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

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Petrologia - Toselli - Capitulo 13

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245 ALEJANDRO TOSELLICapitulo 13Magmatismo de intraplacaIntroduccinEste tipo de volcanismo se produce dentro de las placas tectnicas, tanto continentales como ocenicas, lo que hace difcil su relacin con la tectnica de placas (Fig. 13-1).LasislasHawaiproporcionanunejemploespectaculardelaactividadmagmticade intraplaca, que muestra desde islas con volcanes activos, hasta el otro extremo de la cadena con islas volcnicas de actividad ya extinguida y montes volcnicos submarinos en crecimiento, que pueden ser explicados en trminos del moimiento de la placa Pacca que se desplaza sobre un punto caliente estacionario, situado por debajo de la placa. La fusin parcial de esa pluma de manto ascendente, que se produce por descompresin adiabtica,generamagmasquevarandesdebasaltostoleticosaalcalinosynefelinitas, dependiendo de la profundidad de generacin y el grado de fusin parcial, as como de la composicin y mineraloga de la fuente mantlica.Fig. 13-1. Distribucin de puntos calientes en placas oceanicas y continentales. ,modicado \ilson 1991,.Fig. 13-2. Modelo de punto caliente en la generacin en cadenas de islas olcanicas lineales. ,modicado \ilson 1963,.Miscelanea 18: 245-256Llementos basicos de petrologa gnea1ucuman, 2010 -ISSN 1514 - 4836 - ISSN on-lineISSN 1668 - 3242 MAGMATISMO DE INTRAPLACA 246Se ha sugerido que los perodos de mayor actividad magmtica de las kimberlitas, podra estarasociadoconpuntoscalientesenlasplacascontinentales.Ladistribucinglobalde puntos calientes en el manto, se interpreta como otro modo de conveccin mantlica, que no es uniforme y que muestra particular concentracin en la placa Africana.Islas OcenicasDentrodelascuencasocenicasseencuentrannumerososmontessubmarinoseislas volcnicas que ocurren lejos de los bordes de placas y que se denominan de intraplaca.Losmontessubmarinos(seamounts)sonestructurasvolcnicassubmarinas, morfolgicamentesimilaresalosvolcanesdeescudosub-areos,loscuales,obiennunca alcanzaronelnieldelmarobienhansidoerosionados,osehanhundido.Aquellosque emergenoestnprximosalniveldelmar,generalmentedesarrollanarrecifesdecoralsi estn en reas tropicales, los cuales cuando se hunden reciben el nombre de guyots.Batiza ,1982, sugiere que estas estructuras olcanicas se localizan preerentemente a lo largodezonasderacturas,lascualesproeeranlosconductosquepermitiranelpasaje del magma hacia la supercie. Ln el Atlantico las islas olcanicas ocurren como estructuras simples o pequeos grupos, asociados a dorsales submarinas no-ssmicas; mientras que en la cuenca oceanica Pacca, que es de rapida distensin, ellos se presentan en cadenas lineales, comolasislasIawai.Llmodeloinolucraunauentedemagmajoenelmanto,punto caliente o pluma de manto, sobre el que la placa oceanica se desplaza ,lig. 13-2,.Mientras que los puntos calientes como modelo de volcanismo de intraplaca es el modelo masatractio,otrosautoresproponenotrasexplicaciones.1urcotteyOxburgh,198,, relacionan el origen de las cadenas lineales de cadenas de islas, al desarrollo y propagacin de fracturas causadas por tensiones de intraplaca y al movimiento de las placas litosfericas. Aquseadoptaelmodelodepuntocalientede\ilson,paraexplicarelolcanismo global ocenico de intraplaca, para lo que se debe suponer el ascenso de material de manto caliente, con dimensiones, temperaturas, velocidades de ascenso y caracteres qumicos que no son posibles de deducir por observaciones geolgicas o geofsicas directas. Estos puntos calientes representan un modo de conveccin del manto que an es materia de especulacin.Procesos de fusin parcialLa fusin parcial en el manto, por debajo de las islas ocenicas, se da en respuesta a la descompresinadiabticadelaplumaycomponentesastenosfricosdurantesuascenso. Tales procesos de fusin involucran:a. La composicin qumica,elementos mayores y trazas e istopos de Sr, Nd, Pb, de los basaltos primarios de las islas ocenicas, tanto toleticos como alcalinos.b. La mineraloga y composicin qumica de la fuente mantlica.c. El grado de fusin parcial.d. El mecanismo de fusin parcial.e. La proundidad del comienzo de la usin y de segregacin de los magmas.f. La importancia de las diferentes fuentes de manto, ya sea de una pluma, astensfera deprimida o litosfera ocenica.24 ALEJANDRO TOSELLILa distancia que separa a las islas ocenicas de las placas continentales, junto al espesor delacortezaoceanica,hacenimprobablelacontaminacincorticaldelosmagmas.As lacomposicingeoqumicadelosbasaltosprimitiosrenejaranlamineralogayqumica delafuente,ascomolatemperatura,presinyfugacidaddeoxgenodurantelafusin parcial ,olumen de usin parcial y posterior cristalizacin raccionada, en el camino a los reservorios someros. Los magmas con caracteres casi primarios, tienen alto MgO, Ni y Cr, y son erupcionados con frecuencia en las islas ocenicas, indicando que dichas composiciones son poco modicadas por procesos de cristalizacin raccionada a baja presin. El estudio de este