INSTITUTO SUPERIOR TECNOLGICO JOS PARDOCLASIFICACIN DE ROCAS GNEAS

Minerales formadores de rocas gneas

Las rocas gneas estn formadas principalmente por silicatos y algunos xidos y fosfatos como accesorios

SILICATOSConstituyen aprox. el 92 % de la corteza (ocenica y continental)

SILICATOSTipo de Enlace SiO44 Si2O76 SinO3n2n Si2O64 Si4O116 Si2nO5n2n SinO2n Estructura Tetraedros aislados Dos tetraedros Anillos de tetraedros Cadenas simples Cadenas dobles Capas de tetraedros Entramado de tetraedros NBO/T Clase de Silicato 4 3 2 2 1.5 1 0 Nesosilicatos Sorosilicatos Ciclosilicatos Inosilicatos Inosilicatos Filosilicatos Tectosilicatos EjemplosOlivino, granate, zircn, titanita Epidota, lawsonita, pumpeleita Berilo, turmalina Piroxenos Anfboles Micas, arcillas Cuarzo, feldespatos, feldespatoides

Neso

FiloIno Ino

Tecto

http://webmineral.com/jpowd/index.php http://www.mindat.org/

Radio inico y coordinacinAniones: tienen carga negativa por haber incorporado electrones adicionales y por lo tanto son relativamente grandes. Cationes: iones con carga positiva que han perdido electrones y por lo tanto son relativamente pequeos.

Radio atmico

Radio inico

Nmero de coordinacin Nmero de tomos que rodean a un tomo o ion en particular dentro de una estructura. Se considera comnmente como el nmero de aniones que rodea a cationes. Los cationes pequeos tienen nmero de coordinacin menor que los cationes grandes porque se pueden acomodar entre pocos aniones.

Coordinacin Lineal Triangular

Rcatin /Ranin < 0.155 0.155 - 0.225

Iones comunesC4+ en CO2 C4+ (carbonatos) N5+ (nitratos)

Tetradrica

0.225 - 0.414

Si4+ (silicatos) P5+ (fosfatos) S6+ (sulfatos) Al3+ (en algunos silicatos) Mg2+, Ca2+, Fe2+, Al3+, Ti4+ (Si4+ a alta presin: Perovskita) Ca2+ , Na+

Octadrica

0.414 - 0.732

Cbica

0.732 - 1.000

ECC y EHC

1

K+

O2- : 1.36 [3], 1.38 [4] 1.40 [6] 1.42 [8]

Ion

Radio inico, 0.39 0.26

Nm. de coordinacin (con oxgeno) 4 4

Poliedro de coordinacin tetradrico

Coordinacin y radio inico Tetraedro SiO44AlO45Octaedro

Al+3 Si+4

Mn+2Fe+2 Mg+2 Fe+3 Ti+4 Al+3 Na+ Ca+2 K+

0.830.78 0.72 0.65 0.61 0.54 1.18 (8) - 1.02 (6) 1.12 (8) - 1.00 (6) 1.51 (8) - 1.64 (12)

66 6 6 6 6 8-6 8-6 8-12 cbico a octadrico cbico a compacto octadrico

Radio efectivo est definido por la carga del in y por el tipo y nmero de tomos que lo rodean.

Cubo

ECC

EHCEHC: Empaquetamiento hexagonal compacto ECC: Empaquetamiento cbico compacto

Olivino (Mg,Fe)SiO4Poliedros: Azul: Tetraedros (N.C.=4) ocupados por Si Verde: Octaedros (M.C.=6) ocupados por Mg y Fe. M1 y M2 son sitios con simetra distinta (M1 ms distorsionado y ms pequeo que M2).T: M1, M2: Si (0.26 ) Mg (0.72 ), Fe (0.78 )

En M1 y M2 tambin pueden entrar :

Ni, Cr (en Ol rico en Mg) Mn, Ca (en Ol rico en Fe)

Anfboles W0-1X2Y5(Z8O22)(OH, F)

HornblendaPoliedros Azul : Z (T) Prpura Naranja Lila: Y (M1, M2, M3) Puntos: Amarillo : X (M4) Prpura :W (A) Celeste: H

W (A): Na+, K+ X (M4): Ca2+, Na+, Mn2+, Fe2+, Mg2+, Li+ Y (M1-M3): Mn2+, Fe2+, Mg2+, Al3+, Fe3+, Ti4+ Z (T): Si4+, Al3+Sitios de diferente tamao permiten gran variacin qumica Y (M1-M3): cationes pequeos (N.C.= 6) X (M4): cationes grandes (N.C. = 8) W (A): cationes muy grandes (N.C. = 12)

XIDOSEspinelas XY2O4X: Mg, Fe2+ Y: Al, Cr, Fe3+, TiMinerales accesorios comunes.

