04. Magmatismo y Metamorfismo

1. MagmatismoEl magmaEmplazamientos de las rocas magmáticasYacimientos mineralesMagmatismo y tectónica de placas

2. Rocas MagmáticasPrincipales rocas y sus usos

3. MetamorfismoFactores del metamorfismoProcesos metamórficosMetamorfismo y facies metamórficasMetamorfismo y tectónica de placas

4. Rocas MetamórficasUsos de las rocas metamórficas

El magma es una mezcla de materiales rocosos silicatados fundidos total o parcialmente, en cuyo seno se encuentran gases disueltos y cristales de minerales

en suspensión

Elementos más abundantes (98 %): Si, O, Al, Ca, Na, K, Mg y

Fe

Los gases provienen de gases originales contenidos en la mezcla, de nuevos gases formados por reacciones

químicas o de la evaporación de agua

Los gases están retenidos en la mezcla debido a las altas

presiones a las que está el magma en el interior del planeta, pero se liberan cuando el magma sale al

exterior

Los minerales funden a diferentes temperaturas, por eso,

según la temperatura a la que esté el magma, algunos estarán

fundidos y otros no

1. MagmatismoMagmatismo: procesos de formación, evolución y consolidación de los magmas

1. Magmatismo

Tipos de Magmas (según su composición)

Magma basáltico o básico o máfico (menos del 55% de Sílice)• Muy abundante y más fluido.• Se forma por la fusión de las peridotitas del manto.• Punto de fusión más alto (950-1200ºC).• Mayor densidad.• Formado por silicatos de Fe, Mg y Ca .• Puede ser:• Toleítico: rico en sílice. En dorsales oceánicas.

Su evolución dará basaltos y gabros de corteza oceánica.

• Alcalino: rico en Na y K. En puntos calientes y en fracturas que facilitan la salida de magma y zonas de subducción.

Magma andesítico o intermedio o calcoalcalino: (entre 55 y 65% de Sílice) • Se forma por la fusión parcial del basalto de la corteza oceánica.•Se encuentra en zonas de subducción a gran profundidad, por fusión parcial de la corteza oceánica.

Magma granítico o ácido o félsico:(más del 65% de sílice) •Se forma por la fusión de rocas de la corteza continental.•Más viscoso•Punto de fusión bajo (700-800ºC)•Menos pesado•Formado por silicatos de Al, Na, Ca, K y Fe

1. Magmatismo

1. Magmatismo

El flujo del magma•Cuando comienza la fusión parcial, sólo hay gotitas dispersas dentro de la roca.•Por encima del 5% las gotitas se conectan y pueden comenzar a ascender extracción (separación del magma de su roca fuente)•El magma forma bolsas llamadas cámaras magmáticas.

Tipos de rocas magmáticas(Según su localización)

1. Plutónicas o intrusivas2. Volcánicas o extrusivas3. Filonianas

1. Magmatismo

EVOLUCIÓN MAGMÁTICA

Diferenciación magmática:• Cristalización fraccionadaLos minerales van solidificando en función de sus puntos de fusión.• Diferenciación gravitatoriaSi los minerales que cristalizan son más densos, se irán al fondo de la cámara magmática• Transporte gaseosoLos gases pueden arrastrar iones hacia la parte superior de la cámara

Asimilación:El magma se contamina por fusión de la roca encajante: roca distinta al magma original.

Mezcla:Cuando se mezclan dos magmas distintos: rocas distintas al magma original.

Proceso muy complejo y lento, que termina en la formación de diferentes rocas magmáticas, por diferentes mecanismos:

OLIVINO Silicato de Fe y Mg

CRISTALIZACIÓN DEL MAGMA: SERIES DE BOWEN (Magma intermedio)

PLAGIOCLASA CÁLCICA O ANORTITA Silicato de Al y Ca

PIROXENO

PLAGIOCLASA SÓDICA O ALBITASilicato de Al y NaANFÍBOLES

BIOTITA O MICA NEGRA

FELDESPATO POTÁSICO U ORTOCLASA U ORTOSA

(con Na+ y K+)

