PETROLOGÍA DE ROCAS ÍGNEAS Y METAMÓRFICAS

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<p>Petrologa gnea y Metamorfica.</p> <p>Escuela Superior de Ingeniera y ArquitecturaInstituto Politcnico Nacional</p> <p>Unidad Ticomn Ciencias de la Tierra</p> <p>Petrologa gnea y Metamorfica.</p> <p>PETROLOGA DE ROCAS GNEAS Y METAMRFICAS.</p> <p>1. Cmo saben los petrlogos la composicin del interior de la tierra? (2pts)Por el estudio de las rocas, se conoce que las rocas que se originaron en el manto se han recogido en la superficie de la tierra, entre ellas muestras que contienen diamantes, pruebas de laboratorio indican que pueden formarse en ambiente de presin elevada. Etas rocas deben de haber cristalizado a profundidades superiores a 200 Kilmetros, se deduce que son muestras de manto que sufrieron muy pocas alteraciones durante su ascenso a la superficie.Han examinado lminas delgadas del manto superior y de la corteza ocenica que lo recubre que han sido empujadas por encima del nivel del mar en lugares como Chipre, Terranova y Omn.Establecer la composicin del ncleo es ms complicado, debido a su gran profundidad y su densidad elevada, ninguna muestra del ncleo ha llegado a la superficie, pero se consta que est compuesto principalmente de hierro.Los meteoritos proporcionan importantes pistas sobre la composicin del ncleo y el manto, estos muestran del material del que fueron formados los planetas (incluida la Tierra), estos estn compuestos principalmente por una aleacin de Hierro y nquel (metlicos), minerales silicatos (rocosos) o una combinacin de ambos materiales (mixtos). La composicin que tienen los meteoritos rocosos es muy parecida a la que se supone que tiene el manto. Si la Tierra se formo a partir del mismo material en la nebulosa que gener los meteoritos y los dems planetas interiores, debe contener un porcentaje mucho ms elevado de hierro del que se encuentra en las rocas de la corteza. Se puede concluir que el ncleo es enormemente rico en este material.2. Diagramas de Harker. Por qu son importantes y que nos muestran? Por qu los puntos en dichos diagramas a veces tienden a alinearse? Suponga que los diagramas de Harker no se alinean Qu significa esto? (5pts)Generalmente permite proyectar la SiO2 sobre la abscisa contra los restantes xidos en la ordenada y en ordenadas los valores de FeO, MnO, MgO y CaO los cuales en una evolucin normal irn deprimindose mientras que las curvas de los xidos alcalinos (Na2O y K2O) sern ascendentes. La almina muestra muy poca pendiente (positiva o negativa) con un pequeo incremento en la zona correspondiente a los porcentajes en slice intermedios ( 56-65%). El estudio del orden de cristalizacin dado por la serie de Bowen permite interpretar el significado de este comportamiento.Cuando se hacen interpretaciones de rocas gneas basadas en los diagramas de variacin, se debe distinguir entre observaciones e interpretaciones. Las interpretaciones se relacionan a tendencias o a procesos de cristalizacin fraccionada y se asume que los anlisis representan lavas consanguneas con un ancestro comn, erupcionadas desde una cmara debajo de un volcn, que muestra varios estadios de evolucin progresiva. Esta suposicin es apoyada, pero no probada, por la estrecha relacin espacial y temporal de la asociacin de rocas. La interpretacin asume que el contenido de slice est relacionado con el proceso de evolucin, de manera tal que el % SiO2, se incrementa con la evolucin del magma y que la cristalizacin fraccionada es el nico proceso involucrado. Con el reconocimiento de estas suposiciones, se debe retornar a los anlisis qumicos, a la petrografa y al campo, para evaluar las observaciones y las interpretaciones.La slice no siempre es adecuada como ndice en los diagramas de Harker, se utilizan otros parmetros y como los procesos