PETROLOGÍA ÍGNEA

Estudia los fundidos (magmas) y las rocas que cristalizan a partir de ellos

PETROGRAFÍA

Rama de la petrología que trata de la observación (macro y microscópica) y descripción objetiva de las rocas (composición mineralógica y disposición espacial de los minerales)

¿Cómo estudian las rocas ¿Cómo estudian las rocas los petrólogos?los petrólogos?

Recolectan “muestras” y las estudian Cómo? • Identificando y describiendo TEXTURA y MINERALOGÍATEXTURA y MINERALOGÍA

• Clasificando y comparando

• Analizando químicamente y comparando resultados

• Elaborando modelos y tratando de corroborarlos, ya sea a través de modelados teóricos o de laboratorio

En síntesis tratan de ser “historiadores” que interpretan e infieren los procesos actuantes sobre las rocas

Clasificaciones de rocas magmáticas

• ModalesModales: basadas en el % en volumen de los minerales realmente presentes en la roca (= minerales modales o moda)

• NormativasNormativas: basadas en el % de los minerales normativos, que reflejan la composición química de la roca (norma)

• QuímicasQuímicas: basadas en los contenidos de los óxidos (% en peso) o elementos (ppm) constituyentes

Moda de la rocaModa de la roca

Se establece determinando el % en volumen de los minerales presentes en la roca

Cómo ? Estimación visual de %

Empleo de contador de puntos

Análisis digital de imágenes

La clasificación modal es la + amplia y universal, aunque también hay “clasificaciones orientadoras” basadas en el análisis de las variables

texturales

Virtualmente todas las rocas ígneas se han originado por cristalización a partir de un fundido originado en el interior de la Tierra.

Todas las rocas que encontramos ahora en la superficie terrestre fueron derivados inicialmente del manto aunque algunas han pasado por más de un proceso sedimentario y/o metamórfico y/o ígneo en lo que denominamos el “ciclo de las rocas”

T E X T U R A ST E X T U R A SSe refiere a la forma, tamaño y relaciones mutuas entre las fases

(cristales y/o vidrio y/o material intersticial) que componen una roca

Primarias vs. Secundarias

cristalización ígnea alteraciones en estado sólido

Formación y Crecimiento de Cristales a partir de interacción Formación y Crecimiento de Cristales a partir de interacción cristal/fundidocristal/fundido

1. Nucleación2. Crecimiento3. Difusión

Rates = tasas

Formación y Crecimiento de CristalesCristalización ocurre si hay una disminución de la energía libre

total del sistema

1. Nucleación: se requiere de un sobreenfriamiento (undercooling)Es la denominada nucleación homogéneaEstructuras simples + fácil (óxidos, olivina, etc)

Nucleación heterogénea: a partir de Cristales “semillas” o “germinales” de mineralesPreexistentes. Son más comúnmente encontrados a partir de estructuras similares.

EpitaxialVariación del índice de nucleación (N) y

crecimiento (G) con la disminución de Tº (ΔT)

CrecimientoSe produce por adición de iones sobre los núcleos o bordes cristalinos. Tienden a desarrollarse más aquellas caras con energía superficial baja.

Esta energía puede cambiar desproporcionadamente con el cambio de condiciones de modo tal que un mineral en particular puede ser muy diferente de una roca a otra.

A medida que el grado de sobreenfriamiento aumenta se tiene:

Cristales bien facetados aciculares dendríticos esferulíticos

ba

El volumen de líquido es mayor en las cercanías de una esquina del cristal que en la cara

DifusiónDifusión

Los cristales pueden crecer si los iones apropiados pueden ser capaces de moverse en el fundido hacia el cristal para adosarse a la estructura en formación.La difusión ocurre en ambos sentidos acerca material apropiado al cristal en desarrollo y permite la expulsión de material no deseado en sentido inverso.

La polimerización del magma dificulta este movimiento.

Iones grandes o alta carga se difunden + lentamente

El cristal en desarrollo puede sufrir vicisitudes que dificulten su crecimiento

Imágenes BSE de “blue glassy pahoehoe,” 1996 Kalapana flow, Hawaii (tomado de Winter, 2001)

a. Fenocristales de olivina con tablillas

de plagioclasa y “plumas” de augita nucleando a partir de la plagioclasa. Aumento aprox

400X.

b. Detalle de nucleación heterogénea a partir de plagioclasa y crecimiento “hacia afuera” de l cristales de augita con forma dendrítica.

Es probable que la cristalización de

cpx esté favorecida por

enriquecimiento local del fundido

en Fe y Mg, mientras la plagioclasa

empobrece el líquido a su

alrededor en Ca, Al, and Si.

Aumento aprox 2000X.

¿Qué tan rápido se enfría un magma?

¿Se afecta la cristalización o no?

Enfriamiento lento

Enfriamiento rápido

Descenso de Temperatura influencia a las propiedades reológicas del magma (viscosidad principalmente)

Sobreenfriamiento: descenso de la temperatura por debajo del punto de fusión del magma sinsin que ocurra la cristalización

La tasa (o velocidad) más lenta (nucleación o crecimiento) será la que ejerza mayor control sobre la cristalización

Diagrama idealizado de los índices de nucleación de cristales y crecimiento como una función de la temperatura debajo del punto de fusión.

Lento enfriamiento (Ta) produce escaso sobreenfriamiento, así que se genera lenta nucleación y rápido crecimiento originando pocos cristales de grano grueso.

Rápido enfriamiento (Tb), conlleva más sobreenfriamiento, así que rápida nucleación y lento crecimiento produce muchos cristales finos.

Muy rápido enfriamiento involucra poca o ninguna nucleación y crecimiento (Tc) produciendo un vidrio sin cristales.

