Magmatismo y rocas magmáticas

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<p>Magmatismo y rocas magmticas</p> <p>El magma es una mezcla de materiales fundidos (fundamentalmente silicatos) con porciones variables de gases disueltos (compuestos voltiles a presin ordinaria) principalmente vapor de agua, que estn confinados dentro del magma por la presin de las rocas circundantes y pequeas cantidades de slidos (cristales y fragmentos de rocas que no han sufrido el proceso de fusin). Es decir, en l coexisten fases slidas, lquidas y gaseosas que pueden separarse bajo determinadas condiciones de presin y temperatura. La composicin de un magma se puede expresar en forma de xidos, de los cuales el ms importante es la slice (SiO2), cuya proporcin vara aproximadamente entre el 45% y el 75%. El contenido en slice y en gases (fundamentalmente vapor de agua) va a determinar algunas propiedades fsicas de los magmas como la densidad o la viscosidad. Esta ltima constituye un factor importante que influye en el movimiento del magma y, por tanto, en su ascenso hacia zonas ms superficiales. El grado de viscosidad va a depender de los siguientes factores: 1. Composicin qumica. Los magmas ricos en slice son mucho ms viscosos que los pobres en ella, debido a que se pueden formar silicatos con estructuras ms complejas en las que se comparten oxgenos. El flujo magmtico se ve impedido porque las estructuras de slice se enlazan formando largas cadenas incluso antes de que empiece la cristalizacin. 2. Contenido en gases. El agua y otros gases disminuyen la viscosidad del magma, ya que los grupos (OH-) rompen los enlaces Si-O. 3. Contenido en minerales slidos. Si es alto, la viscosidad aumenta. 4. Temperatura. Su aumento favorece la fluidez del magma. 5. Presin. Al disminuir la presin, los gases del magma tienden a escapar, lo cual produce un aumento de la viscosidad. Se estima que la temperatura del magma oscila entre 700C, para los ricos en slice (65%-75% de SiO2) y los 1.200C para los pobres en slice (menos del 50%).</p> <p>Origen del magmaLas rocas estn constituidas por diversos minerales, cada uno de los cuales tiene su punto de fusin. Por esta razn, una roca no funde ntegramente a una temperatura determinada, sino que posee un intervalo de fusin en el cual parte de la roca est fundida y parte slida. A la fusin parcial de una roca se le denomina anatexia. Los magmas se generan por fusin total o parcial de las rocas. Cuando la fusin parcial supera el 7% del volumen de la roca, sta tiende a ascender a travs de intersticios y fisuras (debido a su menor presin) y, por tanto, a separarse de la roca fuente, concentrndose en bolsas de magmas situadas a profundidades menores y denominadas cmaras magmticas. En la formacin de un magma intervienen varios factores: el aumento de la temperatura, la disminucin de la presin, la adicin de un elemento que haga descender el punto de fusin (agua) y la influencia de otros slidos presentes. Las rocas se funden: Por aumento de la temperatura en la zona. Esto puede ocurrir como consecuencia de la friccin de dos placas litosfricas, por la llegada de 1</p> <p>materiales calientes o por una concentracin de elementos radiactivos cuya desintegracin libera calor. Por la disminucin de la presin. El punto de fusin de un mineral aumenta con la presin (al aumentar la profundidad, aumenta la presin, lo que favorece la formacin de estructuras cristalinas ms compactas y de mayor densidad, que requieren de mayores temperaturas para fundir). Esto explica por qu estas zonas profundas no se encuentran en estado fundido: la temperatura sera suficiente para producir la fusin en condiciones superficiales (presin atmosfrica), pero el peso de los materiales suprayacentes origina una presin litosttica tan alta que las rocas permanecen en estado slido. Por esa razn, una reduccin de la presin en una zona del interior terrestre (como consecuencia de una fractura en las rocas) puede hacer que la temperatura a la que se encuentra la roca sea suficiente para fundir en las nuevas condiciones. As ocurre en los rift continentales y en las dorsales ocenicas al adelgazarse la corteza como consecuencia de la tensin que soportan. Por incorporacin de agua. La presencia de agua disminuye el punto de fusin de las rocas (debido a que los grupos OH- rompen los enlaces de los silicatos). Este proceso tiene especial incidencia en las zonas de suduccin. Influencia de otros slidos presentes: cuando dos o ms minerales de diferente composicin se encuentran en contacto, la presencia de cada uno produce una disminucin en la temperatura de fusin del otro. Esto explica, por ejemplo, por qu se utiliza sal para fundir el hielo en invierno.