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María del Carmen Cabrera SantanaFrancisco José Pérez Torrado
Universidad de Las Palmas de Gran Canaria
MAGMATISMO: DEFINICIÓN, PROPIEDADES Y PROCESOS
PLUTÓNICOS
• Raíz griega: ungüento, espeso• Sistema complejo constituido por fases líquidas, sólidas y gaseosas que se generanfundamentalmente en el Manto Superior de la Tierra (excepcionalmente en la base de la CortezaContinental) a profundidades de hasta 100 Km (< 30 kb de presión) y temperaturas de < 1300 ºC• Fase líquida: masas fundidas silicatadas (excepcionales magmas carbonatados y sulfurosos)• Fase sólida: minerales refractarios que nunca llegaron a fundir y otros que comienzan a cristalizar enel seno de los fundidos• Fase gaseosa: vapor de agua y anhídrido carbónico, principalmente
Representación gráfica de la estructura internade (a) un sólido cristalino, (b) un líquidopolimerizado, (c) un líquido no polimerizado y(d) un gas
MAGMA
• Composición química
PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS (I)
• Depende de: P y T en el área de generación, naturaleza de la rocamadre y porcentaje de fusión parcial• Magmas ultrabásicos (con contenidos en SiO2 <45%), básicos (45-52% de SiO2), intermedios (52-63% de SiO2) y ácidos (>63% de SiO2)
Figura tomada de Francis (1993)
• Temperatura
• Densidad
• Regula el comportamiento de losmagmas respecto al encajante, asícomo de sus cristales en el seno delfundido• Los magmas básicos son másdensos que los magmas ácidos
PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS (II)
• Viscosidad• Resistencia del magma a fluir y constituye uno de los principales factores quecontrolan su modo de emplazamiento y mecanismo eruptivo• Los magmas básicos son menos viscosos que los magmas ácidos
• Contenidoen volátiles
• Factor regulador del mecanismo eruptivo• Ayuda al ascenso del magma: fracturación hidráulica (Pf > Pl)• Efecto despolimerizador en el líquido magmático (reduce su viscosidad)•Mayor solubilidad en magmas ácidos que en magmas básicos
Figura tomada de Anguita y Moreno (1991)
PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS (III)
ÁREAS DE GENERACIÓN DEL MAGMA –MECANISMOS DE FUSIÓN
ÁREAS DE GENERACIÓN • Corteza inferior
•Manto superior astenosférico
Anatexia Magmas palingenéticos
T ≥ 600ºC (Prof. <20 km)
Líquido granítico
Magmas juveniles
T ≥ 1000ºC (Prof. 76-160 km)Líquido basáltico
ÁREAS DE GENERACIÓN DEL MAGMA –MECANISMOS DE FUSIÓN
ASCENSO Y ESTANCAMIENTO DEL MAGMA (I)
Movimiento en poros, luego en venas y
finalmente en fracturas
> 7% fusión parcial → ascenso
<3% fusión parcial → no hay ascenso
Pf > Pl
Figura tomada de Nicolás (1995)
ASCENSO Y ESTANCAMIENTO DEL MAGMA (II)
• Contraste de densidad: ascenso.• Sin contraste: estancamiento• Las cámaras magmáticas se sitúan entre 3y 20 km de profundidad (discontinuidad deMoho, dentro de la corteza o dentro deledificio volcánico)
Figura tomada de Davidson et al.. (2001)
CRISTALIZACIÓN MAGMÁTICA
Plutónicas: Se enfrían en el interior de la Tierra
ROCAS ÍGNEAS: Volcánicas: Se enfrían en el exterior de la Tierra
Subvolcánicas: conductos de las volcánicas
CRISTALIZACIÓN FRACCIONADA:
Series de cristalización de Bowen
ASIMILACIÓN
MEZCLA DE MAGMAS
DIFERENCIACIÓN MAGMÁTICA:
Fusión parcial
MAGMA
FUSIÓN PARCIAL (I)
Extracción del magma cuando se supera el 7% de fusión parcial
Figuras tomadas de Mehier (1995)
FUSIÓN PARCIAL (II)
Diferenciación por fusión parcial:Basaltos alcalinos vs Tholeíticos
Figura tomada de Anguita y Moreno (1991)
15
10
5
00.0 0.2 0.4 0.6 0.8
% TiO2
DunitaHarzburgita
Lherzolita
Basalto tholeítico
Residuo
CRISTALIZACIÓN FRACCIONADA (I)
Olivino Mg - Fe Ca plagioclasa
Mg piroxeno
Mg-Ca piroxeno
anfibol
biotita
(Esp
inel
a)Feldespato Kmoscovita
Cuarzo vs Feldespatoides
Na plagioclasa
Ca-Na plagioclasa
Na-Ca plagioclasa
SERIES DE REACCIÓN DE BOWEN (1922)
CRISTALIZACIÓN FRACCIONADA (II)
Lago de lava en el crater Makaopuhi(Hawai)
Muestras de magmas recogidas a diferentes profundidades (variaciones de T)
Figuras tomadas de Winter (2001)
1170 ºC 1130 ºC
1075 ºC 1020 ºC
CRISTALIZACIÓN FRACCIONADA (III)
Tem
pera
tura
o c
100500% Vídrio
900
1000
1100
1200
1250
1200
1150
1100
1050
1000
9500 0 0 010 10 20 10 102030 40 3050 40 50
Liquidus
FundidoCorteza
Solidus
Olivinos Clinopiroxenos Plagioclasas Opacos
Tem
pera
tura
o C
Lago de lava en el crater Makaopuhi(Hawai)
Muestras de magmas recogidas a diferentes profundidades (variaciones de T)
Figuras tomadas de Winter (2001)
ASIMILACIÓN ENCAJANTE
MAGMA STOPING - XENOLITOSFavorecido por contraste de densidades magma-roca encajante
Figura tomada de Davidson et al. (2001)
MEZCLA DE MAGMAS
Escenarios posibles de mezclas de magmas (sistemas abiertos)
Parámetros de la mezclaMIXING (química) vs MINGLING (física)
SERIES DE ROCAS ÍGNEAS
A partir de un magma juvenil (mantélico) pueden originarse múltiples rocas, desde básicas a ácidas, pertenecientes a las diferentes series
Figura tomada de Mehier (1995)
SERIE DE ROCAS ÍGNEAS
Conjunto de rocas ígneas que se encuentran en una región de la Tierra y que están relacionadas entre sí tanto espacial como temporalmente y con caracteres químicos y mineralógicos comunes que hacen pensar que derivan de una misma fuente magmática.
