Museo Virtual, Geología W.Griem (2017)

Apuntes Geología General: Las rocas ígneas

Introducción: El magma y las rocas ígneas

Geología General
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Contenidos de la página
Introducción
Lava
Volátiles
Gradiente Geotérmico
Fundición
Tipos de rocas ígneas
Origen de las rocas ígneas
Diferenciación magmática

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Textura porfidica

Textura porfídica de una Andesita (roca volcánica).
véase en grande










 

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4. Ambiente magmático, rocas ígneas

El ambiente magmático incluye todos los procesos de la fundición y cristalización de rocas y minerales en la naturaleza. Además, hay que tomar en cuenta los ambientes relacionados a los procesos magmáticos como la actuación de los fluidos acuosos. Según la definición internacional las acciones hidrotermales (alteración hidrotermal y metasomatosis) se relaciona al ambiente metamórfico. Aquí, en estas páginas, se discute el hidrotermal en conjunto con el ambiente magmático. Más en detalle los procesos hidrotermales se discute en los Apuntes Depósitos Minerales.


4. 1. El Magma - una introducción

El magma se puede definir como una mezcla de componentes químicos formadores de los silicatos de alta temperatura, normalmente incluye sustancia en estado sólido, líquido y gaseoso debido a la temperatura del magma que es por encima de los puntos de fusión de determinados componentes del magma. En esta mezcla fundida los iones metálicos se mueven más o menos libremente. En la mayoría de los magmas algunos cristales formadores durante las fases previas de enfriamiento de magma se encuentran suspendidos en la mezcla fundida. Una porción alta de cristales suspendidos y material líquido imprime al magma algunas de las propiedades físicas de un sólido. Además de líquidos y sólidos el magma contiene diversos gases disueltos en el.
El punto de fusión del magma se ubica en profundidades entre 100 y 200 km, es decir en el manto superior. Se supone que sólo una porción pequeña del material del manto está fundida, lo demás está en estado sólido. Este estado se llama la fusión parcial. La porción fundida es un líquido menos denso en comparación con la porción sólida. Por consiguiente tiende a ascender a la corteza terrestre concentrándose allí en bolsas y cámaras magmáticas.
Por ejemplo, el magma máfico, que asciende continuamente a lo largo de los bordes de expansión en los océanos se reúne en cámaras magmáticas cerca de la base de la corteza oceánica en profundidades entre 4 y 6 km por debajo del fondo oceánico.
El magma emplazado en alta profundidad en la corteza terrestre enfría lentamente.
En la formación del magma la presión juega un papel importante. A alta presión las temperaturas de cristalización de los minerales son altas también. Una disminución de la presión tiene en consecuencia una disminución en la temperatura de fusión o cristalización de los minerales. De este modo en altas profundidades en la corteza terrestre y en el manto superior puede producirse el magma a partir de material sólido.
Comparamos el material sólido rocoso situado en altas profundidades es decir en el manto superior con un volumen de agua encerrado en una olla de presión hirviéndose por ejemplo a una temperatura de T = 120°C. ¿Cómo el agua se convierte en vapor? ¿O es decir cómo el material rocoso se convierte en un magma? Hay dos posibilidades:

1. Se puede intensificar el fuego o es decir aumentar la temperatura hasta que el agua está en ebullición.
2. Se puede abrir la olla de presión o es decir disminuir la presión, el agua saldrá de la olla en forma explosiva y gaseosa.
En el caso del material rocoso situado en el manto superior la disminución de la presión (la segunda alternativa) es la más probable para la fundición del material rocoso y la generación del magma.


4.1.1 Lava


Lava se denomina la porción del magma, que aparece en la superficie terrestre y que entra en contacto con el aire o con el agua respectivamente. La lava se enfría rápidamente. (véase Rocas volcánicas)
El enfriamiento rápido produce la textura típica de rocas extrusivas. Si la lava llega en contacto directo con el agua se forman estructuras típicas como pillow-lavas o en español: Lava almohadillada.


4.1.2 Volátiles

Volátiles son sustancias químicas líquidas y gaseosas que mantienen el estado líquido o gaseoso a una temperatura (temperatura de fusión o de condensación respectivamente) más baja que la de los silicatos caracterizados por temperaturas de fusión relativamente altas.

El magma contiene entre otros los componentes volátiles siguientes:
Agua como gas disuelto: 0,5 - 8% del magma y 90% de todos los volátiles.
Carbono en forma de CO2, Azufre S2, Nitrógeno N2, Argón Ar, Cloruro Cl2, Flúor F2 y Hidrógeno H2.