</p> <p>Tipos de magmas</p> <p>La composicin del magma est condicionada por el lugar en que se origina y por el porcentaje de roca que se funde. Los magmas ms abundantes y caractersticos son tres: bsico o basltico, cido o grantico e intermedio o andestico. Magma basltico o bsico o mfico. Procede de la fusin parcial de las peridotitas (rocas formadas por olivino y piroxenos) que componen el manto. Tiene un contenido bajo en slice (menos del 55%), se encuentra a alta temperatura y presenta una viscosidad baja, por lo que es un fundido bastante fluido que habitualmente puede alcanzar la superficie terrestre y originar flujos de lavas. Las 2</p> <p>rocas que se forman por solidificacin de estos magmas son de colores oscuros como, por ejemplo, el basalto (roca volcnica), que es la roca gnea ms abundante, o el gabro (roca plutnica). La composicin del magma producido depender del porcentaje de peridotita que se funda. Existen dos tipos de magmas baslticos: Toletico: rico en slice (hasta el 50% de slice). Se forma por fusin del 30% de la peridotita Se origina en las dorsales ocenicas y en las reas de las zonas de subduccin ms prximas al ocano, por fusin parcial de un porcentaje importante de peridotitas poco profundas. Alcalino: pobre en slice y rico en elementos alcalinos (Na y K). Se origina en zonas de intraplaca ocenicas con baja proporcin de fusin parcial de peridotitos (15% de la peridotita) que se encuentran a gran profundidad. Magma cido o grantico o flsico (ms del 65%). Se origina en las zonas de subduccin a partir de la fusin de los materiales que constituyen la corteza continental inferior. Tiene mayor contenido en slice (65-80%), es ms fro (800C) y tiene mayor viscosidad que el bsico. Fluye ms lentamente por lo que casi nunca alcanza la superficie, producindose su solidificacin en el interior de la corteza. Las rocas que se forman son de colores claros como el granito, roca plutnica muy comn en la corteza continental, o la riolita (roca volcnica). Magma andestico o de composicin intermedia (entre el 55 y el 65% en slice). Se origina por fusin parcial del basalto de la corteza ocenica que subduce. Esta fusin se produce por el calor generado con la friccin de las placas y por la presencia de agua. Se forma tanto en los borde subductivos tipo arco insular como en los de tipo andino. Se generan entre 80 y 160 km de profundidad. Las rocas que se forman a partir de ellos son de colores y densidades intermedias. La andesita (volcnica) y la diorita (plutnica) son las ms representativas.</p> <p>Cristalizacin de los magmasNo todos los minerales empiezan a cristalizar al mismo tiempo, ni van a mantenerse invariables una vez formados. Por el contrario, pueden modificar su composicin o pueden disolverse, volvindose a combinar sus componentes para dar lugar a nuevos minerales. Este proceso de cambio se llama reaccin. La mayor parte de los magmas se originan por fusin de rocas del manto superior, por lo que se puede considerar que en su composicin, en sentido general, predominan el silicio y el oxgeno, con distintas proporciones de Al, Fe, Mg, Ca, K, Na y otros componentes menores. La secuencia de cristalizacin que tiende a seguir el magma es predecible en funcin del orden de aparicin de los principales minerales. Sin embargo, las proporciones de stos en la roca varan. La secuencia de cristalizacin bsica fue reconocida por Norman L. Bowen y se conoce como series de reacciones de Bowen. En la parte superior de la serie se sitan los primeros minerales en cristalizar, a alta temperatura, como el olivino, el piroxeno o la plagioclasa clcica. Los que cristalizan al final, cuando la temperatura es menor, se sitan en la parte inferior, como el feldespato potsico, la moscovita o el cuarzo. 3</p> <p>Alta temperatura Serie discontinua: porque estos minerales tienen diferentes estructuras y composicin. Serie continua: porque las plagioclasas forman series de reaccin continua (se mantiene la misma estructura cristalina y va cambiando la composicin) entre las plagioclasas clcicas y las sdicas y las reacciones que tienen lugar son continuas. La serie completa consiste en dos ramas de reacciones convergentes: una continua y otra discontinua. Las plagioclasas siguen la serie de reacciones continuas constituyendo una solucin slida continua entre un trmino rico en calcio (anortita) y otro rico en sodio (albita). La anortita es el trmino de alta temperatura: funde, en sentido puro, a 1550C; la albita pura lo hace a 1100C. El Na+ y el Ca+ son cationes que se pueden intercambiar en la estructura de las plagioclasas. La primera en cristalizar es siempre un trmino rico en calcio. A medida que el magma se va enfriando los cristales reaccionan continuamente con el lquido residual y va entrando ms cantidad de sodio en las plagioclasas que siguen cristalizando, pero sin variar la estructura bsica de estos cristales. Es decir, que los minerales que se van formando tienen distinta composicin qumica, pero la misma estructura. Los minerales ferromagnesianos (ricos en Fe y Mg y con bajo contenido en SiO2) siguen la serie de reaccin discontinua. El olivino es el primero en cristalizar y su formacin continuada da lugar a un aumento en el contenido de slice y a un empobrecimiento en Fe y Mg en el fundido residual, por lo que este mineral deja de ser estable qumicamente en este fundido y reacciona con l, formndose un mineral de composicin y estructura