Unidad 4. Magmatismo y
metamorfismo
1. Magmatismo
Conjunto de procesos que comprende:
Formación de un magma
Evolución del mismo
Consolidación magmática
Rocas magmáticas
1.1 El magma
Es una mezcla de rocas silicatadas con una fracción fundida, otra gaseosa, y
generalmente otra sólida (óxidos, sulfuros, sulfatos metálicos) en baja %.
Siempre existen fluidos, (H2O, CO2…) que condiciona el comportamiento de los
magmas.
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
Tipos de magmas
900 – 1200 ºC 800 – 900 ºC 700 – 800 ºC
Baja
viscosidad
Alta
viscosidad
El magma se origina a partir de la fusión total o parcial de rocas localizadas en la litosfera o en la mesosfera
En las zonas cercanas a la superficie, las rocas
graníticas comienzan a fundir a unos 750 ºC, las
de tipo basáltico a unos 1000 ºC Es decir,
cuanto mayor contenido en SiO2, más bajo el
punto de fusión
Factores que influyen en la fusión de los minerales de las rocas
Calor PresiónAgua
Desintegración de
elementos
radiactivos
Fricción entre rocas
en zonas de
subducción
Hundimiento de las rocas en
zonas de subducción
hacia zonas más
térmicas
Ascenso de material caliente
desde zonas profundas de la
mesosfera hasta parte inferior
de la litosfera
Porque al aumentar la presión,
disminuye el volumen de la
masa rocosa, impidiendo la
disgregación de los granos
Si la roca profundiza
Aumenta su punto de fusión
Si la roca asciende
Disminuye su punto de fusión
Porque al disminuir la
presión, aumenta el
volumen disponible y los
granos pueden
separarse para que la
roca se funda
La presencia de agua disminuye el punto de fusión
de la roca, pues los OH- favorecen la rotura de los
enlaces Si-O de los silicatos
Origen del magma
la fusión de las
rocas.
Temperatura Presión Agua
Depende
de diversos
factores:
varia según la composición
de los minerales que forman la roca
Mineral de la roca con el pto de fusión
mas bajo: la temperatura a la
que este funde es el punto de solidus
Mineral con el pto de fusión mas alto: a la
temperatura que funde toda la roca se
la llama: Pto de liquidus
Alta baja
Aumenta el pto de
fusión
Disminuye el pto de
fusión
Con
agua
Sin
agua
Disminuye el pto de fusión: FUSIÓN HÚMEDA
Se mantiene el pto de fusión: FUSIÓN SECA
CUANDO ES:
Varia si hay o no
Evolución magmática
Proceso muy complejo y lento, que termina en la formación dediferentes rocas magmáticas, por diferentes mecanismos:
La consolidación de los magmas en la cámara a medida que sepierde temperatura es lenta, pudiendo durar varios millones deaños.
Como el magma es una mezcla de distintas sustancias, éstas vancristalizando dependiendo de su punto de fusión, primero losminerales más densos con punto de fusión más alto y después elresto.
Se producen tres sucesos:
Diferenciación magmática. La fase sólida del magma, más densa, se
hunde, separándose de la fase líquida que puede seguir su ascenso.
Asimilación magmática. El magma, por su alta temperatura puede
fundir y asimilar parte de las rocas encajantes que lo rodean, sumando
su composición a la nueva roca, que será distinta al magma original.
Mezcla. También se pueden formar rocas diferentes al magma de
partida cuando se mezclan dos magmas distintos
La evolución del
magma
En realidad, la evolución del magma, cuando
asciende por la litosfera, sufre tres procesos:
Sedimentación
cristalina
Asimilación magmática
Mezcla de magmas
Separación de minerales ya
cristalizados del resto de
la masa magmática
El magma incorpora materiales de la
roca encajante
Por fusión de esta
roca e
incorporación a
la masa
magmática
Por incorporación de
fragmentos de la
roca encajante que
no se funden
Reacción entre las
sustancias del
magma y los
minerales de la
roca encajante
Cuando una cámara magmática con
magma en diferenciación es invadida
por otra masa de magma, por lo que
la composición química resultante
será diferente
Fases de la consolidación magmática
La solidificación de un magma es un proceso inverso al la fusión. Este procesode cristalización sucede en tres etapas:
◦ Ortomagmática: (temperaturas superiores a los 500º C) Se produce lasolidificación en el interior de la cámara magmática. Cristalizan minerales silicatosoriginando rocas plutónicas.