Hematita Ilmenita Rutilo

Fe2O3 FeTiO3 TiO2

Mineral accesorio en rocas pobres en Fe2+ (p. ej. granitos, sienitas) Mineral accesorio comn Mineral accesorio comn, especialmente en rocas intrusivas granticas

FOSFATOSMonacita Xenotime (Ce, La, Th)PO4 YPO4Incorpora principalmente LREE (La-Gd), N.C.= IX Ytrio (N.C.= VIII) puede ser reemplazado por HREE (Tb-Lu), Th, y U

Minerales accesorio en rocas granticas y en pegmatitas

Apatito

Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)

Calcio puede ser reemplazado por Sr, Ba, Pb, U, Mn, Mg, REE (N.C. variable: VI-IX)

Mineral accesorio comn presente en casi todas las rocas gneas.

Series de reaccin de BowenNesosilicatos

1400 C

Olivino Piroxeno

rica en Ca

Mfico

Temperatura

Anfbol Biotita

Plagioclasarica en Na

Intermedio

Ortoclasa MuscovitaFlsico

Inosilicatos de cadena simple

800 C

Cuarzo

Inosilicatos de cadena doble

Filosilicatos

Tectosilicatos

Series de reaccin de BowenSerie discontinua Serie continua CaAl2Si2O8Ms cationes con Cristalizacin a potencial inico temperaturas intermedio (enlaces - Aumenta viscosidad estables con O2-) ms altas (mayor enlace de tetraedros de Si) - Disminuye T fusin (mayor repulsin entre tetraedros) - Disminuye densidad (menos Fe, Mg) Ms cationes con potencial inico bajo (enlaces dbiles con O2-) Cristalizacin a y/o ms cationes con temperaturas alto potencial inico ms bajas (repulsin catin-catin)

NaAlSi3O8

Contornos de potencial inico (carga/radio)

Secuencia de cristalizacin3500

Plg Aug Hbl7.0 (% H2O)

3000

Hbl

Presin H2O (bar)

2500

6.0

Opx2000 5.0

Las series de reaccin de Bowen se pueden considerar como un modelo general. Sin embargo, otros parmetros, como el contenido de H2O, pueden alterar la secuencia de cristalizacin de un magma. En el sistema que se muestra a la izquierda, al variar el contenido de agua en el magma (PH2O), vara la secuencia de cristalizacin.2.0

1500

Opx Plg+Opx + Aug + Hbl4.0

1000

Plg +Opx

3.0

500

Plg+Opx +Aug

Plg0 900 1000 1100 1200 1300

Temperatura (C) Diagrama de fases para composicin andestica (lamprfido: espessartita) a condiciones de saturacin de agua. Moore y Carmichael (1998), Contrib. Mineral. Petrol., 130, 304-319.

Plg cristaliza como primera fase a bajo contenido de agua (y mayor T), Opx a contenidos de agua y T intermedios, Hbl a contenidos altos de agua (y menor T). Estas variaciones se reflejarn en la composicin mineralgica de la roca.

Clasificacin de rocas gneas Se basa en atributos descriptivos (no interpretados) No debe tener una connotacin gentica En general debe ser posible clasificar una roca a partir de una muestra de mano o lmina delgada

Las tres principales caractersticas empleadas para la clasificacin de rocas gneas son: Composicin modal Tamao de grano Composicin qumica

Slice Na, K, Al Ca, Fe, MgTemperatura de cristalizacin

Le Maitre, R.W. (ed.), 2003, Igneous rocks, A classification and glossary of terms, Recommendations of the International Union of Geological Sciences, Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks: Cambridge University Press, 237 pp.

Clasificacin de rocas plutnicas con base en la composicin modalSe aplica a rocas de grano grueso en las que sea posible determinar la composicin modal.

