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Rocas Igneas: - El Magma: Naturaleza de los magmas - De Los Magmas a las rocas. Textura Igneas: Factores que afectan el tamaño de los cristales - Tipos de textura igneas. Composiciones Igneas: Composicion Granitica Vs Comp. Balsatica. - Contenido de Silice. - Denominacion rocas Igneas:Rocas Felsicas - Rocas Intermedias (Andesiticas) - Rocas Maficas (Basalticas) - Rocas Piroclasticas.

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Origen de Los Magmas: Generacion de Magmas a partir de rocas solidas. Evolucion de Los Magmas: Serie de Reaccion Bowen y Comp. de rocas Igneas - Asimilacion y Mezcla de Magmas. Fusion Parcial y Formacion de Magmas: Formacion de Magmas Basalticos - Formacion de Magmas Andesiticos y Graniticos.

RUTAS GEOLOGICAS ARAUCANIA

GEOLOGIA GENERAL

ROCAS IGNEAS

Rocas Igneas y Procesos

GEOLOGIA GENERAL - Procesos y Rocas Igneas


Extracto : "Ciencias de la Tierra 8 EdicionUna Introducción a la Geología FísicaEdward J. Tarbuck, Frederick K. Lutgens".

Rocas Igneas

Las rocas ígneas forman la mayor parte de la corteza terrestre. De hecho, con la excepción del núcleo exterior líquido, la porción sólida restante de nuestro planeta es básicamente una enorme roca ígnea parcialmente cubierta por una delgada capa de rocas sedimentarias. Por consiguiente, para comprender la estructura, composición y funcionamiento interno de nuestro planeta, es esencial un conocimiento básico de las rocas ígneas.

Magmas. El material de las rocas ígneas.

Rocas ígnea Introducción

En nuestra discusión del ciclo de las rocas, se señaló que las rocas ígneas (ignis= fuego) se forman conforme se enfría y solidifica una roca fundida. Abundantes pruebas apoyan el hecho de que el material parental de las rocas ígneas, denominado magma, se forma por un proceso denominado fusión parcial. La fusión parcial se produce a varios niveles dentro de la corteza terrestre y el manto superior a profundidades que pueden superar los 250 kilómetros

Una vez formado, un cuerpo magmático asciende por flotación hacia la superficie porque es menos denso que las rocas que los rodean. Cuando la roca fundida se abre camino hacia la superficie, produce una erupción volcánica espectacular. El magma que alcanza la superficie de la superficie se denomina lava. A veces la lava se emite en forma de surtidores que se producen cuando los gases que escapan impulsan la roca fundida desde las cámara magmática. En otras ocasiones el magma es expulsado de una chimenea de una manera explosiva, provocando una erupción catastrófica. Sin embargo, no todas las erupciones son violentas; algunos volcanes generan tranquilas emisiones de lavas muy fluidas.

Las rocas ígneas que se forman cuado se solidifica la roca fundida en la superficie terrestre se clasifican como extrusivas (ex=fuera; trudere=empujar) o volcánicas (de Vulcano, el dios del fuego). Las rocas ígneas extrusivas son abundantes en la costa occidental del continente americano, incluido los conos volcánicos de la cordillera de Cascade y las extensas coladas de lava de la llanura de Columbia. Además, muchas islas oceánicas tipificada por la cadena Hawaiana, están compuestas casi por completo de rocas ígneas extrusivas.

EL magma que pierde su movilidad antes del alcanzar la superficie acaba cristalizando en profundidad.. Las rocas ígneas que se forman en profundidad se denominan intrusivas (in=dentro; trudere= empujar) o plutónicas (de plutón, el dios del mundo inferior en la mitología clásica). Las rocas ígneas intrusivas nunca se observarían si la corteza no ascendiera y las rocas cajas no fueran eliminadas por la erosión. (Cuando una masa de roca de la corteza esta expuesta, es decir, no cubierta por un suelo , se denomina afloramiento.). En muchas partes existen alforamientos de rocas ígneas intrusivas, como el Monte Washington, New Hamshire, La Stone Mountain, Georgia; Las Black Hills, Dakota del Sur, y el Parque Nacional Yosemite, California.

 

¿ Son las Lavas y Los magmas lo mismo ?

No, pero su composición podría ser similar. Ambos términos describen roca fundida o líquida. El magma existe debajo de la superficie de la Tierra, y la lava es roca fundida que ha alcanzado la superficie. Por esta razón pueden tener una composición similar. La Lava se produce a partir del magma, pero en general ha perdido materiales que escapan en forma de gaseosa, como el vapor de agua.

 

Naturaleza de Los Magmas

Lo magmas son material completa o parcialmente fundido, que al enfriarse se solidifican y forma una roca ígnea. La mayoría de los magmas constan de tres partes: un componente líquido, un componente sólido y una fase gaseosa.

La porción líquida, llamada fundido, esta compuesta por iones móviles de los elementos que se encuentran comúnmente en la corteza terrestre. El fundido esta formado principalmente por iones de silicio y oxigeno que se combinan fácilmente y forman sílice (SiO2), así como cantidades menores de aluminio, potasio, calcio, sodio, hierro y magnesio.

Los componentes sólidos (si los hay ) del magma son silicatos ya cristalizados desde el fundido. Conforme una masa de magma se enfría, aumenta el tamaño y la cantidad de los cristales. Durante el último estadio del enfriamiento, una masa de magma es, básicamente, un sólido cristalino con cantidades solo menores de fundido.

El vapor de agua (H2O), el dióxido de Carbono (CO2) y el dióxido de azufre (SO2) son los gases más comunes hallados en el magma y están confinados por la inmensa presión ejercida por las rocas suprayacentes. Estos componentes gaseosos, denominados volátiles, se disuelven dentro del fundido. (los volátiles son los materiales que se evaporarán “forman un gas” fácilmente a las presiones de la superficie.) Los volátiles continúan formando parte del magma hasta que éste se acerca a la superficie (ambiente de baja presión) o hasta que la masa de magma cristaliza, momento en el que cualquiera de los volátiles restantes migra libremente. Estos fluidos calientes representan un papel importante en el metamorfismo.

 


Extracto : "Ciencias de la Tierra 8 EdicionUna Introducción a la Geología FísicaEdward J. Tarbuck, Frederick K. Lutgens".

De los magmas a las Rocas

Conforme se enfría un magma, los iones del fundido empiezan a perder movilidad y a disponerse en estructuras cristalinas ordenadas. Este proceso, denominado cristalización, genera granos minerales silicatados que se encuentran dentro del fundido remanente.

Antes de examinar como cristaliza un magma, veamos primero cómo se funde un sólido cristalino sencillo.

En cualquier sólido cristalino, los iones están dispuestos según empaquetado regular. Sin embargo, no carecen de movimiento. Exhiben un tipo de vibración restringida alrededor de puntos fijos. Conforme la temperatura aumenta, los iones vibran cada vez más deprisa y, por consiguiente, colisionan con más intensidad con sus vecinos.

Por tanto, el calentamiento hace que los iones ocupen más espacio provocando la expansión del sólido., que consiste en iones uniformemente empaquetados, en un líquido compuesto por iones desordenados que se mueven libremente.

Figura ROCIGN-01.

A. Vista de cerca de cristales entrecrecidos en una roca ígnea de grano grueso. Los cristales más grandes tienen alrededor de un centímetro de longitud.

B. Microfotografía de cristales entrecrecidos en una roca ígnea de grano grueso. (Fotos de E.J Tarbuck)

En el proceso de cristalización, el enfriamiento invierte los acontecimientos de la fusión. Conforme disminuye la temperatura del líquido, los iones se acercan a medida que disminuye su velocidad de movimiento. Cuando se enfrían suficientemente, las fuerzas de lso enlaces químicos confinarán de nuevo los átomos en una disposición cristalina ordenada.