Ejemplos de tasas de difusión lentas

a.- cristales esqueléticos de olivina

b.- cristales esqueléticos de plagioclasa

Evidencias de Sobreenfriamiento

Cristales Esqueléticos

0,2 mm

Variables texturales a considerar:1.Grado de cristalinidad

2.Tamaño de los cristales

3.Forma de los cristales

4.Relaciones entre los cristales

5.Cavidades (vesículas, amígdalas, miarolas, etc)

6.Elementos sólidos extraños (xenolitos o enclaves)

Grado de cristalinidad presencia de V I D R I O líquido sobreenfriado muy viscoso

V. ácidos: obsidiana (anhidro) - perlita, pichstone (hidratados)

V. básicos: sideromelano, taquilita (anhidros) - palagonita (hidratado)

Si – O – Al O – OH (F, Cl, volátiles disueltos)

Tamaño de grano

Fino < 1mm

Mediano 1-5mm

Grueso 5-30mm

Muy grueso > 30mm

Equigranular (isométrico) vs Inequigranular (anisométrico)

Granosa (granular)

Porfiroide

Aplítica

Seriada

Porfírica / Afírica

Microporfírica

Glomeroporfírica

Vitrofírica

Fanerítica

Afanítica

Textura esferulítica es aquella donde agujas de cuarzo y feldespato alcalino crecen radialmente a partir de un centro común.

Sucede a partir de la “desvitrificación” del vidrio

Zonación composicional: cambios de composición del mineral mientras se va enfriando. Ejemplos: plagioclasas, anfíboles, piroxenos, etc.

Figuras tomadas de Winter (2001) y Shelley (1993)

Forma de los cristales

Euhedral

Subhedral

Anhedral

Equidimensionales

Laminares

Tabulares

Prismáticos

Hábito de los cristales

Secuencia de cristalización

No siempre es sencillo determinarla

Euhedralidad

Inclusiones

Desarrollo conjunto

Olivina rodeada de cplx

Textura granosa

Texturas en Rocas Mesosilícicas

Pilotáxica Fluidal

Pilotáxica Afieltrada

Traquítica

Bostonítica

Hialopilítica

Andesítica o seriada

Texturas en Rocas Ácidas

Microgranosa

Granofírica

Felsítica

Fenocristales y/o pasta

Vitrofírica

Exsolución, Desmezcla, Reacción

BtChl

Pyx

Hbl

Félsico = feldespatos + sílice Leucocrático: color claro (0 – 30 % IC)Máfico = Mg + Fe Melanocrático: color oscuro (60 – 100% IC)

Índice de color “MM”: % de minerales coloreadosM’: M – (ms + ap + carbonatos primarios)M’: M – (ms + ap + carbonatos primarios)

Minerales formadores de rocas

Minerales primariosMinerales primarios: se forman directamente por la cristalización magmática

•Principales: son los que permiten clasificar a la roca

•Accesorios característicos: son los máficos que ayudan a definir la clasificación

•Accesorios menores: son los que se presentan en proporción < 5%

Minerales secundarios: Minerales secundarios: se forman por alteración de los primarios

Renormalizar a 100%

Rico en cuarzoGranitoide

9090

6060

2020

Sienita alcali-feldespáticacuarcífera

SienitaCuarcíf.

MonzonitaCuarcíf.

MonzodioritaCuarcíf.

Sienita Monzonita Monzodiorita

Sienita foidif.

5

10 35 65Monzonitafoidífera

Monzodioritafoidífera

90

SienitaAlcali-Feldespática

Sienita alcalifeldespática.foiífera

10

MonzosienitaFóidica

Sienita Fóidica

Fóidica

Monzodiorita G

abro

fóid

ico

Diorita/ Gabrocuarcífero

5

10

Diorita/Gabro/Anorthosita

Diorita/Gabro foidífero

60

Foidolita

Cuarzolita

GranitoGrano-diorita

Tonalita

Gran

ito A

lcalife

ldesp

ático

AA PP

FF

60

QQ

M < 90Rocas PlutónicasRocas Plutónicas

Sienogranito

Monzogranito

OlivinaOlivina

ClinopiroxenoClinopiroxenoOrtopiroxenoOrtopiroxeno

LherzolitaLherzolitaHa

rzbu

rgita

Wehrlita

Websterita

OrtopiroxenitaOrtopiroxenita

ClinopiroxenitaClinopiroxenita

Websterita olivínica

PeridotitasPeridotitas

PiroxenitasPiroxenitas

90

40

10

10

DunitaDunita

Plagioclasa

OlivinaPiroxeno

Gab

ro

TroctolitaGabro Olivin.

Rocas ultramáficas con Plagioclasa

90AnortositaGabroidesGabroides

Rocas ultramáficasRocas ultramáficas

Traquita foidif Lacita foidif. Andesite/Basalt foidf.

Foidita

10

60 60

35 65

10

20 20

60 60

F

A P

Q

Riolita Dacita

Traquita Lacita Andesita/Basalto

Fonolita Tefrita

Rocas volcánicasRocas volcánicas

Clasificación química: es la que permite clasificar Clasificación química: es la que permite clasificar mejor a la rocamejor a la roca

Clasificación modal: permite tener una idea aproximada del tipo de roca (no refleja a todos sus

componentes)

Bibliografía sugerida:

• Winter, J.D. 2001. An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall 700 pp. se puede acceder a sus clases en: www.whitman.edu/geology/winter/

• Shelley, D., 1995. Igneous and Metamorphic Rocks under the microscope. Chapman & Hall, London, 445 pp.

• Best, M.G., 2002. Igneous and Metamorphic Petrology. Blackwell, 730 pp.

La mayoría de las ilustraciones fueron tomadas de Winter (2001)