MOSCOVITA O MICA BLANCA

CUARZO (SiO2)

Minerales básicos (poca sílice) (oscuros)Punto de fusión altoTemperatura elevada (1200ºC)

Minerales ácidos (mucha sílice) (claros)Punto de fusión bajoTemperatura menor (600ºC)

Tetraedros de sílice aislados

Tetraedros de sílice formando cadenas simples

Tetraedros de sílice formando planos paralelos (exfoliación)

Estructura tridimensional

Estructura tridimensional

Estructura tridimensional

Tetraedros de sílice formando planos paralelos

Tetraedros de sílice formando cadenas dobles

Mientras el magma asciende y se va enfriando, aquellos minerales que alcanzan su punto de solidificación (= punto de fusión) van cristalizando: diferenciación magmática

Las series de reacción de Bowen son el conjunto ordenado de cambios que tienen lugar en una masa magmática durante su cristalización

La cristalización de los diferentes minerales de la masa magmática sigue una pauta que depende de la temperatura y de la composición inicial del magma

Al consolidarse el magma, los elementos que participan en la cristalización de algún mineral son retirados de la masa magmática, con lo que la composición

química de la masa magmática restante va cambiando, por lo que ya no se podrán seguir formando los mismos minerales de antes

Enf

riam

ient

o de

l mag

ma

Dife

renc

iaci

ón m

agm

átic

a

La sustitución de un ión por

otro, cambia la composición química, pero

no la estructura cristalina

Un mineral ya formado reacciona

con el fundido residual,

originándose un nuevo mineral que puede sustituir al

anterior a añadirse a la fracción cristalizada

Magma máfico

Magma intermedio

Magma félsico

Las series no se

completan si falta algún

elemento químico

CRISTALIZACIÓN DEL MAGMA: SERIES DE BOWEN

1. Magmatismo

Fases de consolidación magmática

Fase hidrotermal: 374-100 ºC. Es el vapor de agua el que acabará depositando cationes

metálicos en grietas (yacimientos de oro, plata, cobre, etc.)

Fase pegmatítica-neumatolítica: 600 -374 ºC. Magma con fluidos escapa por las grietas y solidifica en forma

de filones ricos en cuarzo (SiO2) y yacimientos minerales (gangas) : Sn, W, Li, etc.

Fase ortomagmática: 1200-600 ºC. Es cuando tienen lugar las series de Bowen y la cristalización

de la mayoría de los minerales de la cámara magmática formándose rocas silicatadas.

Cono de piroclastos

Mesa

Caldera

Cámara magmática

Plutón

Plutón

Dique Colada

Pitón

Batolito

Enjambre de diques

LacolitoSill

Sill

EstratovolcánDiques concéntricos

1. Magmatismo

1.2 Emplazamientos de las rocas magmáticas

Lopolito

1. Magmatismo

1.2. Emplazamientos de las rocas magmáticas

LACOLITO: Masa de rocas concordante de forma lenticular, con base plana y techo abombado que se dispone entre dos capas.

SILL: Masa de rocas plutónicas en forma de tabla que se dispone paralelamente (concordante) a las estructuras de la roca encajante.

DIQUE O FILÓN: Masa tabular que corta las estructuras de la roca encajante (discordante). Se suelen asociar en enjambres de diques.

PIPA O CHIMENEA VOLCÁNICA: Dique por donde sale el magma de un volcán. Puede quedar formando una aguja.

CONO: Acumulación de materiales volcánicos. Si se forma por coladas y es bajo y aplanado se llama ESCUDO. Si lo es por materiales sólidos CONO DE PIROCLASTOS. Cuando alternan coladas y piroclastos ESTRATOVOLCÁN.

CALDERA: Depresión circular formada por hundimiento de un edificio volcánico, por explosión o por erosión.

PLUTÓN: Gran masa de rocas plutónicas. Si sus dimensiones son muy grandes se llama BATOLITO.

LOPOLITO: Masa de rocas concordante con base y techos cóncavos.