Cuando el magma se enfría, son generalmente los átomos de silicio y oxigeno los que primero se enlazan para formar tetraedros de silicio-oxígeno, los bloques de construcción básica de los silicatos. Conforme el magma sigue perdiendo calor hacia su entorno, los tetraedros se unen entre si y con otros iones para formar embriones de núcleos de cristales. Los núcleos crecen lentamente conforme los iones pierden su movilidad y se unen a la red cristalina.

Los primeros minerales que se forman tienen espacio para crecer y tienden a tener caras cristalinas mejor desarrolladas que los últimos, que rellenan el espacio restante. Por último, todo el magma se transforma en una masa sólida de silicatos interpenetrados que denominamos rocas ígneas (Figura ROCIGN-01).

Como veremos más adelante, la cristalización del magma es mucho más compleja de lo que se acaba de describir. Mientras que un compuesto sencillo, como el agua, cristaliza a una temperatura específica, las solidificación del magma con su diversidad química as menudo abarca un intervalo de temperatura de 200ºC. durante la cristalización, la composición del fundido cambia continuamente a medida que los iones son retirados de manera selectiva e incorporados en los primeros minerales que se forman. Si el fundido se separa de los primeros minerales que se forman, su composición será distinta de la del magma original. Por tanto, un solo magma puede generar rocas con una composición muy diferente. Por consiguiente, existe una gran variedad de rocas ígneas. Volveremos a esta importante idea más adelante.

La cristalización del magma es compleja. No obstante, es posible clasificar las rocas ígneas en función de su composición mineral y de las condiciones bajo las cuales se formaron. El ambiente durante la cristalización puede deducirse de manera aproximada del tamaño y la ordenación de los granos minerales, una propiedad denominada textura. Por consiguiente, las rocas ígneas se clasifican por su textura y composición mineral. Consideraremos estas dos características de las rocas en las siguientes secciones.

 


Extracto : "Ciencias de la Tierra 8 EdicionUna Introducción a la Geología FísicaEdward J. Tarbuck, Frederick K. Lutgens".

Texturas Igneas

El término textura, cuando se aplica a una roca ígnea, se utiliza para describir el aspecto general de la roca en función del tamaño, forma y ordenamiento de sus cristales (Figura ROCIGN-02). La textura es una característica importante porque revela datos sobre el ambiente en el que se formó la roca. Esto permite a los geólogos hacer deducciones sobre el origen de la roca mientras trabajan en el campo donde no disponen de un equipo sofisticado.

 

Factores que afectan el tamaño de los cristales.

Tres factores contribuyen a la textura de las rocas ígneas:

(1) La velocidad a la cual se enfría el magma

(2) La cantidad de sílice presente

(3) La Cantidad de gases disueltos en el magma

De ellos, la velocidad de enfriamiento es el factor dominante, pero como todas las generalizaciones, esta tiene muchas excepciones.

 

Conforme una masa de magma se enfría, disminuye la movilidad de sus iones. Un cuerpo magmático muy grande localizado a gran profanidad se enfriará durante un período de quizá decenas o centenares de millones de años. Al principio, se forman relativamente pocas poco núcleo cristalinos. El enfriamiento lento permite la migración de los iones a grandes distancias de forma que pueden juntarse con alguna de las escasas estructuras cristalinas existentes. Por consiguiente, el enfriamiento lento promueve el crecimiento de menos cristales, pero de mayor tamaño.

Por otro lado, cuando el enfriamiento se produce más deprisa (por ejemplo, en una delgada colada de lava) los iones pierden rápidamente su movilidad y se combinan con facilidad. Esto provoca el desarrollo de numerosos núcleos embrionarios, que compiten a la vez por los iones disponibles. La consecuencia es una masa sólida de pequeños cristales intercedidos.

Cuando el material fundido se enfría rápidamente puede no haber tiempo suficiente para que los iones se dispongan en una red cristalina. A las rocas que consiste en iones desordenados se las denomina vidrios.

 


Extracto : "Ciencias de la Tierra 8 EdicionUna Introducción a la Geología FísicaEdward J. Tarbuck, Frederick K. Lutgens".

Tipos de Textura ígnea

Como hemos, visto, el efecto del enfriamiento sobre las texturas de las rocas es bastante directo. El enfriamiento lento promueve el crecimiento de grandes cristales mientras que el enfriamiento rápido tiende a generar cristales más pequeños. Consideremos los otros dos factores que afectan al crecimiento del cristal conforme examinemos los principales tipos de textura.

 

Textura afanítica ( a= no; phaner =visible). Por definición , los cristales que constituyen las rocas afaníticas son demasiado pequeños para que los minerales individuales se distingan a simple vista (Figura ROCIGN-02A). Dado que

La identificación del mineral no es posible, normalmente caracterizamos las rocas de grano fino por su color claro intermedio u oscuro. Utilizando esta clasificación, las rocas afaniticas de color claro son las que contienen fundamentalmente silicatos no ferromagnesianos y de color claro, y así sucesivamente.

 

En muchas rocas afaniticas se pueden observar los huecos dejados por las burbujas de gas que escapan conforme se solidifica el magma. Esas aberturas esféricas alargadas se denominan vesículas y son más abundante en la parte superior de una colada de lava donde el enfriamiento se produce lo bastante deprisa como par la lava, conservando así las aberturas producidas por las burbujas de gas en expansión.

 

Textura Fanerítica (de grano grueso). Cuando grandes masas de magma se solidifican lentamente bastante por debajo de la superficie , forman las rocas ígneas que muestran una estructura de grano grueso denominada fanerítica. Estas rocas de grano grueso consisten en una masa de cristales intercrecidos que son aproximadamente del mismo tamaño y lo suficientemente grandes como para que los minerales individuales puedan identificarse sin la ayuda de un microscopio ( Figura ROCIGN-02B). Los geólogos suelen utilizar una lupa que les ayuda a identificar los minerales de grano grueso.) Dado que las rocas faneríticas se forman en el interior de la corteza terrestre, su afloramiento en la superficie de la tierra solo ocurre después de que la erosión elimina el recubrimiento de rocas que una vez rodearon las cámaras magmáticas.

 

Textura porfídica. Una gran masa de magma localizada profundamente puede necesitar de decenas a centenares de miles de años para solidificar. Dado que los diferentes minerales cristalizan a temperaturas diferentes (así como a velocidades diferentes) es posible que algunos cristales se hagan bastante grandes mientras que otros estén empezando a formarse. Si el magma que contiene algunos cristales grandes cambia de condiciones (por ejemplo, saliendo a la superficie) la porción líquida restante de la lava se enfriará relativamente rápido. Se dice que la roca resultante, que tiene grandes cristales incrustados en una matriz de cristales más pequeños, tiene una textura porfídica (Figura ROCIGN-02C). los grandes cristales que hay en una roca de este tipo se denominan fenocristales (pheno=mostrar; cristal=cristal), mientras que la matriz de cristales más pequeños se denomina pasta. Una roca con una textura de este tipo se conoce como pórfido.

Figura ROCIGN-02 Texturas de las rocas ígneas.

  1. Afanítica (grano fino)
  2. Fanerítica (Grano grueso )
  3. Porfídica (Granos grandes rodeados por una matriz).
  4. Vítrea (enfriamiento demasiado rápido para formar cristales)

Fotos de E. J Tarbuck.)

 

Textura vítrea. Durante algunas erupciones volcánicas la roca fundida es expulsada hacia la atmósfera donde se enfría rápidamente. Este enfriamiento rápido puede generar rocas que tienen una textura vítrea. Como indicamos antes, el vidrio se produce cuando los iones desordenados se antes de poder unirse en una estructura cristalina ordenada. La obsidiana, un tipo común de vidrio natural, es de aspecto similar a una pieza oscura de vidrio corriente o manufacturado ( Figura ROCIGN-02D).

 

En algunas lugares aparecen capas de obsidiana (denominadas coladas de obsidiana) de varias decenas de centímetros (Figura ROCIGN-03). Por tanto, el enfriamiento rápido no es el único mecanismo mediante el cual puede formarse una textura vítrea. Como regla general , los magmas con un elevado contenido en sílice tienden a formar estructuras largas y en cadena antes de que la cristalización sea completa. Estas estructuras, a su vez, impìden el transporte iónico y aumentan la viscosidad del magma. (la viscosidad es una medida de la resistencia del fluido a fluir.)

