas por caída de rayos en playas de arenas silícicas), las pseudotaquilitas (formadas en zonas de cizalla frágil-dúctil) y las buchitas (causadas por fusión parcial de la roca de caja o de enclaves incluidos dentro de intrusivos). Cuando la pasta de las rocas volcánicas efusivas es vítrea, o la matriz de las rocas piroclásticas, el brillo lustroso, su baja dureza y la fractura concoide en muestra de mano son caracteres diagnósticos para la identificación del vidrio. El color no es diagnóstico pero ayuda a considerar si es un vidrio ácido o básico. Por ejemplo, los vidrios incoloros son ácidos (riolíticos) y los castaños son vidrios básicos (basálticos), como el sideromelano y la taquilita. Algunos vidrios negros, castaños o rojos, como las obsidianas, son de composición intermedia a ácida, y su pigmentación se debe a la Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 18 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 presencia de pequeñas inclusiones de minerales máficos, óxidos, elementos traza y partículas coloidales (Fig. 8). Por ejemplo, la presencia en un vidrio de cationes de los metales de transición como el Cr3+ le proporciona un color verde, el Cr2+ provee una pigmentación azul, el Co2+ da rosa, el Mn2+ naranja, el Fe2+ azul-verdoso, entre otros. Cuando el vidrio se ubica entre los cristales de la pasta afanítica de las rocas volcánicas es casi imposible distinguirlo y se debe recurrir al análisis de una lámina delgado para identificarlo. Figura 8. Fragmentos de obsidianas varicolores con su característico brillo vítreo, al corte fresco, y la fractura concoide. El ejemplar del extremo superior derecho tiene, además, bandeamiento por flujo magmático. Volcanismo Cenozoico de Villa Pahuenia, Neuquén. (3) Cavidades primarias de las rocas ígneas. Son burbujas que tienen un tamaño y forma definidos, son huecas o están rellenas con minerales de sublimación de volátiles o de cristalización de fluidos ricos en agua y ocupan un volumen determinado, como los minerales y el vidrio, tanto en los Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 19 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 plutones intrusivos como en las coladas extrusivas. Tienen una disposición 3D irregular, al azar, o siguen un patrón más o menos regular y ordenado por el flujo magmático. Las cavidades son componentes minoritarios de las rocas ígneas y por lo general no son tenidas en cuenta en las descripciones petrográficas. Sin embargo, brindan importante información sobre la historia térmica y los fluidos, la desgasificación, la fragmentación y el desplazamiento del magma. La formación de burbujas o vesiculación del magma ácido en reservorios magmáticos superficiales se produce por la sobresaturación en agua del magma, con el consecutivo incremento de la presión interna del reservorio y la descompresión casi instantánea del mismo, al conectarse con la superficie. La fragmentación y extrusión violenta de un magma ácido da lugar a la formación de piroclastos vesiculosos como la piedra pómez, que es un vidrio volcánico con gran cantidad de huecos o cavidades llamados vesículas, que además puede tener o no partículas sólidas (cristales y fragmentos líticos), que ya existían en el magma (Fig. 9a). Forman las rocas piroclásticas. Figura 9. Cavidades primarias de las rocas ígneas. (a) Campo de piedra pómez depositadas en S. C. de Bariloche durante la erupción 2012 del volcán Puyehue. Pómez vesciculadas. (b) Escoria básica de un cono monogenético de “Los Volcanes” Parque Nacional Laguna Blanca, Neuquén. (c) Miarola (cavidad dentro del círculo rojo) en un granito greisenizado de la Cordillera Frontal sanjuanina. Los minerales blancos pulverulentos son argilominerales sobre el feldespato alcalino. (d) Amígdalas orientadas por flujo magmático en una colada de basalto olivínico Cenozoico de El Cuy, Río Negro. Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 20 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 La escoria es una piedra pómez formada por vesiculación de un magma básico a intermedio, y donde la fragmentación es menos explosiva porque no alcanza una gran sobresaturación en volátiles (Fig. 9b). La gran cantidad de vesículas de la piedra pómez y la escoria reduce drásticamente su densidad, que suele ser menor que la del agua (1,0 g cm-3), por lo cual estos piroclastos pueden flotar en el agua y ser transportados a grandes distancias desde el centro eruptivo, por ríos y arroyos o por corrientes marinas. Los cuerpos intrusivos plutónicos también exhiben cavidades como las miarolas de los granitos, que son huecas o están rellenas con minerales (Fig. 9c). Las miarolas se forman en reservorios magmáticos superficiales donde la presión interna del reservorio es mayor que la litostática, debido a que durante los estadios póstumos de la etapa ortomagmática la fase residual se enriquece en volátiles y agua que aumentan la presión. Las unidades volcánicas extrusivas no fragmentadas, especialmente las coladas de lavas básicas, también exhiben cavidades como las vesículas y amígdalas (Fig. 9d). Esto se debe a que el magma basáltico, que generalmente proviene de reservorios magmáticos profundos, retiene los volátiles disueltos hasta el momento mismo de la extrusión volcánica, y no se produce la sobresaturación, vesiculación y fragmentación explosiva como en el magma ácido. El desarrollo de las vesículas y amígdalas se produce por cavitación, que se define como la formación de burbujas (cavidades) de vapor o de gas en el seno de un líquido, causada por las variaciones que este experimenta en su presión. Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 21 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 ¿CÓMO DESCRIBIR LAS ROCAS ÍGNEAS? Para describir como son las rocas ígneas, explicando cómo lucen en muestra de mano y brindando información de sus características se utilizan las propiedades o parámetros texturales y las texturas. Con el fin de no incurrir en repeticiones innecesarias, la lectura de estos dos temas se puede realizar en González (2015), Castro Dorado (2015), entre otros. Las propiedades texturales son un conjunto de atributos que proporcionan el aspecto o los rasgos particulares de los componentes minerales y el vidrio. Los parámetros fundamentales que intervienen son: (1) Cristalinidad, (2) Granularidad y (3) Morfología cristalina. También se deben describir las propiedades de las cavidades y que incluye el tamaño, forma, disposición espacial y minerales de relleno. Por su parte, la textura de una roca ígnea es el aspecto general que presenta la misma, y que es una función directa de la combinación de las tres propiedades texturales. Dan una idea de la composición y estructura cristalina de las fases minerales. La formación de las texturas en los distintos cuerpos ígneos depende de la tasa de enfriamiento del magma y de la magnitud del contraste térmico, o sea del intercambio de calor entre el magma y la caja o sustrato (según se trate de cuerpos intrusivos o extrusivos, respectivamente), vinculada con la forma y la relación superficie/volumen del cuerpo ígneo (Llambías, 2015). Además, obedece a la presencia de una fase gaseosa disuelta en el magma y a la vesiculación del mismo, relacionada con la sobresaturación en volátiles (fases acuosas y gaseosas). Existen otros procesos, también importantes que controlan el desarrollo de algunas texturas ortomagmáticas, como la composición química de los magmas, la cristalización fraccionada, la mezcla de magmas, la acumulación de cristales en la cámara magmática y la intrusión de un cuerpo en forma contemporánea con una deformación. La tasa de enfriamiento del magma influye esencialmente en la nucleación y crecimiento de los cristales, y por lo tanto en el desarrollo final de las texturas ortomagmáticas (ver explicación y figura 12.9 de González, 2015). Para analizar, identificar y describir los diferentes tipos de rocas ígneas según sus características se elaboran fichas de autoaprendizaje, o sea registros escritos de las rocas elaborados por los propios estudiantes y que les servirán como fuente de referencia bibliográfica, para acreditar la materia y durante el resto de sus estudios, y además podrán ser usadas durante las salidas de campo. La mejor descripción es la que prepara uno mismo y muestra las características de las rocas que serán útiles como fuente de consulta futura en el ámbito académico o profesional. Una descripción escrita debe contener en pocas palabras información explícita e implícita sobre la composición química global del magma, la fragmentación o no del mismo, su evolución térmica dentro de un cuerpo ígneo y el tamaño y la forma (volumen) de los cuerpos y sus rocas de caja. Por ejemplo, una roca que está compuesta por abundante cuarzo, feldespato alcalino y plagioclasa (dato explícito) Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 22 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 seguramente ha derivado de un magma ácido (dato implícito en la descripción pero que no está dicho en el texto, es mera interpretación). Entonces, ¿Qué características de las rocas ígneas se tienen en cuenta para la descripción? COLOR general de la roca. PROPIEDADES TEXTURALES (1) CRISTALINIDAD (2) GRANULARIDAD (2.1) Cristales identificables o no a ojo desnudo (2.2) Tamaño absoluto de los cristales (2.3) Tamaño relativo de los cristales (3) MORFOLOGÍA CRISTALINA COMPONENTES DE LAS ROCAS (1) MINERALES: de cada especie mineral destacar solamente las propiedades físicas diagnósticas. Además, describir la abundancia (escaso, medio, abundante), si está o no orientado por flujo magmático (débil, moderado, fuerte) y si presenta rasgos de minerales secundarios de alteración (tipo y características). (2) VIDRIO (3) CAVIDADES: describir el tamaño, forma, disposición espacial y minerales de relleno. TEXTURA: según la historia térmica de la roca y el cuerpo ígneo: plutónica, volcánica, sub-volcánica. Nombre de la textura. CLASIFICACIÓN: adecuada según el tipo de roca. Tener en cuenta el % de los minerales (comparación visual con cartilla). Se puede complementar con una foto tomada con un dispositivo electrónico (cámara de fotos, teléfono, tableta) o un dibujo hecho a mano y digitalizado o en computadora. Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 23 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 ¿POR QUÉ Y PARA QUÉ CLASIFICAMOS A LAS ROCAS ÍGNEAS? El primer hecho esencial de la clasificación de las rocas ígneas es poder identificarlas y separarlas de las rocas sedimentarias y de las metamórficas, y así colocarlas en su contexto geológico, o sea ubicarlas en alguna parte de la trayectoria endógena del ciclo de las rocas. Luego, utilizando distintos métodos y técnicas adecuadas, es importante establecer jerarquías entre las rocas, para identificar semejanzas y diferencias, y reconocer en qué medida esas diferencias están vinculadas con la historia térmica (tasa de enfriamiento y contraste de T), el lugar de emplazamiento (yacencia) y las fuentes de los magmas. Finalmente, la clasificación es imprescindible para proponer estudios adicionales para investigar la utilidad de las rocas ígneas en algún emprendimiento humano, como rocas de ornamentación, áridos o piedra partida en la elaboración de hormigón, en la fabricación del cemento, como balasto en las vías del ferrocarril o sub-rasante de las rutas asfaltadas, y tantas otras aplicaciones que tienen las rocas ígneas en nuestra vida cotidiana. ¿Cómo clasificar las rocas ígneas? En la naturaleza, el ciclo de las rocas tiene su propia dinámica equilibrada y un orden secuencial, natural, que no sigue reglas rígidas, sino más bien se desarrolla con ciertos patrones geológicos que han ido cambiando a través del tiempo para mantener tal equilibrio. Dentro de esa dinámica, las rocas ígneas tienen un amplio espectro composicional. Los petrólogos en su afán de separar y jerarquizar las semejanzas y diferencias de ese espectro, y tratar de explicar el origen disímil entre las distintas rocas ígneas, han creado grupos ordenados en clasificaciones según el color, la composición química global, la relación entre la historia térmicatextura-yacencia y la mineralogía (moda o composición modal), entre otros. A continuación se brinda una síntesis de las clasificaciones más comúnmente usadas para las rocas ígneas. (1) Color de las rocas ígneas. El color depende de los minerales presentes y del tamaño de grano. Así, las rocas ígneas se dividen informalmente en dos grandes grupos, las félsicas o claras y las máficas u oscuras, si en su composición predominan el cuarzo y los feldespatos o los minerales ferromagnesianos como olivino, piroxeno o anfíbol, respectivamente. Pero el color puede ser engañoso cuando se aplica a rocas de la misma composición pero de diferente tamaño de grano, que además responden a historias térmicas contrastantes. Por ejemplo, un granito está compuesto por abundante cuarzo y feldespatos, es de colores claros y su tamaño de grano fanerítico obedece a un bajo contraste de temperatura. En cambio, una obsidiana es una roca vítrea que tiene la misma composición que un granito, pero es de colores oscuros (grises a negro) y su formación obedece un contraste alto de temperatura, o sea un sobre-enfriamiento extremo. Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 24 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 Para ajustar mejor la identificación del color se usan los minerales esenciales para caracterizar el Índice de Color (IC) de las rocas ígneas. El IC es la sumatoria de los porcentajes modales (en volumen) de los minerales máficos, de los opacos y de los accesorios (IC = M + Op + Ac). Los minerales opacos incluyen a los óxidos, sulfuros y elementos nativos, y en los minerales accesorios están incluidos el circón, titanita, epidoto, allanita, granate, melilitas, monticellita y monacita. La muscovita, apatita y carbonatos primarios no intervienen en la caracterización del IC, por lo cual no se deben sumar sus porcentajes modales. En el IC tampoco intervienen los minerales secundarios. La Tabla 1 exhibe las cinco categorías de rocas ígneas según los porcentajes del IC. Tabla 1. Indice de color (%) tipo 0-5 Hololeucocrática 5-35 Leucocrática 35-65 Mesocrática 65-90 Melanocrática 90-100 Ultramáficas (2) Composición química de las rocas ígneas. La composición química es otra propiedad útil para clasificar las rocas ígneas. La química de la roca es, por lo general, un reflejo de la composición del magma y por lo tanto provee información de la fuente del mismo. Es el ADN de las rocas ígneas. La composición química condiciona la formación de los minerales que cristalizarán desde el magma y las proporciones en las cuales estarán presentes, así como el ADN de las personas condiciona el color del cabello y la piel, la contextura física general y otros tantos aspectos genéticos. La composición química no se ve a simple vista, o sea es críptica, está oculta en el interior de todos los minerales formadores de las rocas ígneas. La clasificación química de las rocas ígneas se basa en el análisis geoquímico global de una muestra lo más representativa posible. El análisis se denomina como “roca total” y está expresado en porcentaje en peso de los óxidos de elementos mayores o mayoritarios. Además, los elementos traza y tierras raras, dada su poca proporción en los magmas, se expresan en partes por millón (ppm). Una ppm es aproximadamente la diez milésima parte de 1 %. El flujo de tareas relacionadas con la obtención de un análisis geoquímico de roca total de una roca ígnea se exhibe en la Fig. 10, y análisis químicos representativos de distintas rocas ígneas están en la Tabla 2. En esta última se puede apreciar, además, cuáles son los elementos mayores, traza más comunes y tierras raras de las rocas ígneas. Todo trabajo químico con las rocas ígneas siempre comienza en el campo, en primera Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 25 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 instancia, obteniendo muestras de rocas representativas, continúa en el gabinete para acondicionar las muestras y culmina en un laboratorio dedicado a la geoquímica. Figura 10. Etapas de trabajo de campo, gabinete y laboratorio para obtener un análisis químico de roca total de una roca ígnea. Consultar los detalles en el texto. Tabla 2. Datos de análisis químicos de roca total de diferentes tipos de rocas ígneas Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 26 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 La clasificación más simple y de mayor uso por la comunidad geológica internacional es el porcentaje en sílice (SiO2) de las rocas ígneas, que se exhibe en la Tabla 3. Tabla 3. Clasificación de las rocas ígneas basado en su porcentaje en SiO2. SiO2 (%) ULTRABÁSICA BÁSICA INTERMEDIA ÁCIDA < 45 45-52 52-66 >66 Sin embargo, la composición química no se puede determinar en el campo, ya que es necesario tener un análisis químico de laboratorio, haciendo impracticable la clasificación basada en la misma. En el campo, entonces, debemos recurrir a los minerales y texturas de las rocas. Una confusión generalizada es el uso de las palabras máfica y básica como sinónimos, cuando no lo son, porque el primero hace referencia a la composición química y el otro a los minerales que exhibe una roca. Las rocas básicas (45-52% de SiO2) desde el punto de vista químico son máficas porque están compuestas esencialmente por minerales ferromagnesianos (olivino, piroxeno, anfíbol). (2.1.) Moda y Norma de las rocas ígneas. La moda, mineralogía modal o composición modal es el conjunto de minerales de una roca ígnea que cristalizan directamente desde el magma, cuando este se enfría. Es lo tangible de las rocas y que se puede observar en el campo a simple vista o con la ayuda de una lupa de mano. Por otra parte, la norma o mineralogía normativa es el conjunto de minerales de una roca ígnea estimado como constituyente de la misma. La norma está basada en la utilización de un análisis químico cuantitativo, de acuerdo con los principios de la geoquímica. Es un cálculo de los minerales “teóricos e ideales” que puede contener una roca. Los minerales normativos que se obtienen con los cálculos son patrones que no necesariamente son observables como moda, a simple vista, en las rocas. La mineralogía normativa de una roca calculada con un análisis geoquímico de roca total, se basa en varios supuestos (reglas fijas) ordenados y relacionados a: (1) la secuencia temporal de formación de los minerales, (2) las relaciones de fase conocidas entre ellos (ver diagramas de fase en los teóricos de Geoquímica I-Endógena), y (3) utilizando fórmulas minerales simplificadas. Dado que el cálculo normativo es esencialmente un cálculo, se puede lograr mediante programas de computadora. El método más conocido y usado es la Norma CIPW, denominado así por las iniciales de los petrólogos Cross, Iddings, Pirsson y Washington que lo propusieron en 1902, pero que originalmente hacían los cálculos en forma manual. La base teórica y el software para los cálculos Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 27 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 pueden consultarse en https://www.cambridge.org/core/books/igneous-rocks-a-classification-andglossary-of-terms/iugstas-software-package/D63ED6D3205029E6ABEB6CEFD574917A. La mineralogía normativa es un parámetro químico que no puede averiguarse directamente durante los trabajos de campo pero que, sin embargo, tiene algunas utilidades prácticas. Por ejemplo, en las rocas afaníticas, porfíricas con pasta afanítica o vítreas, la identificación visual de la mineralogía está dificultada por el exiguo tamaño de grano o por el vidrio. El cálculo de la norma es útil para conocer los posibles minerales que podrían formarse, para comprender mejor la evolución petrológica de las rocas y de sus relaciones con otras rocas ígneas de la región bajo análisis. La mineralogía normativa calculada se puede utilizar para evaluar el concepto de la saturación en sílice de los magmas. Las rocas con nefelina y/o leucita normativa, ambos minerales son feldespatoides, se clasifican como sub-saturadas en sílice, mientras que las que tienen cuarzo normativo son sobresaturadas. Las rocas saturadas en sílice tienen olivino u olivino + hipersteno, pero no exhiben cuarzo, nefelina o leucita normativos. En la Tabla 4 se exhiben los minerales normativos y modales de las tres categorías. En todos los casos, y dadas sus relaciones de fases, a medida que el magma se enfría y cristaliza, nunca pueden coexistir, en equilibrio textural en la misma roca, el cuarzo con la nefelina o sodalita, ni tampoco aparecen juntos en la mineralogía normativa. Tabla 4. Criterios de saturación en sílice de los magmas basado en la composición normativa. Saturación en SiO2 SOBRESATURADA SATURADA SUB-SATURADA Mineralogía modal Mineralogía normativa (se ve en la textura de la roca) (no se ve, se calcula con química) cuarzo, cristobalita, tridimita cuarzo no tienen cuarzo y tienen nefelina o leucita, no los dos juntos nefelina y leucita, noseana, sodalita, haüyna, perovskyta olivino u olivino + hipersteno nefelina y/o leucita En síntesis, de acuerdo a la saturación en sílice del magma primario, puede cristalizar directamente cuarzo o feldespatoides, pero nunca cristalizan ambos juntos. Lo mismo ocurre con el cuarzo y la olivina, que no aparecen juntos en equilibrio formando parte del mismo arreglo textural. (3) Composición del magma-historia térmica-textura-yacencia. Estas cuatro características de las rocas ígneas están estrechamente vinculadas entre sí y combinadas son útiles para clasificar las rocas ígneas en el campo. La Tabla 5 exhibe una síntesis de las interrelaciones que existen entre ellas y que llevan a identificar los cuatro grandes grupos de rocas ígneas que son las plutónicas, volcánicas Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 28 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 efusivas, volcánicas explosivas y sub-volcánicas. Además, las Figs. 11-12 muestran la ubicación de las rocas plutónicas en el interior de la corteza y las volcánicas sobre la superficie terrestre, junto a sus texturas típicas. También en el interior de la corteza, si bien someras respecto de las plutónicas pero aún por debajo de la superficie, se ubican las rocas sub-volcánicas. Cada tipo de roca ígnea según su nivel de emplazamiento tiene una textura típica (Fig. 12). La descripción y caracterización de cada textura se puede consultar en González (2015) o en cualquier texto de Petrología. Tabla 5. Síntesis de los principales tipos de yacencia de las rocas ígneas y sus texturas resultantes en relación a sus propiedades térmicas. Contraste térmico Textura Yacencia vítrea, afanítica, alto porfírica con pasta volcánica efusiva afanítica Rocas riolita, dacita, andesita, basalto Cuerpos ígneos coladas tabulares o dómicas (según SiO2 %) flujos piroclásticos alto fragmentosa, eutaxítica tabulares o volcánica explosiva ignimbrita y toba lenticulares, lluvia de cenizas mantiformes porfírica con pasta medio variable entre afanítica y sub-volcánica pórfidos domos y diques, lacolitos fanerítica (seriada) granito, bajo fanerítica, equigranular plutónica granodiorita, globosos: plutones tonalita, y batolitos diorita/gabro Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 29 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 Figura 11. Niveles de emplazamiento de las rocas ígneas plutónicas, volcánicas y sub-volcánicas. Figura 12. Un granito con textura granosa equigranular y una riolita con textura porfírica (fenocristales y pasta afanítica) tienen la misma composición mineralógica y química. Su textura es diferente porque el granito está vinculado a un plutón y la riolita a una colada dómica, que reflejan una evolución térmica distinta durante su emplazamiento. Los plutones son intrusivos en el interior de la corteza y las coladas son extruidas sobre la superficie. Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 30 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 (4) Clasificación modal de las rocas ígneas. La elaboración del sistema de clasificación de las rocas ígneas, que actualmente se utiliza a escala mundial, nació por iniciativa de Albert Streckeisen, petrólogo inglés (1967, 1973, 1976, 1978; Le Maitre et al., 1989), y fue auspiciado por la Comisión de Petrología, Subcomisión de Sistemática de las Rocas Igneas de la Unión Internacional de Ciencias Geológicas (IUGS: https://www.iugs.org/). La clasificación se basa en la mineralogía o moda (conjunto de minerales) y fue derivada 2020 en relación a la clasificación se pueden consultar en línea en la página web de la IUGS. de una clasificación mineralógica similar establecida por Albert Johannsen entre los años 1931 y 1938. Una revisión completa y actualización de la clasificación incluye a todos los grupos de rocas ígneas que incluyen las plutónicas, volcánicas, carbonatitas, kimberlitas, piroclásticas, lamproítas, lamprófiros y rocas melilíticas, kalsilíticas y leucíticas contempla (Le las Maitre, 2002). Este recomendaciones de libro la Subcomisión y además posee un glosario de términos ígneos con 1633 definiciones, que fue revisado y ampliado desde su primera edición (Le Maitre et al., 1989). El trabajo de la Subcomisión es constante y continúa en la actualidad. Las últimas actividades del año Dada la gran variedad mineralógica de rocas ígneas que existen en la naturaleza, no es posible aplicar un sistema de clasificación único y sencillo que abarque a todas ellas. Por ejemplo, los minerales que se requieren para clasificar las rocas félsicas, generalmente con cuarzo y feldespatos, son distintos a los que se usan para las rocas ultramáficas que contienen olivinas y piroxenos. Además de la gran variedad mineralógica, las rocas volcánicas contienen vidrio que no se usa en la clasificación, o tienen pasta afanítica cuyos minerales no son detectables con lupa de mano y por lo tanto se complica la identificación de la especie. Para estos dos casos, la Subcomisión sugiere la utilización de la clasificación química TAS (Total Alkali Silica). Recientemente, también se ha propuesto una clasificación química para las rocas plutónicas, que es análoga al diagrama TAS de las volcanitas (Bellieni et al., 1995, 1996). Como resultado de la gran variedad de rocas ígneas, la Subcomisión ha presentado varios sistemas de clasificación, uno para cada uno de los grupos (por ejemplo, para las rocas plutónicas, Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 31 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 volcánicas, piroclásticas, lamprófiros, etc.). El espectro composicional que tienen las rocas ígneas es amplio, y a pesar de este enorme volumen de rocas, en las clases de Petrología Igneo-Metamórfica sólo estudiaremos las rocas plutónicas, volcánicas y piroclásticas, que son las más abundantes formadoras de la litósfera terrestre. Como se ha mencionado en forma precedente, el primer paso para analizar una roca ígnea en el campo a ojo desnudo es determinar si es no fragmentosa, con sus variedades fanerítica y afanítica, si es fragmentosa o es vítrea. Si la roca es fragmentosa, se utiliza la clasificación de las rocas piroclásticas. Si la roca es fanerítica, se usa la clasificación modal de rocas plutónicas. Ahora bien, si la roca es fanerítica y afanítica o solamente afanítica, y en este último caso no tiene vidrio, se usa la clasificación modal de rocas volcánicas. Por último, si las rocas son vítreas o se puede identificar que tiene proporciones variables de vidrio y cristales, se usa la clasificación química TAS de las rocas volcánicas. A continuación se describirán los criterios geológicos usados en estas clasificaciones. (4.1) Clasificación de las rocas piroclásticas. La Subcomisión de Sistemática de las rocas ígneas estableció en julio de 1980, que las rocas ígneas piroclásticas (ignimbritas y tobas) se deberían clasificar según los contenidos (expresados cómo % en peso) de los vitroclastos, de sus cristales y de sus fragmentos líticos. Para los depósitos mixtos, piroclásticos-epiclásticos, estableció que se debería adoptar una clasificación fundamentalmente granulométrica, utilizando términos descriptivos y no genéticos. En nuestras clases de Petrología estudiaremos la clasificación de las ignimbritas y tobas siguiendo las recomendaciones y sugerencias de la Subcomisión (Schmid, 1981), basada en sus tres componentes (Fig. 13). Para ordenarlas por el tamaño de sus partículas, como ocurre con las rocas sedimentarias, usaremos la clasificación de Fisher (1966). Recordemos que los tres componentes de las rocas piroclásticas son: (1) VITROCLASTOS: fragmentos de vidrio volcánico, pómez y trizas vítreas. (2) CRISTALOCLASTOS: minerales enteros o fragmentos. (3) LITOCLASTOS: fragmentos de rocas. La clasificación de las ignimbritas y tobas se practica a partir de un diagrama ternario sencillo, que tiene tres vértices: V (superior), C (izquierdo) y L (derecho). En el vértice V se ubican los vitroclastos, en el C los cristaloclastos y en el L los litoclastos. Internamente el diagrama triangular está dividido en tres campos, con líneas de intersección al 50 % de los componentes. Estos tres campos son el de las ignimbritas / tobas vítreas, de cristales y líticas (Fig. 13a). La clasificación de campo de las ignimbritas de cristales se realiza sobre la base de la composición mineralógica de sus cristales, que muchos autores por analogía con las rocas volcánicas también los denominan fenocristales. Por ejemplo, una ignimbrita que está constituida por Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 32 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 fenocristales/cristaloclastos de sanidina y cuarzo, se clasificará como una ignimbrita riolítica. No ocurre lo mismo con las ignimbritas vítreas que tienen un alto porcentaje de fragmentos de vidrio volcánico, de pómez y de trizas vítreas. Para la clasificación de estas rocas es necesario contar con un análisis químico del vidrio, que no contenga fragmentos líticos, para evitar contaminaciones con material foráneo y, en lo posible, que esté libre de grumos de cristales o de xenolitos. Se considera que un vidrio prístino, sin estas inclusiones, representa la composición química, global y original, del magma precursor del cual se formó. Figura 13. (a) Diagrama ternario V-C-L para la clasificación de las rocas piroclásticas de Schmid (1981), basado en la composición de sus fragmentos. (b) Clasificación granulométrica de las rocas piroclásticas según Fisher (1966). Figura reproducida del capítulo 2 de Winter (2001). En la Figura 13c se exhibe el método para representar gráficamente la proporción de tres componentes de una roca en el interior de un triángulo equilátero. Es un diagrama triangular o ternario donde la situación de un punto en el interior del triángulo está marcada por la proporción de cada uno de los tres componentes, considerada globalmente como 100 %. El vértice corresponde al 100 % del valor del componente considerado y el lado opuesto del triángulo al 0 %. Cada roca será representada como un punto dentro del triángulo. Como la suma de los tres componentes debe representar el 100 % de la composición, para las rocas que tienen más de tres componentes se deben recalcular al 100 % sólo aquellos que son tenidos en cuenta en el diagrama triangular. Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 33 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 Figura 13. (c) Diagrama ternario para ploteo de los componentes de las rocas. El ejemplo de la roca ubicada en el punto A, está compuesta por los componentes X, Y, Z que tienen una proporción de 70, 20, y 10 %, respectivamente. Figura reproducida del capítulo 2 de Winter (2001). Para el conteo porcentual de los componentes de cualquier diagrama ternario de clasificación, utilizaremos la metodología descripta en González (2015) y Báez et al. (2016). Es útil tanto para los diagramas triangulares de las rocas piroclásticas como de las clasificaciones de las rocas plutónicas y volcánicas efusivas que se describen a continuación. (4.2) Clasificación modal de las rocas plutónicas. La Subcomisión de Sistemática considera que una roca es plutónica, si tiene una textura de grano grueso –fanerítica- que se identifica fácilmente a ojo desnudo. Para la clasificación de las rocas plutónicas se utiliza un diagrama triangular que se denomina Q A P F. Son dos triángulos unidos por su base que se emplean para las rocas que tienen un contenido de mafitos (M) menor a 90 %. Los dos triángulos se usan por separado, uno para rocas con cuarzo y el otro para aquellas que no tienen cuarzo pero tienen feldespatoides. Para las rocas plutónicas que tienen un contenido de M mayor a 90 %, se utilizan otros diagramas ternarios de clasificación, específicos para rocas plutónicas máficas y ultramáficas. El diagrama QAPF tiene cuatro vértices que son: Q (superior), A (izquierdo), P (derecha) y F (inferior). En el extremo (Q) se encuentra el cuarzo; en el (A) se agrupan los feldespatos alcalinos que comprenden a la ortosa, el microclino, la adularia, las pertitas y la albita (An00-An05); en el (P) se agrupan las plagioclasas que tienen una composición mayor a An05 (An06-An100) y las escapolitas; y finalmente en el vértice (F) se ubican los feldespatoides, incluyendo a la analcima, kalsilita, sodalita, noseana, etc. (Fig. 14). Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 34 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 Figura 14. Clasificación modal QAPF de las rocas ígneas plutónicas (faneríticas) de la IUGS (Le Maitre, 2002). Figura reproducida del capítulo 2 de Winter (2001). Para utilizar el diagrama triangular se deben recalcular los contenidos modales de Q, A, P y F, de manera que la suma debe ser igual al 100% (en forma independiente para cada triángulo, QAP o APF respectivamente). Por ejemplo, una roca que tiene Q = 10 %; A = 30 %; P = 20% y M = 40 %, debe recalcularse al 100 % de la siguiente manera: Q = 100 x 10 / 60 = 16,7 %; A = 100 x 30 / 60 = 50,0 %; Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre P = 100 x 20 / 60 = 33,3 %. Página 35 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 El diagrama QAPF se encuentra dividido en ocho secciones (I a VIII), más tres secciones más de las rocas plutónicas máficas y ultramáficas. A su vez dentro de las ocho secciones del diagrama triangular QAPF, quedan definidos quince campos (1 a 15) pertenecientes a los diferentes tipos de rocas. El diagrama QAPF es inadecuado para separar las rocas ricas en plagioclasa y pobres en cuarzo (o carentes de él), en consecuencia las dioritas, los gabros y las anortositas se ubican dentro de los mismos campos (9+, 9, 9’, 10+, 10 y 10’). Las dioritas y los gabros se diferencian por la composición de la plagioclasa, oligoclasa-andesina en las dioritas y labradorita-bytownita para los gabros. Por convención de la Subcomisión de Sistemática, la composición de las plagioclasas de las dioritas debe ser menor a An50 (An06-An50) y en los gabros debe ser mayor (An51-An100). También para separarlos se utiliza la composición de los mafitos, hornblenda y/o biotita, que son hidratados, para las dioritas y piroxeno y/o olivina, anhidros, para los gabros. Las anortositas quedan definidas como rocas que tienen un contenido de mafitos (M) menor a 10 %. Además, la Subcomisión de Sistemática consideró que para la clasificación de los gabros (con plagioclasa An51-An100 y M < 90%) son necesarios otros tres diagramas ternarios que son: plagioclasa-piroxeno-olivina; plagioclasaortopiroxeno-clinopiroxeno y plagioclasa-piroxeno-anfíbol (Fig. 15). Figura 15. Clasificación modal de la IUGS para los gabros (Le Maitre, 2002). Figura reproducida del capítulo 2 de Winter (2001). Para la clasificación de las rocas máficas y ultramáficas (M > 90%) se utilizan los minerales máficos o mafitos. Según la Subcomisión dentro de M se incluyen los siguientes minerales: piroxenos, anfíboles, olivinas, micas, granates, carbonatos primarios, melilitas, epidotos primarios, opacos y Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 36 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 minerales accesorios. Esta clasificación contempla la utilización de otros dos diagramas triangulares, cuyos vértices son: olivina-ortopiroxeno-clinopiroxeno y olivina-piroxeno-hornblenda (Fig. 16). Figura 16. Clasificación modal de la IUGS para las rocas ultra-máficas con olivina, ortopiroxeno y clinopiroxeno (Le Maitre, 2002). Figura reproducida del capítulo 2 de Winter (2001). (4.3) Clasificación modal de las rocas volcánicas. La clasificación de las rocas volcánicas también se realiza teniendo en cuenta sus minerales. En particular, la clasificación de campo de una roca volcánica debe realizarse sobre la base de sus fenocristales y, cuando su tamaño de grano lo permite, también se deben incluir los minerales de la pasta. De esta manera, para clasificar a una volcanita en el campo se antepone el prefijo feno- más el nombre de la roca (por ejemplo, fenoandesita, fenoriolita, etc.). Sin embargo las rocas volcánicas tienen pastas afaníticas micro- o criptocristalinas, y otros componentes, además de los minerales, como el vidrio volcánico, que dificultan su correcta clasificación modal. Ante esta situación la Subcomisión de Sistemática recomienda la utilización de la clasificación química TAS (ver abajo). El diagrama triangular de clasificación modal de las rocas volcánicas se denomina Q’ A’ P’ F’, y también se utiliza únicamente para las rocas que tienen un contenido de mafitos (M) inferior a 90%. Para las rocas volcánicas que tienen un contenido de M > 90% y/o su moda no es posible de realizarse, se utilizan otros diagramas de clasificación química (por ejemplo, ver Woolley et al., 1996; Le Bas, 2000, 2001; Kerr y Arndt, 2001, entre otros). Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 37 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 El diagrama Q’A’P’F’ también tiene cuatro vértices que son: Q’ (superior), A’ (izquierdo), P’ (derecho) y F’ (inferior). En el extremo (Q) se encuentra el cuarzo, la tridimita y la cristobalita; en el (A) se agrupan los feldespatos alcalinos que comprenden a la sanidina y a la anortoclasa; en el (P) se agrupan a las plagioclasas y finalmente en el vértice (F) se ubican los feldespatoides (Fig. 17). El diagrama Q’A’P’F’ solamente se encuentra dividido en ocho secciones (I a VIII, en lugar de las XI de las plutonitas) y, a su vez dentro de éstas, quedan definidos los campos (1 a 15) pertenecientes a los diferentes tipos de rocas. La sección I (Granitoides) de las rocas plutónicas es equivalente a las secciones I (Riolitoides) y II (Dacitoides) de las volcanitas. Salvo esta diferencia, el resto del diagrama Q’A’P’F’ mantiene los mismos límites de los campos que para la rocas plutónicas. Figura 17. Clasificación modal Q’A’P’F’ de las rocas ígneas volcánicas de la IUGS con M < 90 % (Le Maitre, 2002). Figura reproducida del capítulo 2 de Winter (2001). Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 38 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 El diagrama Q’A’P’F’ es inadecuado para separar los basaltos de las andesitas, en consecuencia estas rocas se ubican dentro de los mismos campos (9+, 9, 9’, 10+, 10 y 10’). A diferencia de sus equivalentes plutónicos (gabros y dioritas), los basaltos y las andesitas no se pueden distinguir por la composición de las plagioclasas. En su lugar la Subcomisión de Sistemática optó por un criterio químico para diferenciarlos sobre la base del contenido en sílice (base anhidra) y del Indice Color (IC). En la práctica, durante los trabajos de campo, esta división es inútil porque no se dispone de un análisis químico de roca total. Si durante el mapeo es imposible distinguir entre basalto y andesita, se toma una muestra y luego se prepara una lámina delgada, para análisis mineralógico-textural bajo el microscopio petrográfico, sumado a un análisis geoquímico de roca total. (4.4) Clasificación química TAS (Total Alkali Silica) de las rocas volcánicas. La Subcomisión de Sistemática consideró que la clasificación primaria de las rocas volcánicas debe realizarse sobre la base de su composición modal, con el fin de mantener una nomenclatura coherente con las rocas plutónicas. Sin embargo, para los casos en que las rocas volcánicas son vítreas o tienen pastas microo criptocristalinas, la Subcomisión recomienda el uso del Diagrama TAS o Total Alkali Silica, por sus palabras en inglés. Este diagrama es útil para separar varios tipos de rocas volcánicas con dos parámetros químicos simples y ampliamente utilizados a escala mundial: la sílice, SiO2 y la suma de los álcalis, Na2O + K2O (Fig. 18). El TAS es un diagrama de clasificación sencillo, que está dividido en campos limitados por líneas rectas, sin complicaciones. Para utilizar correctamente el diagrama TAS, las muestras de rocas volcánicas deben estar frescas (sin alteración), no deben estar metamorfizadas y deben estar libres de grumos o cumulatos de cristales y de xenolitos. Si las rocas cumplen estas condiciones, el paso siguiente es obtener un lote o conjunto de análisis químicos en algún laboratorio comercial. Sólo se utilizarán aquellos análisis químicos que tengan contenidos de H2O < 2% en peso y de CO2 < 0,5% en peso. En los análisis químicos, la suma de H2O + CO2 se llama “pérdida por calcinación” o loss on ignition, por sus palabras en inglés. Para utilizar el diagrama TAS los análisis químicos de las rocas volcánicas que se utilizan en la clasificación, deben ser recalculados a 100 % en base anhidra (libres de H2O y de CO2). El diagrama TAS tiene dos líneas gruesas divergentes que separan tres sectores con diferentes grados de saturación en sílice, según la norma CIPW (Fig. 18). El campo superior corresponde a las rocas SUBSATURADAS en sílice (basanitas hasta fonolitas), que solamente tienen nefelina normativa (Nen). En el campo inferior se ubican las rocas SOBRESATURADAS en sílice (andesitas basálticas hasta riolitas), que únicamente tienen cuarzo como mineral normativo (Qzn). En el campo intermedio se ubican las rocas que tienen grados variables de saturación en sílice, hecho por el cual Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 39 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 para estas rocas resulta útil aclarar si tienen Qzn, Nen u olivina-hipersteno normativos (Oln). Este es el campo de las rocas SATURADAS en sílice. Figura 18. Clasificación química de las rocas volcánicas de la IUGS, basado en el contenido de álcalis vs. sílice (Le Maitre, 2002). Figura reproducida del capítulo 2 de Winter (2001). Un grupo de rocas son co-magmáticas o consanguíneas si todas derivan de un mismo magma parental. En este caso, las rocas se ubican alineadas en un tren de evolución común (desde las rocas básicas hacia las ácidas), que es más o menos recto y sub-paralelo con alguna de las dos líneas gruesas que separan los tres campos de saturación antes mencionados. Si el grupo de rocas no es cosanguíneo se aparta de esta tendencia y pueden aparecer dispersas o agrupadas en algún otro lugar del diagrama. El diagrama TAS comprende 14 campos que están divididos por líneas verticales y oblicuas. Las primeras (límites verticales entre los picro-basaltos, basaltos, andesitas basálticas, andesitas, dacitas y riolitas) corresponden a las divisiones que comúnmente se utilizan para clasificar a las rocas ígneas según su % en SiO2 en ultrabásicas, básicas, intermedias y ácidas. Las líneas oblicuas se establecieron Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 40 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 sobre la base de la locación de las muestras en el diagrama Q’A’P’F’. El diagrama TAS es útil para clasificar correctamente a los siguientes grupos de rocas: picro-basaltos, basaltos, andesitas basálticas, andesitas, dacitas, traquibasaltos, traquiandesitas, fonotefritas, tefrifonolitas y fonolitas. Sin embargo, no sirve para distinguir las riolitas y traquitas de las riolitas y traquitas alcalinas respectivamente, ni las basanitas de las tefritas, grupos de rocas que se ubican dentro del mismo campo (por ejemplo, riolitas y riolitas alcalinas). Para diferenciar las riolitas de las riolitas alcalinas y las traquitas de las traquitas alcalinas se utiliza otro parámetro químico que se denomina Indice de Peralcalinidad, que está definido por la siguiente ecuación sencilla: PI = (Na2O + K2O) / Al2O3 expresado en moles, ó PI = (1,6 x Na2O + 1,06 x K2O) / 0,98 x Al2O3 expresado en % en peso. PI < 1 → riolita o traquita. PI > 1 → riolita o traquita alcalina. Para distinguir tefritas de basanitas se utiliza el contenido de olivina normativa (Oln): cuando la Oln > 10% la roca es una basanita y cuando la Oln < 10% la roca corresponde a una tefrita. Los campos de los traquibasaltos y traquiandesitas tienen dos variedades: los tipos sódicos (traquibasaltos sódicos o hawaiitas, mugearitas y benmoreitas) y los tipos potásicos (traquibasaltos potásicos, shoshonitas y latitas). Estos dos tipos se distinguen uno del otro mediante los siguientes parámetros químicos: (Na2O - 1,5) > K2O = Series Sódicas. (Na2O - 1,5) < K2O = Series Potásicas. Finalmente, el campo de los basaltos tiene dos subtipos: los basaltos alcalinos (contienen Nen) y los basaltos olivínicos (con Oln) - basaltos cuarzosos (con Qzn). Su distinción se realiza con el diagrama químico y, además, para el caso de los basaltos olivínicos - basaltos cuarzosos, se debe aclarar cuál es su mineral normativo. Esto último es una entelequia de la clasificación, ya que los basaltos no suelen contener cuarzo, ni en forma modal ni en forma normativa. (4.5) Clasificación química TAS (Total Alkali Silica) de las rocas plutónicas. Los diagramas triangulares para la clasificación modal de las rocas plutónicas y volcánicas, se encuentran vigentes desde la mitad de la década de 1980. Posteriormente y después de elaborar un sistema sencillo para Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 41 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 la clasificación química de las volcanitas, los integrantes de la Subcomisión de Sistemática de las Rocas Igneas se abocaron a la difícil y ardua tarea de preparar un sistema de clasificación química para las rocas plutónicas. En este sentido, Middlemost (1994) propuso un sistema de clasificación química para las rocas plutónicas, que es similar al Diagrama TAS de las volcanitas y que más tarde fue oficialmente propuesto y aceptado por la Subcomisión (Bellieni et al., 1995, 1996). Los motivos fundamentales que condujeron a la elaboración de la clasificación química de las rocas plutónicas son dos: (1) ahorrar tiempo en la difícil y engorrosa tarea del conteo modal de los minerales de las plutonitas, y (2) unificar de forma sencilla un sistema para todas las rocas ígneas. Los campos del Diagrama TAS de clasificación de rocas plutónicas, son equivalentes a los del TAS de volcanitas (Fig. 19). Las dos líneas gruesas divergentes separan el diagrama en tres secciones de rocas, una superior donde se ubican las Series Fuertemente Alcalinas (Strongly Alkaline Series), una intermedia donde plotean las Series Suavemente Alcalinas (Mildly Alkaline Series) y la inferior, donde se ubican las Series Subalcalinas (Subalkaline Series). Figura 19. Diagrama químico TAS de clasificación de rocas plutónicas, basado en Bellieni et al. (1995, 1996). Las rocas plutónicas de la Serie Fuertemente Alcalina son equivalentes a aquellas que se ubican en el diagrama modal APF, y son bastante raras en la naturaleza. Las muestras que se ubican en estos campos son escasas y muy poco representativas. Las rocas plutónicas de la Serie Suavemente Alcalina son equivalentes a los monzograbros, monzodioritas, monzonitas y sienitas del diagrama modal QAP. Estas rocas tienen una muy buena Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 42 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 consistencia química con sus equivalentes volcánicos, los traquibasaltos, traquiandesitas y traquitas, respectivamente. Las rocas plutónicas de la Serie Subalcalina son equivalentes a los gabros-dioritas, dioritas cuarzosas, tonalitas, granodioritas y granitos del diagrama modal QAP. Estas rocas también tienen una buena consistencia química con sus equivalentes volcánicos, los basaltos (gabros-dioritas), andesitas basálticas (dioritas cuarzosas), andesitas (tonalitas), dacitas (granodioritas) y riolitas (granitos). Sin embargo, la clasificación química de las tonalitas y granitos, tiene algunas diferencias con respecto a sus equivalentes volcánicos. En este sentido el campo de los granitos (en el TAS se ubican en el campo de las riolitas) se divide en dos sectores, el de los sienogranitos / granitos alcalinos y el de los monzogranitos, sobre la base de su contenido de Na2O + K2O, mayor a 8 % en peso, para los primeros, y menor a este valor para los segundos, respectivamente (Fig. 19). Con respecto a las tonalitas se ubican mayormente en el campo de las andesitas, pero algunas rocas pasan al campo de las dacitas. Para solucionar este inconveniente la Subcomisión propuso inclinar la línea que separa los campos de las andesitas y las dacitas en el diagrama TAS, hasta interceptar las siguientes coordenadas: SiO2 = 70% y Na2O + K2O = 0%. El diagrama TAS de la Fig. 19 no es adecuado para la clasificación química de las rocas plutónicas ultramáficas. No existe aún un consenso generalizado entre todos los miembros de la Subcomisión, sobre los parámetros químicos que se deben utilizar para la clasificación química de estas rocas. Las primeras sugerencias al respecto contemplan la utilización de dos diagramas ternarios (similares a los diagramas modales), olivina-ortopiroxeno-clinopiroxeno y olivina-piroxeno-anfíbol, pero usando los minerales calculados a partir de la norma CIPW. Otra propuesta es la de utilizar un diagrama químico donde intervienen la SiO2 y el MgO, que es útil para las rocas ígneas primitivas, poco evolucionadas. Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 43 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 ¿CÓMO SE PUEDEN INTERPRETAR LAS ROCAS ÍGNEAS A TRAVÉS DE SUS MINERALES Y TEXTURAS? El gran desafío para un petrólogo es persuadir a las rocas ígneas y metamórficas para que revelen los secretos de sus orígenes, que están contenidos en los minerales y expresados por las texturas y la fábrica, comenzando con el estudio de una muestra de mano. Con el simple hecho de identificar si las rocas son faneríticas, afaníticas, vítreas o fragmentosas se pueden derivar muchas interpretaciones sobre su origen y la evolución, sin tener que recurrir a complejos métodos y técnicas de laboratorio usando instrumental de última generación. A continuación se brinda una síntesis de la petrogénesis de las rocas ígneas que permite cerrar el ciclo de estudio con la interpretación de las rocas ígneas en muestra de mano, y así explicar cómo se formaron y tratar de comprender el lugar que ocupan en el ciclo endógeno de las rocas. La literatura científica publicada sobre el origen y la evolución de los distintos grupos de rocas ígneas es muy abundante, y se renueva anualmente con el advenimiento de nuevas técnicas de estudio y el avance en el conocimiento científico. A continuación se exhibe una mera introducción a los conceptos esenciales sobre el origen y la evolución de los granitos, granodioritas y tonalitas, que es el grupo de rocas ígneas preponderante en la litósfera de los continentes. LOS TIPOS DE GRANITOIDES, EL AMBIENTE TECTÓNICO y LAS FUENTES DE LOS MAGMAS Las variaciones composicionales de los granitos están íntimamente relacionadas con los ambientes tectónicos y con las características de las rocas fuente de las cuales derivan, que se ve reflejada en su composición mineralógica y química. La variedad de los granitoides está directamente relacionada con la complejidad de los procesos que intervienen en su generación. El estudio del origen de los granitoides generó grandes debates y controversias en la comunidad geológica desde finales del siglo XVIII. Inicialmente, las discusiones se centraron acerca de la naturaleza ígnea o sedimentaria de estas rocas. Durante la década de 1830, se aceptó un origen ígneo y se introdujo el concepto de granitización (conversión parcial de una roca metamórfica en granito) como generador de grandes cuerpos graníticos. Los trabajos de Bowen y Tuttle (1958) demostraron que los granitoides podían generarse como producto de la cristalización de magmas y el proceso de granitización perdió importancia. A finales de la década de 1960, el advenimiento de la teoría de la tectónica de placas proveyó nuevas evidencias que asentaron aún más las ideas de Bowen y Tuttle y permitieron formular modelos que explican las diferencias entre los distintos tipos de granitos. 1. Origen de los magmas graníticos La gran mayoría de los granitoides provienen de la fusión parcial o anatexis de la corteza continental, pero el manto también puede tener participación en ello. La participación del manto Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 44 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 puede ser como fuente de calor para producir la anatexis o también puede participar directamente como la fuente del material de los granitoides, si bien esto último es poco frecuente. Dado que la corteza continental es sólida en su estado normal, tiene que existir una perturbación térmica en la misma que funcione como la fuente de calor para la anatexis. El diagrama del “sistema granítico” -en presencia de exceso de agua y en condiciones de baja presión- aporta información sobre la generación de magmas graníticos (Fig. 20; ver apuntes de Geoquímica I, Endógena). Está basado en los estudios experimentales de equilibrio de fases para sistemas ternarios compuestos por ortosa (KAlSi3O8)-albita (NaAlSi3O8)-cuarzo (SiO2)-agua (H2O), de Bowen y Tuttle (1958), Luth et al. (1964), James y Hamilton (1969), Leith (1969), Steiner et al. (1975) y Johannes (1984). Figura 20. Sistema ternario granítico ortosa-albita-cuarzo que exhibe como la superficie del liquidus confluye en el valle térmico a medida que desciende la temperatura. En cercanías del valle, las proporciones de los tres componentes del sistema son aproximadamente las mismas, motivo por el cual los granitos tienen una composición básica similar. Este sistema está basado en el equilibrio químico entre los cristales y el fundido en magmas félsicos. También demuestra que los líquidos residuales de la diferenciación de magmas máficos evolucionan hacia un valle térmico en la superficie del liquidus (Figs. 20 y 21). La convergencia en este valle (T menor a 720°C y PH2O = 0,2 MPa) de los fundidos residuales no está limitada sólo a aquellos líquidos cuya composición inicial pueda ser representada en el diagrama ternario, sino que el fraccionamiento de magmas con bajas proporciones iniciales de Na, K y Si puede llevar a fundidos que sí pueden ser ubicados dentro de este diagrama y que, por lo tanto, evolucionarán hacia el mínimo en la superficie del liquidus a medida que continúa el fraccionamiento. Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 45 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 Figura 21. Diagrama triangular que exhibe la proyección en planta del sistema ternario con los distintos caminos de cristalización fraccionada, para magmas iniciales de diferentes composiciones, que convergen hacia el mínimo del valle térmico. Figura reproducida de Best (2003). La presión de agua tiene un rol fundamental en el sistema. A PH2O = 200 MPa el valle no está lo suficientemente deprimido como para intersectar al solvus de los feldespatos (Fig. 22). El resultado de la cristalización serán cristales de cuarzo y un feldespato único en una solución sólida de ortosa y de albita que, con el subsiguiente enfriamiento, desarrollará pertitas por exsolución (granito hipersolvus, Fig. 22a, b). El valle térmico se reduce gradualmente a medida que aumenta la presión de agua, hasta que a PH2O = 500 MPa se transforma en un eutéctico, ahora sí lo suficientemente deprimido para intersectar al solvus de los feldespatos. El producto de esta cristalización serán los clásicos granitos (granito sub-solvus, Fig. 22c) de cristales de cuarzo y dos feldespatos (ambos con sus respectivas soluciones sólidas). El hecho de que todos los sistemas magmáticos se fraccionen hacia una asociación de cuarzo + feldespato + fundido indica que esta asociación es un residuo, denominado “Sistema Petrogenético Residual” y que justamente coincide con la composición de los granitos. El sistema ternario demuestra, por lo tanto, que los magmas graníticos pueden generarse tanto a partir de procesos de diferenciación de magmas máficos como a partir de la anatexis o fusión parcial de rocas de la corteza continental, cuando se funden los minerales de menor punto de fusión (cuarzo, albita, ortosa). Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 46 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 Figura 22. Relación entre la presión de agua y la formación de granitos con uno o dos feldespatos en el sistema petrogénico residual. Figura tomada de Alex Strekeisen (http://www.alexstrekeisen.it/english/index.php). 2. Fusión parcial (anatexis) de rocas de la corteza continental La fusión parcial o anatexis de las rocas es el proceso por el cual los minerales de menor punto de fusión pasan a una fase líquida cuando se produce una alteración en las condiciones físicoquímicas del sistema. Los tres factores que producen anatexis son: (1) descompresión adiabática de rocas, a alta temperatura, (2) ingreso de agua al sistema y (3) aumento de temperatura (Fig. 23). Estas variaciones en las rocas, primero generan cambios metamórficos en estado sub-sólido y, en condiciones más extremas, fusión parcial de las mismas. Figura 23. Los magmas se pueden generar por aumento de T, disminución de P o aumento en el contenido de volátiles. Además, la temperatura de fusión para un sistema seco y otro saturado en agua será mayor en las composiciones máficas. Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 47 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 La gran mayoría de las rocas corticales, ya sean someras o profundas, son fértiles para producir algún líquido del sistema ternario granítico y, por consiguiente, con un fraccionamiento y cristalización pueden dar origen a un granitoide. Casi con independencia del tipo de roca que experimenta fusión parcial (= roca fuente), las primeras “gotas” de fundido tienen todas la misma composición, y éstas se ubican alrededor del valle térmico del sistema granítico. No obstante, a medida que el grado de fusión aumenta, se produce el desplazamiento hacia un vértice u otro dependiendo de la composición química original de la roca fuente (Fig. 21). Por ejemplo, si bien los fundidos iniciales de las pelitas y las grauvacas generan líquidos de composiciones similares, que se ubicarán en las cercanías del valle térmico, a medida que el grado de fusión aumenta, la incorporación al magma de los demás constituyentes generará otros líquidos, ricos en K2O y Na2O en las pelitas y en las grauvacas respectivamente, que migrarán hacia los vértices correspondientes en el sistema granítico. En el caso de las rocas fuente máficas, como un basalto, el contenido promedio de K2O es de aprox. 0,43 % (basalto toleítico) comparado con el 2,73 % en las granodioritas y el 4,07 % en los granitos, por lo que es necesario que un volumen importante de basalto se funda parcialmente para producir magmas graníticos con esos valores de K2O. Si bien una mejor fuente serían los basaltos alcalinos, éstos son mucho menos abundantes que los toleíticos y los volúmenes generados son poco importantes (Hall, 1996; Green y Ringwood, 1968; Holloway y Burnham, 1972; Helz, 1976; Spulber y Rutherford, 1983; entre otros). En síntesis, el tipo de magma granitoide que se formará depende de (1) la composición de la roca fuente en su conjunto y (2) porcentaje de fusión parcial de dicha fuente. Debe tenerse en cuenta que sólo las fuentes con composiciones cercanas al valle térmico (Q-Ab-Or) serán las de punto de fusión mínimo. Si eventualmente una fuente careciera de alguno de estos tres minerales, la temperatura debería aumentar lo suficiente para producir un magma por fusión parcial. Por otra parte, también tiene un rol fundamental, no sólo la roca que se funde, sino lo que queda como residuo y no se funde, esto último denominado material refractario. La naturaleza de la fase refractaria determinará en gran medida la abundancia y los tipos de elementos mayoritarios, minoritarios y trazas que serán incorporados en el magma. En algunos casos, la ausencia o presencia de ciertos elementos será muy característica de algunos ambientes tectónicos. La cantidad de agua presente es esencial para la generación de grandes volúmenes de magmas félsicos. El ingreso de agua provoca la disminución de la temperatura del solidus y facilita la fusión de las rocas (Fig. 23). El agua puede provenir tanto de la deshidratación de minerales hidratados (anfíboles, micas) como de fuentes externas. En rocas fuente que contengan minerales hidratados (esquistos y paragneises con muscovita y biotita), el aumento de la temperatura puede generar la Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 48 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 deshidratación de las micas con la subsiguiente liberación de agua, lo cual favorecerá un mayor % de fusión parcial comparado con la fusión producida en condiciones anhidras y a igual temperatura. La evolución del fundido de una roca compuesta por muscovita y biotita como minerales hidratados principales tiene una fuerte relación entre la cantidad de roca fundida y la cantidad de agua liberada por deshidratación de estos minerales (Fig. 24). El contenido de agua determinará, además, el camino evolutivo de los granitoides a medida que progresa la fusión y el tipo de minerales máficos a ser incorporados durante la cristalización. Figura 24. Cantidad de fundido generado a partir de la deshidratación de muscovita y biotita. Inicialmente la deshidratación de la muscovita libera agua que permite un bajo grado de fusión inicial de la roca (1) sin ser suficiente para generar una segregación del líquido. Posteriormente, al continuar aumentando la temperatura (2) se produce la deshidratación de la biotita (760°C) y el agua liberada facilita la fusión de un porcentaje mayor de roca. La fusión continúa en condiciones anhidras a mayores temperaturas. Figura tomada de Winter (2001). El concepto de diferenciación magmática se refiere a la suma de procesos que pueden modificar la composición de un magma primario. Entre estos, la cristalización fraccionada y la asimilación de rocas de la corteza continental son especialmente