Procedimiento:1. Anlisis modal. Determinar las proporciones en volumen (% en volumen) de los distintos minerales que constituyen la roca

2. Determinar los siguientes parmetros (la suma Q+A+P+F+M debe ser 100%):Q = Cuarzo o sus polimorfos tridimita, cristobalita A = Feldespato alcalino (ortoclasa, microclina, perthita, anorthoclasa, sanidina). P = Plagioclasa F = Feldspatoides (nefelina, leucita, kalsilita, sodalita, noseana, hayna, analcima, etc.) M = Minerales mficos y minerales relacionados.Incluye todos los minerales distintos a QAPF: olivino, piroxeno, anfbol, micas, minerales opacos, minerales accesorios (zircn, apatita, titanita, etc.), epidota, allanita, granate, melilita, monticellita, wollastonita, carbonatos primarios, etc.

Clasificacin de rocas plutnicas basada en la composicin modal

OlDunita90

Rocas ultramficas

Si M > 90 %PERIDOTITAS

LherzolitaOrtopiroxenita de olivino40

Ortopiroxenita10

Clinopiroxenita de olivino Websterita de olivinoWebsterita

PIROXENITASClinopiroxenita

Ol90

Rocas ultramficas con hornblendaDunita

Opx Si contienen granate o espinela se aade el modificador, p. ej.: < 10% : Lherzolita con granate > 10% : Lherzolita de espinela

CpxPeridotita de piroxeno

Peridotita de hornblenda Peridotita de piroxeno y hornblenda

PERIDOTITAS

Piroxenita de olivino

40

Piroxenita

10

Piroxenita Hornblendita de olivino de olivino y hornblenda y piroxeno Piroxenita de hornblenda

Hornblendita de olivino

PIROXENITAS Y HORNBLENDITASHornblendita

Px

Hornblendita de piroxeno

Hbl

Q

Streckeisen90 90

Si M < 90 %60

Granitoide rico en cuarzo60

Clasificacin de rocas plutnicas basada en la composicin modal IUGS

GranitoSienoMonzo-

Granodiorita Cuarzodiorita / Cuarzogabro Diorita/Gabro/ 5 Anortosita

Cuarzosienita feldesptica 20 Sienita feldesptica 5

Cuarzosienita Sienita 35 Sienita feldespatoidea

Cuarzomonzonita Monzonita Monzonita feldespatoidea

Cuarzomonzodiorita Monzodiorita feldespatoidea

20

A10

10

65 Monzodiorita 90

Recalcular los tres minerales restantes al 100%: Q, A, P (Ternario superior) A, P, F (Ternario inferior)

P10

Sienita feldesptica feldespatoidea

Monzosienita de foid

Monzodiorita de foid

Diorita/Gabro de foid

Gabro: An > 50 Diorita: An < 50 Anortosita: M < 10

60

60

Foidolita

Los trminos foid y feldespatoidea deben ser reemplazados por el nombre del feldespatoide presente, p. ej. Sienita de nefelina, Monzonita nefelnica, leucitolita

F

Clasificacin de rocas plutnicas con base en la composicin modal

Rocas gabricas con HblPlagioclasa90

Anortosita

Rocas gabricasPlagioclasaAnortosita90

ROCAS GABROICAS

ROCAS GABROICAS Gabro de olivino Gabronorita de olivino Norita de olivino 10 Rocas ultramficas con plagioclasa

Gabro de Px y Hbl Gabronorita de Px y Hbl Norita de Px y HblPiroxenita de Hbl con Plg Hornblendita de Px con Plg

10

Px

Piroxenita con plagioclasa

Hornblendita con plagioclasa

Hbl

Gabros con OpxPlg Plgo br Ga

Piroxeno

OlivinoNo rit a

Gabronorita Piroxenita con plagioclasa

10

Opx

Cpx

QClasificacin y nomenclatura de rocas volcnicas basada en la composicin modal (IUGS)60 90 90

60

Riolita

Dacita

Se aplica cuando es posible determinar la composicin modal de rocas volcnicas

Traquita feldesptica 20 Traquita feldesptica 5

Cuarzotraquita Traquita35 Traquita feldespatoidea

Cuarzolatita Latita Latita feldespatoidea65

20 5

A10

10

Basalto Andesita 90

P10

Traquita feldesptica feldespatoidea

Fonolita tefrtica

Basanita fonoltica (ol > 10%) Tefrita fonoltica (ol < 10%) Basanita (ol > 10%) Tefrita (ol < 10%)60

Los trminos foid y feldespatoidea deben ser reemplazados por el nombre del feldespatoide presente, p. ej. Latita nefelnica, Leucitita

60

Foidita fonoltica90 90

Foidita basantica (ol > 10%) Foidita tefrtica (ol < 10%)

Foidita

F

Rocas gneas exticas Carbonatitas Rocas melilticas Rocas kalsilticas Kimberlitas Lamproitas Rocas leucticas Lamprfidos

Ver esquema de clasificacin en: Le Maitre, R.W. (ed.), 2003, Igneous rocks, A classification and glossary of terms, Recommendations of the International Union of Geological Sciences, Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks: Cambridge University Press, 237 pp.