 

EL magma granítico, que es rico en sílice, puede ser emitido como una masa extremadamente viscosa que acaba solidificando como un vidrio. Por el contrario, el magma basáltico, que contiene poco sílice , forma lavas muy fluidas que, tras enfriarse, suelen generar rocas cristalinas de grano fino. Sin embargo , la superficie de la lava basáltica que puede enfriarse con la suficiente rapidez como para dar lugar a una fina capa vítrea. Además, los volcanes hawaiianos a vece emiten fuentes de lava que arrojan la lava basáltica decenas de metros en el aire. Una actividad de este tipo puede producir hilos de vidrio volcánico denominado Cabellos de Pele, que reciben su nombre de la diosa hawaiiana de los volcanes.

 

Textura piroclástica Algunas rocas ígneas se forman por la consolidación de fragmentos de roca individuales que son emitidos durante erupciones volcánicas violentas. Las partículas expulsadas pueden ser cenizas muy finas, gotas fundidas o grandes bloques angulares arrancados de las paredes de la chimenea volcánica durante la erupción. Las rocas ígneas formadas por estos fragmentos de roca se dice que tienen una textura piroclastica o fragmental. (Figura ROCIGN-04).

 

Un tipo común de roca piroclástica denominada toba soldada está compuesta por finos fragmentos de vidrio que permanecieron lo suficientemente calientes durante su vuelo como para fundirse juntos tras el impacto. Otras rocas piroclásticas están compuestas por fragmentos que se solidificaron antes del impacto y se cementaron juntos algún tiempo después. Dado que la rocas piroclásticas están compuestas de partículas o fragmentos individuales antes que de cristales interconectados, sus texturas suelen ser más parecidas a las de las rocas sedimentarias que a las de las otras rocas ígneas.

Figura ROCIGN-03. Esta colada de obsidiana fue emitida desde una chimenea a lo largo de la pared meridional de la caldera New Bery, Oregón. Obsévese la carretera para escala (Foto de E.J. Tarbuck).

Fiagura ROCIGN-04 textura piroclástica. Esta roca volcánica consiste en fragmentos de rocas angulares englobados en una matriz de cenizas de color claro. (Foto de E.J Tarbuck).

 

Textura pegmatítica .bajo condiciones especiales, pueden formarse rocas ígneas de grano especialmente grueso, denominadas pegmatitas. Esas rocas, que están compuestas por cristales interconectados todos mayores de un centímetro de diámetro, se dice que tienen una textura pegmatítica. La mayoría de las pegmatitas se encuentran alrededor de los márgenes de las rocas plutónicas como pequeñas masas o venas delgadas que comúnmente se extienden en la roca huésped adyacente.

Las pegmatitas se forman en las últimas etapas de la cristalización, cuando el agua y otros volátiles, como el cloro, el flúor y el azufre, forman un porcentaje inusualmente elevado del fundido. Dado que la migración iónica aumenta en ambos ambientes ricos en líquido, los cristales que se forman son anormalmente grandes. Por tanto, los grandes cristales que se forman son anormalmente grandes. Por tanto, los grandes cristales de las pegmatitas no son consecuencia de de historias de enfriamiento excesivamente largas, sino que son consecuencia del ambiente rico en líquido en el que lugar la cristalización.

La composición de la mayor parte de las pegmatitas es parecida a la del granito. Por tanto, las pegmatitas contienen cristales grandes de cuarzo, feldespato y moscovita. Sin embargo algunas contienen cantidades significativas de minerales comparativamente raros y, por tanto, valiosos ( véase recuadro ROCIGN-01).

 


Extracto : "Ciencias de la Tierra 8 EdicionUna Introducción a la Geología FísicaEdward J. Tarbuck, Frederick K. Lutgens".

Composiciones Ígneas

Las rocas ígneas están compuestas fundamentalmente por silicatos. Además, la composición mineral de una roca ígnea concreta esta determinada en última instancia por la composición química del magma a partir del cual cristaliza. Recordemos que el magma esta compuesto fundamentalmente por los ocho elementos químicos que son los principales constituyentes de los silicatos. El análisis químico demuestra que el oxígeno y el silicio (normalmente expresado como contenido en sílice (SiO2) de un magma ) son los constituyentes mayoritarios de las rocas ígneas, estos dos elementos, más los los iones aluminio (Al), Calcio (Ca), Sodio (Na), potasio (K), magnesio (Mg), Hierro (Fe) constituyen aproximadamente el 98 por ciento en peso de muchos magmas. Además, el magma contiene pequeñas cantidades de muchos otros elementos, entre ellos el titanio y el manganeso, y trazas de muchos elementos más raros, como oro, plata y uranio.

Conforme el magma se enfría y solidifica, esos elementos se combinan para formar dos grupos importantes de silicatos. Los silicatos oscuros ( o ferromagnesianos) son minerales ricos en hierro y en magnesio, o en ambos, y normalmente con bajo contenido en sílice. El olivino, el piroxeno, el anfibol y la bestita son los constituyentes ferromagnesianos comunes de la corteza terrestre. Por el contrario, los silicatos claros contienen mayores cantidades de potasio, sodio y calcio que de hierro y magnesio, como grupos, esos minersales son más ricos en sílice que los silicatos oscuros. Entre los silicatos claros se cuentan el cuarzo, la moscovita y el grupo mineral mas abundante, los feldespatos.

Los feldespatos constituyen al menos el 40 por ciento de la mayoría de las rocas ígneas. Por tanto, además del feldespato, las rocas ígneas contienen alguna combinación de los otros silicatos claros y oscuros que se han enumerado.

 

Composiciones graníticas frente a composiciones basálticas

Pese a su gran diversidad composicional, las rocas ígneas ( y los magmas de los que se forman) pueden clasificarse grosso modo en función de sus proporciones de minerales oscuros y claros. Cerca de uno de los extremos se encuentran las rocas compuestas fundamentalmente por silicatos de colores claros: cuarzo y feldespatos. Las rocas ígneas en las que estos son los minerales dominantes tienen una composición granítica. Los geólogos también se refieren a las rocas graníticas como félsicas, un término derivado de feldespato y sílice (cuarzo). Además del cuarzo y el feldespato, la mayoría de las rocas ígneas contienen alrededor del 10 por ciento de silicatos oscuros, normalmente biotita y anfibol. Las rocas graníticas son ricas en sílice ( aproximadamente el 70 por ciento) y son constituyentes principales de la corteza continental.

Las rocas que contienen cantidades sustanciales de silicatos oscuros y plagioclasa rica en calcio (pero no cuarzo) se dice que tienen una composición basáltica (Figura ROCIGN-05). Dado que las rocas basálticas contienen un elevado porcentaje de minerales ferromagnesianos, los geólogos pueden referirse también a ellas como rocas máficas (de magnesium y ferrum, el nombre en latín para el hierro). Debido a su contenido en hierro, las rocas máficas son normalmente más oscuras y densas que otras rocas ígneas. Los basaltos constituyen el suelo oceánico, así como muchas de las islas volcánicas localizadas dentro de las cuencas oceánicas. Los basaltos se encuentran también en los continentes.

Figura ROCIGN-05. Mineralogía de las rocas ígneas comunes y de los magmas a partir de los que se forman. (Tomado de Dietrich, Daily y Larsen)

 


Extracto : "Ciencias de la Tierra 8 EdicionUna Introducción a la Geología FísicaEdward J. Tarbuck, Frederick K. Lutgens".

Otros grupos composicionales

Como se puede observar en la figura ROCIGN-05, las rocas con una comprendida entre las rocas graníticas y las basálticas se dice que tienen una composición intermedia o andesitita, por la roca volcánica común andesita. Las rocas intermedias contienen al menos un 25 por ciento de silicatos oscuros, principalmente anfíbol, piroxeno y biotita, el otro mineral dominante es la plagioclasa. Esta importante categoría de rocas ígneas se asocia con la actividad volcánica que normalmente se localiza en los márgenes de los continentes.