COLADAS DE LAVA: Mantos de lava solidificada en las laderas del cono volcánico. Si la lava es fluida se forman LAVAS CORDADAS y si es viscosa, LAVAS EN BLOQUE.

1. Magmatismo

1.3. Yacimientos minerales de origen magmáticoDe segregación: se forman a partir de minerales que cristalizan a temperaturas superiores a 600ºC, en la fase ortomagmática. Ej.: Niquelina (mena de Ni), cromita (mena de Cr), magnetita (mena de Fe) y platino.

Pegmatíticos-neumatolíticos: se forman en esta fase. Ej.: Casiterita (mena de Sn), ambligonita (mena de Li), wolframita (mena de W), etc. o esmeralda.

Hidrotermales: son los más abundantes y se producen por precipitación de sulfuros metálicos disueltos en aguas calientes. Ej.: Galena (mena de Pb), blenda (mena de Zn), calcopirita (mena de Cu), cinabrio (mena de Hg), etc.

EN EL INTERIOR DE LAS PLACAS (8%)

EN BORDES CONSTRUCTIVOS O DORSALES (80%)

Magma basáltico que formará rocas de la

corteza oceánica

En profundidad (65%) se forma una roca

magmática plutónica: GABRO

En superficie (15%) se forma una roca

magmática volcánica: BASALTO

Vulcanismo intraplaca

En puntos calientes y zonas de grandes fracturas: magma

basáltico

EN BORDES DESTRUCTIVOS O

ZONAS DE SUBDUCCIÓN (12%)

Los más profundos son magmas graníticos que forman rocas plutónicas llamadas GRANITOS

Los superficiales son basálticos

que darán rocas volcánicas

Los magmas intermedios forman

rocas volcánicas (ANDESITAS) y

plutónicas (DIORITAS)

2. Rocas Magmáticas

Formadas fundamentalmente por silicatos. Los silicatos están formados por tetraedros de SiO4, que pueden tener cargas negativas que se compensarán con iones metálicos (Ca, Fe, Mg, Na, K, Mn, etc.), y a veces el Si es sustituido por el Al.

Minerales del grupo de los silicatos

Cuarzo: tectosilicato de SiO2,

incoloro en estado puro, puede adoptar numerosas tonalidades si lleva impurezas. El cuarzo es el mineral más abundante en la corteza terrestre, uno de los que en mayor proporción contribuyen a su composición.

Feldespatos: tectosilicatos de aluminio con potasio (Ortosa) o de sodio y calcio (Plagioclasas).

Cuarzo (cristal de roca)

Ortosa

Micas: filosilicatos de hierro y magnesio (Biotita o mica negra) o de aluminio y potasio (Moscovita o mica blanca) caracterizados por su fácil exfoliación en delgadas láminas flexibles, elásticas y muy brillantes,. Generalmente se las encuentra en las rocas ígneas tales como el granito y las rocas metamórficas como el esquisto.

Anfíboles: inosilicatos de cadena doble y de composición variada (ión hidroxilo-OH-, Ca, Mg, Fe, AL) el más típico es la Hornblenda.

Minerales del grupo de los silicatos

Biotita

Hornblenda

Minerales del grupo de los silicatos

Minerales del grupo de los silicatos

Piroxenos: inosilicatos de cadena simple con silicatos de Ca, Mg, Fe y Al. El más importante es la Augita, muy abundante en el gabro y el basalto

Olivino: nesosilicato de Fe y Mg. Muy abundante en la corteza oceánica y principal constituyente del manto superior, en rocas peridotitas

Augita

Olivino

Minerales del grupo de los silicatos

De magma félsico

De magma intermedio

De magma máfico

De magma ultramáfico

De magma máfico

De magma intermedio

ROCAS PLUTÓNICAS

ROCAS VOLCÁNICAS

2. Rocas Magmáticas

VOLCÁNICA RIOLITA ANDESITA BASALTO KIMBERLITA

PLUTÓNICA GRANITO DIORITA GABRO PERIDOTITA

FILONIANA PÓRFIDO GRANÍTICO PÓRFIDO DIORÍTICO DIABASA

2. Rocas Magmáticas2.1. Principales rocas magmáticas

Texturas de rocas PLUTÓNICAS

GRANÍTICA PEGMATÍTICA

2. Rocas Magmáticas plutónicas

2. Rocas Magmáticas plutónicasRocas plutónicas o intrusivas:Cristalizan en profundidad, lentamente texturas cristalinas (granudas o pegmatíticas)

