capítulo 10 - magmas - elementos básicos de petrología ignea - miscelanea 18 - insugeo

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Petrologia

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    Captulo 10: Magmas

    Introduccin

    Cmo surge el concepto de magma? La respuesta surge de la observacin de los aparatos volcnicos actuales yantiguos, de las coladas de lavas y de los depsitos de rocas piroclsticas; como as tambin de la existencia de losenormes afloramientos correspondientes a los batolitos granticos intrusivos y en todos los casos la respuesta alinterrogante es la misma, del magma.

    El manto y la corteza estn constituidos esencialmente por silicatos en estado slido y los magmas slo puedenser generados por significativas perturbaciones en P, T, X; cuya naturaleza es tema de controversias, pero lasanomalas se concentran especialmente a lo largo de los lmites de placas litosfricas. Asimismo el manto superiorde peridotita juega un rol fundamental en la generacin de magmas, ya que es la fuente mundial de los magmasbaslticos y alcalinos.

    El magma se forma como lquido segregado, dejando un residuo cristalino. El fundido tiene una fuerzaascensional por encima de la regin de generacin, por efecto de la densidad. Los cuerpos de magma menosdensos 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 existenciade conductos que condicionan la velocidad de ascenso del magma.

    Asimismo en el camino de ascenso, el magma sufre cambios en la composicin, por diferenciacin, mezcla ycontaminacin.

    De acuerdo a Rittmann (1981) el magma, es una masa total o parcialmente fundida de silicatos con gasesdisueltos, que ocurre en o debajo de la corteza cristalina de la Tierra y que es capaz de intruirse como tal, enfisuras y erupcionar en la superficie, separndose ella en lava y gases volcnicos. Clsicamente se considera a losmagmas como silicticos, pero los hay tambin de carbonatos (carbonatitas), de sulfuros y de xidos frricos(volcn Pico Laco).

    Los magmas son inicialmente subsaturados en voltiles, pero con el ascenso a regiones de baja presin en lacorteza y el comienzo de la cristalizacin, se vuelve ms saturado en agua y puede entrar en ebullicin. Laexsolucin y subsecuente expansin de los gases en los sistemas magmticos puede causar erupciones volcnicasexplosivas.

    A temperaturas suficientemente altas, cualquier material cristalino o mezcla de cristales, funde para formar unasolucin lquida homognea o fundido. Algunos sistemas magmticos poco comunes, consisten en dos fundidosseparados distintos, este fenmeno es conocido como inmiscibilidad lquida. En los sistemas geolgicos, losfundidos contienen iones de O, Si, Al, Ca, H, Na, etc. Bajo ciertas condiciones, algunos iones pueden residirpredominantemente en una fase separada, que puede ser cristalina o gaseosa y que est en equilibrio con elfundido.

    Una fase puede ser definida como una parte homognea, mecnicamente separable de un sistema y que estlimitado por interfases de las adyacentes. Una fase puede estar en estado gaseoso, lquido o slido.

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    Dependiendo de las condiciones de presin, temperatura y composicin qumica, el magma puede consistir deslo un fundido libre de cristales con gas disuelto; o de un fundido ms cristales, ms burbujas de gas. As slo eninstancias especiales los trminos fundido y magma son sinnimos; en la mayora de las situaciones el fundido esslo una parte del sistema magmtico total.

    Los fundidos incluyen polmeros tetradricos distorsionados interconectados de Si-O, con otros iones mayorestales como Ca, Mg, Fe y Na, que pueden desarrollar dbil coordinacin con el oxgeno. Los fundidos altos enslice y pobres en agua estn ms polimerizados, lo que los hace ms viscosos, el flujo es ms dificultoso y lanucleacin y crecimiento de los cristales es lento. Los fundidos ricos en voltiles y pobres en slice, se comportanen forma opuesta. Las relaciones de nucleacin y crecimiento de cristales se incrementan por debajo de latemperatura de cristalizacin de los minerales, donde alcanzan un mximo y luego decrecen. El tamao de granode las rocas magmticas se relaciona directamente con el nmero de ncleos de cristalizacin que se forman porunidad de volumen, por lo que pocos ncleos permiten grandes cristales y ncleos abundantes producen granofino. La historia trmica de un cuerpo magmtico y las rocas de caja que lo envuelven son factores determinantesen la textura de las rocas y se relacionan directamente con el tamao y forma del cuerpo y con el contenido devoltiles. Un cuerpo convectivo de magma poco viscoso contrasta con aquellos que estn estticos y slo irradiancalor a las rocas de caja.

