Tema 2: Clasificación y nomenclatura de las rocas...
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Tema 2: Clasificación y nomenclatura de las
rocas ígneas
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Análisis de roca total de 41,000 rocas ígneas alrededor del mundo
Continuidad en las composiciones de las rocas Variedad de texturas Ambientes geológicos diversos
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Parámetros usados para la clasificación de rocas ígneas
1. Cualitativa: observaciones petrográficas (p.e. presencia o ausencia de Qtz, textura)
2. Cuantitativa: datos petrográficos (p.e. % Qtz)
3. Composición química (p.e. posición en el diagrama TAS)
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Clasificación cualitativa: tamaño de grano
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Clasificación cualitativa: tamaño de grano
Roca con mineralogía basáltica
• Basalto
• Microgabro: dolerita o
diabasa
• Gabro
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Clasificación por el % mineral: índice de color
• Proporción de minerales claros y minerales oscuros (% en volumen)
• Oscuros: máficos o ferromagnesianos • Claros: félsicos • % de minerales máficos = índice de color • Conteo de puntos
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Clasificación por el % mineral: índice de color
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Composición por composición química: ácido v.s. básico
• Es necesario hacer un análisis químico de la roca
• No es posible clasificar una muestra colectada en campo o estudiada bajo el microscopio
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Clasificación por composición química: ácido v.s. básico
• Contenido de SiO2 ≠ contenido de cuarzo Contenido de SiO2----> 40% - 75% (componente químico) Contenido de cuarzo ≤ 30% (mineral)
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Nomenclatura de rocas ígneas
Cualitativa Petrografía Cuantitativa
Composición química
Composición modal Textura: tamaño de grano y arreglo mineral
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Nomenclatura petrográfica COMPOSICIÓN MODAL
1. Minerales esenciales: su presencia determina el nombre de la roca.
2. Minerales tipo: su presencia no determina el nombre de la roca pero permite calificarla, distinguiéndola de otras.
3. Minerales accesorios: minerales que nos dan poca información de la composición de la roca y no contribuyen a la nomenclatura.
4. Minerales post-magmáticos: minerales que se forman después de la cristalización completa del magma (hidrotermales, secundarios).
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Minerales esenciales p.e. basalto: plagioclasa, augita
ol
p.e. olivino en un basalto: basalto de olivino Minerales tipo
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apatito
Minerales accesorios
zircón
titanita
Además: Óxidos de Fe-Ti son minerales accesorios comunes en rocas ígneas (p.e. ilmenita, magnetita, etc.)
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zeolitas
Minerales postmagmáticos
clorita sericita
hidrotermal
reemplazamiento secundario
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Ejemplos de la jerarquización mineralógica en rocas ígneas de grano fino
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Se aplica a rocas de grano grueso en las que sea posible determinar la composición modal.
Procedimiento: 1. Análisis modal. Determinar las proporciones en volumen (% en volumen) de los distintos minerales que constituyen la roca
Rocas de grano grueso con base en la composición modal
2. Determinar los siguientes parámetros (la suma Q+A+P+F+M debe ser 100%):
Q = Cuarzo o sus polimorfos tridimita, cristobalita
A = Feldespato alcalino (ortoclasa, microclina, perthita, anorthoclasa, sanidina).
P = Plagioclasa
F = Feldspatoides (nefelina, leucita, kalsilita, sodalita, noseana, haüyna, analcima, etc.)
M = Minerales máficos y minerales relacionados. Incluye todos los minerales distintos a QAPF: olivino, piroxeno, anfíbol, micas, minerales opacos, minerales accesorios (zircón, apatita, titanita, etc.), epidota, allanita, granate, melilita, monticellita, wollastonita, carbonatos primarios, etc.
