USAC CUNOR CARRERA DE GEOLOGÍA Curso de Petrología...
Transcript of USAC CUNOR CARRERA DE GEOLOGÍA Curso de Petrología...
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
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
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