Durante la cristalización del magma los volátiles son separados del magma en consecuencia de su temperatura de fusión o condensación respectivamente mucho más baja que la de los silicatos.
Los volátiles se liberan junto con el magma emitido por un volcán, por ejemplo. La liberación de los volátiles es responsable de la formación de nuestra atmósfera y de la hidrosfera.


4.1.3 Gradiente geotérmico

El gradiente geotérmico en la corteza o es decir la subida de la temperatura con la profundidad es como promedio 1°/30m o 30°/1km. En una zona de subducción a lo largo de la placa hundida el gradiente geotérmico es menor, aproximadamente 5°C a 10°C/1km. En un arco magmático el gradiente geotérmico es mayor y puede alcanzar 90° a 100°/km.


4.1.4 Como se funde una roca en la naturaleza

Cada mineral tiene su propia temperatura de fusión para definidas condiciones (como presión, composición química).
En lo siguiente se presenta la temperatura de fusión (Tf) de algunos minerales y rocas para presiones definidas.

Condiciones de fundición de algunas rocas y minerales
Mineral o roca Formula estructural  Presión en kbar Profundidad correspondiente en km Temperatura de fusión Tf en °C
Olivino (Mg, Fe)2SiO4 0,001 (= 1 bar) 0 1600-1800
Anortita CaAl2Si208 0,001 0 1200-1400
Fierro Fe 0,001 0 1500
Fierro Fe 40 100 1650
Roca básica seca 60% de piroxeno, 40% de anortita 8 20 1360-1400
Roca básica con una proporción substancial de agua 60% de piroxeno, 40% de anortita, agua 8 20 700-1000
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Se concluye,
- que en ausencia de agua un aumento en la presión tiene un aumento en la temperatura de fusión como consecuencia o viceversa una baja de la presión resulta en una disminución de la temperatura de fusión de una sustancia.
-  que la temperatura de fusión de una roca seca es mayor en comparación a la temperatura de fusión de la misma roca con la presencia substancial de agua.

Por consiguiente, la presencia de agua disminuye la temperatura de fusión de los silicatos en el magma. Un magma ascendente, que contiene agua y que está expuesta a una disminución progresiva de la temperatura al subir desde la corteza puede llegar a profundidades someras e incluso a la superficie terrestre antes de solidificarse.


4.2. Tipos y ambientes de las rocas ígneas

Tipos de rocas ígneas y su reconocimiento:

Rocas ígneas o magmáticas 
Rocas intrusivas o rocas plutónicas Rocas subvolcánicas o hipabisales Rocas extrusivas o volcánicas Rocas volcanoclásticas
Cristalización en altas profundidades Cristalización en baja profundidades Cristalización a la superficie Cristalización superficial o en la atmósfera
Enfriamiento lento enfriamiento mediano enfriamiento rápido enfriamiento muy rápido
cristales grandes : macrocristalino - faneritico cristales grandes o pequeños cristales pequeños y tal vez fenocristales cristales pequeños
sin minerales amorfos: holocristalino casi sin minerales amorfos: holocristalino con minerales amorfos con minerales amorfos: hemicristalino, hialino
sin porosidad: compacto casi sin porosidad con porosidad tal vez textura espumosa
textura equigranular textura equigranular o porfídica grano fino (afanitico) o textura porfídica grano fino con bombas o clastos
cristales hipidiomórfico cristales hipidiomórficos o/y fenocristales idiomorficos fenocristales idiomorficos cristales con contornos fundidas
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Las rocas ígneas o magmáticas se puede subdividir en 2 o mejor en 4 subgrupos. Los dos más importantes serían las rocas intrusivas (cristalización en altas profundidades, adentro de la tierra), las rocas extrusivas o volcánicas (cristalización a la superficie de la tierra). Además existe el grupo de las rocas subvolcánicas o hipabisales (cristalización adentro de la tierra pero en sectores cercanos de la superficie y el grupo de las rocas piroclasticas cuales se forman en conjunto de procesos atmosféricos como el viento.

Ambiente extrusiva, rocas volcanicas Ambiente hipabisal - subvolcanica Ambiente Intrusiva Ambiente intrusiva textura Texturas de rocas extrusivas Texturas de rocas hipabisales Ambientes de rocas ígneas, magmáticas


Los ambientes magmáticos - una introducción:
Un cuerpo de rocas cristalizado en altas profundidades se llama intrusión. Cuerpos intrusivos muy grandes se llaman batolito. Intrusiones y batolitos tienen un techo, es el sector del contacto arriba a las rocas de caja. Algunas veces se caen rocas de la caja al magma cuales no se funden. Estos trozos extraños se llaman xenolitos. Un cuerpo intrusivo con un ancho de algunos kilómetros contiene una energía térmica tremenda y va a afectar las rocas de caja en una zona de contacto. Las rocas de este zona se convierten a causa de la temperatura a rocas metamórficas (metamorfismo de contacto).

