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

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Petrologia - Toselli - Capitulo 15

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265 ALEJANDRO TOSELLICapitulo 15Magmatismo en mrgenes activos de placasIntroduccinLosmrgenesactivosdeplacas,determinanlossitiosdesubduccindelalitosfera ocenica en el manto de la Tierra, produciendo la mayora de los volcanes activos y terremotos en el mundo, incluyendo todos los de focos intermedios y profundos, que se asocian con las placas litosfricas descendentes.Paraapreciarlaescala delaintensidad de subduccin, es necesarioconsiderar,que los ocanosAtlanticoyPaccoueroncreadosenlosltimos200Maporlaexpansindel ondo oceanico, desde los margenes de acrecin de placas. Como la tierra no se expande, una supercie equialente de litosera debe ser subductada simultaneamente.Lasustitucindesuperciedeplacas,puedesertantodelitoseraoceanicacomo continental, resultando en diferentes interacciones geomtricas para producir el volcanismo dearcosdeislasocenicasydelosmrgenescontinentalesactivos-,quepresentanlas siguientes caractersticas (Thorpe 1982):a)Lascadenasdeislasocinturonesvolcnicoslineales,tienenlongitudesdecientosa miles de kilmetros y son relatiamente estrechos de 200 a 300 km.b, Desarrollan una osa oceanica prounda de 6.000 a 11.000 m de proundidad.c)Elvolcanismoesactivoypresentaunlmiteabruptodelazonavolcnica,haciael ocano.Elfrentevolcnico,sedesarrollaparalelamentealafosaocenicaadistanciasde 100 - 200 km.d)LazonassmicadeBenioff,incluyealosfocosdeterremotosdeprofundidades someras, intermedias y proundas, que denen el plano de descenso de la litosera oceanica en el manto.e) La asociacin volcnica ha sido llamada asociacin de andesitas orognicas.Las cadenas de estrato-volcanes alineados encima de las zonas de Benioffrepresenta la caracterstica volcnica ms conspicua sobre la tierra. Los productos eruptivos tienen amplia composicin desde basaltos a riolitas, con andesitas como el tipo de magma mas comn, lo que dene que el ambiente de generacin es muy complejo. La morologa de los olcanes, renejan procesos de crecimiento rapido, recuentemente altamente explosio y es comn la ormacin de calderas, acompanadas por la erupcin de nujos piroclasticos, coladas y tobas de cada.Arcos de islas ocenicasLosarcosdeislasocenicas(AIO)representanlossitiosdesubduccindeunaplaca litosera oceanica debajo de otra ,lig. 15 -1,. Los rasgos caractersticos son cadenas lineales deislasormandoelrenteolcanico,amenudonanqueadoporcuencasmarginalesque seormanporexpansindelondooceanicodurantelosprocesosdecomienzodelarco. Los sedimentos se acumulansobre la corteza ocenica y amenudo son rastrilladoscon el descenso de la placa y forma un prisma de acrecin en el ante-arco.La lig. 15-2 muestra la distribucin de los sistemas de arcos de islas oceanicas mayores Miscelanea 18: 265-28Llementos basicos de petrologa gnea1ucuman, 2010 -ISSN 1514 - 4836 - ISSN on-lineISSN 1668 - 3242 MAGMATISMO EN MRGENES ACTIVOS DE PLACAS 266Fig.15-1.Esquemadesubduccindelitosferaocenicageneradaenladorsalmedio-ocenica.Corrientesde conveccin secundaria se desarrollan en el retro-arco. Fig. 15-2. Distribucin de arcos de islas oceanicas del mundo ,\ilson y Daidson 1984,.enlosocanosPaccoyAtlantico,yenIndonesia.LnelPaccooccidentallosarcosse extienden desde el sistema de Nuea Zelandia - 1onga, a tras de Nuea Bretana - Papa - Nuea Guinea y las islas de Mariana - Izu y el sistema de Japn - Kuriles - Kamchatka ylasAleutianas.Lncontraste,elPaccoorientalnotienearcosdeislasperomuestra olcanismo de margen continental actio que se extiende desde el oeste de Lstados Unidos alolargodeMxico,AmricaCentralySud-Amrica.LnelAtlanticoelolcanismode arcosdeislasoceanicasocurreenlosarcosdelasAntillasMenoresydelasSandwiches del sur. Ln el Mediterraneo se maniesta en los arcos de Aeolian y Aegean y en la zona de colisin continental actia que se extiende desde los Alpes, a tras de 1urqua e Iran hasta los Himalayas.26 ALEJANDRO TOSELLIEstructura de los arcos de islas El conocimiento de la estructura fsica de los arcos de islas da una importante ayuda para desarrollar los modelos petrogenticos, los cuales deben incluir para las regiones de arco de islas: trench, ante-arco, arco y retro-arco ,Gill 1981, Cross y Pilger 1982, Uyeda 1982, Jarrard 1986).Fig. 15-3. Estructura de arco de un arco de islas.La anomala graitaroria negatia prxima al trench se atribuye a la presencia de sedimentos en el ante-arco y la anomala positia a la litosera ra subductada y mas densa por debajo del arco. Ll nujo calrico es tipicamente bajo en el ante-arco pero asciende abruptamente en el rente olcanico y permanece alto para distancia de 200 - 600 km detras del arco. Lste alto nujo de calor slo puede ser explicado por transerencia de magma a nieles altos ,lig. 15-3,.Lxistira un lmite ertical entre el manto con caractersticas litosericas y el manto con caractersticas astenoericas, que podran renejar el ascenso del magma por de bajo del arco. Anmalamente,elmantoastenosericosomeropordebajodelretroarco,podraindicarel ascenso de magma, formado por