volcanismo, muestra que las erupciones son tanto de basaltos toleticos comoalcalinos.Losdostiposcorrespondenamagmasprimariosderivadospordiferente fusinparcial,desdeunafuentemantlicahomognea,obiencorrespondenafuentes diferentes. Algo similar ocurre con las relaciones de elementos incompatibles (K/Ba, K/Rb, Zr/Nb) y con las relaciones isotpicas de Sr, Nd y Pb, que indicaran derivacin desde una fuente relativamente homognea.Losestudiosexperimentalesindicarancondicionesdeusinparcialdelherzolitas con espinela. Para los basaltos de Hawai, los fundidos parciales por debajo de 15 kbar son toleticos,volvindosepicrticosconmayorvolumendefusin.Apresionesentre15y25 kbarellossonbasaltosolivnicoalcalinosysevuelventoleticosconelincrementodela fusinparcialyapresiones>25kbar,seformanpicritasalcalinas,quecambianapicritas toleticas con el aumento de la fusin. Esto indicara que los magmas primarios alcalinos y toleticos se generaran desde la misma fuente, por variacin del volumen de fusin y de la profundidad.Tabla 13-1. Dierencias petrogracas entre los basaltos toleticos y alcalinos.MAGMATISMO DE INTRAPLACA 248Cmaras de magma en altos nivelesLos reservorios ubicados por debajo de los volcanes de islas ocenicas activas consisten esencialmente en complejos interconectados de diques, lones capa y camaras magmaticas, situadasamenosdekm.Lnestosreserorioslosbasaltostoleticosyalcalinossuren cristalizacin raccionada, contaminacin cortical y mezcla de magmas. Lidencias directas de la importancia de la evolucin geoqumica que sufren los magmas es la buena correlacin linear de los elementos mayores y trazas en los diagramas de ariacin. Ademas, los basaltos alcalinos arrastran a la supercie una ariedad de xenolitos correspondientes a rocas plutnicas, que corresponden a gabros, dunitas, piroxenitas y wherlitas, como as tambin pero en menor grado sienitas y granitos. Ln Iawai los basaltos alcalinos arrastran xenolitos ultramacos que incluyen lherzolitas espinlicas y raramente con granate, que indican proundidades de 60-80 km, que corresponde a la zona de segregacin magmatica.Los sistemas de cmaras magmticas de alto nivel en los volcanes de islas ocenicas, se sitan dentro de secuencias de rocas volcnicas previamente erupcionadas, con las cuales se contaminan,hacencrecereledicioolcanico.Lasasessubmarinastempranassealteran por el agua de mar, la que produce cambios en las relaciones de istopos 8Sr/86Sr y 18O,16, yporendevariacionesisotpicasenlosOIBysufrencontaminacinconlossedimentos ocenicos.Asimismoenestossistemasmagmaticos,dosomasmagmaspuedenmezclarsepara formar un fundido hbrido. Tales procesos son importantes en la petrognesis de los volcanes de islas ocenicas y pueden ocurrir en los reservorios someros de magma.Petrografa de las rocas volcnicas de islas ocenicasLas islas ocenicas estn esencialmente formadas por basaltos toleticos y alcalinos.Fig. 13-3. Diagrama lcalis vs. slice, mostrando las diferencias entre series toleiticas y las alcalinas.249 ALEJANDRO TOSELLILa espinela es comn en ambos tipos, pero su composicin es muy variable. La plagioclasa es engeneralmscomncomofenocristales enlostoleticos,queenlosalcalinosyestos ltimos son ms ricos en K2O. Las fases hidratadas (anfbol y biotita) estn ausentes en las toleitas, indicando baja concentracin de voltiles en los magmas, pero en contraste el anfbol kaersutita es comn en los basaltos alcalinos. Es interesante resaltar que los xenolitos de baja presin dentro de los basaltos suelen contener abundante anfbol, esta aparente discrepancia de la inestabilidad del anfbolaprofundidades someras (30) y pueden ser usadas para demostrar mezcla en la uente mantlica.El Ni es un indicador del fraccionamiento del olivino en los magmas baslticos porque tiene alto coeciente de particin undido-mineral. Los OIB muestran buenas correlaciones entre Ni y MgO, indicando la importancia del fraccionamiento-acumulacin del olivino. El Cr tambin se correlaciona con el MgO, debido a la cristalizacin concurrente de oliino y espinela rica en Cr. En general los OIB alcalinos estn deprimidos en Ni y Cr, en relacin a los OIB toleticos y MORB, lo que indicara cristalizacin raccionada a alta presin en el camino hacia la supercie.LoselementosdetierrasrarasmuestranpatronescaractersticosenlosOIB,y enriquecimiento de tierras raras livianas en relacin a las pesadas (Fig. 13-8), variando segn se trate de basaltos toleticos o alcalinos, normalizados a condrito. 1al comportamiento de las tierras raras, es a consecuencia de su derivacin desde una fuente de manto deprimido.Fig. 13-5. Variacin de Al2O3, TiO2 y MgO vs.SiO2 para volcanitas de Ascensin.MAGMATISMO DE INTRAPLACA 252Fig. 13-6.Variacin de Al2O3, MgO, TiO2 y P2O5 vs. SiO2 para la isla Gough.Fig. 13-7. Variacin de Ba y Sr (ppm) vs. SiO2 ,, para la isla Gough.Tabla13-3.AbundanciadeelementostrazasenMORB,basaltosdorsalesmediooceanicas,,toleitasdeislas ocenicas (TIO) y basaltos alcalinos de islas ocenicas (OIBA).253 ALEJANDRO TOSELLIIstopos radiognicosEl estudio de los istopos Sr-Nd-Pb de los MORB erupcionados en las dorsales ocenicas delAtlanticoydelPaccoOrientalmuestranbuenacorrelaci