2.1.3 Texturas gneas: Nucleacin y crecimiento de cristalesLos cristales se forman en dos procesos consecutivos: Nucleacin y Crecimiento La forma en que ocurren estos procesos determinan en gran medida la textura de la roca. Nucleacin Formacin de pequeos agregados de molculas en un magma, a partir de los cuales crecen los cristales. Tienen estructura cristalina y dimetro en el orden de 10 nm (1 nm = 10-9 m). La nucleacin ocurre ms fcilmente en magmas poco polimerizados. Los cristales se forman cuando su energa libre es menor que la energa libre del magma. Este cambio se puede deber a cambios en T, P o concentracin de algn componente.

Los cristales son estables a partir de Te (Gcristal < Gliq), pero debido a su pequeo tamao, los ncleos embrinicos tienen una alta energa superficial que incrementa la energa libre total del cristal. La formacin de ncleos estables requiere de sobreenfriamiento. G = energa libre = energa superficial T = sobreenfriamiento

Nucleacin y crecimiento de cristales

Ab

An

Plg

Lq.

Te: Temperatura de equilibrio le: Composicin del lquido en equilibrio pe: Composicin de plagioclasa en equilibrio DT: Sobreenfriamiento Te-Ts 1. Para la formacin de cristales estables se requiere que los cristales pueden disipar calor al lquido. T del lquido debe ser menor que temperatura del cristal. 2. Al sobreenfriar el lquido a Ts se formarn ncleos con composicin ps y temperatura = Ts.

Nucleacin y crecimiento de cristales

Tasas de nucleacin y crecimiento ideales en funcin de la temperatura.Enfriamiento lento: Poco sobreenfriamiento (Ta), se forman pocos ncleos que crecen rpido, dando lugar a pocos cristales de grano grueso. Enfriamiento rpido: Sobreenfriamiento mayor a Tb. Nucleacin rpida y crecimiento ms lento produce muchos cristales de grano fino. Enfriamento muy rpido: Sobreenfriamiento a Tc. Nucleacin prcticamente ausente, se produce roca vtrea.

Tc

Tb

Ta

NucleacinPunto de fusin

Tasa

Temperatura

Nucleacin y crecimiento de cristales

a)

b)

Resultados experimentales de densidad de nucleacin y tasa de crecimiento en funcin del sobreenfriamiento para: a) Granodiorita sinttica con 6.5% de H2O b) Granito sinttico con 3.5% de H2O

Variacin en la densidad de cristales del margen hacia el centro de un dique toletico de 106 m de ancho.

2.1.4 Texturas gneas: Grado de cristalinidad

Textura HolocristalinaRoca compuesta completamente por material cristalino. Ej. Anortosita.Plg Ol

Textura HolohialinaRoca compuesta completamente por material vtreo. Ej. Obsidiana.

V

Cpx

Textura HipocristalinaContiene cristales y material vtreo. Dominan los cristales. Ej. Andesita.

Textura HipohialinaContiene cristales y material vtreo. Domina el material vtreo. Ej. Ignimbrita riolitica.

Texturas gneas: Tasa de nucleacin y crecimiento

Textura PorfirticaFenocristales de eudricos a subdricos en matriz fina. Fenocristales se forman en una etapa temprana de cristalizacin.

Textura IntergranularCpx y Ol andricos ocupan los espacios entre listones de Plg. Crecimiento a partir de muchos ncleos a tasas similares para todos los minerales.

Textura OfticaPiroxeno crece a partir de pocos ncleos y parcialmente encierra a Plg.

Textura PoikilticaGrandes cristales crecen en gran parte de la roca y encierran completamente a granos ms pequeos.

Texturas gneas: Contenido de material vtreoV

Ol

Textura intersertalVidrio en los inersticios de cristales.Tpica de basaltos.

Textura vitrofricaFenocristales dispersos en matriz vtrea.

Texturas gneas: Forma de cristales

Textura hipidiomrfica granularCristales eudricos, subdricos y andricos. Ej. Norita.

Textura alotriomrficaCristales andricos. Tpica de rocas casi monominerlicas. Ej. Dunita.