◦ Pegmatítica - Neumatolítica: (temperaturas entre 500 y 300º C) Los fluidosresiduales con alto contenido en volátiles salen por las grietas de la cámaramagmática solidificándose en su interior. Se originan rocas filonianas, ricas encuarzo, feldespato ortosa, mica moscovita, turmalina y algunos de interés económico(Sn, W, Li, F).
◦ Hidrotermal: (temperaturas inferiores a 300º C) Soluciones acuosas a altatemperatura con componentes solubles (CO2, F, Cl, Br, S, etc.) ascienden por grietascristalizando en ellas.
◦Se forman rocas filonianas e impregnaciones en otras rocas, con sulfuros metálicosde gran interés económico (Pb, Zn, Cu, Fe, Hg, etc.)
1.2 Emplazamiento de las R. Magmáticas
Lavas cordadas (Pahoehoe)
Lavas en bloque (Aa)
Lavas almohadilladas
1.3 Yacimientos minerales de origen magmático
Un yacimiento es una concentración determinada de una sustancia mineral que puede ser
aprovechada por el hombre, es decir, que tenga interés económico.
• Yacimientos de segregación o magmáticos profundos. los desegregación, originados por una separación de sustancias
dentro del mismo magma que hacen que determinado
mineral se concentre en un depósito. En la fase
ortomagmática. Por diferenciación gravitatoria. (niquelina
(Ni), cromita (Cr), Magnetita (Fe) y platino)
• Yacimientos pegmatiticos-neumatolíticos. Casiterita (Sn), Ambligonita (Li), wolframita (W), etc., y minerales no metálicos
como ortosa, y piedras preciosas (esmeralda)
• Yacimientos hidrotermales: muy abundantes Precipitación de sulfuros metálicos. Galena (Pb), Blenda (Zn), calcopirita (Cu),
cinabrio (Hg),oro y plata
El magmatismo está relacionado con los bordes o límites entre las placas y con el
vulcanismo intraplaca.
Bordes constructivos o dorsales. 80% del magmatismo terrestre por disminución
de la presión y cierto aumento de la temperatura. Se produce magma basáltico del
que el 65 % consolida en profundidad y forma gabros, y el resto en superficie,
formando basaltos. Son las rocas de la corteza oceánica.
Bordes destructivos o zonas de subducción. 12% del magmatismo por aumento
de temperatura debido al rozamiento de las placas y al agua introducida por
deshidratación de la placa que subduce. Los magmas más superficiales son
basálticos y formarán rocas volcánicas. Los más profundos son graníticos y formarán
rocas plutónicas como el granito. Los intermedios darán volcánicas como las
andesitas y plutónicas como las dioritas.
Vulcanismo intraplaca. Debido a puntos calientes del manto. El magma es basáltico
en casos como Hawai y Yellowstone. En otras zonas, formadas por distensión con
grandes fracturas, como Canarias, también se forman rocas volcánicas.
1.4 Magmatismo y tectónica
Localización de la actividad magmática
“Verticalmente”
• Un 65% quedan en profundidad (rocas
plutónicas),
• Un 35% llega a la superficie (rocas
volcánicas)
“Horizontalmente”:
2. Rocas magmáticas
Están formadas por silicatos, que a su vez estánconstituidos por unidades de SiO4 , solas o unidas entresí, compartiendo de uno a cuatro oxígenos. Estasunidades tienen cargas negativas que compensaránuniéndose a cationes metálicos de Ca, Fe, Mg, Na, K,Mn, etc. lo que origina una gran variedad decompuestos.
Los minerales del grupo de los silicatos son:
Cuarzo. Tectosilicatos.
Feldespatos: ortosa (K) y plagioclasas (Na y Ca) (tectosilicatos)
Micas: biotita (Fe, Mg) y moscovita (Al, K) Filosilicatos.
