PETROLOGÍA ÍGNEA
Estudia los fundidos (magmas) y las rocas que cristalizan a partir de ellos
PETROGRAFÍA
Rama de la petrología que trata de la observación (macro y microscópica) y descripción objetiva de las rocas (composición mineralógica y disposición espacial de los minerales)
¿Cómo estudian las rocas ¿Cómo estudian las rocas los petrólogos?los petrólogos?
Recolectan “muestras” y las estudian Cómo? • Identificando y describiendo TEXTURA y MINERALOGÍATEXTURA y MINERALOGÍA
• Clasificando y comparando
• Analizando químicamente y comparando resultados
• Elaborando modelos y tratando de corroborarlos, ya sea a través de modelados teóricos o de laboratorio
En síntesis tratan de ser “historiadores” que interpretan e infieren los procesos actuantes sobre las rocas
Clasificaciones de rocas magmáticas
• ModalesModales: basadas en el % en volumen de los minerales realmente presentes en la roca (= minerales modales o moda)
• NormativasNormativas: basadas en el % de los minerales normativos, que reflejan la composición química de la roca (norma)
• QuímicasQuímicas: basadas en los contenidos de los óxidos (% en peso) o elementos (ppm) constituyentes
Moda de la rocaModa de la roca
Se establece determinando el % en volumen de los minerales presentes en la roca
Cómo ? Estimación visual de %
Empleo de contador de puntos
Análisis digital de imágenes
La clasificación modal es la + amplia y universal, aunque también hay “clasificaciones orientadoras” basadas en el análisis de las variables
texturales
Virtualmente todas las rocas ígneas se han originado por cristalización a partir de un fundido originado en el interior de la Tierra.
Todas las rocas que encontramos ahora en la superficie terrestre fueron derivados inicialmente del manto aunque algunas han pasado por más de un proceso sedimentario y/o metamórfico y/o ígneo en lo que denominamos el “ciclo de las rocas”
T E X T U R A ST E X T U R A SSe refiere a la forma, tamaño y relaciones mutuas entre las fases
(cristales y/o vidrio y/o material intersticial) que componen una roca
Primarias vs. Secundarias
cristalización ígnea alteraciones en estado sólido
Formación y Crecimiento de Cristales a partir de interacción Formación y Crecimiento de Cristales a partir de interacción cristal/fundidocristal/fundido
1. Nucleación2. Crecimiento3. Difusión
Rates = tasas
Formación y Crecimiento de CristalesCristalización ocurre si hay una disminución de la energía libre
total del sistema
1. Nucleación: se requiere de un sobreenfriamiento (undercooling)Es la denominada nucleación homogéneaEstructuras simples + fácil (óxidos, olivina, etc)
Nucleación heterogénea: a partir de Cristales “semillas” o “germinales” de mineralesPreexistentes. Son más comúnmente encontrados a partir de estructuras similares.
EpitaxialVariación del índice de nucleación (N) y
crecimiento (G) con la disminución de Tº (ΔT)
CrecimientoSe produce por adición de iones sobre los núcleos o bordes cristalinos. Tienden a desarrollarse más aquellas caras con energía superficial baja.
Esta energía puede cambiar desproporcionadamente con el cambio de condiciones de modo tal que un mineral en particular puede ser muy diferente de una roca a otra.
A medida que el grado de sobreenfriamiento aumenta se tiene:
Cristales bien facetados aciculares dendríticos esferulíticos
ba
El volumen de líquido es mayor en las cercanías de una esquina del cristal que en la cara
DifusiónDifusión
Los cristales pueden crecer si los iones apropiados pueden ser capaces de moverse en el fundido hacia el cristal para adosarse a la estructura en formación.La difusión ocurre en ambos sentidos acerca material apropiado al cristal en desarrollo y permite la expulsión de material no deseado en sentido inverso.
La polimerización del magma dificulta este movimiento.
Iones grandes o alta carga se difunden + lentamente
El cristal en desarrollo puede sufrir vicisitudes que dificulten su crecimiento
Imágenes BSE de “blue glassy pahoehoe,” 1996 Kalapana flow, Hawaii (tomado de Winter, 2001)
a. Fenocristales de olivina con tablillas
de plagioclasa y “plumas” de augita nucleando a partir de la plagioclasa. Aumento aprox
400X.
b. Detalle de nucleación heterogénea a partir de plagioclasa y crecimiento “hacia afuera” de l cristales de augita con forma dendrítica.
Es probable que la cristalización de
cpx esté favorecida por
enriquecimiento local del fundido
en Fe y Mg, mientras la plagioclasa
empobrece el líquido a su
alrededor en Ca, Al, and Si.
Aumento aprox 2000X.
¿Qué tan rápido se enfría un magma?
¿Se afecta la cristalización o no?
Enfriamiento lento
Enfriamiento rápido
Descenso de Temperatura influencia a las propiedades reológicas del magma (viscosidad principalmente)
Sobreenfriamiento: descenso de la temperatura por debajo del punto de fusión del magma sinsin que ocurra la cristalización
La tasa (o velocidad) más lenta (nucleación o crecimiento) será la que ejerza mayor control sobre la cristalización
Diagrama idealizado de los índices de nucleación de cristales y crecimiento como una función de la temperatura debajo del punto de fusión.
Lento enfriamiento (Ta) produce escaso sobreenfriamiento, así que se genera lenta nucleación y rápido crecimiento originando pocos cristales de grano grueso.
Rápido enfriamiento (Tb), conlleva más sobreenfriamiento, así que rápida nucleación y lento crecimiento produce muchos cristales finos.
Muy rápido enfriamiento involucra poca o ninguna nucleación y crecimiento (Tc) produciendo un vidrio sin cristales.
