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12-2-2015
Y Cuestionario
ContenidoQuímica y clasificación de las rocas ígneas.............................................................1
Propiedades físicas del magma...............................................................................1
Composiciones químicas de las rocas ígneas.........................................................3
Métodos de análisis químicos..................................................................................4
Mediciones y estimaciones de mineralogía..............................................................4
Norma CIPW............................................................................................................5
Sistema de clasificación de la IUGS.........................................................................5
Clasificaciones Químicas.........................................................................................6
Cuestionario.............................................................................................................7
Química y clasificación de las rocas ígneas.
Los magmas son la única evidencia directa de la naturaleza de las rocas ígneas,
ocurren en forma de lava, en los volcanes activos.
Una de las mejores líneas indirectas de evidencia proviene de laboratorio, donde
petrólogos funden muestras de rocas a temperaturas geológicamente razonables,
para después, dejar enfriar y cristalizar estos magmas artificiales para producir
rocas ígneas sintéticas.
La mayoría de los magmas son líquidos de silicato, que contienen
aproximadamente 45 a 75% de SiO2 (sílice) en peso; pero algunas rocas ígneas
pueden producirse por cristalización de magmas muy pobres en sílice.
Propiedades físicas del magma.
Las propiedades de los magmas de sílice son determinadas en gran medida por
su química. Por ejemplo, la densidad se controla por las concentraciones relativas
de los componentes químicos con respecto a diferentes pesos atómicos.
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Los magmas ricas en elementos pesados, tales como el calcio, titanio y hierro
tienen densidades sustancialmente más altos que los magmas ricos en elementos
ligeros tales como silicio, aluminio y sodio.
De todas las propiedades fundamentales de los magmas, la temperatura es el
único que no está directamente controlado por la química del magma. Un magma
es una mezcla de fluido silicatado con cristales e incluso gases. Para la mayoría
de composiciones de magma, hay un intervalo de cristalización de hasta varios
cientos de grados centígrados entre la aparición de los primeros cristales de alta
temperatura y la cristalización final de la última.
Tanto el intervalo de cristalización en sí y sus temperaturas de delimitación varían
con la presión, así como con la composición de magma. Lo que complica aún
más el panorama, muchos magmas contienen una concentración considerable de
especies volátiles tales como el dióxido de carbono y agua. En las altas
temperaturas, los volátiles están completamente disueltos en el magma. Como la
cantidad de líquido se reduce durante la cristalización, el magma se vuelve
sobresaturada con sustancias volátiles, que exsolve como una fase separada de
gas (a baja presión) o en fase de fluido (a alta presión) en un proceso físico,
conocido como boiling. El sistema magmático total, por lo tanto, consiste en la
coexistencia de líquidos, y fases de gas sólidos durante la cristalización. La
mezcla exacta de los tres ejerce un control crítico sobre propiedades y
comportamientos magmáticos.
La viscosidad es una de las propiedades más importantes de cualquier fluido,
incluyendo magma. La viscosidad se define típicamente como la resistencia del
flujo durante la aplicación de la tensión diferencial (parte de su definición
fundamental), y aquellos con mayor viscosidad fluyen más lentamente. La
viscosidad del agua pura a la temperatura ambiente es baja y se utiliza como el
estándar de viscosidad, definido como 1 poise (la unidad de viscosidad). El
contenido de sílice controla el grado de viscosidad, debido a la tendencia de sílice
en magmas para polimerizar o enlazar juntos como tetraedros SiO4, se unen en
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las esquinas formando cadenas, láminas, o incluso estructuras como los de cuarzo
o de cristal de feldespato.
El agua tiene una fuerte tendencia a interrumpir la polimerización tetraédrica
debilitando enlaces Si-O, por lo que un alto contenido de agua puede reducir la
viscosidad del magma. Como lo demuestra Shaw (1965) donde H 2O disuelto en el
magma granítico seco reduce la viscosidad de aproximadamente 108.
Magmas ricos en sílice (70-75% SiO4) a 800°C – 1000°C, tienen altas
viscosidades (108−1010 poises .)
Magmas andesíticos (70-75% Sio2) a 1200°C, tiene viscosidades medias (
104−105 poises .)
Magmas empobrecidos en sílice (45-48% SiO2) a 1200°C – 1400°C, tienen
bajas viscosidades (100−300 poises .)
El comportamiento físico del magma está fuertemente influenciado por la química,
la viscosidad, contenido de gas, y la proporción de cristales suspendidos.
Composiciones químicas de las rocas ígneas.
Las rocas ígneas consisten de elementos químicos. Los dos más importantes de
estos, que son también los dos elementos más abundantes de la tierra son: O y Si
y otros elementos que también son importantes son el Al, Ti, Fe, Mn, Mg, Ca, Na,
K, y P.
Los constituyentes de las rocas ígneas se dividen en 3 grupos:
Elementos mayores (< 2 % peso)
Elementos menores ( entre 0.1 y 2% peso)
Elementos traza ( <0.1% )
La manera más común o más utilizada de reporte de abundancia de elementos se
determina por medio de los óxidos y estos son:
SiO2 ,TiO2 , Al2O3 ,FeO ,MnO ,MgO,CaO ,Na2O , K2O y P2O5 .
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Otros constituyentes son los isotopos, que son elementos con mismo número de
protones, diferente número de neutrones, mismo número atómico y diferente el
peso atómico.
Los isotopos se dividen en dos categorías:
1) Estables: no tienen decaimiento (ej. C, N, O, S). Se usan en petrología para
procesos de fraccionación.
2) Rediogénicos: tienen decaimiento (ej. K, Ar, Rb, Es, U, Th, Pb),
desintegración de un átomo que va a ser de otro elemento. Se usan en
petrología para fechar eventos de cristalización y monitorear procesos
ígneos.