Anfíboles como la hornblenda (Ca, Mg, Fe, Al, OH-) (inosilicatos cadena doble)
Piroxenos (inosilicatos) como la augita (Ca, Mg, Fe, Al)
Olivino (Fe, Mg) (nesosilicatos)
2.1 Principales rocas magmáticas
Clasificación según lugar de formación
Plutónicas: solidificación lejos de la superficie terrestre. Enfriamiento lento, formación de grandes minerales
Volcánicas: Rocas formadas a partir de lavas y piroclastos en la superficie de la tierra. Enfriamiento rápido
Filonianas: Solidificación en grietas o fracturas, con enfriamiento relativamente rápido. Forma diques o filones.
Rocas plutónicas
Sienita
Gabro
Peridotita
Riolita
Traquita
Basalto
Andesita
Obsidiana
Pumita
Pórfidos
Diabasa
Aplita
Tipode rocas ígneas
VOLCANICAS PLUTONICAS Minerales Magma
Cuarzo FdK FdNa FdCa Mica Anfibo
l
Piro
xen
o
Olivino
Riolita Granito oo oo o o Ácido SiO2 > 66%
Traquita Sienita o o o Intermedio SiO2 52-66%
Andesita Diorita o o o o Intermedio SiO2 52-66%
Basalto Gabro o o o Básico SiO2 45-52%
Peridotita o oo Ultrabásico SiO2 < 45%
2.2 Usos de las rocas magmáticas
Basalto: se utiliza como grava de carretera y para el afirmado de las vías de tren, en lasconstrucciones bajo el agua y para realizar pequeños enladrillados.
Pumita: su empleo como material para pulimentar y en productos de cosmética. Enconstrucción se emplea para fabricar rocas ligeras (rocas esponjosas). suele utilizarse parala preparación de detergentes y para alisar las asperezas de la piel.
Granito: se utiliza para adoquines, bordillos y mojones y también para grava (triturado,anguloso). Los granitos coloreados, son buscados para revestimiento de fachadas,embaldosados de suelos o para esculturas.
Granodiorita: se utiliza en construcción para realizar lapidas y como lozas de cementerios.
Andesita: Sus usos industriales son similares a los de la ortosa, la amazonita, variedadescomo gema que se pule como piedra.
Cuarzodiorita: Se utiliza con profusión en las fabricas de vidrio y de ladrillo silito o comocemento y argamasa.
Debido a su dureza y su composición, se utilizan en construcción y
decoración como:
Áridos
Sillares para construcción
Rocas ornamentales
3. Metamorfismo Se denomina METAMORFISMO al proceso geológico que comprende un conjunto de
transformaciones mineralógicas y/o texturales de las rocas, que dan origen a las ROCASMETAMÓRFICAS (Meta = transformación y morphe = forma)
El metamorfismo es el conjunto de cambios físico-químicos que sufren las rocas sin perder suestado sólido cuando al profundizar en la corteza terrestre aumentan la temperatura y lapresión. Estos cambios originan nuevas rocas denominadas metamórficas, a partir decualquier otra preexistente. Este proceso se encuentra a medio camino entre la diagénesis(proceso de formación de rocas sedimentarias) y el magmatismo.
3.1 Factores del metamorfismo Los factores que influyen en el metamorfismo son:
Temperatura. Por el gradiente geotérmico y al ponerse en contacto con magmas. Elmetamorfismo ocurre entre 200 y 800ºC, y se dan reacciones químicas entre los minerales queforman las rocas.
Presión. El aumento se produce por el peso de las rocas (litostática), por la presión de los fluidosexistentes entre los granos y por los esfuerzos tectónicos. El metamorfismo se produce entre2kbar y 15 kbar y provoca cambios físicos y estructurales en las rocas.
Presencia de fluidos o volátiles. Aumenta la presencia de fluidos como dióxido de carbono yagua debido a la deshidratación y descarbonatación que sufren algunos minerales. Los fluidosfavorecen las reacciones químicas.
Estas condiciones se han de mantener durante miles de años al tratarse de cambios muy lentos.