de fraccionamiento cristal-lquido estn fuertemente relacionados con la evolucin del magma, los parmetros deben ser seleccionados enfatizando el contraste de las composiciones entre los cristales tempranamente formados, versus los lquidos residuales tardos. As el ndice flsico (Na2O + K2O)/(Na2O + K2O + CaO), tiene valores bajos en las acumulaciones tempranamente cristalizadas de plagioclasa clcica y augita, como en las rocas gbricas; mientras que da valores altos en las rocas granticas con abundante feldespato alcalino y biotita. El ndice mfico (Fe2O3 + FeO)/(Fe2O3 + FeO + MgO), permite distinguir entre acumulaciones de alta temperatura formadas por olivinos ricos en magnesio y piroxenas, de los fundidos residuales solidificados enriquecidos en hierro. Estos dos ndices son graficados en diagramas de variacin cartesianos. O tambin pueden ser igualmente mostrados en el diagrama triangular AFM.Otros ndices de evolucin magmtica son el ndice de Solidificacin (IS) y el ndice de Diferenciacin (ID). El IS fue propuesto por Kuno y se expresa:IS = 100 MgO/(MgO + FeO + Fe2O3 + Na2O + K2O) que es la expresin numrica del diagrama AFM.3. Define y explica como ocurre la diferenciacin magmtica. (2pts)Es el conjunto de procesos mediante los cuales un magma original primario, homogneo se separa en fracciones que llegaran a formar rocas de composiciones diferentes pero relacionadas.</p> <p>a) Separacin magmtica sensu stricto: es la separacin de una o varias fases lquidas a partir del magma padre, antes de la cristalizacin. Las soluciones se pueden serparar de acuerdo con varios procesos que han sido discutidos y criticados por Bowen.b) Cristalizacin Fraccionada: son las separaciones consecutivas de una o varias fases slidas a partir del magma inicial.Ciertos minerales de las rocas gneas se encuentran asociados, debido a que cristalizan a la misma temperatura, mientras que otros raras veces aparecen juntos.Lo que se expone, a continuacin son algunos de los mecanismos que se cree ocurren en el proceso:(1) Desmezcla: El desarrollo de dos lquidos que no se mezclan, en la misma forma que lo hacen el petrleo y el agua. Se considera improbable que ocurra en las variedades conocidas de rocas gneas.(2) Cristalizacin fraccionada: La separacin de cristales procedentes originalmente de la mezcla fundida. Puede ocurrir como resultado de una simple diferenciacin por gravedad, por presin mecnica o por la accin de corrientes de conveccin.(3) Transporte de material en disolucin por flujo gaseoso a travs de la mezcla fundida. Este hecho se puede demostrar que es potencialmente importante en la concentracin de ciertos elementos en las partes superiores de las cmaras magmticas.(4) Difusin trmica: Se ha sugerido que si se establece un gradiente de temperatura dentro de una masa magmtica, p. ej. hacia el interior, los iones viajarn a lo largo de este gradiente en diferentes relaciones, produciendo as una clase de diferenciacin. Los mrgenes ms bsicos de algunas masas gneas pueden ser el resultado de algn proceso de este tipo.</p> <p>4. Nombra los tres ambientes tectnicos donde se encuentran los basaltos. (3pts)La teora de las placas tectnicas en el magmatismo actual demuestran que algunas series de rocas tienden aparecer en ciertos ambientes tectnicos pero no en otras, aunque no existe una correlacin directa. En una placa tectnica se reconocen dos ambientes para la generacin de y el emplazamiento de rocas gneas: en los mrgenes. As mismo 8 ambientes tectnicos donde aparecen diferentes series de magmas.a) Los mrgenes de placas destructivas (convergentes) consisten en arcos de isla ocano-ocano y arcos continente-ocano (mrgenes continentales activos).b) Los mrgenes de placas constructivas (divergentes) incluyen las dorsales centro ocenicas y centros emisores en retro arcos (cuencas de retroarco), ambos en los bordes de la placa.c) En ambientes geodinmicos de intraplaca, los hot spots ocenicos (islas ocenicas) y hot spots continentales (provincias de coladas basltica continentales y el principio del rift continental) pertenecen a un ambiente geodinmico estable, mientras el rift continental y el rift intramontaoso indican ambientes tectnicos tensionales.