Otra roca ígnea importante, la peridotita, contiene fundamentalmente olivino y piroxeno, y por tanto se encuentra en el lado opuesto del espectro composicional de las rocas graníticas (Figura ROCIGN-05). Dado que la peridotito esta compuesta casi por completo por minerales ferromagenesianos, se hace referencia a su composición química como ultramáfica. Aunque las rocas ultramáficas son infrecuentes en las superficie de la tierra, se cree que las peridotitas son el constituyente principal del manto superior.

 

 


Extracto : "Ciencias de la Tierra 8 EdicionUna Introducción a la Geología FísicaEdward J. Tarbuck, Frederick K. Lutgens".

El contenido de sílice como indicador de la composición.

Un aspecto importante de la composición química de las rocas ígneas es su contenido en Sílice (SiO2). Recordemos que el silicio y el oxígeno son los dos elementos más abundantes en las rocas ígneas. Normalmente, el contenido en sílice de las rocas de la corteza oscila entre un porcentaje por debajo del 45 por ciento, en las rocas ultramaficas, y un porcentaje por encima del 70 por ciento , en las rocas félsicas (Figura ROCIGN-05). El porcentaje de sílice de las rocas ígneas varía en realidad de una manera sistemática, que es paralela a la abundancia de los otros elementos. Por ejemplo, rocas con contenido comparativamente bajo en sílice contienen cantidades grandes de hierro, magnesio y calcio. Por el contrario, rocas con elevado contenido en sílice contienen cantidades muy pequeñas de estos elementos y, en cambio , están enriquecidas en sodio y potasio. Por consiguiente , la composición química de una roca ígnea puede deducirse directamente de su contenido de sílice.

 

Además, la cantidad de sílice presente en un magma condiciona en gran medida su comportamiento. El magma granítico, que tiene un contenido elevado en sílice, es bastante viscoso (pegajoso) a temperaturas de tan solo 700ºC. por otro lado, los magmas basálticos tienen bajo contenido en sílice y generalmente son más fluidos. Además, los magmas basálticos cristalizan a temperaturas superiores que los magmas graniticos y son completamente sólidos cuando enfrían a 1000º C.

En resumen, las rocas ígneas pueden dividirse grosso modo en grupos de acuerdo con las proporciones de minerales claros y oscuros que contengan. Las rocas graniticas (felsicas) , que están casi totalmente compuestas por los minerales claros cuarzo y feldespato, se encuentran en un extremo del espectro composicional (Figura IGN-05). Las rocas basálticas ( máficas) , que contienen abundantes silicatos oscuros además de plagioclasa, forman el otro grupo principal de rocas ígneas de la corteza terrestre . entre estos grupos se encuentran las rocas con una composición intermedia (andesítica), mientras que las rocas utlramaficas, que no contienen minerales claros, se sitúan en el extremo opuesto del espectro composicional de las rocas graníticas.

 


Extracto : "Ciencias de la Tierra 8 EdicionUna Introducción a la Geología FísicaEdward J. Tarbuck, Frederick K. Lutgens".

Denominación de las rocas ígneas

Como indicamos anteriormente, las rocas ígneas son clasificadas, o agrupadas, en función de su textura y de su composicón mineral (Figura IGN-06). Las diferentes texturas ígneas son consecuencia fundamentalmente de las distintas historias de enfriamiento, mientras que la composición mineral lógica de una roca ígnea es consecuencia del contenido químico de su magma primario( véase Recuadro ROCIGN-04). Dado que las rocas ígneas se clasifican en función de su composición mineral y de su textura, dos rocas pueden tener los mismos constituyentes minerales pero diferentes texturas y, por consiguiente, nombres diferentes. Por ejemplo, el granito, una roca plutónica de grano grueso, tiene un equivalente volcánico de grano fino denominado riolita. Auque estas rocas son mineralogicamente idénticas, tienen texturas diferentes y no tienen en absoluto la misma apariencia ( ROCIGN-07).

Rocas Félsicas (Graníticas)

Granito. El granito es quizá la mejor conocida de todas las rocas ígneas (Figura ROCIGN-7A). Esto se debe en parte a su belleza natural, que se intensifica cuando se pule, y en parte a su abundancia en la corteza contienental. Las losas de granito pulido se utilizan habitualmente para las tumbas y los monumentos y como piedras de construcción . son zonas bien conocidas de Estados Unidos de donde se extrae el granito, entre otras, Barre, Vermont, el monte Airy, Carolina del Norte, Saint Cloud, Minnesota.

El granito es una roca fanerítica compuesta alrededor del 25 por ciento de cuarzo y aproximadamente el 65 por ciento de feldespato, Principalmente las variedades ricas en potasio y sodio. Los cristales de cuarzo, de forma aproximadamente esferica, suelen ser vítreos y de color claro a gris claro. Por el contrario, los cristales de feldespatos no son vítreos , tienen un color generalmente de blanco a gris o rosa salmón, y exhiben una forma rectangular más que esfericas. Cuando el feldespato patásico domina y es de color rosa oscuro, el granito es casi rojizo. Esta variedad es popular como piedra de construcción. Sin embargo, los granos de feldespato suelen ser de color blanco gris, de modo que cuando se mezclan con cantidades menores de silicatos oscuros, el granito parece tener un color gris claro.

Otros constituyentes menores del granito son la moscovita y algunos silicatos oscuros, en particular la biotita y el anfibol. Aunque los componentes oscuros constituyen generalmente menos del 10 por ciento de la mayor parte de los granitos, los minerales oscuros destacan más de lo que indicaría su porcentaje.

Figura ROCIGN-06. Clasificación de los principales grupos de rocas ígneas según su composición mineral y su textura. Las rocas de grano grueso son plutonicas y solidifican en profundidad debajo de la superficie. Las rocas de grano fino son volcanicas o solidifican como pequeños plutones. Las rocas ultramaficas son oscuras y densas , compuestas casi en su totalidad por minerales que contienen hierro y magnesio. Aunque son relativamente poco comunes en la superficie terrestre, estas rocas son constituyentes principales del manto superior.

 

 

Figura ROCIGN-07A. A. Granito, una de las rocas ígneas faneríticas mas comunes. B. Las Riolitas, el equivalente afanítico del. Granito son menos abundantes. (Fotos de E. J. Tarbuck)

 

El granito puede tener también una textura porfídica. Estos tipos contienen cristales de feldespatos de un centímetro o más de longitud que están repartidos entre la matriz de grano grueso de cuarzo y anfíbol.

EL granito y otras rocas cristalinas relacionadas suelen ser producto secundarios de la formación de montañas.

Dado que el granito es muy resistente a la meteorización, frecuentemente forma el núcleo de montañas erosionadas.

Por ejemplo, Pikes Peak de las Montañas Rocosas, el monte Rushmore en las Colina Negras y Las Montañas Blancas de New Hampshire, Stone Mountain en Georgia y el parque nacional Yosemite en Sierra Nevada son áreas donde afloran grandes cantidades de granito.

El granito es una roca muy abundante. Sin embargo, se ha convertido en una práctica común entre los geólogos aplicar el término granito a cualquier roca de silicatos claros que contenga cuarzo. Continuaremos con ésta practica en virtud de la sencillez. Debe tenerse en cuenta que este uso del término granito abarca rocas que tienen un espectro de composiciones más amplio.

 

Riolita. La riolita es el equivalente extrusivo del granito y, como el granito, está compuesta por silicatos claros (Figura IGN-07B). Este hecho explica su color, que suele ser de marrón claro a rosa o, a veces, un gris muy claro. La riolita es afanitica y contiene frecuentemente fragmentos vítreos y huecos que indican un rápido enfriamiento en un ambiente superficial .cuando las riolitas contienen fenocristales, son normalemente pequeños y están compuestos por cuarzo o por feldespato potásico. Al contrario que el granito, que está muy distribuido como grandes masas plutonicas, los depósitos de riolita son menos frecuentes y, en general, menos voluminosos. El parque Yellowstone es una excepción bien conocida. Aquí los depositos de lavas rioliticas y los de cenizas de composición similar son extensos.