    Composicin de los magmas

    Las rocas gneas son usualmente divididas en dos grandes grupos de acuerdo a sus contenidos en minerales clarosy oscuros. Los granitos por ejemplo, son flsicos o leucocrticos, porque estn formados casi enteramente porminerales claros (cuarzo y feldespatos), mientras que los gabros, que contienen abundantes mineralesferromagnesianos oscuros, se los denomina mficas o melanocrticas y las rocas que carecen totalmente deminerales claros, se denominan ultramficas. No hay un lmite neto que separe a las rocas mficas de las flsicas,el trmino es esencialmente cualitativo. Una medicin ms precisa es el ndice de color (IC), el que essimplemente la proporcin en volumen de los minerales ferromagnesianos.

    Las rocas gneas, pueden ser tanto intrusivas como extrusivas, dependiendo de su profundidad de emplazamientoy velocidad de solidificacin, que permite su divisin en tres grandes grupos:

    Rocas Plutnicas: que se enfran lentamente a profundidades moderadas o grandes en la corteza o en el manto.

    Rocas hipabisales: emplazadas en niveles someros, en condiciones sub-volcnicas.

    Rocas volcnicas: las que erupcionan sobre la superficie.

    Cada roca plutnica tiene un equivalente volcnico, pero a escalas muy diferentes ya que la proporcin de lasdiferentes composiciones qumicas no es la misma. Las suites plutnicas tienden a tener mayores proporciones enlas rocas flsicas; mientras que las suites volcnicas tienden a ser ms mficas.

    Cada componente individual mantiene una proporcin caracterstica para cada tipo de roca. As la slice es elxido dominante, aunque acompaada por otros componentes menos abundantes y con rangos de variacin mspequeos.

    Los xidos presentes en un anlisis convencional son:

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    SiO2: 35 - 75%, que permite dividir a los magmas en:

    cidos : > 66% (63%)intermedios : 66 (63%) - 52%bsicos : 52 - 45%ultrabsicos : < 45%

    Al2O3: 12 - 18% y raramente el 20%, en rocas intermedias. Valores ms bajos son tpicos de rocas volcnicosricas en olivino y riolitas peralcalinas.

    FeO (Fe2O3), MgO, CaO: en conjunto hacen del 20 al 30% de las rocas bajas en SiO2. Todos decrecen con elaumento de SiO2. En las riolitas p.ej. constituyen

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    mximos y mnimos de existencia de lquidos silicticos. Para lavas que erupcionan con pocos cristalessuspendidos, la temperatura del lquidus puede estar aproximadamente a la temperatura de erupcin. La ausenciade fenocristales, sugiere que la lava est sobrecalentada por encima de la temperatura del lquidus, lo que es raroen el momento de la erupcin. Un ejemplo de esta situacin es la obsidiana peralcalina del volcn Chabi deEtiopa.

    Fig. 10-1. Esquema idealizado de evolucin de un magma, en un campo de presin y temperatura, desde elcampo totalmente lquido a alta temperatura. El campo de coexistencia de cristales y lquido y finalmente el

    campo en que el magma est totalmente cristalizado.

    Las lavas cidas de alta viscosidad fluyen lentamente y las erupciones estn acompaadas frecuentemente porgrandes cantidades de escoria tal que pocas medidas de sus temperaturas se han hecho en el campo. Es tambindifcil determinar la temperatura del liquidus o del solidus de una lava cida en el laboratorio a causa de su altaviscosidad. Por lo tanto debemos recurrir a mtodos indirectos usando geotermmetros minerales, que slo sepueden utilizar en la determinacin de la temperatura del liquidus. Para las lavas cidas muy viscosas se mide latemperatura del liquidus, fundiendo las soluciones slidas de fenocristales de magnetitailmenita, el lquido que seobtiene, tiene una temperatura similar al lquido de la lava y la temperatura de extrusin puede ser similar a la lava.

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    Tabla 10-1. Ejemplos de temperaturas medidas.

    Una gran cantidad de datos de temperatura para los magmas bsicos de los volcanes Kilauea y Mauna Loa, hasido resumida por McDonald (1963) estableciendo que estos magmas baslticos erupcionan entre 1050 y 1200Cy an continan fluyendo por debajo de los 800C.

    El rango de temperaturas extremas medidas de los magmas oscila entre 1200 y 800 C. Los valores superiorescorresponden a los magmas bsicos, mientras que los ms bajos corresponden a lavas ricas en slice, parcialmentecristalizadas y que marcaran las condiciones lmites para las cuales un magma puede fluir. Los magmas quecontienen mas del 40 50% de cristales son demasiado viscosos y raramente erupcionan sobre la super