Texturas de rocas VOLCÁNICAS

VITREA MICROCRISTALINA

PORFÍDICA VACUOLAR

2. Rocas Magmáticas volcánicas

Según su cristalización pueden presentar las siguientes texturas:Vítrea: enfriamiento muy rápido, no se forman cristales (vidrio volcánico)Microcristalina: cristales muy pequeños no visibles a simple vistaPorfídica: con grandes cristales (fenocristales) en una matriz más o menos cristalizadaVacuolar: con cavidades o poros

2. Rocas Magmáticas volcánicas

2. Rocas Magmáticas

Rocas volcánicas o extrusivas:Solidifican en superficie, rápidamente texturas vítreas o microcristalinas. A veces también porfídicas y vacuolares

2. Rocas Magmáticas volcánicas

2. Rocas Magmáticas volcánicasRocas volcánicas o extrusivas:Solidifican en superficie, rápidamente texturas vítreas o microcristalinas. A veces también porfídicas y vacuolares

2. Rocas MagmáticasRocas filonianasCristalizan a profundidad intermedia, en diques o filones texturas aplíticas y porfídicas

2. Rocas Magmáticas

2.2. Usos de las rocas magmáticasSobre todo en la construcción: áridos, sillares de construcción, ornamentos.

3. Metamorfismo

• Cualquier roca se puede transformar en roca metamórfica

Ciclo de las rocas

• Cada mineral es estable en un intervalo de P y T• Si se superan esas condiciones, el mineral se transforma• Metamorfismo: Cambios físico-químicos que se producen en las

rocas por aumento de presión y/o temperatura, pero sin llegar a fundirse.

• Son procesos muy lentos (miles de años).

3. Metamorfismo

3.1. Factores del metamorfismo

Temperatura•Aumenta con la profundidad o por la cercanía a magmas.•Su efecto se ve favorecido por la pérdida de agua y la intervención de fluidos, que favorecen las reacciones químicas.•El intervalo de temperaturas oscila entre

unos 200º C y 800ºC.

Presión•Presión litostática, presión tectónica (presiones dirigidas) y presión de fluidos.•Suele producir la reorientación de los cristales: foliación.

Presencia de fluidos o volátiles•Agua y CO2, que facilitan las reacciones químicas y los cambios mineralógicos porque reducen la temperatura y presión necesarios para que se den esos cambios.

3. Metamorfismo 3.2. Procesos metamórficos

• Brechificación o roturaCuando la presión rompe la roca y adquiere una nueva textura. Son la brechas de fallas y/o milonitas.

• RecristalizaciónDebido a la temperatura (> 300ºC) (y en menor medida a las presiones dirigidas) se forman nuevos cristales sin que cambie la composición Ej. de las calizas se obtienen mármoles.

• Estructuras orientadas o reorientaciónPor presiones dirigidas los minerales se disponen en bandas paralelas: FOLIACIÓN O ESQUISTOSIDAD. Ej. se forman así pizarras y esquistos.

3. Metamorfismo 3.2. Procesos metamórficos

• Deshidratación y descarbonataciónCuando la temperatura es elevada, los minerales pierden agua y CO2 que se mezclan con fluidos y favorecen el metamorfismo. Ej. el yeso (CaSO4.2H2O) se transforma en anhidrita (CaSO4).