 

 

Obsidiana. La Obsidiana es una roca vítrea de color oscuro que normalmente se forma cuando la lava rica en sílice se enfria rapidamente (Figura ROCIGN-08). Al contrario, que en los minerales donde hay una disposición ordenada de los iones, en le vidrio, los iones están desordenados. Por consiguiente, las rocas vítreas como la obsidiana no están compuestas por minerales en el sentido estricto.

 

Aunque normalmente de color negro o marron rojizo, la obsidiana tiene un elevado contenido de sílice (Figura IGN-08). Por tanto, su composición es más parecida a la de las rocas ígneas claras, como el granito, que a las rocas oscuras de composición basáltica. Por sí misma, la sílice es clara como el cristal de las ventanas, el color oscuro es consecuencia de la presencia de iones metálicos. Si examinamos un borde delagado de un fragmento de obsidiana, sera casi transparente. Debido a su excelente fractura concoide y a su capacidad para conservar un borde duro y cortante, la obsidiana fue un material preciado con el cual los nativos americanos elaboraron puntas de flecha y útiles cortantes.

 

Pumita. La pumita es una roca volcánica que, como la obsidiana, tiene una textura vítrea. Normalmente asociada con la obsidiana, la pumita se forma cuando grandes cantidades de gases escapan a través de la lava para generar una masa gris y porosa (Figura ROCIGN-09). En algunas muestras, los agujeros son bastante evidentes, mientras que en otros, la pumita recuerda a fragmentos finos de cristal entretejido. Debido al gran porcentaje de huecos, muchas muestras de pumita flotarán cuando se las coloque en agua. A veces, en las pumitas se ven estructuras de flujo, que indican que hubo algún movimiento antes de que se completara la solidificación. Además, la pumita y la obsidiana pueden encontrarse a menudo en la misma masa rocosa, alternando en capas.

Figura ROCIGN-08. La obsidiana es una roca vítrea de color oscuro formada a partir de lava rica en sílice. La imagen A muestra la base de un domo de lava al sur del lago Mono, California. (Fotos de E.J. Tarbuck).

Figura ROCIGN-09. Pumita una roca vítrea que contiene numerosas vesículas. (Foto E.J.Tarbuck).

 


Extracto : "Ciencias de la Tierra 8 EdicionUna Introducción a la Geología FísicaEdward J. Tarbuck, Frederick K. Lutgens".

Rocas Intermedias (Andesíticas)

 

Andesita. La andesita es una roca de color gris medio, de grano fino y de origen volcánico, su nombre procede de los andes de América del Sur, donde numerosos volcanes están formados por este tipo de roca. Además de los de los Andes, muchas de las estructuras volcánicas que rodean el océano pacífico son de composición andesítica. La andesita muestra frecuentemente una textura porfídica (Figura ROCIGN-10). Cuando éste es el caso, los fenocristales suelen ser cristales claros y rectangulares de plagioclasa o cristales negros y alargados de anfíbol. La andesita se parece a menudo a la riolita , de modo que su identificación suele requerir el examen microscópico para verificar la abundancia, la falta, de cristales de cuarzo. La andesita contiene cantidades pequeñas de cuarzo, mientras que la rioltia esta compuesta de aproximadamente un 25 por ciento de cuarzo.

 

Diorita. La diorita es el equivalente plutónico de la andesita. Es una roca intrusiva de grano grueso que tiene un aspecto similar al grano gris. Sin embargo, puede distinguirse del granito por la ausencia de cristales de cuarzo visibles y porque contiene un porcentaje más elevado de silicatos oscuros. La composición mineral de la diorita es fundamentalmente plagioclasa rica en sodio y anfíbol, con cantidades menores de biotita. Debido a que los granos de feldespato de color claro y los cristales de anfíbol oscuros parecen ser aproximadamente iguales en abundancia , la diorita tiene un aspecto de ( Figura ROCIGN-11).

 


 

Rocas Máficas (Basálticas).

Basalto. El basalto es una roca volcánica de grano fino y de color verde oscuro a negro, compuesta fundamentalmente por piroxceno y plagioclasa rica en calcio con cantidades menores de olivino y anfíbol (Figura ROCIGN-12A). Cuando es porfídico, el basalto contiene comúnmente fenocristales pequeños de plagioclasa cálcica de colores claros o fenocristales de olivino de aspecto vítreo embebidos en una pasta oscura.

Figura ROCIGN-10. Andesita Porfidica.

A.- Muestra de mano  de un porfido andesítico, una roca volcánica común

B. Microfotografía  de una sección delgada de un pórfido andeístico para ver su textura. Obsérvese que unos pocos cristales grandes (fenocristales) están rodeados de cristales mucho más pequeños (matriz microgranuda).

El basalto es la roca ígnea extrusiva más común (Figura ROCIGN-12). Muchas islas volcánicas, como las islas Hawaii es Islandia, están compuestas fundamentalmente de basalto. Además las capas superiores de la corteza oceánica son de basalto. En Estados Unidos, grandes áreas de la parte central de Oregón y de Washington fueron zonas de extensas erupciones basálticas (véase Figura VOL-14). En algunas localizaciones, esas coladas basálticas se han acumulado hasta alcanzar grosores que se aproximan a los 3 kilómetros.

 

Grabo. El grabo es el equivalente intrusivo del basalto (Figura ROCIGN-12B). como el basalto, es de color verde muy oscuro a negro y está compuesto fundamentalmente de piroxeno y de plagioclasa rica en calcio. Aunque el grabo no es un constituyente común de la corteza continental, indudablemente constituye un porcentaje significativo de la corteza oceánica. Aquí, grandes proporciones del magma que formó los depósitos subterráneos que una vez alimentaron las erupciones basálticas acabaron por solidificar en profundidad, formando grabos.

Figura ROCIGN-11. La diorita es una roca ígnea fanerítica de composición intermedia. Los cristales blancos son plagioclasa y los cristales negros son aníbol y biotita. (Foto de E.J Tarbuck).

 

 

Figura ROCIGN-12. Estas rocas máficas de color oscuro están compuestas fundamentalmente de piroxeno y de plagioclasa rica en calcio.

  1. El basalto es una roca afanítica y una roca extrusiva muy común.
  2. El Grabo, el equivalente fanerítico del Basalto, es menos abundante.

(Fotos de E.J. Tarbuck)

 


Extracto : "Ciencias de la Tierra 8 EdicionUna Introducción a la Geología FísicaEdward J. Tarbuck, Frederick K. Lutgens".

Rocas Piroclásticas

Las rocas piroclasticas están compuestas por fragmentos expulsados durante una erupción volcánica. Una de las rocas piroclásticas más comunes, denominada toba, se compone fundamentalmente de diminutos fragmentos del tamaño de cenizas que se cementaron después de su caída. En situaciones donde las partículas de cenizas permanecieron lo suficientemente calientes como para fundirse, la roca se denomina toba soldada. Aunque las tobas soldadas son fundamentalmente diminutos copos vítreos, pueden contener fragmentos de pumita del tamaño de una nuez y otros fragmentos de roca.

Las tobas soldadas cubren enormes regiones del occidente de Estados Unidos que fueron volcánicamente activas en el pasado. Algunos de esos depósitos de toba tienen grosores de centenares metros y se extienden a lo largo de decenas de kilómetros desde su origen. La mayoría se formó hace millones de años conforme las cenizas volcánicas arrojadas de grandes estructuras volcánicas (calderas) en forma de avalanchas, se expandieron lateralmente a velocidades de aproximadamente 100 kilómetros por hora. Los primeros investigadores de esos depósitos los clasificaron, de manera incorrecta, como coladas de riolitas. En la actualidad, sabemos que esta lava rica en sílice es demasiado viscosa (pegajosa) para fluir más allá de unos pocos kilómetros desde la chimenea volcánica.