Ejemplos de tasas de difusión lentas
a.- cristales esqueléticos de olivina
b.- cristales esqueléticos de plagioclasa
Evidencias de Sobreenfriamiento
Cristales Esqueléticos
0,2 mm
Variables texturales a considerar:1.Grado de cristalinidad
2.Tamaño de los cristales
3.Forma de los cristales
4.Relaciones entre los cristales
5.Cavidades (vesículas, amígdalas, miarolas, etc)
6.Elementos sólidos extraños (xenolitos o enclaves)
Grado de cristalinidad presencia de V I D R I O líquido sobreenfriado muy viscoso
V. ácidos: obsidiana (anhidro) - perlita, pichstone (hidratados)
V. básicos: sideromelano, taquilita (anhidros) - palagonita (hidratado)
Si – O – Al O – OH (F, Cl, volátiles disueltos)
Tamaño de grano
Fino < 1mm
Mediano 1-5mm
Grueso 5-30mm
Muy grueso > 30mm
Equigranular (isométrico) vs Inequigranular (anisométrico)
Granosa (granular)
Porfiroide
Aplítica
Seriada
Porfírica / Afírica
Microporfírica
Glomeroporfírica
Vitrofírica
Fanerítica
Afanítica
Textura esferulítica es aquella donde agujas de cuarzo y feldespato alcalino crecen radialmente a partir de un centro común.
Sucede a partir de la “desvitrificación” del vidrio
Zonación composicional: cambios de composición del mineral mientras se va enfriando. Ejemplos: plagioclasas, anfíboles, piroxenos, etc.
Figuras tomadas de Winter (2001) y Shelley (1993)
Forma de los cristales
Euhedral
Subhedral
Anhedral
Equidimensionales
Laminares
Tabulares
Prismáticos
Hábito de los cristales
Secuencia de cristalización
No siempre es sencillo determinarla
Euhedralidad
Inclusiones
Desarrollo conjunto
Olivina rodeada de cplx
Textura granosa
Texturas en Rocas Mesosilícicas
Pilotáxica Fluidal
Pilotáxica Afieltrada
Traquítica
Bostonítica
Hialopilítica
Andesítica o seriada
Texturas en Rocas Ácidas
Microgranosa
Granofírica
Felsítica
Fenocristales y/o pasta
Vitrofírica
Exsolución, Desmezcla, Reacción
BtChl
Pyx
Hbl
Félsico = feldespatos + sílice Leucocrático: color claro (0 – 30 % IC)Máfico = Mg + Fe Melanocrático: color oscuro (60 – 100% IC)
Índice de color “MM”: % de minerales coloreadosM’: M – (ms + ap + carbonatos primarios)M’: M – (ms + ap + carbonatos primarios)
Minerales formadores de rocas
Minerales primariosMinerales primarios: se forman directamente por la cristalización magmática
•Principales: son los que permiten clasificar a la roca
•Accesorios característicos: son los máficos que ayudan a definir la clasificación
•Accesorios menores: son los que se presentan en proporción < 5%
Minerales secundarios: Minerales secundarios: se forman por alteración de los primarios
Renormalizar a 100%
Rico en cuarzoGranitoide
9090
6060
2020
Sienita alcali-feldespáticacuarcífera
SienitaCuarcíf.
MonzonitaCuarcíf.
MonzodioritaCuarcíf.
Sienita Monzonita Monzodiorita
Sienita foidif.
5
10 35 65Monzonitafoidífera
Monzodioritafoidífera
90
SienitaAlcali-Feldespática
Sienita alcalifeldespática.foiífera
10
MonzosienitaFóidica
Sienita Fóidica
Fóidica
Monzodiorita G
abro
fóid
ico
Diorita/ Gabrocuarcífero
5
10
Diorita/Gabro/Anorthosita
Diorita/Gabro foidífero
60
Foidolita
Cuarzolita
GranitoGrano-diorita
Tonalita
Gran
ito A
lcalife
ldesp
ático
AA PP
FF
60
M < 90Rocas PlutónicasRocas Plutónicas
Sienogranito
Monzogranito
OlivinaOlivina
ClinopiroxenoClinopiroxenoOrtopiroxenoOrtopiroxeno
LherzolitaLherzolitaHa
rzbu
rgita
Wehrlita
Websterita
OrtopiroxenitaOrtopiroxenita
ClinopiroxenitaClinopiroxenita
Websterita olivínica
PeridotitasPeridotitas
PiroxenitasPiroxenitas
90
40
10
10
DunitaDunita
Plagioclasa
OlivinaPiroxeno
Gab
ro
TroctolitaGabro Olivin.
Rocas ultramáficas con Plagioclasa
90AnortositaGabroidesGabroides
Rocas ultramáficasRocas ultramáficas
Traquita foidif Lacita foidif. Andesite/Basalt foidf.
Foidita
10
60 60
35 65
10
20 20
60 60
F
A P
Q
Riolita Dacita
Traquita Lacita Andesita/Basalto
Fonolita Tefrita
Rocas volcánicasRocas volcánicas
Clasificación química: es la que permite clasificar Clasificación química: es la que permite clasificar mejor a la rocamejor a la roca
Clasificación modal: permite tener una idea aproximada del tipo de roca (no refleja a todos sus
componentes)
Bibliografía sugerida:
• Winter, J.D. 2001. An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall 700 pp. se puede acceder a sus clases en: www.whitman.edu/geology/winter/
• Shelley, D., 1995. Igneous and Metamorphic Rocks under the microscope. Chapman & Hall, London, 445 pp.
• Best, M.G., 2002. Igneous and Metamorphic Petrology. Blackwell, 730 pp.
La mayoría de las ilustraciones fueron tomadas de Winter (2001)
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