• Cambios mineralógicosDebido al aumento de presión y temperatura los minerales pueden:Cambiar de estructura sin cambiar su composición (POLIMORFISMO). Ej. El grafito y el diamante.Formar nuevos minerales a partir de otros. Ej. La calcita (CaCo3) y cuarzo (SiO2) reaccionan y dan wolastonita (SiO3Ca)

3. Metamorfismo

3.3. Metamorfismo y Facies metamórficasP y T pueden tener un gran rango de variación, por lo que tenemos distintos grados de metamorfismo

Facies metamórfica: Conjunto de minerales que definen las condiciones de P y T a la que se forma una determinada roca

3. Metamorfismo3.4. Tipos de Metamorfismo y Tectónica de Placas

Según los valores de P y T:• Dinámico o de presión o dinamometamorfismo:

• La presión actúa en mayor proporción que la temperatura.• Se da en zonas poco profundas de la corteza donde hay fallas.• Se produce esquistosidad y brechificación: se forman rocas llamadas

brechas de falla y milonitas.

• Térmico o de contacto: • Aumenta mucho la temperatura y poco la presión.• Se da alrededor de las masas de magma formándose una aureola de

contacto.• Se produce recristalización, formándose pizarras mosqueadas

(recristalización parcial) o cornubianitas (recristalización total).

• Regional o termodinámico o dinamotérmico: (muy importante)• Aumenta tanto la presión como la temperatura, y se da generalmente en

zonas de subducción.• Se produce esquistosidad y nuevos minerales.• Con tres tipos: de grado bajo (pizarras), medio (esquistos) y alto (gneises y

migmatitas)• El metamorfismo de enterramiento es de baja T y alta P, en zonas

profundas del prisma de acreción de fosas oceánicas.

3. Metamorfismo

3. Metamorfismo

METAMORFISMODINÁMICO

METAMORFISMOTÉRMICO

METAMORFISMOREGIONAL

4. Rocas metamórficas

4. Rocas metamórficas

Los minerales de las rocas se pueden: Reorientar o reorganizar, sin cambiar de composición. Recristalizar, es decir, aumentar de tamaño. Formarse de nuevo al reaccionar entre sí los minerales de las

rocas preexistentes

Los nuevos minerales variarán dependiendo de: La composición mineralógica de la roca original El tipo de metamorfismo El grado de metamorfismo

4. Rocas metamórficas

Así pues, las rocas metamórficas se diferencian entre sí por su textura y por su composición mineralógica, que depende de la composición química de la roca original:

CUARCITAS METAMÓRFICAS

Areniscas cuarzosasArcillas Limolitas Areniscas

PIZARRAS

ESQUISTOS

GNEISES

Rocas silicatadas (cuarzo y otros silicatos)

SERIE DE LA ARCILLA

MIGMATITAS

Rocas carbonatadas(carbonato cálcico)

MÁRMOL

4. Rocas metamórficas (texturas orientadas)

4. Rocas metamórficas (texturas no orientadas)

4. Rocas Metamórficas

4.1. Usos de las rocas metamórficas

Mármol: esculturas, adornar monumentos, edificios y en cocinas, cuartos de baño, etc. No recomendable en exteriores.Gneises y esquistos: piedras ornamentales.Pizarras: tejados de países fríos y húmedos.Cuarcitas y pizarras cuarzosas: en construcción de muros, paredes exteriores y como áridos.

El ciclo de las rocas

La formación de las rocas con Gea

Interpretación de cortes geológicos

Interpretación de cortes geológicos

http://cienciasnaturales.es/ANIMACIONESGEOLOGIA.swf

http://www.bioygeo.info/AnimacionesGeo1.htm#Tectonica_placas

Geología

Actividades interactivas

Minerales

Magmatismo

Rocas

Volcanes y vulcanismo

Metamorfismo y rocas metamórficas

Ejercicios autocorrectivos sobre magmatismo

Ejercicios autocorrectivos sobre metamorfismo

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material082/actividades/tecto_estructura/actividad.htmhttp://www.educa.madrid.org/web/cc.nsdelasabiduria.madrid/Ejercicios/Tema3_4eso/deformaciones.htmhttp://docentes.educacion.navarra.es/metayosa/1bach/tierraejer3.htmlhttp://www.educa.madrid.org/web/cc.nsdelasabiduria.madrid/ejercicios1b.htm#15http://ieslamadraza.com/webpablo/web4eso/2procesosinternos/guiaprocesosinternos.htmlhttp://ieslamadraza.com/webpablo/index.html