Las rocas piroclasticas compuestas fundamentalmente por partículas de tamaño mayor que la ceniza se denominas brechas volcánicas. En las brechas volcánicas, las partículas pueden consistir en fragmentos con perfil acrodinamico que se solidificaron en el aire, bloques procedentes de las paredes de las chimenea, cristales y fragmentos vítreos.

A diferencia de algunos nombres de rocas ígneas, como el granito y el basalto, los términos toba y brecha volcánica nos indican composición mineral. Por tanto, suelen utilizarse a menudo con un calificador, por ejemplo. Tobsa riolitica.

 

 


Extracto : "Ciencias de la Tierra 8 EdicionUna Introducción a la Geología FísicaEdward J. Tarbuck, Frederick K. Lutgens".

Origen de los Magmas

Aunque algunos magmas exhiben pruebas de al menos algunos componentes derivados de la fusión de las rocas de la corteza, hoy los geólogos están seguros de que la mayor parte de los magmas se genera por fusión del manto terrestre. También esta claro que la tectónica de placas desempeña un papel importante en la generación de la mayor parte del magma. La mayor cantidad de actividad ígnea tiene lugar en los límites de placas divergentes en asociación con la expansión del fondo oceánico. También se producen cantidades sustanciales de magma en las zonas de sunbducción en las que la litosfera oceánica desciende al manto. El magma generado allí contiene componentes del manto, así como corteza y sedimentos subducidos. Además, parece que algunos magmas se generan en las profundidades del manto, donde no recibe la influencia directa de los movimientos de placas.

 

Generación de magmas a partir de roca sólida

 

En función de las pruebas científicas disponibles, la corteza y el manto terrestres están compuestos fundamentalmente de rocas sólidas, no fundidas. Aunque el núcleo externo es fluido, está formado por un material rico en hierro, muy denso y que está situado a bastante profanidad dentro de la tierra. Así pues ¿ cual es el origen de los magmas que producen la actividad ígnea?

 

Los Geólogos proponen que la mayor parte de los magmas se originan cuando se funden rocas esencialmente sólidas , localizadas en la corteza y el manto superior. La forma máss obvia para generar magma a partir de roca sólida consiste en elevar la temperatura por encima del punto de fusión de la roca.

 

Papel del Calor. ¿ Qué fuente de calor es suficiente para fundir las rocas? Los trabajadores de las minas subterráneas saben que la temperatura aumenta con la profundidad. Aunque la velocidad con que aumenta con la temperatura varía de un lugar a otro, en la corteza superior oscila entre 20 y 30º C por kilómetro. El cambio de la temperatura con la profundidad se conoce como gradiente geotérmico (Figura IGN-13). Los cálculos indican que la temperatura a 100 kilómetros de profundidad oscila entre 1.200 y 1400ºC. A estas elevadas temperaturas, las rocas de la corteza inferior y del manto superior están próximas a sus puntos de fusión, pero todavía están algo por debajo. Por tanto, están muy calientes pero, en esencia , todavía sólidas

Hay varias maneras por medio de las cuales se puede generar, dentro de la corteza o el manto superior, el calor adicional suficiente para producir magma. En primer lugar, en las zonas de subducción , la fricción genera calo conforme grandes placas de corteza se deslizan unas sobre otras. En segundo lugar, las rocas de la corteza se calientan a medida que descienden hacia el manto durante la subducción. En tercer lugar, las rocas calientes del manto pueden ascender e introducirse en las rocas de la corteza. Aunque todos estos procesos generan algo de magma, las cantidades producidas son relativamente pequeñas y la distribución está muy limitada.

Como veremos, la mayor parte del magma se genera si la adición de otra fuente de calor. Las rocas que están cerca de su punto de fusión pueden empezar a fundirse si la precisión de confinamiento disminuye o si se introducen fluidos (volátiles). Ahora vamos a considerar los papeles de la presión y los volátiles en la generación de los magmas.

Figura ROCIGN-13. Este gráfico muestra la distribución de temperaturas calculadas para el manto y la corteza. Obsérvese que la temperatura aumenta significativamente desde la superficie hasta la base de la litosfera y que el gradiente de temperatura (ritmo de cambio) es mucho menor en el manto. Dado que la diferencia de temperatura entre la parte superior y la inferior del manto es relativamente pequeña, los geólogos deducen que debe producirse en él un flujo convectivo lento(el material caliente asciende y el manto frío desciende).

 

Papel de la presión. Si la temperatura fuera el único factor que determinará si una roca se funde o no, nuestro planeta sería una bola fundida cubierta por una fina capa exterior sólida. Esto, por supuesto, no es así. La razón es que la presión también aumenta con la profundidad.

La fusión, que se acompaña de un aumento de volumen, se produce a temperaturas de más altas en profundidad debido a una mayor presión de confinamiento (Figura ROCIGN-14). O sea, un aumento de la presión de confinamiento produce un incremento de la temperatura de fusión de las rocas. A la inversa, la reducción de la presión de confinamiento reduce la temperatura de fusión de una roca. Cuando la presión de confinamiento disminuye lo suficiente, se dispara la fusión por descompresión. Esto puede ocurrir cuando la roca asciende como consecuencia de un corriente convectiva ascendente, desplazándose así a zonas de menor presión. (Recordemos que, aun cuando el manto es un sólido, fluye a velocidades muy lentas a lo largo de escalas temporales de millones de años) Este proceso es responsable de la generación de magmas a lo largo de los límites de placa divergentes (dorsales oceánicas) donde las placas se están separando (Figura ROCIGN-15).

Papel de Los volátiles. Otro factor importante que afecta a la temperatura de fusión de las rocas es su contenido en agua. El agua y otras sustancias volátiles actúan al igual que la sal para fundir el hielo. Es decir, las sustancias volátiles hacen que la roca se funda a temperaturas inferiores. Además, el efecto de los volátiles se incrementa con el aumento de la presión. Por consiguiente, una roca en profundidad tiene una temperatura de fusión mucho menor que una roca de la misma composición y bajo la misma presión de confinamiento ( Figura ROCIGN-14) . Por consiguiente , además de la composición de una roca, temperatura, la profundidad (presión de confinamiento) y su contenido acuoso determinan si estará es estado sólido o líquido.

Figura ROCIGN-14 Curvas idealizadas de temperatura de fusión. Estas curvas muestran las temperaturas mínimas necesarias para fundir una roca dentro de la corteza terrestre. Obsérvese que el granito y el basalto anhidros funden a temperaturas cada vez más elevadas conforme aumenta la profundidad. Por el contrario, la temperatura de fusión del granito húmedo disminuye en realidad a medida que aumenta la presión de confinamiento.

Figura ROCIGN-15. Conforme Asciende una roca caliente del manto, se desplaza continuamente hacia zonas de menor presión. Esta disminución de la presión de confinamiento puede descencadenar la fusión, incluso sin calor adicional.

Las sustancias volátiles desempeñan un papel importante en la generación de magmas en los límites de placas divergentes, donde láminas frías de litósfera oceánica desciendan hacia el manto ( Figura ROCIGN-16). Conforme una placa oceánica se hunde, el calor y la presión expulsan el agua de las rocas de la corteza subducida. Estas sustancias volátiles, que son muy moviles, migran hacia el manto caliente que se encuentra por encima. Se cree que este proceso diminuye la temperatura de fusión de la roca del manto lo suficiente como para generar algunos fundidos. Los estudios de laboratorio han demostrado que la adición de tan sólo un 0,1 por ciento de agua puede reducir el punto de fusión del basalto en hasta 100ºC.

Figura ROCIGN-16. Conforme una placa oceánica desciende hacia el manto, el agua y otros compuestos volátiles desaparecen de las rocas de la corteza subducida. Estos volátiles disminuyen la temperatura de fusión de las rocas del manto lo bastante como para generar fusión.

 

 

 

 

En resumen, los magmas pueden generarse bajo tres tipos de condiciones: (1) por aumento de la temperatura; por ejemplo, un cuerpo magmatico de una fuente profunda intruye y funde las rocas de la corteza; (2) una disminución de la presión (sin la adición de calor) puede causar fusión por descompresión, y (3) la introducción de volátiles (principalmente agua ) puede reducir la temperatura de fusión de las rocas del manto lo bastante como para generar magma.