</p> <p>Ambientes geotectnicos de gnesis de magmas. Procesos de fusin parcial y ascenso magmtico. </p> <p>Los basaltos sub alcalinos son los tipos ms comunes de rocas volcnicas, encontrndose tanto en los continentes como en las cuencas ocenicas. Los basaltos sub alcalinos bajos en potasio basaltos toleticos, son el tipo dominante de magma producido en las dorsales medio-ocenicas (MORB) y en muchas provincias con coladas baslticas continentales.As mismo los basaltos de islas ocenicas (OIB) muestran una considerable diversidad de composicin desde toleticos ( Hawaii, Islandia y las Galpagos) pasando por las sdico-alcalinas (Islas canarias y St. Helna) hasta los potsico-alcalinos (tristan da Cunha y Gough). Los basaltos continentales son predominantemente alcalinos en los rift continentales y los toleticos aparecen en las coladas baslticas continentales. Los sistemas de rift intracontinentales se caracterizan por rocas volcnicas que muestran un amplio rango y a veces composiciones extremas de basalto con nefelina, fonolitas, traquitas o incluso foidolitas.5. Especfica petrogrficamente como distinguir el feldespato y el cuarzo den lminas delgadas (2pts)El cuarzo no tiene direcciones de crucero, mientras que el feldespato tiene 2 direcciones paralelas.El feldespato tiene un relieve, nblsamo.Como caracterstica distintiva el cuarzo es menos afectado por la alteracin que casi por todos los dems minerales. Presenta una figura de interferencia unixica positiva.6. Qu es la regla de las fases y cul es su importancia cuando se aplica a rocas gneas? (5pts)La regla de las fases de Gibbs describe el nmero de grados de libertad (L) en un sistema cerrado en equilibrio, en trminos del nmero de fases separadas (F), el nmero de componentes qumicos (C) del sistema y N el nmero de variables no composicionales (por ejemplo; presin o temperatura). Esta regla establece la relacin entre esos 4 nmeros enteros dada por:</p> <p>La regla de las fases de Gibbs fue derivada de los principios de la termodinmica por Josiah Willard Gibbs hacia 1870.Las variables (intensivas) necesarias para describir el sistema son la presin (+1), la temperatura (+1) y las fracciones molares relativas de los componentes en cada fase (+F(C-1)) de cada uno de los componentes de cada fase, eso nos da un nmero mximo de grados de libertad m = F(C-1)+2 para un sistema cualquiera.La condicin termodinmica importante es que en equilibrio termodinmico el cambio de la energa libre de Gibbs cuando se producen pequeas transferencias de masa entre las fases es cero. Esa condicin equivale a que el potencial qumico de cada componentes sea el mismo en todas las fases, eso impone r = C(F-1) restricciones o ecuaciones ms para un sistema en equilibrio.La regla de Gibbs para el equilibrio afirma precisamente que L = m - r = C - F +2. A patir de esta ecuacin se puede despejar cualquier trmino de la igualdad.</p> <p>7. A) En el siguiente diagrama grafica la composicin de: (4pts)Grosularia= Ca3Al2Si3O12</p> <p>CaOCuarzo=SiO2Anortita= CaAl2SiO8Wallastonita= CaSiO3</p> <p>SiO3Al2O3</p> <p>B) Balancea la siguiente reaccin: (4pts)Grosularia + Cuarzo = Anortita + WollastonitaCa3Al2Si3O12 + Sio2 = CaAl2Si2O8 + CaSiO3</p> <p>8. Para la composicin de un fundido L: (6pts)A) A medida que se enfra el fundido a qu temperatura se forma el primer cristal?La temperatura en que nuestro punto toca solidus es 1300. T1B) Cul ser la composicin del primer cristal?Nuestro punto (*) indica que tenemos:% L= 0.001 de comp An 58% S= 99.99 de compr An 10 C) A qu temperatura se tendr el 50% de cristales y el 50% de material fundido?A 1390, T 2</p> <p>9. Para cada tipo de roca en la tabla escribe si es intrusiva y cules son sus minerales principales en orden de acuerdo a su porcentaje en la roca (16pts)RocaIntrusiva o extrusivaMinerales</p> <p>DacitagneaPlagioclasaCuarzoBiotitaFeldespato alcalino</p> <p>Gabro de OlivinoIntrusivoPlagioclasa calcticaPiroxenoOlivinoHornblendaHiperstenaCuarzo.