SERIE TOLEÍTICA:• Basaltos toleíticos (saturados en Si).• Formados a poca profundidad.• Alto grado de fusión parcial• Dorsales Fondos oceánicos• Cuencas tras-arco.
SERIE ALCALINA• Basaltos alcalinos (subsaturados en Si).• Porcentajes pequeños de fusión parcial.• Rifts continentales e Islas Oceánicas
SERIE CALCOALCALINA• Basaltos calcoalcalinos (sobresaturados en Si).• Mezcla de magmas de fusión de Corteza Oceánica + contaminación cortical.• Márgenes activos y Arcos-isla (subducción)
AMBIENTESGEOTECTÓNICOS
BORDES DE PLACAS INTRAPLACAS
CONVERGENTES(DESTRUCTIVOS)
DIVERGENTES(CONSTRUCTIVOS) INTRA-OCEÁNICA INTRA-
CONTINENTAL
MANIFESTACIONES Arcos Islas; Márgenes continentales activos
Dorsales; Dorsales en cuencas tras-arco Islas volcánicas Rift intracontinentales;
Provincias basálticas
SERIES MAGMÁTICAS
Calco-alcalina; Tholeítica; Alcalina Tholeítica Alcalina; Tholeítica Alcalina; Tholeítica
MAGMATISMO Y TECTÓNICA DE PLACAS
CONSOLIDACIÓN MAGMÁTICA
• ORTOMAGMÁTICA: Cristalización del magma según series de reacción
• PEGMATÍTICA – NEUMATOLÍTICA: Hasta 375 ºC. Cristalización fluidos magmáticos en filones ymetasomatismo de roca encajante
• HIDROTERMAL: <375 ºC. Soluciones acuosas cargadas de iones. Cristalización en filones ymetasomatismo de roca encajante
Figura tomada de Davidson et al. (2001)
ROCAS MAGMÁTICAS O ÍGNEAS
PLUTÓNICAS VOLCÁNICAS
PLUTONISMO
•Procede de un magma enfriado en profundidad.•Tiempo prolongado de enfriamiento
Cristales grandes.
•Aflora cuando sufre levantamiento y erosión.
Roca plutónica
MECANISMOS INTRUSIVOS
FORZADOS: Ruptura de la roca encajante.
•Fracturación hidraúlica (Pf)•Diapirismo (contrastes densidad)
PASIVOS: Asimilación de la roca encajante
•Magma stoping
Figura tomada de Davidson et al. (2001)
TIPOS DE INTRUSIONES
Tipos de afloramientosBatolito: Gran tamaño y forma irregularLacolito: Forma lenticularLopolito o manto intrusivo: Forma bicóncavaFacolito: En pliegues
De orden mayor (Plutónicas):
Sills: Intrusiones horizontales, paralelas a los estratosDiques: cortan a los estratosCone-sheet: Sistema cónico de diques
De orden menor (subvolcánicas):
Figura tomada de Tarbuck y Lutgens (2005) Figura tomada de Bastida (2005)
REFERENCIAS• Anguita, F. y Moreno, F. (1991): Procesos geológicos internos. Ed. Rueda, Madrid. 232 pp.
• Davidson, J.P.; Reed, W.E. y Davis, P.M. (2001): Exploring Earth. An introduction to PhysicalGeology (2nd edition). Ed. Prentice Hall, Londres. 549 pp.
• Francis, P. (1993): Volcanoes. A planetary perspective. Ed. Oxford University Press, Oxford. 443 pp.
• Mehier, B. (1995): Magmatisme et Tectonique des Plaques. Ed. Ellipses, Paris. 256 pp.
• Nicolas, A. (1995): Las montañas bajo el mar. Ed. Springer-Verlag Ibérica, Barcelona. 200 pp.
•Tarbuck, E.J. y Lutgens, F.K. (2005): Ciencias de la Tierra. Una introducción a la Geología Física (8ªedición). Ed. Pearson-Prentice Hall, Madrid. 710 pp.
•Winter, J.D. (2001): An introduction to igneous and metamorphic petrology. Ed. Prentice Hall, NewJersey. 697 pp.