Por: Juanangel G. Díaz M.

USAC – CUNOR – CARRERA DE GEOLOGÍA

Curso de Petrología de Rocas Ígneas 0742http://geocunor.jimdo.com

1. CONCEPTOS Y DEFINICIONES

Lava de la caldera Kilauea, el volcán más hiperactivo de las islas hawaianas.

1. CONCEPTOS Y DEFINICIONES

Las rocas ígneas derivan su nombre del latín «ignis» que significa fuego y pueden formarse tanto en la superficie

como hasta los 250km de profundidad.

PETROLOGÍA: Es la ciencia que se ocupa de las rocas que están formadaspor conjuntos minerales definidos y constituyen la mayor parte de la Tierra.Trata del modo de ocurrencia, composición, clasificación, origen de lasrocas ígneas y sus relaciones con los procesos e historia geológicos.

1. CONCEPTOS Y DEFINICIONES

Izq. Estructura Diagenética: tallo crinoide de carbonatado siendo reemplazado por Marcasita en una concreción de Siderita.

Der: Lóbulos de magma Andesítico emplazado en venas reticulares de Microsienita parcialmente fundida que corta una Sienita más

joven, Noruega. Gill 2010.

A la Petrología la auxilian estas disciplinas:

PETROGRAFÍA: Que pone énfasis en la parte puramente descriptiva de laciencia de las rocas desde el punto de vista de textura, mineralogía,composición química.

PETROGÉNESIS: Se ocupa del origen y ocurrencia de las rocas.

Y qué diferencia existe entre la Petrogénesis y la Diagénesis?

1. CONCEPTOS Y DEFINICIONES

Describa las siguientes fotografías

1. CONCEPTOS Y DEFINICIONES

A. OBSIDIANA: Vidrio volcánico

B. INDOCHINITA: Vidrio de impacto

C. GILSONITA: Petróleo solidificado naturalmente

D. ANTRACITA: Carbón metamorfizado

Son las mismas

rocas o son distintas?

A.

D.

B.

C.

Entonces, cómo podemos diferenciarlas?

Cuáles son los

minerales que las

conforman?

1. CONCEPTOS Y DEFINICIONES

A. CRETA: Roca carbonatada biogénica

B. DIATOMITA: Roca carbonatada biogénica

C. KAOLINITA: Arcilla mineral masiva por

alteración del Fd.

Las Rocas pueden parecerse, peroNO ser iguales en componentes yorígenes

A. B.

C.

Y ahora?

2. DISTRIBUCIÓN DE ROCAS EN LA TIERRA

Comparación de la abundancia relativa de rocas por los tipos de roca

dominante tanto en la Corteza como en la superficie Terrestre.

65%

27%

8%

Abundancia relativa de Rocas en la Corteza Terrestre

Ígnea Metamórfica Sedimentaria

34%

35%

16%

15%

Abundancia relativa de Rocas en la superficie Terrestre

Ígneas & Metam Lutita Caliza Arenisca

Cuáles son las rocas más

abundantes en la corteza?

2. DISTRIBUCIÓN DE ROCAS EN LA TIERRA

Los elementos más abundantes de la Corteza Terrestre. NCSSM 2002

Cuáles serían

los elementos

más

abundantes

del Manto?

…Y los del

Núcleo?

Mn (0.10%)

P (0.10%)

Todos los restantes: (0.77%)

Elementos

Minoritarios

Elementos

Mayoritarios

2. DISTRIBUCIÓN DE ROCAS EN LA TIERRAA

bu

nd

an

cia

: áto

mo

s d

e e

lem

en

tos p

or

10

6d

e S

i

Número atómico

Metales Industriales están en Rojo

Metales Preciosos en Morado

Elementos de Tierras raras en Azul

Elementos formadores de Rocas

Metales más raros

Abundancia de los

elementos químicos

de la Corteza

superior de la

Tierra. Los

elementos de tierras

raras no son los

más pesados en la

corteza pero sí los

más siderófilos, que

han sido

empobrecidos y

vaciados en el

núcleo de la Tierra,

pero su abundancia

en meteoritos es

alta. Adicionalmente

Te y Se se ha

empobrecido en la

corteza debido a la

formación de

hidratos volátiles.