Métodos de análisis químicos
Los métodos para determinar la composición química de las rocas y minerales son
diversos, que van desde la tradicional química hasta los métodos más
sofisticados.
Los siguientes son algunos métodos de análisis químico.
Análisis química “acuosa”
Espectrofotometría de absorción atómica
Emisión de rayos X o de fluorescencia de rayos x
micro sonda de electrones y protones inducidos
plasma acoplado inductivamente
El análisis por activación neutrónica
La espectrometría de masas
Mediciones y estimaciones de mineralogía
Volumen y peso modal
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La medición o estimación directa de minerales que se realizan a través de muestra
de mano, microscopio petrográfico o por conteo de puntos se le conoce como:
estimación de minerales modales. Éstos son constituyentes en volumen porque
so porcentajes de área, que son equivalentes al volumen para convertirlos en
%peso, se multiplica por gravedad específica y normalizarlas al 100%.
Los principales métodos de clasificación se basan en la mineralogía y la lectura.
Sin embargo, hay problemas para identificarlas.
La medición o estimación de minerales desde las diferentes técnicas de
laboratorio y que no se pueden observar pero que se aproxima o determina
minerales se le conoce como: minerales normales.
Norma CIPW
Permite hacer o realizar comparaciones entre intrusivas y extrusivas y clasificarlas
como tal.
Por Cross Iddings, Pirson y Washington en el siglo xx.
Se basaron en la reacción de Bowen. Los cristales de alta temperatura se forman
primero que los de baja temperatura y supone que todos los minerales son
anhidros.
Los minerales que se obtienen del cálculo se le conocen como Minerales
Normativos.
Sistema de clasificación de la IUGS
Striecken (1967) propuso la clasificación de las rocas intrusivas y después se
normalizo por Le Maitre (1989) para trabajarlo mundialmente.
Para clasificar una roca se usan los porcentajes de 5 minerales:
Cuarzo
Plagioclasas (anortita > 5 %)
Feldespato alcalino (incluyendo Albita)
Minerales Ferromagnesianos
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Feldespatoides
La clasificación refleja su composición. La IUGS separa por tamaños
Rocas con grano fino se les considera con una textura afanítica y se les
clasifica como roca volcánica o extrusiva.
Rocas con grano grueso se les considera con una textura fanerítica y les
clasifica como roca plutónica o intrusiva
He aquí donde se sugiere la técnica de los diagramas triangulares.
Clasificaciones Químicas
Su uso además de descriptivo, es petrogénico:
1. Saturación de sílice
2. Contenido de aluminio ( en granitos)
Peraluminosos (más alúmina)
Peralcalinos (el exceso de alcalisis)
Mateluminosos (relación mayor que sodio + potasio)
Las rocas ígneas tienen relación unas con otras, por lo cual hay diferentes
diagramas para clasificación:
Diagramas de Harker
Diagramas de clasificación de cualquier oxido, donde se un plano en donde
el eje de las x lo ocupa el sílice.
Diagramas AFM
Diagramas de tres vértices A (alcalisis), F (fierro), M (magnesio)
Índice de diferenciación
Es una medida de diferenciación o evolución total de un magma. Se calcula
por la suma de los minerales normativos o partir de la baja de la serie de
Bowen.
Índice de alcalisis-line (peacode)
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Dos graficas donde el cruce es llamado peacode, una gráfica puede ser de
series alcalinas y la otra de series cálcicas.
Larson
Es una variación de los diagramas de Harker.
Araña
Se usan elementos traza y el patrón de estos elementos en las rocas
ígneas llega a ser distintivo. Se usan dos referencias para normalizar
químicamente los resultados de magma: manto primordial y tierra
primordial.
Cuestionario
Viscosidad es una de las propiedades físicas más importantes de magmas.
¿Qué factores físicos y químicos son los más importantes en el control de la
viscosidad?
Primeramente seria la temperatura a la que es sometida el magma, además de
cantidad de sílice contenida en ella, y un factor externo podría ser cantidad de
agua que puede interactuar con el magma ya que ésta rompe o deshabilita los
enlaces de SiO2 lo cual también nos puede originar magmas menos viscosos.
¿Cómo los elementos traza difieren de los elementos mayores en rocas
magmáticas? ¿cómo los isótopos estables difieren de los isótopos
radiactivos o Rediogénicos? ¿son las mismas técnicas analíticas utilizadas
para medir el contenido de cada uno de estos en una roca?
Los elementos traza se miden en ppm y representa menos del 0.1 % del peso
a diferencia de los elementos mayores que son mayores al 2% del peso. Los
isotopos radiogénicos se originan a partir del decaimiento radioactivo de otro
elemento y los estables se presentan tal cual.
Las maneras de calcular fácilmente volúmenes, se hace a partir de
mediciones efectuadas en una sección delgada. ¿Cómo se hace esto? para
algunos propósitos petrológicos, se requieren los modos de peso, que son
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engorrosas para medir directamente porque la roca debe ser dividido en
granos individuales y cada fracción mineral distinta pesa. Un modo de
calcular peso a partir del volumen medido se puede de un modo más
fácilmente.¿Cómo se hace esto?
Se realiza a través de porcentajes estimados de rocas sin necesidad de
estarlas dividiendo, ya que son porcentajes de áreas que son equivalentes al
volumen que podemos convertirlos en % peso, multiplicando por la gravedad
específica y normalizando al 100%. La manera del análisis pude ser por conteo
de puntos en una lámina delgada a través del microscopio petrográfico.
¿cuál es el propósito para el cálculo de una mineralogía normativa como la
norma CIPW?
Permite hacer comparaciones y clasificar entre rocas ígneas intrusivas y
extrusivas, que se basa en la reacción de Bowen
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