 


Extracto : "Ciencias de la Tierra 8 EdicionUna Introducción a la Geología FísicaEdward J. Tarbuck, Frederick K. Lutgens".

 

Evolución de Los Magmas

Dado que existe una gran variedad de rocas ígneas, es lógico suponer que también debe existir una variedad igualmente grande de magmas. Sin embargo, los geólogos descubrieron que algunos volcanes pueden generar lavas que tienen composiciones bastante diferentes (Figura ROCIGN-17). Este tipo de datos les llevaron a examinar la posibilidad de que el magma pudiera cambiar (evolucionar) y, por tanto, llegar a ser el origen de varias rocas ígneas. Para explorar esta idea N.L. Bowen llevó a cabo una investigación pionera sobre la cristalización de los magmas en el primer cuarto del siglo XX.

 

Figura ROCIGN-17. Cenizas y Pumitas expulsadas durante una gran erupción del monte Mazama (Crater lake). Obsérvese las gradación desde cenizas ricas en sílice y colores claros en la base hasta rocas de colores oscuros en la parte superior. Es probable que antes de esta erupción el magma empezara a segregarse conforme el magma rico en sílice y menos denso migraba hacia arriba en la cámara magmática. Por tanto, esta secuencia de rocas es una representación invertida de la zonación composicional en la cámara magmática; es decir, el magma de la parte superior de la cámara hizo erupción primero y se encuentra en la base de esos depósitos de cenizas y viceversa (Fotos de E.J. Tarbuck).

 

Serie de reacción de Bowen y composición de las rocas ígneas

Recordemos que el hielo se congela a una única temperatura mientras que un magma cristaliza en un intervalo de al menos 200ºC. en el laboratorio, el equipo de Bowen demostró que, conforme se enfría el magma basáltico, los minerales tienden a cristalizar de una manera sistemática que está en función de sus puntos de fusión. Como se muestra en la figura IGN-18, el primer mineral que cristaliza a partir de un magma basáltico es el ferromagnesiano olivino. El enfriamiento adicional genera plagioclasa rica en calcio, así como piroxeno, y así sucesivamente según el diagrama.

 

Durante el proceso de cristalización, la composición de la porción líquida del magma cambia continuamente. Por ejemplo, en la etapa en la que alrededor de una tercera parte del magma se ha solidifcado, el fundido carecerá casi por completo de hierro, magnesio y calcio porque esos elementos son constituyentes de los mienerales que se formaron primero. La eliminación de esos elementos del fundido hará que se enriquezca en sodio y potasio. Además, dado que el magma basáltico original contenía alrededor del 50 por ciento de sílice (SiO2), la cristalización del mineral formado primero, el olivino, que contiene solo alrededor del 40 por ciento de sílice, deja el fundido restante más rico en (SiO2), por tanto, el componente sílice del fundido también se enriquece conforme evoluciona el magma.

 

Bowen demostró también que si los componentes sólidos de un magma permanecen en contacto con el fundido restante, reaccionarán químicamente y evolucionarán al siguiente mineral de la secuencia mostrada en la figura ROCIGN-18. Por esta razón, esta disposición de minerales llegó a ser conocida como serie de reacciones de Bowen (Recuadro ROCIGN-03). Como comentaremos más adelante, en algunos ambientes naturales los minerales formados en primer lugar suelen separarse del fundido, interrumpiendo así cualquier reacción química ulterior.

 

El diagrama de la serie de reacción Bowen de la figura ROCIGN-18 decribe la secuencia de cristalización de los minerales a partir del magma de una composición media en condiciones de laboratorio. Pruebas de que este modelo de cristalización tan idealizado se aproxima a lo que puede ocurrir en la naturaleza proceden del análisis de las rocas ígneas. En particular, encontramos que los minerales que se forman bajo el mismo régimen de temperaturas general en la serie de reacción Bowen se encuentran juntos en las rocas ígneas. Por ejemplo, nótese en la figura IGN-18 que los minerales cuarzo, feldespato potásico y moscovita, que están localizados en la misma región del diagrama de Bowen, suelen encontrarse juntos como constituyentes principales de la roca ígnea plutónica granito.

Figura ROCIGN-18. La serie de reación Bowen muestra la secuencia en la cual cristalizan los minerales a partir de un magma. Compare esta figura con la composición mineral de los grupos de rocas de la figura ROCIGN-06. Obsérvese que cada grupo de rocas esta definido por minerales que cristalizan en el mismos intervalo de temperaturas.

 

Diferenciación magmática.

Bowen demostró que los minerales cristalizan a partir del magma de una manera sistemática. Pero, ¿Cómo explica la serie de reacción bowen la gran diversidad de rocas ígneas?. Se ha demostrado que, en una o en más etapas durante la cristalización, puede producirse la separación de los componentes sólido y líquido de un magma. Por ejemplo es la denominada sedimentación cristalina. Este proceso ocurren si los minerales formados en primer lugar son más densos (más pesados) que la porción líquida y se hunde hacia el fondo de la cámara magmática, como se muestra en la figura ROCIGN-19. cuando la colada restante se solidifica (ya sea en el lugar donde se encuentra o en otra localización si migra a través de las fracturas de las rocas circundantes), formará una roca con una composición química muy diferente del magma inicial (Figura ROCIGN-19). La formación de uno o más magmas secundarios a partir de un solo magma inicial se denomina diferenciación magmática.

Un ejemplo clásico de diferenciación magmática es el que se encuentra en el Sill de Palisades (Estados Unidos), que es una masa tabular de 300 metros de grosor de roca ígnea oscura, que aflora a lo largo del margen occidental del río Hudson en su curso inferior. Debido a su gran grosor y lenta velocidad de solidificación posterior, los cristales de olivino( el primer mineral que se forma) se hundieron y constituyen alrededor del 25 `por ciento de la parte inferior del Sill. Por el contrario, cerca de la parte superior de este cuerpo ígneo, donde cristalizaron los remanentes del fundido, el olivino representa sólo un 1 por ciento de la masa rocosa.

En cualquier etapa de la evolución de un magma, los componentes sólidos y líquido pueden separarse en dos unidades químicamente distintas. Además, la diferenciación magmática en el fundido secundario, puede generar fracciones adicionales químicamente distintas. Por consiguiente, la diferenciación magmática y la separación de los componentes sólido y líquido en varias etapas de cristalización puede producir varios magmas químicamente diversos y, en último extremo, una variedad de rocas ígneas (Figura ROCIGN-19).

 


Extracto : "Ciencias de la Tierra 8 EdicionUna Introducción a la Geología FísicaEdward J. Tarbuck, Frederick K. Lutgens".

Asimilación y mezcla de magmas

Bowen demostró satisfactoriamente que, a través de la diferenciación magmática, un magma primario puede generar varias rocas ígneas mineralógicamente diferentes. Sin embargo, trabajos más recientes indican que este proceso por sí solo no puede explicar la gran diversidad de rocas ígneas.

Figura ROCIGN-19. Ilustración de la evolución del magma conforme los minerales formados primero( los más ricos en hierro, magnesio y calcio) cristalizan y sedimentan en el fondo de la cámara magmática, dejando el fundido restante más rico en sodio, potasio y sílice (SiO2).

  1. La localización de un cuerpo magmático y la actividad ígnea asociada genera rocas con una composición similar a la del magma inicial.
  2. Después de un período de tiempo, la cristalización y la sedimentación modifican la composición del fundido y a la vez generan rocas con una composición bastante diferente de la del magma original.
  3. Una mayor diferenciación magmática tiene como consecuencia otro fundido altamente evolucionado con sus tipos de rocas asociadas.