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Clasificación basada en la composición modal IUGS
Recalcular los tres minerales restantes al 100%: Q, A, P (Ternario superior) A, P, F (Ternario inferior)
Si M < 90 % Streckeisen
Sienita feldespática
Granitoide rico en cuarzo
90 90
60 60
20 20 Cuarzosienita feldespática
Cuarzo- sienita
Cuarzo- monzonita
Cuarzo- monzodiorita
Sienita Monzonita Monzodiorita Sienita
feldespatoidea
5 10 35 65
Monzonita feldespatoidea
Monzodiorita feldespatoidea
90
10
Monzosienita de foid
Monzodiorita de foid
Cuarzodiorita / Cuarzogabro
5
10
Diorita/Gabro/ Anortosita
Diorita/Gabro de foid
60
Foidolita
Grano- diorita
Q
P
F
60
A
Sienita feldespática
feldespatoidea
Monzo- Sieno-
Granito
Los términos “foid” y “feldespatoidea” deben ser reemplazados por el nombre del feldespatoide presente, p. ej. Sienita de nefelina, Monzonita nefelínica, leucitolita
Gabro: An > 50 Diorita: An < 50 Anortosita: M < 10
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10Piroxenita con plagioclasa
Norit
aGabronorita
Gabro
Opx Cpx
Plg Plg Gabros con Opx
Rocas gabróicas
Plagioclasa
Olivino Piroxeno
90
Rocas ultramáficas con plagioclasa
Gabro de olivino Gabronorita de olivino
Norita de olivino
Anortosita
10
ROCAS GABROICAS
Plagioclasa
Hbl Px
90
Piroxenita de Hbl con Plg
Gabro de Px y Hbl Gabronorita de Px y Hbl
Norita de Px y Hbl
Anortosita
10
ROCAS GABROICAS
Piroxenita con plagioclasa
Hornblendita con plagioclasa
Rocas gabróicas con Hbl
Hornblendita de Px con Plg
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Rocas ultramáficas
Si M > 90 %
Opx Cpx
Ol
90
Lherzolita
Dunita
10 Websterita de olivino
Websterita
40
Ortopiroxenita
Clinopiroxenita
Ortopiroxenita de olivino Clinopiroxenita
de olivino
PERIDOTITAS
PIROXENITAS
Px Hbl
Ol
90
Peridotita de piroxeno y hornblenda
Dunita
10
Piroxenita de olivino
y hornblenda
Piroxenita de hornblenda
40
Piroxenita Hornblendita
Piroxenita de olivino Hornblendita
de olivino
PERIDOTITAS
PIROXENITAS Y HORNBLENDITAS
Peridotita de piroxeno
Peridotita de hornblenda
Hornblendita de olivino y piroxeno
Hornblendita de piroxeno
Rocas ultramáficas con hornblenda
Si contienen granate o espinela se añade el modificador, p. ej.:
< 10% : Lherzolita con granate > 10% : Lherzolita de espinela
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Rocas de grano fino basada en la composición modal
Los términos “foid” y “feldespatoidea” deben ser reemplazados por el nombre del feldespatoide presente, p. ej. Latita nefelínica, Leucitita
Traquita feldespática
90 90
60 60
20 20 Traquita
feldespática Cuarzo- traquita
Cuarzo- latita
Basalto Andesita
Traquita Latita Traquita
feldespatoidea
5 10 35 65
Latita feldespatoidea
90
10
Fonolita tefrítica
Basanita fonolítica (ol > 10%) Tefrita fonolítica (ol < 10%)
5
10
60
Foidita fonolítica
Dacita
Q
P
F
60
A
Traquita feldespática
feldespatoidea
Riolita
90 90
Foidita
Foidita basanítica (ol > 10%) Foidita tefrítica (ol < 10%)
Basanita (ol > 10%) Tefrita (ol < 10%)
Se aplica cuando es posible determinar la composición
modal de rocas de grano fino
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Rocas ígneas “exóticas”
Carbonatitas
Rocas melilíticas
Rocas kalsilíticas
Kimberlitas
Lamproitas
Rocas leucíticas
Lamprófidos
Ver esquema de clasificación en: Le Maitre, R.W. (ed.), 2003, Igneous rocks, A classification and glossary of terms, Recommendations of the International Union of Geological Sciences, Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks: Cambridge University Press, 237 pp.
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Nomenclatura petrográfica: TEXTURAS BÁSICAS Afanítica Fanerítica
Porfirítica Vítrea
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Paréntesis a la nomenclatura
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Texturas ígneas: Nucleación y crecimiento de cristales Los cristales se forman en dos procesos consecutivos: Nucleación y Crecimiento La forma en que ocurren estos procesos determinan en gran medida la textura de la roca.