</p> <p>GranitoIntrusivoFeldespatoCuarzoBiotitaMoscovitaMinerales accesorios (circn, apatito, magnetita, ilmenita y esfena)</p> <p>BasaltoExtrusivoPirxenoPlagioclasa rica en calcioOlivinoAnfibol</p> <p>11. Supon que tienes un magma de composicin grantica Qu tipo de roca formara y que textura tendr si:a) el magma solidifica a gran profundidad (2pts)Granito de textura cristalina visible.b) el magma solidifica a una profundidad muy somera. (2pts)</p> <p>Prfido Grantico, textura porfdica.</p> <p>c) El magma comienza a solidificar a una profundidad somera y luego es expulsado a la superficie (2pts)Prfido Riolitico, textura Porfdica.d) Todo el magma sin cristalizar es expulsado a la superficie. (2ps)</p> <p>Rioloita, textura afanitica, presenta la misma composicin del granito.12. Qu es un eutctico? Qu es un diagrama binario eutctico? Dibuja un ejemplo con ambos conceptos Cmo se interpretan estos diagramas? (10pts)Reaccin eutctica constituye la transformacin de solidificacin completa del lquido. Este tipo de reaccin corresponde a un punto fijo en el diagrama de fases, es decir, ocurre a una temperatura y composicin determinada, y dicho punto posee cero grados de libertad. A partir de una muestra slida, a cualquier composicin distinta de la eutctica, la muestra no fundir completamente independientemente de la temperatura a la que nos encontremos. En el caso particular de la aleacin Pb-Sn, podemos ver en la figura que dicho punto eutctico ocurre para una temperatura T=183C y para una composicin del sistema de 61.9% de Sn. Evolucin de la microestructura a la composicin eutctica, con la temperatura. As mismo, podemos observar que la microestructura que proviene de la reaccin eutctica es muy caracterstica. Consiste en una estructura laminada en la que los dos componentes de la aleacin A puro y B puro, se disponen en capas alternadas.En este tipo de reaccin incluso durante el enfriamiento lento de la muestra con composicin eutctica a la temperatura eutctica, el sistema debe transformarse desde el estado lquido al estado slido con relativa rapidez. La limitacin existente en el tiempo disponible para la transformacin evita una difusin significativa. La segregacin de los tomos de A y B (que se encontraban mezclados de forma aleatoria en el estado lquido) en fases slidas distintas debe llevarse a cabo, por consiguiente, a corta escala. Aparecern en general distintas morfologas para los distintos sistemas eutcticos, pero siempre que sean estables, por lo general, tendrn tamao de grano fino. DIAGRAMA EUTECTICO SIMPLE Los primeros investigadores en aplicar estas tcnicas fueron Sekiguchi y Obi quienes obtuvieron mezclas eutcticas y soluciones slidas por fusin de frmacos de baja solubilidad con substancias fisiolgicamente inertes, rpidamente solubles en agua, como la urea y el cido succnico. El frmaco y el vector soluble se mezclan y se calientan hasta fusin; el lquido homogneo se enfra y, una vez al estado slido, la masa se reduce a polvo y se tamiza a travs de un tamz de malla apropiada. Cuando este tipo de sistema se introduce en agua, la substancia soluble se disuelve rpidamente y el medicamento poco soluble se libera en un estado de divisin muy fino lo que contribuye a aumentar su solubilida...</p>

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