 

Una vez formado el cuerpo magmático, su composición puede cambiar a través de la incorporación de material extraño. Por ejemplo, conforme el magma asciende, puede incorporar alguna de las rocas de sus alrededores , un proceso denominado asimilación (Figura ROCIGN-20). Este proceso puede operar en un ambiente próximo a la superficie donde las rocas son frágiles. Conforme el magma empuja hacia arriba, las presiones producen numerosas grietas en la roca caja. La fuerza del magma inyectado es a menudo lo suficientemente fuerte como para romper bloques de roca e incorporarlos en el cuerpo magmático. En ambientes más profundos, el magma puede estar lo suficientemente caliente como para simplemente fundir y asimilar algunas de las rocas calientes de su alrededor, que estén cerca de sus temperaturas de fusión.

 

Otro medio a través del cual puede alterarse la composición de un cuerpo magmático se denomina mezcla de magmas. Este proceso se produce cuando un cuerpo magmático es intruido por otro (Figura ROCIGN-20). Una vez combinados, el flujo convectivo puede agitar los dos magmas y generar una mezcla con una composición intermedia. La mezcla de magmas puede ocurrir durante el ascenso de los cuepos magmáticos químicamente distintos conforme la masa más flotante alcanza la masa de magma que esta ascendiendo con más lentitud.

 

En resumen, Bowen demostró satisfactoriamente que, mediante la diferenciación magmática,un único magma original puede generar varias rocas ígneas mineralogicamente diferentes. Por tanto, este proceso, de acuerdo con la mezcla de magmas y la contaminación por las rocas de la corteza, explica en parte la gran variedad de magmas y rocas ígneas.

 


Extracto : "Ciencias de la Tierra 8 EdicionUna Introducción a la Geología FísicaEdward J. Tarbuck, Frederick K. Lutgens".

Fusión Parcial y formación de magmas

Recordemos que la cristalización de un magma sucede en un intervalo de temperaturas de al menos 200ºC. como cabe esperar, la fusión, el proceso inverso, abarca un intervalo de temperaturas similar. A medida que la roca empieza a fundirse , los minerales con las temperaturas de fusión más bajas son los primeros que se funden. Si la fusión continua, los minerales con puntos de fusión más elevados empiezan a fundirse y la composición magmática se aproxima a un ritmo constante a la composición general de la roca a partir de la cual derivó. Sin embargo, es mucho más frecuente que la fusión no sea completa. La fusión incompleta de las rocas se conoce como fusión parcial, un proceso que produce la mayor parte, si no la totalidad, de los magmas.

Nótese en la figura ROCIGN-18. que las rocas con una composición granítica están compuestas de minerales con las temperaturas de fusión (cristalización) mas bajas: concretamente el cuarzo y el feldespato potásico. Nótese también que, a medida que ascendemos por la serie de reacción bowen. Los minerales tienen temperaturas de fusión progresivamente más elevadas y que el olivino, que se encuentra en la parte superior, tiene el punto de fusión más elevado. Cuando una roca experimenta la fusión parcial, formará fundido enriquecido en iones procedentes de minerales con las temperaturas de fusión más bajas. Los cristales no fundidos son los de los minerales con temperaturas de fusión más elevadas. La separación de estas dos fracciones produciría un fundido con una composición química más rica en sílice y más próxima al extremo granítico del espectro que la roca de la que derivó.

Figura ROCIGN-20. Esta ilustración muestras tres formas por medio de las cuales puede alterarse la composición de un cuerpo magmático: mezcla magmatica; asimilación de la roca huésped, y sedimentación cristalina (diferenciación magmática).

 

Formación de magmas basálticos

La mayor parte de los magmas basaltitos se originan probablemente a partir de la fusión parcial de la roca ultramáfica peridotita, el principal constituyente del manto superior. Los magmas basálticos que se originan de la fusión directa de las rocas del manto se denominan magmas primarios porque todavía no han evolucionado. La fusión necesaria para producir estos magmas derivados del manto puede estar provocada por una reducción de la presión de confinamiento (fusión de descompresión). Esto puede producirse, por ejemplo en los lugares donde las rocas del manto ascienden como parte del flujo convectivo de movimiento muy lento en las dorsales centrooceanicas (véase Figura ROCIGN-15). Recordemos que los magmas basálticos también se generan en zonas de subducción , donde el agua procedente de la capa descendiente de la corteza oceánica provoca la fusión parcial de las rocas del manto ( véase ROCIGN-16).

Dado que la mayoría de magmas basálticos se forman aproximadamente entre los 50 y los 250 kilómetros por debajo de la superficie, cabe esperar que este material se enfríe y cristalice en profundidad. Sin embargo, conforme el magma basáltico migra hacia arriba, la presión de confinamiento disminuye proporcionalmente y reduce la temperatura de fusión. Existen ambientes en los que los magmas basálticos asciende lo bastante rápido como para que la pérdida de calor hacia su entorno sea compensada por una disminución de la temperatura de fusión. Por consiguiente, en la superficie de la tierra son comunes los grandes flujos de magma basálticos. No obstante, en algunas situaciones, los magmas basálticos que son comparativamente densos se estancarán debajo de las rocas de la corteza y cristalizarán en la profundidad.

 


Extracto : "Ciencias de la Tierra 8 EdicionUna Introducción a la Geología FísicaEdward J. Tarbuck, Frederick K. Lutgens".

Formación de Magmas andesiticos y graníticos

Si la fusión parcial de las rocas del manto genera magmas basálticos, ¿ cual es el origen de los magmas que generan rocas andesiticas y graníticas? Recordemos que los magmas intermedios y felsicos no son expulsados por los volcanes de las cuencas oceánicas profundas; antes bien, se encuentran sólo en los márgenes continentales, o adyacentes a ellos. Esta es una pruebas evidente de que las interacciones entre los magmas basálticos derivados del manto y los componentes más ricos en sílice de la corteza terrestre generan esos magmas. Por ejemplo conforme un magma basáltico migra hacia arriba , puede fundir y asimilar algo de las rocas de la corteza a través de las cuales asciende. El resultado es la formación de un magma más rico en sílice de composición andesitica (intermedio entre el basáltico y el granítico).

El magma andesitico puede evolucionar también de un magma basaltico por el proceso de diferenciación magmática. Recordemos, en relación con lo que se comentó sobre la serie de reacción de Bowen, que, conforme se solidifica un magma basáltico , son los minerales ferromagnesianos pobres en sílice los que cristalizan primero. Si estos componentes ricos en hierro se separan del líquido por sedimentación cristalina, el fundido restante, que está ahora enriquecido en sílice, tendrá una composición más parecida a la andesita. Estos magmas evolucionados (cambiados) se denominan magmas secundarios.

Las rocas graníticas se encuentran en una cantidad demasiado grande como para que se generen solamente a partir de la diferenciación magmamtica de los magmas basálticos basaltitos primarios. Lo más probable es que sean el producto final de la cristalización de un magma andesítico, o el producto de la fusión parcial de las rocas continentales ricas en sílice. El calor para fundir las rocas de la corteza a menudo procede de los magmas basálticos calientes derivados del manto que se formaron por encima de una placa en subducción y que después se sitúan dentro de la corteza.

Los fundidos graníticos tienen un alto contenido en sílice y son por tanto más viscosos (pegajosos) que otros magmas. Por consiguiente, al contrario que los magmas basálticos que producen a menudo enormes flujos de lava, los magmas graníticos suelen perder su movilidad antes de alcanzar la superficie y tienden a producir grandes estructuras plutónicas. En las ocasiones en que los magmas ricos en sílice alcanzan la superficie, las erupciones piroclasticas explosivas, como la del volcán Santa Elena, son lo habitual.

En resumen, la serie de reacción Bowen es una guía simplificada útil para comprender el proceso de fusión parcial. En general, los minerales de temperatura baja de la parte inferior de la serie de reacción Bowen se funden primero y producen un magma más rico en sílice (menos basáltico) que la roca madre. Por consiguiente la fusión parcial de las rocas ultramaficas del manto produce los basaltos máficos que forman la corteza oceánica. Además la fusión parcial de las rocas basálticas generará un magma intermedio (andesítico) comúnmente asociado con los arcos volcánicos.

 

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