Temperatura
El aumento de temperatura relacionado con el metamorfismo puededeberse a condiciones distintas:
Enterramiento a gran profundidad: No todas las rocas comienzan unproceso de metamorfismo a la misma profundidad, algunas seinestabilizan a pocos km, mientras que otras requieren enterramientosde hasta 20 km.
Proximidad a un magma: Provoca un tipo de metamorfismo llamadode contacto.
Movimiento de bloques de falla: que producen calor en la zona defricción. Provoca metamorfismo dinámico
El aumento de temperatura consigue que las partículas que forman la redcristalina sufran vibraciones que debilitan su cohesión y se facilita laentrada y salida de iones en la red.
Los procesos metamórficos tienen lugar entre 200 ºC y 800 ºC, que son loslímites de la diagénesis y de la fusión parcial (migmatización) y por encimala fusión es total (se forman magmas)
El aumento de la temperatura favorece los cambios químicos, es decir, las reacciones entre los minerales que forma una roca
Presión
Tiene tres componentes:
Presión litoestática. Aumenta con la profundidad del orden de 0,3 kbar/km, y
viene dada por la carga de las rocas superiores más la del agua o fluidos en
ellas almacenados.
Presión de fluidos
Presión tectónica. Esfuerzos de compression, distension o cizalla
Su acción tiene distintos efectos sobre los minerals de las rocas sobre las
que actúa:
Dificulta o impide los procesos de fusion
Favorece la recristalización
Origina cambios estructurales en las rocas. Los minerales se orientan
perpendicular o paralelamente, dando lugar a estructuras orientadas en línea o
en bandas. A este fenómeno se le llama foliación.
http://www.bioygeo.info/Animaciones/Foliation1.swf
B. Esfuerzo diferencial
A. Presión de confinamiento
Aumento de la
presión de
confinamiento
Estratos
deformados
Estratos no
deformados
Presencia de fluidos o volátiles
Los fluidos están normalmente formados por agua, dióxido de carbono y
sales, y trazas de multitud de elementos químicos disueltos. Son muy
importantes en el metamorfismo, ya que son capaces de disolver los
minerales. Pueden ser portadores de los elementos químicos que se
necesitan en las reacción es metamórficas. En ausencia de fluidos, la
velocidad de reacción es muy reducida.
Origen de los fluidos
Espacios porosos de las rocas sedimentarias
Fracturas de las rocas ígneas
Minerales hidratados como las arcillas y las micas
Los fluidos favorecen las reacciones químicas entre los minerales,
reduciendo los valores de presión y temperatura requeridos para dichas
reacciones.
3.2 Procesos metamórficos
TRANSFORMACIONES MINERALÓGICAS
Reajuste mineralógico:Las reacciones son variadas y dependen de losminerales de partida y de los factores existentes. Los cambios pueden sertotales o parciales.
Recristalización: A partir de 300ºC, las partículas forman cristales de mayortamaño, sin cambiar de composición mineralógica. Es lo que le ocurre almármol a partir de una caliza sedimentaria.
Deshidratación y descarbonatación: Perdida de agua o de CO2 de losminerales, debido al aumento de temperatura. El agua facilita las reaccionesmetamórficas
TRANSFORMACIONES TEXTURALES
Aumento de densidad: la presión comprime la roca y aumenta la densidad
Reorientación de los minerales: Algunos minerales cuando se comprimen,rellenando huecos.
Recristalización con orientación permanente: mineral se agranda en ladirección en la que no hay compresión
Brechificación o rotura, asociado a presiones tectónicas con fallas, dandobrechas (textura cataclástica)
3.3 Metamorfismo y facies metamórficas
El grado o “ estado de metamorfismo” hace referencia, a las condiciones
de P-T específicas bajo las cuales se ha formado una roca”