Goldschmidt 1937.

2. DISTRIBUCIÓN DE ROCAS EN LA TIERRA

Diferentes conjuntos geotectónicos a nivel mundial. Thompson & Turk 2004

Qué tipos de rocas

asociaría a cada

rasgo geotectónico?

2. DISTRIBUCIÓN DE ROCAS EN LA TIERRA

Provincias Geológicas Continentales y edades de la Corteza Oceánica. USGS 2009

TAREA: Identificar nombre y características de las grandes provincias ígneas

Entregar 06/Ago

2. DISTRIBUCIÓN DE ROCAS EN LA TIERRA

Las rocas Ígneas Volcánicas y Plutónicas

la Norte y Centroamérica.

K. Hamblin, 2010

Las Rocas Ígneas en Norte yCentroamérica se concentranen márgenes de placaconvergentes, (activos) o encinturones montañosos(inactivos), p.e. Las Rocosasmás antiguos son rocasintrusivas que están enEscudos, (p.e. Canadá)

Aún así, estas rocas seformaron probablementecuando estuvieron en margenconvergente. Las rocasígneas son raras enplataformas estables, pero sepueden formar sobre «plumasdel manto» con la del parqueYellowstone

Rocas Volcánicas Rocas Plutónicas

Infiera el tipo de roca

ígnea presenta el mapa

2. DISTRIBUCIÓN DE ROCAS EN LA TIERRA

Principales litologías de Guatemala y su contexto tectónico, enfatizando

las rocas Ígneas. Brokard, 2009.

Intrusivos

Efusivos

Basalto lunar, obtenida por la Misión Apollo 14

BIENVENIDO AL CURSO DE PETROLOGÍA DE ROCAS ÍGNEAS

3. NATURALEZA DE LAS ROCAS ÍGNEAS

Erupción del Monte Pinatubo (plineana)

junio de 1991, Filipinas. Gill 2010.

Las ROCAS ÍGNEAS han jugado elmayor rol en la evolución de la cortezaterrestre, son los precursores de lasrocas Sedimentarias

Los magmas se forman en el manto yen la corteza inferior, las cualesascienden hacia la superficie porqueson menos densas que la roca que lesrodea y pueden cristalizar total oparcialmente a profundidades distintas.

Si los magmas cristalizan enprofundidad se les llama rocasPlutónicas, (Plutón = dios delinframundo) que consolidan cuerposintrusivos. Si los magmas se aproximany rompen la superficie, ocurrenerupciones volcánicas, produciendorocas Volcánicas (Vulcano = dios delfuego) o Efusivas/Extrusivas.

3. NATURALEZA DE LAS ROCAS ÍGNEAS

Condiciones* de P-T para la diagénesis, metamorfismo y magmatismo. F. Alda 2013. *Los límites

no necesariamente son rectilíneos.

A poca profundidad no se producen cambios en la estructura de la roca,pero sí la litificación de los sedimentos. El final de la litificación de lossedimentos y del metamorfismo se identifican por la aparición de ciertosminerales característicos, en el caso de la materia orgánica, desaparece elpetróleo (línea muerta) y aparece la antracita. Donde el metamorfismoacaba, inicia la anatexia o fusión parcial para dar lugar al magmatismo.

3. NATURALEZA DE LAS ROCAS ÍGNEAS

Lava de tipo cordada, fluyendo a través de volcanes basálticos

Los magmas pueden intruir la roca circundante por inyección en fracturas,crear domos en la rocas sobreyacentes, o puede fundir la roca caja creandoel proceso de asimilación.

Los Análisis químicos han revelado una gran variedad, pero la gran mayoríaconsiste de silicatos fundidos, de lo cual depende la Viscosidad, y se puedecatalogar en dos tipos: Máficos (100-1200°C y ~50% de sílice) y lasFélsicas (menores a 850°C y 65-77% de sílice).