procesos distensivos en el retro-arco.Ll espesor cortical juega un importante rol en el ascenso y raccionamiento a baja presin delosmagmas.Enregionesdecortezadelgada,losmagmasderivadosdesdeelmanto asciendenrapidamentehastalasupercieypuedenmantenersuscaractersticasprimarias. Mientras que en los arcos mas maduros, la corteza se engrosa y las rocas corticales de baja densidad, actan como ltro impidiendo el ascenso de magmas primarios y causando extenso fraccionamiento cristalino en cmaras magmticas someras.Estructura trmica y procesos de fusin parcialElconocimientodelaestructuratrmicadelaszonasdesubduccinesesencialpara MAGMATISMO EN MRGENES ACTIVOS DE PLACAS 268entenderlosprocesosdegeneracindemagma.Cualquiermodelotrmicoincluyelos efectos de deshidratacin de la corteza ocenica subductada, el calentamiento por friccin en la parte superior de la loza, la conveccin dentro de la cua de manto astenosfrico, el ngulo de subduccin y la velocidad.Cortezaocenicasubductada:involucraalasrocasgneasbsicasysedimentosde ondo oceanico que son metamorzados a acies de anbolitas y eclogita, en presencia de una ase nuida acuosa. La mineraloga de las rocas ara durante la subduccin en uncin del aumento de la presin, temperatura y composicin de la fase vapor. Este progrado de metamorsmo,acieszeolitas,esquistosazules,anbolitasyeclogitas,estaacompanado por deshidratacin, que tiene lugar principalmente entre los 80-125 km de proundidad. La presencia del agua, baja la temperatura del solidus de las rocas en arios cientos de grados. La profundidad a la cual comienza la corteza ocenica a fundirse, puede predecirse si se conoce, el gradiente geotrmico de la parte superior de la loza y la cantidad de agua que contiene. Algunos modelos sostienen, que las andesitas derivan de corteza ocenica subductada, por fusin parcial en condiciones anhidras.Cuna de manto: inolucra la usin parcial de lherzolitas modicadas por reaccin con nuidos acuosos o undidos silceos hidratados deriados de la corteza oceanica subductada. La iniciacin de la fusin parcial en la cua de manto depende del gradiente geotrmico y la cantidad de voltiles presentes. La presencia de H2O baja marcadamente la temperatura del solidus y as facilitan la fusin parcial. Algunos modelos muestran que la fusin parcial debajo del arco puede ocurrir slo en condiciones de saturacin de agua. La usin parcial de lherzolita en condiciones anhidras produce lquidos de composicin basltica o picrtica, dependiendodelporcentajedeusin.Losmagmasandesticospuedensergenerados directamenteporusinparcialdelherzolitahidratadaaproundidades40km.Dichos fundidos deberan saturarse en agua conteniendo slo el 15% H2O a 40 km y comenzaran a cristalizar tan pronto como el vapor comienza a escapar. Tales magmas no pueden alcanzar la supercie sin surir cristalizacin raccionada, lo mismo que los magmas basicos hidratados generados a mayor profundidad.Hay un aporte continuo de voltiles desde la loza que se subducta a la cua de manto sobreyacente, por lo que el fundido con algunos cristales debera estar saturado en H2O y con el aumento de la fusin, se vuelve menos saturado y cambia la composicin del fundido abaslticoopicrticoenequilibrioconlaperidotitaanhidra.Estosbasaltossubsaturados en H2O seran los magmas madre de las suites de arcos volcnicos, con fraccionamiento a miembros ms ricos en slice en niveles ms altos. En los modelos tericos, se usan fuentes mantlicas heterogneas cuyos componentes varan con la profundidad, lo que involucra las siguientes posibilidades:a. Tanto la loza subductada como la cua de manto se funden.b. La loza subductada se deshidrata y la cua de manto se funde.c. Slo la loza subductada se unde.Segregacin, ascenso y almacenamiento del magmaLa parte astenosferica del manto, por encima de la loza subductada, es el sitio de mayor generacin de magma de los AIO. La fusin parcial tiene lugar en un rango considerable de proundidad, cuando los diapiros de lherzolita boyan hacia la supercie. A una proundidad noespecicada,lasegregacindemagmaprimarioocurre,duranteelascensohaciala 269 ALEJANDRO TOSELLIsupercie siguiendo distintos mecanismos.Distintaseidenciasindicanlaexistenciadereseroriosdemagmaennielesaltos dentrodelacortezaydelmantosuperior,dondesepuedenfraccionar.Talescmarasse sitanaproundidades20-30kmypuedenextendersehastacercadelasupercie.Los xenolitos tienen combinaciones de: oliino-clinopiroxena-ortopiroxeno-plagioclasa-anbol-magnetita. La rareza de magmas primarios en AIO atestigua la importancia de los procesos de fraccionamiento cristalino.Caractersticas de las series de magmasHay una amplia variedad de estilos eruptivos en los arcos de islas (AI), que se relaciona conlacomposicinqumica,viscosidadycontenidodevoltiles.Engeneralelestilo eruptio es controlado por el contenido de SiO2 y voltiles. Las coladas de lava se forman por extrusin de magma pobre en gas, mientras que altos contenidos en olatiles, tienden a producir erupciones altamente explosias.Losolcanes de AIpetrogracamente, se diiden en dos tipos: a, Volcanes de basalto yandesitabasalticayb,Volcanesdeandesitaydacita.Cadagrupodesarrollamorolog