importantes en la generación de magmas Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 49 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 graníticos debido a que, por ejemplo, pueden desplazar la composición química de un fundido máfico hacia composiciones félsicas. La cristalización fraccionada implica la separación de una fase sólida -compuesta por cristalesdel fundido. Los cristales que se forman durante la cristalización de los magmas pueden separarse de la fracción líquida y, debido a que estos difieren en composición respecto al fundido a partir del cual precipitaron, esta separación genera variaciones composicionales en el fundido durante su cristalización. Una vez formados los cristales, los mecanismos por los cuales se separarán del fundido dependerán, entre otros factores, del contraste de densidad, de la viscosidad del fundido y de cómo se encuentren distribuidos en el magma (ver detalles en Llambías, 2015). Si consideramos los efectos de la cristalización fraccionada sobre un magma de composición máfica, se puede afirmar que el fundido residual no tendrá una composición félsica hasta que el grado de cristalización sea muy avanzado y, por lo tanto, el volumen resultante de fundido será muy pequeño. Esta limitación implica que sólo grandes volúmenes de magmas máficos podrían producir fundidos graníticos por esta vía. Los magmas de composición toleítica y los de composición andesítica existen en suficiente abundancia como para generar granitos por cristalización fraccionada, aunque en este caso, serían granitos con bajos contenidos de K y volumétricamente pequeños (leucotonalita, trondhjemita). Por este motivo, debe considerarse a la diferenciación por cristalización fraccionada como un medio posible a partir del cual puedan generarse magmas graníticos, pero de menor importancia. Los procesos de diferenciación por asimilación son complejos y dependen de muchas variables. En líneas generales, se produce la contaminación de un magma por incorporación de rocas corticales. Un magma basáltico o andesítico puede incorporar y asimilar, durante su emplazamiento en la corteza, fragmentos de roca de caja silícica que pueden modificar la composición inicial del mismo y desplazarla hacia composiciones más ácidas. Este proceso es particularmente importante en las zonas de los arcos volcánicos, dónde la asimilación de rocas corticales por magmas andesíticos permite generar grandes parcelas de magmas graníticos. Si bien los granitos pueden formarse tanto por procesos de diferenciación magmática como de anatexis cortical, es importante tener en cuenta que rara vez estos se forman únicamente por uno de estos dos procesos. Los granitos son el resultado de la cristalización de magmas generados por la acción combinada de la anatexis y la diferenciación magmática. Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 50 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 3. Clasificación de los granitoides según el parámetro A.S.I. El parámetro químico ASI (Alumina Saturation Index o Índice de Saturación en Alúmina) de los granitoides (Shand, 1927) es sencillo y queda definido como el cociente entre la alúmina y la suma de los óxidos de calcio, sodio y potasio; todos ellos expresados en moles. El valor es adimensional y puede ser mayor o menor que 1,0. ASI (Alumina Saturation Index) = [Al2O3 / (CaO + Na2O + K2O)] molar Como se verá a continuación en el punto 4., la fusión parcial de las rocas de la corteza continental produce magmas que tienen una gran variabilidad en la composición química. Esto se debe a la heterogeneidad composicional de esta corteza a través del tiempo y de los distintos continentes. Sobre la base de este amplio espectro de composiciones, y teniendo en cuenta el parámetro químico ASI, se pueden identificar tres tipos de granitoides que se exhiben en la Tabla 6. Tabla 6. Síntesis de las características mineralo-químicas de los granitoides según el parámetro ASI. PARÁMETRO META-ALUMINOSO ASI < 1,0 PER-ALUMINOSO ASI > 1,0 PERALCALINO ASI << 1,0; Al/(Na + K) < 1,0 MINERALES DIAGNÓSTICOS biotita, hornblenda, titanita biotita, muscovita, granate, cordierita, turmalina aegirina, riebeckita, adversonita (1) Meta-aluminosos (a ligeramente per-aluminosos): son el producto de la fusión parcial de rocas ígneas máficas, lo que produce la estabilización de ciertos minerales máficos y accesorios (biotita, anfíboles, titanita, entre otros). (2) Per-aluminosos: son el producto de la anatexis de rocas sedimentarias en la parte profunda de la corteza, donde los protolitos pelíticos y grauváquicos son los que proveen grandes cantidades de Al2O3, que estabiliza minerales ricos en aluminio, como biotita, muscovita, granate o cordierita. También suelen tener turmalina, si además la concentración en componentes volátiles, en especial el boro, es importante. (3) Peralcalinos: son el producto de la anatexis de rocas ígneas félsicas de una corteza continental engrosada en zonas anorogénicas y sometidas a rifting continental. Además, están asociados a cristalización fraccionada del magma producido durante la anatexis que remueve grandes proporciones de plagioclasa respecto de los minerales máficos. Son rocas deficitarias en Al2O3, de Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 51 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 forma tal que el sodio y potasio, que están en exceso, son suficientes para incorporarse en los feldespatos alcalinos y además pueden formar parte de minerales máficos alcalinos, como la aegirina y la riebeckita, entre otros. Pero, si estamos en el campo y no contamos con un análisis geoquímico global de las rocas, ¿cómo conocemos el parámetro ASI con la mera observación de la muestra de mano? Se puede interpretar, con cierto margen, del análisis e identificación de los minerales diagnósticos (Tabla 6). De allí radica la importancia de realizar una buena observación de las rocas con la lupa de mano. Los minerales accesorios combinados con algunos minerales ortomagmáticos esenciales son diagnósticos para aproximar la clasificación química ASI de los granitoides y para distinguir facies consanguíneas dentro de un mismo cuerpo ígneo. La asociación de titanita, biotita y hornblenda (± piroxeno) es característica de los granitoides meta-aluminosos (ASI < 1,0) y calco-alcalinos, además de sub-solvus (Fig. 25). En estos casos, si el granitoide conserva piroxeno, el mismo está rodeado de un anillo o banda de anfíbol. Esta textura sugiere la reacción del piroxeno con el líquido circundante para formar el anfíbol. Es el caso de magmas muy hidratados de las zonas de subducción continental. Figura 25. Clases de saturación en alúmina basado en las proporciones molares de {Al2O3 / (CaO + Na2O + K2O)} de Shand (1927). Se incluyen los minerales no cuarzo-feldespáticos más comunes para cada tipo de granitoide según Clarke (1992). Figura tomada de Winter (2001). La biotita y muscovita asociada a cordierita o granate, o a ambos, son diagnósticos de los granitos peraluminosos (ASI > 1,0), dado que los magmas parentales son ricos en Al2O3, FeO y MgO Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 52 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 capaces de formar estos minerales. Asimismo, la sociedad de abundante apatita, calcita ígnea, epidoto de tierras raras y aegirina, riebeckita y/o arfvedsonita es típica de los granitoides peralcalinos (ASI << 1,0) e hiper-solvus. Si bien los tres tipos de granitoides son granosos equigranulares, hay ciertas texturas que son más propensas a formarse en determinadas composiciones del magma (Fig. 26a). Por ejemplo, la textura agpaítica es más común en los granitos peralcalinos y algunas sienitas (Fig. 26b). La cristalización de los feldespatos es temprana respecto de los mafitos ubicados entre los espacios dejados por los primeros. La cristalización tardía de los mafitos se debe a la sobresaturación del magma en sodio y potasio respecto de la alúmina, y también de la poca cantidad de MgO y FeOtotal que no forman parte de los feldespatos y se van concentrando hacia la etapa póstuma de la cristalización. Asimismo, los granitoides per-aluminosos son leucocráticos y de composición graníticagranodiorítica dominante, y en menor proporción tonalítica (Fig. 26c). El granate y la cordierita suelen tener un tamaño de grano mayor respecto de los otros componentes y ubicarse en grumos junto con la biotita y muscovita. Para mayores precisiones sobre la secuencia de cristalización de los minerales en las rocas ígneas se puede consultar el capítulo 5.3 de Castro Dorado (2015, pág. 99). Por último, los minerales accesorios también son útiles como discriminantes de granitos. Sobre la base de la abundancia modal de magnetita o ilmenita los granitos son clasificados en dos series, una magnetítica y otra ilmenítica respectivamente (Ishihara, 1977). La importancia de esta distinción radica en que los granitos magnetíticos se relacionan a mineralizaciones de cobre y metales base, mientras que la variedad ilmenítica está asociada a mineralizaciones de estaño y wolframio. 4. La generación de magmas graníticos y la tectónica de placas La producción de grandes volúmenes de magmas félsicos se da en áreas donde el aporte de la corteza continental es de gran importancia. En los arcos magmáticos de islas, que tienen poco o ningún desarrollo de corteza continental, el volumen de granitos es mínimo, mientras que en los arcos magmáticos continentales se encuentran grandes cuerpos intrusivos de dimensiones batolíticas, cuya composición promedio es granodiorítica. El modelo de la tectónica de placas aporta una explicación racional para los mecanismos de producción de magmas en los arcos de islas, en los arcos continentales, en los ambientes colisionales (compresivos) y en los ambientes extensionales (rift pasivo o activo). Sobre estos tipos básicos de ambientes tectónicos se apoya la teoría moderna que describe la génesis de los granitos. Otros emplazamientos, donde la producción granítica es secundaria, son las dorsales centro-oceánicas y las cuencas de retro-arco, ambos con una mecánica similar de regímenes extensionales (Fig. 27). Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 53 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 Figura 26. Tipos texturales de los granitos y su relación con el parámetro químico ASI. (a) Meta-aluminoso de textura granosa equigranular y con biotita (b), anfíbol (a) y apatita (ap). La biotita exhibe su hábito escamoso pseudo-hexagonal y la sección basal de anfíbol es rómbica y exhibe sus dos clivajes que se cortan a 180° y son paralelos a las caras del cristal. El prisma de apatita gris verdoso en sección basal es hexagonal. Granodiorita del Complejo plutónico-volcánico Curacó, Río Negro. (b) Peralcalino de textura agpaítica con los mafitos (m) ubicados entre el cuarzo (q) y los feldespatos (f). Granito alcalino de la sierra de Rangel, Salta. (c) Peraluminoso, de textura granosa equigranular y leucocrático, con muscovita (m), biotita (b) y granate (gr). Leucogranito de las Sierras Pampeanas de Córdoba. Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 54 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 Figura 27. Los distintos ambientes tectónicos y la generación de las rocas ígneas. Figura basada en: http://csmgeo.csm.jmu.edu/geollab/Fichter/IgnRx/Introigrx.html 4.1. Arcos magmáticos continentales Este ambiente tectónico tiene los dos elementos que posibilitan la fusión parcial de las rocas corticales: agua y calor. El agua es liberada a través de reacciones metamórficas de deshidratación de la losa oceánica que se hunde debajo de la continental. Cumple una doble función: asiste y beneficia a la fusión parcial del manto peridotítico en la cuña astenosférica y además promueve el enriquecimiento metasomático del manto, por el aporte de elementos solubles en estas condiciones, como son, por ejemplo, los LILE o “Large-Ion Lithophile Elements” (K, Na, Rb y Sr entre otros), no siendo así con los HFSE o “High-Field Strength Elements”. La menor densidad de los fundidos producidos (basálticos en el antearco y andesíticos en el arco) hace que éstos asciendan a través del manto, hasta que se emplazan en la base de la corteza continental suprayacente. La cristalización en profundidad de estos magmas produce una liberación del agua contenida en ellos además de una entrega de calor al entorno (Fig. 28). Asimismo, el agua también puede derivar de las reacciones metamórficas de deshidratación de las rocas sedimentarias de las cuencas de ante-arco, o de los sedimentos que acompañan a la losa oceánica que se hunde, y que pasan a través de sucesivas facies metamórficas a medida que se meten por debajo de la placa continental. La conjunción del agua y el calor favorece la anatexis de las rocas en la base de la corteza continental, independientemente de su composición. Sin embargo, es altamente improbable que esta fusión parcial se lleve a cabo en condiciones de saturación de agua, porque los magmas félsicos en la base de la corteza pueden contener hasta un 10 % de agua disuelta, lo que implicaría que para Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 55 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 lograr la saturación deberían existir enormes volúmenes de agua o la fracción de fundido debería ser lo bastante pequeña como para que el agua disponible pueda formar una fase separada (sobresaturación). Esta dificultad en saturar el fundido lleva a que la fusión de la totalidad de los minerales que forman el sistema granítico sea un sistema sub-saturado que requiere mayores temperaturas que la fusión parcial de un sistema saturado. Figura 28. Sección esquemática de una zona de subducción en un margen continental activo con deshidratación de la losa oceánica subductada, la hidratación y fundido de la cuña de manto y la “zona caliente” de la corteza inferior. Esta es la zona de sub-placado o underplate donde se desarrolla el MASH (melting, assimilation, storage, homogenization), que es un conjunto de procesos geológicos que ocurren en la zona de transición entre el manto y la corteza continental, y los fenómenos de diferenciación que se desarrollan en la corteza. Figura tomada de Winter (2001). Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 56 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 En los últimos años se han descubierto evidencias geológicas y geoquímicas de elementos traza, que sugieren que en regímenes de subducción rápida y/o de cercanía de una dorsal oceánica con una trinchera, también se produce fusión parcial de la placa oceánica cuando ésta se encuentra en facies eclogita. Bajos porcentajes de fusión parcial son favorecidos por la deshidratación de los anfíboles de las eclogitas que llevan a la producción y segregación de magmas félsicos pobres en potasio, cuya cristalización da como resultado los leuco-granitoides. Con un mayor porcentaje de fusión parcial se producen los magmas adakíticos que poseen las características geoquímicas de elementos traza de los ambientes de subducción (enriquecimiento en Rb, Ba, Th y U y empobrecimiento en Nb, Ta y Ti). Si bien en el Fanerozoico este proceso de fusión parcial promueve la formación de pequeños volúmenes de magma, durante el Arqueano habría sido de gran importancia para la formación de las rocas de la serie TTG, o Tonalita-Trondhjemita-Granodiorita. Como se ha mencionado anteriormente, la fusión parcial de las rocas de la corteza continental produce magmas que tienen un amplio espectro de variación composicional (Tabla 6, Fig. 25). El volumen de magma y la complejidad composicional aumentan al sumarse los efectos de la asimilación y cristalización fraccionada (“Asimilation” y “Fractional Cristalization” o AFC, de De Paolo, 1985) que tienen lugar durante el ascenso a través de la corteza continental (Fig. 25). El gran espesor de la corteza en estos ambientes favorece el desarrollo de los procesos de diferenciación que producen la suite calco-alcalina característica de los ambientes de arco magmático continental. 4.2. Arcos magmáticos de islas El funcionamiento de los arcos magmáticos de islas es similar a aquel de los arcos magmáticos continentales, pero tienen una variación de gran importancia: tanto la placa que se hunde como la supra-yacente son de composición oceánica (Fig. 29). La composición basáltica de la placa oceánica supra-yacente es una limitante esencial para la generación de magmas félsicos a gran escala. La ausencia de una corteza continental potente restringe en gran medida la formación de granitos. En los arcos magmáticos de islas, los granitoides son el producto de la fusión parcial de rocas máficas pobres en potasio y de la diferenciación de magmas que provienen directamente desde el manto. Los magmas félsicos de estos ambientes son escasos en volumen y son el producto de la mezcla (mingling o mixing) de estas dos fuentes. Las bajas concentraciones de potasio casi inhiben la formación de feldespato alcalino, por lo que el resultado de la cristalización de estos magmas dará principalmente tonalitas. A medida que el arco evoluciona y madura, se hace más importante la participación de una corteza continental, por lo que finalmente los granitos se asemejan a aquellos generados en los arcos magmáticos continentales. Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 57 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 Figura 29. Sección esquemática de un arco magmático de islas, que exhibe la deshidratación de la losa oceánica subductada, la cuña del manto litosférico sin fusión parcial y la zona de sub-placado o underplate de manto astenosférico con procesos de fusión parcial. Figura tomada de Winter (2001). 4.3. Colisión continente-continente En los ambientes de colisión continente-continente, como en los Himalayas actuales, la producción de magmas félsicos se da en dos etapas diferentes, durante y después de la colisión, y por ello se denominan sin-colisionales y post-colisionales, respectivamente. La generación de granitos sin-colisionales se produce por el reajuste de los gradientes geotérmicos en las áreas linderas a las dos placas continentales, debido al intenso plegamientofallamiento y consecuente apilamiento tectónico de escamas de corteza que conlleva al engrosamiento cortical. Una localidad clásica mundial es la Cordillera de los Himalayas (Fig. 30), donde la fusión parcial se produce en la parte inferior de la corteza superior, y es favorecida por la deshidratación metamórfica de la placa continental inferior dando lugar a la formación de leucogranitos asociados a migmatitas (Hall, 1996). Aquí no hay un aporte directo del manto sino que es fusión parcial exclusiva de rocas corticales, comúnmente sedimentarias, y por ello estos granitos son peraluminosos. Las rocas de caja de estos granitos son migmatitas de tipo metatexitas. Los granitos son armónicos con la caja. Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 58 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 Figura 30. Corte transversal esquemático de la Cordillera de los Himalayas, que es una localidad típica de un ambiente de colisión continente-continente. El área con anatexis es la base de la placa Euroasiática, donde el agua es aportada por la deshidratación de la parte superior de la placa de la India. Figura tomada de Winter (2001). Los granitos post-colisionales se forman por anatexis derivada de la descompresión adiabática de rocas que son transportadas desde niveles corticales profundos, en equilibrio con la astenósfera, hacia niveles someros. La exhumación de estas rocas por transporte tectónico hacia la superficie se debe al intenso plegamiento y fallamiento que tiene lugar en los ambientes colisionales. Desde el punto de vista geoquímico, estos granitos tienen características que dependen de la composición de las cortezas continentales involucradas en la colisión. En síntesis, los granitos sin-colisionales suelen ser peraluminosos y leucocráticos, además de concordantes con las rocas metamórficas de caja. Los granitos post-colisionales son por lo general meta- a peraluminosos y semejantes a un granito de arco magmático continental. Durante su ascenso y emplazamiento cortan en forma discordante las estructuras tectono-metamórficas de las rocas de caja. 4.4. Ambientes anorogénicos Estos ambientes incluyen las cadenas de islas oceánicas, generadas por plumas mantélicas, y los rifts intracontinentales, tanto pasivos como activos. Un rift pasivo tiene dos tipos diferentes de fuentes para los granitoides. Por un lado, en la base de la corteza continental, y por otra parte en el manto enriquecido. Los mecanismos que producen la anatexis en este ambiente son la descompresión adiabática y la transferencia de calor de una pluma ascendente desde el manto (anomalía térmica, Fig. 31). Si bien la anatexis se produce a bajas cantidades de agua, se ve Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 59 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 favorecida por la presencia de otros elementos, como los halógenos flúor y cloro, abundantes en estos magmas y que pueden formar parte de minerales accesorios raros que los contienen. Algunas veces su volumen y concentración forma verdaderas menas. Figura 31. Sección esquemática de un rift pasivo con las dos fuentes de los granitoides: la base de la corteza continental y el manto enriquecido. Estos granitoides tienen abundante feldespato alcalino, exhiben una relativa falta de agua (granitos hipersolvus, Fig. 22) y los elementos traza indican que la fuente de los magmas es tanto del manto como de la corteza continental. En el primer caso, la fusión parcial del manto por descompresión da como resultado la formación de magmas basálticos alcalinos (manto enriquecido), mientras que desde la base de la corteza se forman magmas félsicos. En algunos casos es difícil atribuir a la diferenciación magmática la existencia de granitos en este ambiente, dada la bimodalidad gabro / granito, sin miembros intermedios. Por lo general, la diferenciación magmática forma toda una serie de rocas intermedias entre estos dos extremos composicionales. Los fundidos anatécticos son, aparentemente, el producto del emplazamiento en profundidad de magmas máficos, proceso denominado sub-placado máfico, que transfieren calor a rocas básicas intruídas en los estadíos tempranos del proceso extensivo. Dichos magmas son poco afectados durante el ascenso a través de la corteza continental adelgazada por el rifting, aunque la posterior asimilación de rocas corticales puede aumentar las ya altas concentraciones de LILE provenientes desde el manto enriquecido. Además, se caracterizan por tener altas concentraciones de halógenos (F, Cl), HFSE, LILE, tierras raras (salvo Eu) y en algunos casos alta relación Ga/Al, patrones típicos de un aporte directo del manto. No obstante, los granitoides representan solo una mínima fracción de las rocas en los rifts intracontinentales. Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 60 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 4.5. Dorsales oceánicas En las dorsales centro-oceánicas los granitoides son rocas minoritarias (aprox. 10 %) de las ofiolitas, también denominadas “complejo o suite ofiolítica” (Fig. 32). En sentido amplio se los conoce como plagiogranitos y se ubican en el techo del complejo (Fig. 33). Figura 32. Composición de la litósfera en una dorsal oceánica. El complejo ofiolítico, o simplemente ofiolita, es un conjunto de rocas máficas ubicadas en capas y que se forman directamente por la descompresión adiabática del manto en la zona extensional de la dorsal. La presencia de plagiogranitos oceánicos en las ofiolitas indica que, en algunos casos durante la formación de la corteza oceánica, han ocurrido procesos de diferenciación magmática. Desde el punto de vista petrográfico son leucotonalitas con cuarzo y plagioclasa y minerales ferromagnesianos en mucha menor proporción (<5 %). Desde el punto de vista químico, son rocas de alta sílice, moderada alúmina y bajo hierro y magnesio. Además, son particularmente pobres en potasio. Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 61 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 La formación de plagiogranitos está favorecida en las dorsales oceánicas cuya expansión o apertura es lenta. En estos casos, se beneficia la cristalización fraccionada de cuarzo y plagioclasa desde los magmas máficos formados por la descompresión adiabática del manto. Figura 33. Sección esquemática de una dorsal centro-oceánica, transversal al eje de la dorsal, que exhibe las lentes de magma formadas por descompresión adiabática del manto. Los plagiogranitos se ubican hacia el techo de estas parcelas de magma. Imagen tomada de: http://recherche.crpg.cnrs-nancy.fr/spip.php?article1199&lang=fr Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 62 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 5. Clasificación “alfabética” (S-I-A-M) de los granitoides (genética) Chappel y White (1974) describieron y separaron dos conjuntos de rocas variables entre cuarzo dioritas y granitos s.s., sobre la base de sus características de campo y petrográficas distintivas, así como de diferencias geoquímicas propias que no permiten relacionar un grupo con el otro, respecto de un origen en común por cristalización fraccionada o contaminación. Tales diferencias sólo podrían ser la consecuencia que los grupos derivan desde rocas fuente que son química e isotópicamente distintas entre sí. Así, basados en la integración de la composición química con la fuente, dividieron los granitoides en tipo-I y tipo-S. Los granitoides tipo-I varían entre tonalita y granito, aunque también exhiben rocas menos evolucionadas como las dioritas, y sus equivalentes extrusivos de andesita, dacita y riolita. El mafito y óxido distintivos son la hornblenda y magnetita, respectivamente, que están acompañados por escasa biotita y titanita. La muscovita (primaria) está ausente y las rocas más primitivas pueden tener clinopiroxeno. Desde el punto de vista químico son calco-alcalinas y meta-aluminosas a débilmente peraluminosas. Son geoquímicamente comparables con los granitoides de arco magmático continental (ver arriba sección 4.1.). La composición química de los granitoides tipo-I sugiere que se forman por la fusión parcial de una fuente de rocas ígneas máficas-intermedias mantélicas, ya sea aquellas del sub-placado máfico, de la corteza oceánica subductada o de cuerpos ígneos intruidos previamente. De allí la letra “I” ya que el precursor es una fuente “Ignea” e “Infracrustal”, o sea alojada en la parte más baja de la corteza. Los granitoides tipo-I son característicos de los arcos magmáticos continentales relacionados a subducción. Forman los grandes batolitos orogénicos cordilleranos que cortan las estructuras de las rocas de caja y están alineados a lo largo de un eje longitudinal, paralelo a la cadena de volcanes. Son los denominados batolitos de tipo-Andino, típicos de la Cordillera de los Andes entre Alaska y Tierra del Fuego, en Norteamérica y Sudamérica, respectivamente. Algunos ejemplos son el Batolito Patagónico, entre Chile y Argentina, y el Batolito de la Costa en Perú. Una importancia adicional radica en los depósitos minerales asociados a los granitoides tipo-I que son los pórfidos de cobre y de cobre-molibdeno. Los granitoides tipo-S son esencialmente leucogranitos, aunque también aparecen granodioritas. El mafito y óxido distintivos son la biotita e ilmenita, respectivamente, que están acompañados por muscovita, cordierita y granate como esenciales, y como minerales accesorios pueden exhibir topacio, turmalina, corindón y espinelas. Ocasionalmente se han mencionado variedades de granitos con sillimanita y andalusita -cristalizadas directamente desde el magma-. Recordemos que estos dos silicatos de aluminio son polimorfos y típicos de las rocas metamórficas. Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 63 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 Desde el punto de vista químico, los granitoides tipo son peraluminosos de tendencia fuerte, o sea que desde el ASI están en el extremo diametralmente opuesto al tipo-I. Son geoquímicamente comparables con los granitoides de colisión continental (ver arriba sección 4.3.). La composición química sugiere que se forman por la fusión parcial de una fuente de rocas sedimentarias peralumínicas, carácter químico adquirido durante la meteorización sobre la superficie terrestre. De allí la letra “S” ya que el precursor es una fuente “Sedimentaria”, pelítica o grauváquica, y “Supracrustal”, o sea alojada en la parte alta de la corteza. Los granitoides tipo-S son característicos de los ambientes de colisión continente-continente, donde los grandes acortamientos tectónicos producen el engrosamiento de la corteza continental, que puede llegar a duplicar su espesor normal, y la consiguiente modificación de las isotermas. En forma subordinada, los granitoides tipo-S también pueden emplazarse en ambientes de arco magmático continental pero en la zona de retro-arco, alejados de la trinchera y del eje del batolito orogénico con granitoides tipo-I. Forman plutones concordantes con la foliación de las rocas metamórficas de caja, y además están vinculados a migmatitas. También forman fajas de cuerpos tabulares o “sheeted granites” (por su nombre en inglés), similares a los filones capa, que están alojadas dentro de zonas de cizalla dúctil. Por lo general no están asociados a procesos volcánicos en superficie. Los ejemplos mejor estudiados en Argentina son los batolitos sin-orogénicos de las Sierras Pampeanas orientales de Córdoba y San Luis, y los batolitos de la Sierra Nevada, Peninsular Ranges y Idaho en EEUU. Una importancia adicional radica en los depósitos minerales asociados a los granitoides tipo-S que son pegmatitas (Be-B-Li-P), greisen y polimetálicos de estaño-wolframiouranio-molibdeno-cobre. Los granitoides tipo-M estudiados por White (1979), derivados directamente desde el “Manto”, son otro grupo que exhibe un contraste químico y de la fuente con los granitoides I y S. Dentro de este grupo se incluye a las rocas de plutones emplazados en arcos de islas inmaduros y a los plagiogranitos de las ofiolitas en las dorsales océanicas. Sus características geoquímicas e isotópicas indican que se forman por la fusión parcial de materiales del manto, seguido de cristalización fraccionada que produce magmas algo más evolucionados desde el punto de vista de la SiO2. El ASI de estas rocas es < 1,0. La suite de rocas en los arcos de islas incluye esencialmente desde gabro hasta cuarzo diorita, y en mucha menor proporción se forman tonalita-granito. No tienen características petrográficas distintivas, salvo aquellos plagiogranitos oceánicos, y desde el punto de vista geoquímico e isotópico tienen afinidades con los basaltos de arcos de islas. No se ha mencionado en Argentina una suite de granitoides de tipo-M. Los ejemplos mundiales mejor estudiados y conocidos son el arco de islas de Las Aleutianas, en el mar de Bering entre Alaska Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 64 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 y el este de Rusia, y las islas Solomon y Bouganville, en el Pacífico sud-occidental, al este de PapuaNueva Guinea. Finalmente, otro grupo esencial son los granitoides tipo-A (por “anorogénicos”) estudiados por Loiselle y Wones (1979) y que complementan la clasificación original de Chappel y White (1974) y White (1979). Cubrieron el vacío petrogenético para determinados grupos de rocas que tienen características petrográficas y geoquímicas propias, que no son compartidas con los tipo-I, S o M, y además se forman en ambientes tectónicos anorogénicos, como los rift intracontinentales y los cratones del Precámbrico (intraplaca continental estable). Desde el punto de vista petrográfico, las rocas son granitos o sienitas y en la suite faltan las rocas máficas e intermedias. La biotita es netamente ferro-titanífera, castaño rojiza, de fuerte pleocroísmo y, en general, poco abundante. Los piroxenos y anfíboles, como aegirina, riebeckita y arvedsonita respectivamente, son alcalinos. Las sienitas también pueden exhibir olivina fayalítica. La apatita es abundante y los cristales son de mayor tamaño respecto de los otros tipos de granitoides y suele estar acompañada de minerales accesorios, poco comunes, que son concentradores de elementos traza y elementos del grupo de las tierras raras (REE). Desde el punto de vista geoquímico, los granitoides tipo-A son más silícicos que los otros tipos y per-alcalinos (ver Tabla 6), por lo cual están enriquecidos en álcalis. Además, exhiben altos tenores de la relación Fe/Mg y Ga/Al, halógenos como el F y Cl, tierras raras y elementos traza como el Zr, Nb, Y y Ce. A su vez, son bajos en elementos traza compatibles con minerales máficos como el Cr, Co y Ni (Whalen et al., 1987; Eby, 1990). La génesis de estos magmas es muy diversa y tiene varias fuentes. Se forman por la fusión parcial del manto o de la corteza inferior bajo condiciones anhidras. Las fuentes requieren mayores temperaturas para alcanzar la anatexis, dado que no está asistida por agua. Ambas fuentes son “ancianas y están exhaustas”, o sea deprimidas en elementos incompatible, de destilar magmas en condiciones anorogénicas (sin asistencia de la deformación). En Argentina se han mencionado pocos casos de granitoides tipo-A peralcalinos, como los plutones de Rangel y Aguilar en las provincias del NOA, vinculados al magmatismo del rift Cretácico del Grupo Salta. A nivel mundial, los ejemplos mejor conocidos son los complejos anulares de Nigeria, asociados al rift del este africano. Una importancia adicional radica en los depósitos minerales asociados a los granitoides tipo-A que son de Sn-W-U-Mo, greisen y de metales como NbTa y tierras raras. En síntesis, la clasificación alfabética de los granitoides en tipo I, S, M y A es de tipo química y genética (fuente) y está ampliamente extendida y es reconocida a nivel mundial. En líneas generales, la clasificación asume que los granitoides provienen de una fuente simple, cuando en la realidad, y como vimos anteriormente, las fuentes y la petrogénesis asociada son complejas donde intervienen Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 65 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 varios factores. Sin embargo, la gran aceptación universal que tiene esta clasificación se debe a que propone una explicación racional a la gran diversidad composicional de los granitoides, y el origen de los mismos es una función que está directamente vinculada con los distintos ambientes tectónicos. La Tabla 7 exhibe una síntesis de las características esenciales de la clasificación alfabética SIAM de los granitoides. Tabla 7. Clasificación SIAM genética de los granitoides. Referencias: White y Chappell (1983), Clarke (1992) y Whalen (1985). Modificada de la Tabla 18.3 de Winter (2001). tipo I SiO2 (%) K2O/Na2O 53-76 baja Ca, Sr A/(C+N+K) altos en meta- máficas aluminoso 3+ Fe /Fe 2+ moderada Cr, Ni bajos otras características petrogénesis hornblenda, zona de subducción magnetita; alta continental; fuente LIL/HFS; medio Rb, ígnea infracrustal Th, U máfica a intermedia biotita, silicatos Al, S 65-74 alta bajos peraluminoso fuerte baja altos ilmenita; variable LIL/HFS; alto Rb, Th, U M 46-70 baja altos bajo baja bajos bajos LIL y HFS; bajo Rb, Th, U; baja LIL/HFS; altas A alta, → 77 Na2O alto bajos peralcalino variable bajos colisión continental precedida de subducción; fuente sedimentaria supracrustal zona de subducción, intraplaca oceánica; fuente mantélica anorogénico Fe/Mg y Ga/Al; altos REE, Zr, F, Cl cratones zona de rift continental 6. Clasificación de los granitoides basada en su ambiente tectónico de emplazamiento La clasificación de los granitoides basada en su ambiente tectónico de emplazamiento provee un marco conceptual que ayuda a comprender mejor la ocurrencia y génesis de los mismos. Así se pueden dividir en dos grandes grupos (Fig. 35). Por un lado, los granitoides orogénicos son los formados en ambientes de bordes de placa convergentes, donde se forman las montañas u orógenos, que están sometidos a stress compresivo por subducción/colisión. Son los grandes Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 66 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 batolitos cordilleranos. Y por otra parte, los granitoides anorogénicos ocurren en zonas internas de una placa (“intraplaca”) y en bordes de placa divergentes (dorsal oceánica). Figura 35. Clasificación de los granitoides basada en su ambiente tectónico de emplazamiento. Referencias: Pitcher (1983) in K. J. Hsü (ed.), Mountain Building Processes, Academic Press, London. Pitcher (1993), The Nature and Origin of Granite, Blackie, London. Barbarin (1990). Geol. Journal, 25, 227-238. Reproducido de la Figura 18.4 de Winter (2001), An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall. La descripción de las características más destacadas de cada uno de los ambientes tectónicos dónde se pueden encontrar estos grupos de granitoides ya se ha expuesto entre las secciones 4.1 a 4.5. Apunte de rocas ígneas: las rocas por su nombre Página 67 LAS ROCAS POR SU NOMBRE I: DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE ROCAS IGNEAS EN EL CAMPO 2021 Bibliografía Báez, A., Paz, M., Pino, D., González, P.D., Cábana, M.C., Giacosa, R., García, V., Bechis, F., 2016. Geología del sector oriental del Complejo Plutónico Volcánico Curaco (Triásico superior), Río Negro. Revista de la Asociación Geológica Argentina 73 (2), 183-194. https://ppct.caicyt.gov.ar/index.php/raga/article/view/6524/0 Bellieni, G., E. J. 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