Generalmente un magma tiene un peso específico menor como una roca sólida, por eso un magma puede subir hacia arriba apoyado por la alta presión y por los gases adentro del magma y como factor muy importante por un régimen tectónico de expansión. Sí el magma sube hacia la superficie se va a formar un volcán. Pero algunas veces no alcanza para subir hacia la superficie por falta de presión, entonces se van a formar diques (foto), stocks o lacolitos cuales pertenecen a las rocas hipabisales.
(apófisis en la literatura histórica)



3.1 Diferenciación por cristalización -Cristalización de un magma de silicatos
La formación de magmas parciales

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Contenido

Apuntes Geología General

Contenido Geología General
I. Introducción
1. Universo - La Tierra
2. Mineralogía
3. Ciclo geológico

4. Magmático

Intro: Las rocas ígneas
Diferenciación y Bowen
Secuencia magmática
Denominación por SiO2
Diagrama STRECKEISEN
Clasificación por máficos
Intrusivas
Hipabisales
Volcánicas
Piroclásticas
Geoquímica magmática

5. Sedimentario
6. Metamórfico
7. Deriva Continental
8. Geología Histórica
9. Geología Regional
10. Estratigrafía - perfil y mapa
11. Geología Estructural
12. La Atmósfera
13. Geología económica

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Apuntes
Principios de las ciencias

Museo Virtual - fotos de muestras
Rocas ígneas
Rocas volcánicas
Rocas sedimentarias
Rocas metamórficas

Historia de las geociencias en figuras y textos

Apuntes Geología General:  
Rocas magmáticas
Sedimentología
Rocas metamórficas
Cristalización

Apuntes Geología General: 
texturas rocas magmáticas 
textura de rocas sedimentarias clásticas
Rocas metamórficas

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Volcan Lascar

 ↑ Actividad del volcán Lascar en el Norte de Chile. Véase Museo Virtual


Diques

↑ Diques en el Norte de Chile, cerca de Chañaral Véase Museo Virtual



Granito

 ↑ Granito
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Literatura:

HURLBUT, C.S. & KLEIN, C. (1982): Manual de Mineralogía de Dana. Reverté, Barcelona.
HURLBUT, C.S. & KLEIN, C. (1993). Manual of Mineralogy. John Wiley and Sons, New York. 
KLEIN, C. (1993). Minerals and Rocks. John Wiley and Sons, New York.
MARESCH, MEDENBACH & TROCHIM (1987): Gesteine.- Die Farbigen Naturfuehrer; 287 páginas, Mosaik Verlag, Muenchen.
MARESCH, W., MEDENBACH, O. & TROCHIM, H.D. (1990): Rocas. 287 páginas, Blume (editorial).
MATTHES, S. (1987): Einfuehrung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstaettenkunde.- 444 pág., 165 fig., 2 tablas, Springer Verlag, Berlin
PICHLER, H. & SCHMITT-RIEGRAF, C. (1987): Gesteinsbildende Minerale im Duenschliff.- 230 pág., 322 fig. 22 tabl, Enke Verlag
WILSON (1989): Igneous Petrogenesis (A global tectonic approach).- 466 páginas, Allen & Unwin
WIMMENAUER, W. (1985): Petrographie der magmátischen und metamorphen Gesteine. -381 pág., 297 fig. Enke Verlag, Stuttgart.

Listado Bibliografía para Geología General

Revistas:
Yoshihiko Tamura, Yoshiyuki Tatsumi, Dapeng Zhao, Yukari Kido and Hiroshi Shukuno (2002): Hot fingers in the mantle wedge: new insights into magma genesis in subduction zones  . - Earth and Planetary Science Letters; Volume 197, Issue 1-2,  Pages 105-116 Abstract

R. B. Trumbull, R. Wittenbrink, K. Hahne, R. Emmermann, W. Büsch, H. Gerstenberger and W. Siebel (1999): Evidence for Late Miocene to Recent contamination of arc andesites by crustal melts in the Chilean Andes (25–26°S) and its geodynamic implications. -Journal of South American Earth Sciences; Volume 12, Issue 2; Pages 135-155  (online)

 

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