10 capitulo toselli. a.j miscelanea 18 elementos basicos de petrologia ignea-2010

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Petrologia - Toselli - Capitulo 10

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187 ALEJANDRO TOSELLICapitulo 10MagmasIntroduccinCmo surge el concepto de magma? La respuesta surge de la observacin de los aparatos volcnicos actuales y antiguos, de las coladas de lavas y de los depsitos de rocas piroclsticas; comoastambindelaexistenciadelosenormesanoramientoscorrespondientesalos batolitos granticos intrusivos y en todos los casos la respuesta al interrogante es la misma, del magma.El manto y la corteza estn constituidos esencialmente por silicatos en estado slido y losmagmasslopuedensergeneradosporsignicatiasperturbacionesenP,1,X,cuya naturalezaestemadecontroversias,perolasanomalasseconcentranespecialmentealo largodeloslmitesdeplacaslitosfricas.Asimismoelmantosuperiordeperidotitajuega un rol fundamental en la generacin de magmas, ya que es la fuente mundial de los magmas baslticos y alcalinos.El magma se forma como lquido segregado, dejando un residuo cristalino. El fundido tiene una fuerza ascensional por encima de la regin de generacin, por efecto de la densidad. Los cuerpos de magma menos densos son gravitacionalmente inestables con respecto a la roca slida que los rodea y tienden a ascender, controlados por el equilibrio hidrosttico. Otros factores que actan, incluyen: viscosidad, ambiente tectnico, geometra, volumen del cuerpo y la existencia de conductos que condicionan la velocidad de ascenso del magma.Asimismoenelcaminodeascenso,elmagmasufrecambiosenlacomposicin,por diferenciacin, mezcla y contaminacin.De acuerdo a Rittmann (1981) el magma, es una masa total o parcialmente fundida de silicatoscongasesdisueltos,queocurreenodebajodelacortezacristalinadela1ierray que es capaz de intruirse como tal, en suras y erupcionar en la supercie, separandose ella enlavaygasesvolcnicos.Clsicamenteseconsideraalosmagmascomosilicticos,pero los hay tambin de carbonatos ,carbonatitas,, de suluros y de xidos rricos ,olcan Pico Laco).Los magmas son inicialmente subsaturados en voltiles, pero con el ascenso a regiones de baja presin en la corteza y el comienzo de la cristalizacin, se vuelve ms saturado en agua y puede entrar en ebullicin. La exsolucin y subsecuente expansin de los gases en los sistemas magmticos puede causar erupciones volcnicas explosivas.Atemperaturassucientementealtas,cualquiermaterialcristalinoomezclade cristales,fundeparaformarunasolucinlquidahomogneaofundido.Algunossistemas magmticos poco comunes, consistenen dos fundidos separados distintos, este fenmeno es conocido como inmiscibilidad lquida. En los sistemas geolgicos, los fundidos contienen ionesdeO,Si,Al,Ca,H,Na,etc.Bajociertascondiciones,algunosionespuedenresidir predominantemente en una fase separada, que puede ser cristalina o gaseosa y que est en equilibrio con el fundido.Una ase puede ser denida como una parte homognea, mecanicamente separable de un sistema y que est limitado por interfases de las adyacentes. Una fase puede estar en estado gaseoso, lquido o slido.Dependiendodelascondicionesdepresin,temperaturaycomposicinqumica,el magma puede consistir de slo un fundido libre de cristales con gas disuelto; o de un fundido Miscelanea 18: 187-212Llementos basicos de petrologa gnea 1ucuman, 2010 -ISSN 1514 - 4836 - ISSN on-lineISSN 1668 - 3242 MAGMAS 188mscristales,msburbujasdegas.Assloeninstanciasespecialeslostrminosfundido ymagmasonsinnimos;enlamayoradelassituaciones elfundidoesslounaparte del sistema magmtico total.Los fundidos incluyen polmeros tetradricos distorsionados interconectados de Si-O, con otros iones mayores tales como Ca, Mg, Fe y Na, que pueden desarrollar dbil coordinacin con el oxgeno. Los fundidos altos en slice y pobres en agua estn ms polimerizados, lo que los hace mas iscosos, el nujo es mas dicultoso y la nucleacin y crecimiento de los cristales es lento. Los fundidos ricos en voltiles y pobres en slice, se comportan en forma opuesta. Lasrelacionesdenucleacinycrecimientodecristalesseincrementanpordebajodela temperatura de cristalizacin de los minerales, donde alcanzan un mximo y luego decrecen. Eltamaodegranodelasrocasmagmticasserelacionadirectamenteconelnmerode ncleos de cristalizacin que se forman por unidad de volumen, por lo que pocos ncleos permiten grandes cristales y ncleos abundantes producen grano no. La historia trmica de un cuerpo magmtico y las rocas de caja que lo envuelven son factores determinantes en la textura de las rocas y se relacionan directamente con el tamao y forma del cuerpo y con el contenido de voltiles. Un cuerpo convectivo de magma poco viscoso contrasta con aquellos que estn estticos y slo irradian calor a las rocas de caja.Composicin de los magmasLasrocasgneassonusualmentedivididasendosgrandesgruposdeacuerdoa suscontenidosenmineralesclarosyoscuros.Losgranitosporejemplo,sonflsicoso leucocrticos,porqueestnformadoscasienteramentepormineralesclaros(cuarzoy feldespatos), mientras que los gabros, que contienen abundantes minerales ferromagnesianos