Nucleación Formación de pequeños agregados de moléculas en un magma, a partir de los cuales crecen los cristales. Tienen estructura cristalina y diámetro en el orden de 10 nm (1 nm = 10-9 m). La nucleación ocurre más fácilmente en magmas poco polimerizados.
Los cristales se forman cuando su energía libre es menor que la energía libre del magma. Este cambio se puede deber a cambios en T, P o concentración de algún componente.
G = energía libre γ = energía superficial ΔT = sobreenfriamiento
Los cristales son estables a partir de Te (Gcristal < Gliq), pero debido a su pequeño tamaño, los núcleos embriónicos tienen una alta energía superficial que incrementa la energía libre total del cristal. La formación de núcleos estables requiere de sobreenfriamiento.
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Te: Temperatura de equilibrio le: Composición del líquido en equilibrio pe: Composición de plagioclasa en equilibrio ∆T: Sobreenfriamiento Te-Ts
1. Para la formación de cristales estables se requiere que los cristales pueden disipar calor al líquido. T del líquido debe
ser menor que temperatura del cristal. 2. Al sobreenfriar el líquido a Ts se formarán núcleos con composición ps’ y temperatura = Ts’.
Líq. Plg Ab An
Nucleación y crecimiento de cristales
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Tasas de nucleación y crecimiento ideales en función de la
temperatura.
Enfriamiento lento: Poco sobreenfriamiento (Ta), se forman pocos núcleos que crecen rápido, dando lugar a pocos cristales de grano grueso. Enfriamiento rápido: Sobreenfriamiento mayor a Tb. Nucleación rápida y crecimiento más lento produce muchos cristales de grano fino. Enfriamento muy rápido: Sobreenfriamiento a Tc. Nucleación prácticamente ausente, se produce roca vítrea.
Nucleación y crecimiento de cristales
Nucleación
Pun
to d
e fu
sión
Temperatura
Tasa
Ta Tb Tc
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a) b)
Resultados experimentales de densidad de nucleación y tasa de crecimiento en función del sobreenfriamiento para: a) Granodiorita sintética con 6.5% de H2O b) Granito sintético con 3.5% de H2O
Nucleación y crecimiento de cristales
Variación en la densidad de cristales del margen hacia el centro de un dique toleítico de 106 m de ancho.
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Acaba paréntesis
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Textura Porfirítica Fenocristales de euédricos a subédricos en matriz fina. Fenocristales se forman en una
etapa temprana de cristalización.
Textura Intergranular Cpx y Ol anédricos ocupan los espacios entre
listones de Plg. Crecimiento a partir de muchos núcleos a tasas similares para todos los minerales.
Textura Ofítica Piroxeno crece a partir de pocos núcleos y
parcialmente encierra a Plg.
Textura Poikilítica Grandes cristales crecen en gran parte de la roca y encierran completamente a granos más pequeños.
Tasa de nucleación y crecimiento
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Textura Holocristalina Roca compuesta completamente por
material cristalino. Ej. Anortosita.
Textura Holohialina Roca compuesta completamente por
material vítreo. Ej. Obsidiana.
Textura Hipocristalina Contiene cristales y material vítreo. Dominan los cristales. Ej. Andesita.
Textura Hipohialina Contiene cristales y material vítreo. Domina el
material vítreo. Ej. Ignimbrita riolíitica.
Ol
Cpx
Plg
V
Grado de cristalinidad
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Ol
V
Textura hipidiomórfica Cristales euédricos, subédricos y anédricos.
Ej. Norita.
Textura alotriomórfica Cristales anédricos. Típica de rocas casi
monominerálicas. Ej. Dunita.
Textura intersertal Vidrio en los inersticios de cristales.Típica de basaltos.
Textura vitrofírica Fenocristales dispersos en matriz vítrea.
Contenido de material vítreo
Forma de cristales
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Zoneamiento o zonificación química-mineral
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Nomenclatura de rocas ígneas
Cualitativa Petrografía Cuantitativa
Composición química Concentración absoluta de sílice
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Nomenclatura química
• Límites de la nomenclatura petrográfica.