Además contiene H2O que conforma más 90% de volátiles, CO2 y H2S ycorresponde desde el 0.1 al 15% en peso del magma.

4. NOCIONES DE FASES MINERALÓGICAS

Relación °T vs % en peso de los minerales.

Una fase mineral indica el grado de estabilidad que posee un mineral almomento de cristalizar. Los diagramas de Fase en el caso de las rocasígneas ayudan a entender la variación química que existe en un mineral deun determinado elemento(s) en función de la Temperatura, lo que se conocecomo una Solución Sólida o solución en estado sólido

% en peso de minerales

Te

mp

era

tura

4. NOCIONES DE FASES MINERALÓGICAS

Diagramas de Fase P/T para el Carbono y el Cuarzo, las líneas punteadas indican límites

variables en función de las condiciones de formación.

Los diagramas de fase pueden incluir un elemento como en el caso delCarbono o un mineral, como el caso del Cuarzo junto a su Punto Crítico

4. NOCIONES DE FASES MINERALÓGICAS

Izq. Microcristal euhedral de Plg zonado con macla Carlsbad en una Dacita, campo visual 4mm, XPL.

Der.: Megacristal de Plg zonada mostrando un efecto iridiscente (schiller efect), en una roca gabroica.

El zonado composicional ocurre cuando diferentes partes de un mineraltienen diferente composición producido por varios mecanismos desustitución.

Uno de los minerales que típicamente presenta esta característica es laserie de las Plagioclasas, que desde las mayores temperaturas sustituye laCa-Plg hasta llegar a ser reemplazada por la Na-Plg.

4. NOCIONES DE FASES MINERALÓGICAS

Arriba: Imagen SEM de un cristal de

Olivino, en donde las partes gris

claro del cristal están enriquecidas

en Mg, mientras que las partes

brillantes es rica en Fe.

Der.: Sistema Ternario de los

Feldespatos (Alcalinos y

calcasódicos)

▲°T

Zona de

Desmezcla

En dónde tendría

cabida las reacciones

de exsolución

…Y los

feldespatoides?

5. SERIE DE REACCIONES DE BOWEN

Izq.: Tabla de las Series de

Reacciones de Bowen, en donde

caracteriza el tipo de silicato

cristalizando. Der.: Norman Levi

Bowen sentó las bases para el estudio

de las rocas y minerales desde el

punto de vista Geoquímico y

Geofísico.

En 1915 el petrólogo canadiense Norman L.Bowen publicó el libro «La Evolución de las RocasÍgneas» en donde describió dos secuencias decristalización para los silicatos al ir enfriándosemagmas de tipo basáltico. El orden de cristalizaciónestá determinado por dos factores principales:

Termodinámica del proceso de cristalización

La composición del magma que cristaliza.

5. SERIE DE REACCIONES DE BOWEN

Clasificación de las Rocas Ígneas comunes basadas en la textura, color y composición . El tamaño

de la fuente en el nombre de las rocas indica su abundancia en la superficie. K. Hamblin, 2010

Félsica Intermedia Máfica Ultramáfica

Sílica

(% peso)

Densidad

(g/cm3)

Volumen

(%)

Afanítica

(Extrusiva)

Fanerítica

(Intrusiva)TE

XT

UR

A

Ms - Bt

COLOR

TEMPERATURA 900°C 1000°C 1200°C700°C 800°C

Indique la serie

Ca-Na Plg

COMPOSICIÓN Ácido Intermedio Básico Ultrabásico

Indique las

Temperaturas

Mg, Fe, Ca

Estables en superficieInestables en superficie

K, Na, Si

5. SERIE DE REACCIONES DE BOWEN

Secuencia de los Fd en las rocas

intrusivas. Orden aprox. de separación

normal de una serie de magmas. Modif.

de Tröger y Goldschmidt, 1975.