oscuros,selosdenominamacasomelanocraticasylasrocasquecarecentotalmentede minerales claros, se denominan ultramacas. No hay un lmite neto que separea las rocas macas de las lsicas, el trmino es esencialmente cualitatio. Una medicin mas precisa es elndicedecolor,IC,,elqueessimplementelaproporcinenolumendelosminerales ferromagnesianos.Lasrocasgneas,puedensertantointrusivascomoextrusivas,dependiendodesu proundidad de emplazamiento y elocidad de solidicacin, que permite su diisin en tres grandes grupos:Rocas Plutnicas: que se enran lentamente a proundidades moderadas o grandes en la corteza o en el manto.Rocas hipabisales: emplazadas en niveles someros, en condiciones sub-volcnicas.Rocas olcanicas: las que erupcionan sobre la supercie.Cada roca plutnica tiene un equivalente volcnico, pero a escalas muy diferentes ya que la proporcin de las diferentes composiciones qumicas no es la misma. Las suites plutnicas tienden a tener mayores proporciones en las rocas flsicas; mientras que las suites volcnicas tienden a ser mas macas.Cadacomponenteindividualmantieneunaproporcincaractersticaparacadatipode roca. As la slice es el xido dominante, aunque acompaada por otros componentes menos abundantes y con rangos de variacin ms pequeos. Los xidos presentes en un anlisis convencional son:SiO2: 35 - 5, que permite diidir a los magmas en: acidos: 66,63,189 ALEJANDRO TOSELLI intermedios:66 ,63, - 52 basicos: 52 - 45 ultrabasicos : 45Al2O3: 12 - 18 y raramente el 20, enrocasintermedias. Valores mas bajos son tpicos de rocasvolcnicos ricas en olivino y riolitas peralcalinas.FeO (Fe2O3), MgO, CaO: en conjunto hacen del 20 al 30 de las rocas bajas en SiO2. 1odos decrecen con el aumento de SiO2. Ln las riolitas p.ej. constituyen 5.Na2O: 2,5 - 4 y se incrementa con el aumento de SiO2. Valores mayores al 8 slo se encuentran en rocas alcalinas y con contenido de SiO2 intermedio.K2O: 0.5 a 5 y se incrementa con el contenido de SiO2. Valores mayores al 6 slo se encuentran enrocas per-alcalinas y con contenido de SiO2 intermedio.Coneladvenimientodenuevosmtodosdeanlisisqumicosmuysensibles,seha obtenido informacin de los elementos trazas y tierras raras, que se expresan en ppm (partes por milln o gramos por tonelada), o an en ppb (partes por billn) de los que se derivan relaciones petrogenticamente signicatias como: K,Rb, K,Ba, Rb,Sr, Nb,1a, 1h,U, Cd,Zn, Rb,Zr, etc.Propiedades fsicas de los magmasLos datos de la composicin qumica y mineralgica de las rocas gneas, contrasta con lapobrezadeinformacinsobrelaspropiedadesdeloslquidosdesdeloscualesellas cristalizan.Estoesunserioproblemaparalasinterpretacionespetrolgicasylosestudios recientes se dedican a resolver los aspectos fsicos de la evolucin de los magmas y a ampliar lasobservacionessobrelaserupcionesvolcnicas,combinndolasconmedicionesde laboratorio y con estudios tericos.TemperaturasLl magma es material rocoso undido y mil. Las mediciones de nujos de laa actios junto con la evaluacin de los geotermmetros minerales en las rocas magmticas, indican las temperaturas a las que un magma alcanza la supercie de la 1ierra, que estan en el rango entre 1200C a 00C, con los alores mas altos para las rocas basicas y los menores para lassilcicas.Lasdensidadesdeloscuerposmagmaticosestanentre2,2y3,0g,cm3yson generalmente algo ms bajos que los valores de las rocas slidas de la corteza.Medir la temperatura de una laa incandescente que nuye puede ser hecha desde cierta distanciaconunpirmetroptico.Casitodaslaslavascontienencristalessuspendidosen cantidad ariable, tal que la temperatura de una laa que nuye no corresponde generalmente a la temperatura de su liquidus ,aquella temperatura sobre la cual no hay ase slida estable,. Por otra parte, es muy improbable que las laas nuyan a temperaturas por debajo del solidus ,que es la temperatura por debajo de la cual todo el lquido tiende a cristalizar). As estimaciones de laboratorio de temperaturas de liquidus y solidus de lavas (sin sus componentes voltiles) proeenlmitesmaximosymnimosdeexistenciadelquidossilicaticos.Paralaasque erupcionanconpocoscristalessuspendidos,latemperaturadellquiduspuedeestar aproximadamentealatemperaturadeerupcin.Laausenciadefenocristales,sugiereque MAGMAS 190lalavaestsobrecalentadaporencimadelatemperaturadellquidus,loqueesraroenel momento de la erupcin. Un ejemplo de esta situacin es la obsidiana peralcalina del volcn Chabi de Etiopa.Tabla 10-1. Ejemplos de temperaturas medidas.Las laas acidas de alta iscosidad nuyen lentamente y las erupciones estan acompanadas frecuentemente por grandes cantidades de escoria tal que pocas medidas de sus temperaturas se han hecho en el campo. Es tambin difcil determinar la temperatura del liquidus o del solidus de una laa acida en el laboratorio a causa de su alta iscosidad. Por lo tanto debemos recurrir a mtodos indirectos usando geotermmetros minerales, que slo se pueden utilizar en la determinacin de la temperatura del liquidus. Para las laas acidas muy iscosas se mide la temperatura del liquidus, fundiendo las soluciones slidas de fenocristales de magnetita-ilmenita,ellquidoqueseobtiene,tieneunatemperaturasimilarallquidodelala