M. de grado muy bajo. Baja presión y baja temperatura. Próxima a diagénesis.
M. de grado alto. Alta presión y alta temperatura, próximo a la fusión.
Facies metamórfica. Conjunto de minerales que definen las condiciones
de presión y/o temperatura a las que se forma una roca metamórfica
Metamorfismo y tectónica de placas
Figura 8.24
Dorsal
oceánica
Fosa
AstenosferaFusión
parcia
l
Zona de alta
temperatura/alta
presión
Magma ascendente
Zona de baja
temperatura/alta
presión
Metamorfismo
hidrotermal
Ascenso
Zona de alta
temperatura/baja
presión
3.4 Tipos de metamorfismo
Aunque los factores actúen al mismo tiempo suelen hacerlo con distintos grados
de intensidad. Esto da lugar a distintos tipos de metamorfismo:
Una clasificación genética (por el origen) del
metamorfismo distingue entre metamorfismo
de contacto (debido al calor que transmite a
una roca un cuerpo intrusivo); metamorfismo
dinámico o cataclástico, debido a presionesdirigidas por la acción de fallas, y
metamorfismo regional, la forma másimportante, donde se produce una
transformación extensa y profunda por la
acción simultánea de temperaturas y presiones
altas, como ocurre en bordes de placa
convergentes. Hay además un metamorfismo
hidrotermal (metasomatismo), debido a lapenetración de fluidos calientes y
químicamente activos, y un metamorfismo de
choque, un fenómeno localizado que seproduce por el impacto de meteoritos y
cometas contra la superficie rocosa del
planeta.
Metamorfismo dinámico o de presión
(dinamometamorfismo)
Es la presión, provocada por el movimiento entre bloques o placas que genera la
acción de las fallas. Las rocas que se generan en este proceso se llaman brechas
de falla o cataclastitas, y se caracterizan por la presencia de cantos englobados
por una matriz, generados por trituración. A veces se produce una cierta
vitrificación y orientación mineral, formando una rocas llamadas milonitas.
Milonita
Metamorfismo de contacto o térmico
Ocurre cuando la transformación de las rocas
se debe principalmente a las altas
temperaturas a las que se ven sometidas. Esto
se debe al calor liberado por la intrusión ígnea
en capas de la corteza , formando una aureola
de contacto. Esta aureola se encuentra
alrededor de la roca, provocando que el
metamorfismo sea de mayor grado cuanto
más cerca del magma.
Es un fenómeno esencialmente térmico
Aparecen minerales en función de las distintas
zonas metamorfizadas por efecto del calor
transmitido. Estos minerales se llaman minerales
índice de metamorfismo
Clorita > Biotita > Andalucita > Sillimanita
Las rocas resultantes se llaman corneanas
Metamorfismo regional
Se produce por el efecto simultáneo de un aumento de la presión y de la
temperatura durante largos períodos de tiempo en grandes áreas de
la corteza terrestre con gran actividad tectónica, como los límites de las
placas litosféricas. También influyen la presencia de fluidos en las rocas
que se van a metamorfizar, y las tensiones originadas por el movimiento de
las placas tectónicas.
Todas las rocas presentan procesos de esquistosidad y foliación
Tipos de metamorfismo regional
Alta presión y baja o media
temperatura. Esquistos azules (intensa
deformación y pérdida de estructura
original)
Alta presión y alta temperatura. Se
produce en el plano de Benioff.
Aparecen minerales índice de
metamorfismo. Si hay fusión parcial se
forman migmatitas
Metamorfismo hidrotermal
Se produce cuando hay una interacción entre las rocas y agua caliente
químicamente activa. Es un metamorfismo asociado a la presencia de
fluidos calientes que contienen gran cantidad de iones disueltos. Si debido
a la interacción de la roca con los fluidos hay sustracción o adición de
compuestos químicos.
Las rocas resultantes se llaman skarns
Metamorfismo de enterramiento
Se produce debido al aumento de temperatura y presión que sufren los
sedimentos.
La temperatura y la presión aumentan según los siguientes gradientes:
Presión → 3,5 kbar por cada 10 km de profundidad.
Temperatura → 20-30°C por cada kilómetro de profundidad.
Esto implica que en las cuencas en las que el espesor de sedimentos es
elevado se pueden superar los 300 °C. Las rocas que sufren este
metamorfismo suelen carecer de foliación, la transformación mineralógica
es incompleta y preservan gran parte de sus rasgos originales.
Metamorfismo de impacto
Ocurre por el efecto de ondas de choque producidas por impactos
meteoriticos, explosiones nucleares o ensayos de laboratorio. En este tipo
de metamorfismo se alcanzan presiones de hasta 1.000 kbar .A escala
macroscópica, uno de los rasgos más característicos es la presencia de
brechas. Estas brechas de impacto proceden del material expulsado por
el meteorito al caer (ejecta) o del fondo del cráter.