• Rocas de grano muy fino • Rocas con abundante vidrio
Plagioclasa
¿Clinopiroxeno?
2 mm
Lava basáltica
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Elementos mayores: > 1%
SiO2
Al2O3 Fe2O3 FeO MgO CaO
Na2O K2O H2O
Elementos menores: 0.1 - 1% (Usualmente se incluyen con los elementos mayores)
TiO2 MnO P2O5 CO2
Elementos traza: <0.1% Se expresan en ppm (1% = 10,000 ppm)
Rb, Nb, Li, Be, La, Ce, Th, U,
etc.
Análisis químicos de roca total
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Concentración absoluta de sílice
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Diagrama TAS: álcalis-sílice totales
IUGS International Union of Geological Sciences Le Maitre, 2002 Clasificación química de rocas afaníticas, donde no es posible determinar la composición modal (% minerales) Los análisis deben ser recalculados al 100%, base seca (sin volátiles).
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La composición mineralógica de una roca se correlaciona ampliamente con la composición química, PERO NO ES PERFECTA. El nombre obtenido para una roca cristalina a partir del TAS pude diferir del nombre petrográfico Los elementos alcalinos (K, Na) son cationes móviles surante procesos post-magmáticos, por lo que sus concentraciones pueden cambiar.
Precauciones en el uso del Diagrama TAS
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Saturación de sílice
• Análisis de elementos mayores traducido a porcentajes de minerales hipotéticos (normativos).
Composición normativa CIPW Basaltos: pl, cpx, ol.
Minerales normativos end-members, anhidros
Procedimiento matemático
Minerales normativos ≠ minerales reales
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Saturación de sílice
62
Aumenta SiO / Na O2 2
Nefelina AlbitaAlbita +Nefelina
Albita +cuarzo
SUB-SATURADAS
SOBRE-SATURADAS
SATU
RA
DA
S
Minerales normativos Sobresaturadas: q Saturadas: hy (sin q, ne, ol) Subsaturadas: ol, ne
q: cuarzo hy: hiperstena (opx) ne: nefelina ol: olivino
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Se aplica principalmente a la clasificación de rocas ácidas.
Índice de saturación en alúmina:
Al2O3 / (K2O+Na2O+CaO)
(=1 en feldespatos y feldespatoides)
Hiperaluminoso Metaluminoso Hiperalcalino
Saturación de alúmina
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Saturación de alúmina
Grado de saturación Serie Minerales diagnósticos
Sobresaturada Hiperaluminosa Muscovita, biotita rica en Al, cordierita, silimanita, andalusita, corindón, granate (almandino-espesartita, turmalina, topacio.
Subsaturada Metaluminosa Piroxeno, biotita pobre en Al, hornblenda
Hiperalcalina Anfíboles alcalinos (p. ej., riebeckita), Piroxenos alcalinos (egirina), olivino fayalítico, ferrohedenbergita
Aumenta grado de saturación de Al
Aumenta grado de saturación de Ca
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Series de rocas magmáticas
15,164 muestras
La línea azul separa las rocas que contienen nefelina normativa. Define el límite entre rocas alcalinas y subalcalinas
Tendencias químicas en áreas geográficas particulares.
Estas tendencias se han agrupado en “series magmáticas”.
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Rocas alcalinas v.s. sub-alcalinas
Rocas alcalinas • Rocas enriquecidas en álcalis
respecto a sílice. Sub-saturadas en sílice. Nefelina normativa.
• Feldespatoides • Analcima • Feldespato alcalino • Anfíboles alcalinos • Clinopiroxeno • Soluciones sólidas biotita-
flogopita • Olivino
Rocas sub-alcalinas • Saturadas y sobresaturadas en
sílice. No nefelina normativa. • Feldespatos • Hornblenda • Clinopiroxeno (augita) • Ortopiroxeno • Biotita • Cuarzo • Olivino
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Rocas sub-alcalinas Tholeíticas: enriquecimiento en Fe Tholeíticas
Son las rocas más comunes en la superficie de la tierra (>90 % vol.). Cubren el suelo oceánico, son comunes en arcos insulares y en basaltos continentales de meseta.
Calcialcalinas Rocas comunes y típicas de zonas de subducción.