Esta serie de cristalización fuepropuesta por Norman Bowen, unode los pioneros en estudiosexperimentales con rocas ígneas,quien propuso un esquemageneralizado para mostrar unasecuencia de cristalizaciónfraccional a partir de la fusión.

Divide la serie de reacción enContinua y Discontinua. Noobstante, no explica el origen demuchas rocas ígneasadecuadamente.

Cómo Bowen desarrolló la serie de

cristalización?

5. SERIE DE REACCIONES DE BOWEN

Una localidad llamada

Los Palisades, Nueva

Yersey, EEUU demostró

la cristalización

fraccional. Arriba:

Secuencia de eventos.

Abajo: El cambio

vertical químico se

refleja en su textura.

1. Ol cristalizan primero

dejando un magma de

composición A.

2. Px y An cristalizan,

cambiando el magma

en composición a B

3. Debido a que el Px

se instala primero, un

gradiente de Px y Plg

se establece.

4. Finalmente el Px cristaliza

por completo y la Plg sigue

hasta cristalizar en un

magma de composición D.

Plg

Magma de

composición D

Plg

Px

Magma de

composicón C

Plg

Px

Magma de

composicón B

Ol

Magma de

composicón B

5. En laboratorio se estableció un

orden de cristalización de

minerales en magma (Ol-Px-Plg)

6. Al irse enfriando, los minerales

cristalizan a distintas °T, el resto

del magma tiene composición

7. Los Mins. quedan ordenados

con Ol abajo, un gradiente de Px

y Plg en medio y sólo Plg arriba.

8. Estos

hallazgos

explican la

composición

del sill, la

intrusión

basáltica en

Palisades.

9. Basalto de grano

fino en los bordes.

Arenisca

Basalto

Na-Plg - Ol

Ca-Plg + Px - Ol

Ol

Basalto

Arenisca

< -

----

---

~2

60

m -

----

----

>

Distribución de Temperatura en un dique vertical de 1 km de espesor y en la roca encajante

(inicialmente a 0°C) en función del tiempo. Curvas etiquetadas por edad. El modelo asume una

temperatura inicial de intrusión de 1200 ºC y enfriamiento por conducción. Jaeger, (1968)

5. SERIE DE REACCIONES DE BOWEN

Distancia (en km)

Dique

5. SERIE DE REACCIONES DE BOWEN

Valores de la Presión en el interior

de la Tierra, los diamantes

requieren alrededor de ~ 5GPa

La Regla de oro de la Presión =

0.1GP = 1kb cada 3.3km

1kb = 14,500PSI

Calor de la acrecióntemprana ydiferenciación de laTierra (aún permanecelentamente alcanzandola superficie

Calor emitido por eldecaimiento radioactivode isótopos inestables.

Cuáles son las fuentes de calor de la Tierra?

Manto Inferior

Prv + Per + Spl + Wus

Manto Superior

(Ol-Px-Gr)

Núcleo Interno: Fundido

Núcleo Externo: (Ni, Fe)

+ Elementos radioactivos

Region D

Pos-Prv + Ca+(Mg,Fe)O

Corteza

Esta zona, es un

remanente de la

formación de la

Tierra, Influencia

sobre el Núcleo y el

Manto

5. SERIE DE REACCIONES DE BOWEN

Distintas situaciones en las que varía el gradiente geotérmico en la litosfera

Condiciones del Gradiente geotermal en la Corteza.

A: Condición normal B: Dorsal Meso-

oceánica

C. Hot Spot

(Pluma del Manto)

D. Arco de Islas

(Zona de Subducción)

SERIE DE REACCIONES DE BOWEN

Variaciones del gradiente geotérmico

Rocas Sedimentaria

Corteza Oceánica

Isotermas Corteza Continental

Colapso

Gravitacional

Extensión

Litosfe

ra C

ontinenta

l

Litosfe

ra O

ceánic

a

Manto

(Astenosfera) Manto

(Astenosfera)

Zona de intensa

cizallaManto (Litosfera)

Litosfera caliente