También es frecuente la presencia de conos astillados cuyos ápices suelen
apuntar hacia la fuente de las ondas de choque
4. Rocas metamórficas. Las rocas se diferencias por su textura y por su composición mineralógica
Texturas. El término textura se utiliza para describir el tamaño, la forma y la distribución
de las partículas minerales
Foliación. Cualquier disposición planar de los granos minerales o los rasgos estructurales
del interior de una roca. Varios tipos:
Rotación de los granos minerales alargados o de hábito planar
Recristalización de los minerales en la dirección de la orientación preferente
Cambios de forma en granos equidimensionales a formas alargadas que se alinean
Texturas no orientadas (sin foliación)
Texturas orientadas (foliadas)
Serie de la arcilla
(silicatadas)
Rocas
Foliadas
PIZARRA FILITAS ESQUISTO GNESIS
Descripción Grano fino,
con
pequeños
cristales de
mica
Gradación
en el
metamorfism
o de la
pizarra
Muy foliada Roca
metamórfica
bandeada
Origen Metamorfism
o grado
bajo de
lititas
Pizarra a
mayor
presión
Lititas, con metamorfismo
grado medio
Metamorfism
o grado
algo
esquisto
Característic
as
Exfoliación Brillo
Satinado
Fácil rotura Segregación
de silicatos
claros y
oscuros
Composició
n
Materia
orgánica
(negra),
óxido de
hierro (rojas),
clorita
(verdes)
Pizarrosidad,
cristales muy
finos de
moscovita.
Minerales
planares
que incluyen
la mica.
Cuarzos,
plagioclasa
y feldespato
Rocas no
foliadas
MARMOL CUARCITA CORNEANAS
Descripción Roca cristalina.
Puede
aparecer
bandado
Se encuentra
en terrenos
primarios
Metamorfismo
de contacto
Origen Calizas. Arenisca rica en
cuarzo
No tienen
Características Blancura,
atractivo color
Gran dureza.
Aspecto
bandeado.
Minerales
indican mayor
o menor
desarrollo
Composición Calcita, puede
contener mica,
clorita
Blanca en
función del
óxido de hierro
puede ser roja
o rosada
Planar según el
grado de
metamorfismo
Nombre de la roca TexturaTamaño de
grano Observaciones Protolito
Muy fino
Fino
Medio a
grueso
Medio a
grueso
Medio a
grueso
Medio a
grueso
Medio a
grueso
Fino
Fino
Fino
De grano
grueso
Medio a
muy grueso
Pizarra
Filita
Esquisto
Gneis
Migmatita
Milonita
Metaconglomerado
Mármol
Cuarcita
Corneana
Antracita
Brecha de falla
Lutitas, pelitas
Pizarra
Filita
Esquisto, granito
rocas volcánicas
Gneis, esquisto
Cualquier tipo
de roca
Conglomerado
rico en cuarzo
Caliza,
dolomía
Cuarzoarenita
Cualquier tipo
de roca
Carbón bituminoso
Cualquier tipo
de roca
Aumento
d
el
m
e
t
a
m
o
r
f
i
s
m
o
F
o
l
i
a
d
a
foliada
Poco
N
o
f
o
l i
a
d
a
Pizarrosidad excelente,
superficies lisas sin brillo
Se rompe a lo largo de superficies onduladas, brillo satinado
Predominan los minerales
micáceos, foliación escamosa
Bandeado composicional debido a
la segregación de los minerales
Roca bandeada con zonas de
minerales cristalinos claros
Cuando el grano es muy fino, parece sílex, suele romperse en
láminas
Cantos alargadoscon
orientación preferente
Granos de calcita o
dolomita entrelazados
Granos de cuarzo fundidos,
masiva, muy dura
Normalmente, roca masiva
oscura con brillo mate
Roca negra brillante que puede
mostrar fractura concoide
Fragmentos rotos con una
disposición aleatoria
Filita Pizarra
Micaesquisto granatífero
Mármol
Cuarcita