cristalina diferente, un piroxeno. La relacin Fe + Mg/Si es de 2/1 en el olivino y de 1/1 en el piroxeno. A temperatura ms baja, si existe en el magma residual slice suficiente, todo el olivino se convertira en piroxeno. Despus de un cierto intervalo en el que cristaliza piroxeno, ste de nuevo estara en desequilibrio qumico con el fundido residual y reaccionara con l, formndose un nuevo mineral, un anfbol. Y as sucesivamente. El ltimo de los minerales ferromagnesianos en cristalizar es la biotita. Cuando se alcanza la temperatura ms baja, al final de la secuencia de cristalizacin, el fundido se encuentra muy enriquecido en slice (puesto que los primeros minerales que se han separado son los silicatos con Fe y Mg) y forma feldespato potsico, moscovita y cuarzo. No todos los magmas siguen esta secuencia completa. Por ejemplo un magma mfico (rico en Mg y Fe y pobre en SiO2) cristaliza completamente antes de que se alcance el ltimo estadio de la secuencia, ya que inicialmente no tiene slice suficiente para formar cuarzo. 4</p> <p>Un magma flsico (rico en SiO2 y pobre en Fe y Mg) puede alcanzar los trminos finales de la serie, pero el olivino, el piroxeno y la plagioclasa clcica se habrn transformado completamente por reaccin con el fundido y no se encontrarn en las rocas. Por tanto los magmas bsicos o mficos producen rocas ricas en minerales de la parte superior del diagrama, como el olivino, el piroxeno y la plagioclasa clcica, todos ellos minerales de colores oscuros. Los magmas cidos o flsicos producen rocas con minerales de la parte inferior del diagrama, como la plagioclasa sdica, el feldespato potsico, la moscovita y el cuarzo, que son minerales de colores claros.</p> <p>Evolucin de los magmasA partir de un mismo magma puede formarse una roca u otra segn la evolucin que experimente y el lugar en que solidifique. En la cmara magmtica o en su viaje hacia la superficie, el magma puede experimentar algunos procesos que modifican su composicin qumica y hacen que se formen rocas de composicin diferente a la original. Los ms importantes son: a) Diferenciacin magmtica: Es la formacin de ms de un magma a partir de un solo magma inicial. A medida que el magma se enfra, van cristalizando diversos minerales, comenzando por los ms refractarios (ricos en Fe y Mg). Por ejemplo, si se parte de un magma basltico, cristalizan en primer lugar aquellos minerales, como el olivino y los piroxenos, que tienen un punto de fusin ms alto, mientras que los feldespatos sdicos (plagioclasas) y potsicos y el cuarzo lo haran en ltimo lugar. El trmino con el que se denomina este proceso, cristalizacin fraccionada, alude a esa formacin sucesiva de los cristales. Si el magma permanece en reposo y los cristales no se separan a medida que se forman, la roca final tendr la misma composicin que el magma. Si los cristales que se van formando se separan (separacin de los componentes slidos y lquidos del magma), la composicin qumica del fundido residual ser distinta de la del fundido de partida. La separacin de la fase cristalina hace que el fundido sea ms pobre en los elementos que constituyen los cristales. La formacin de fundidos residuales sucesivos se denomina diferenciacin magmtica. Por ejemplo, en un magma basltico cristalizan primero minerales ricos en Fe y Mg, como el olivino, si estos se separan del fundido inicial (puede ocurrir que la mayor densidad del olivino y los piroxenos haga que se depositen en el fondo de la cmara magmtica, producindose una diferenciacin gravitatoria), el magma residual queda relativamente enriquecido en slice. Por otra parte, los gases pueden arrastrar hacia el techo de la cmara magmtica algunos elementos como el sodio o el potasio, lo que producir una diferenciacin del magma por transporte gaseoso. b) Asimilacin. Es un proceso de contaminacin del magma debido a la fusin de parte de las rocas que lo rodean (roca encajante, o roca de caja) durante su ascenso a zonas ms superficiales, cuyos componentes pasan a integrarse en el magma, modificando su composicin. Esta alteracin del magma depender de la composicin de la roca que ste asimile en su trayectoria ascendente. c) Mezcla. Tiene lugar cuando en una cmara magmtica con un magma ya diferenciado se producen aportes de un nuevo magma primario. Este fenmeno tambin produce variacin en la composicin inicial. 5</p> <p>Se denominan magmas primarios a aquellos que no han sufrido modificacin de su composicin qumica durante la cristalizacin, y magmas derivados o diferenciados a aquellos cuya composicin s se ha visto alterada.</p> <p>Emplazamientos de las rocas gneasEl proceso de solidificacin de un magma se llama magmatismo, y las rocas que se crean, ya sea en el exterior o en el interior de la Tierra, se denominan rocas gneas o magmticas. El acceso de una masa magmtica a un lugar de la corteza en el que previamente existan otras rocas recibe el nombre de intrusin gnea. Si un magma se solidifica lentamente (puede tardar incluso varios millones de aos) en el interior de la corteza terrestre, los minerales...</p>