petrología / evolucion de rocas ígneas

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Evolución ígnea de la Tierra Petrografía - 2015 Estructura interna de la Tierra Composición de las diferentes capas Variaciones de Presión y Temperatura Relación de procesos ígneos y ambientes tectónicos Dra. Sonia Quenardelle PETROLOGÍA ÍGNEA Estudia los fundidos (magmas) y las rocas que cristalizan a partir de ellos De qué se trata la materia PETROGRAFÍA?? PETROGRAFÍA Rama de la petrología que trata de la observación (macro y microscópica) y descripción objetiva de las rocas (composición mineralógica y disposición espacial de los minerales) ¿Cómo estudian las rocas ¿Cómo estudian las rocas los los petrólogos petrólogos? Recolectan “muestras” y las estudian Cómo? • Identificando y describiendo MINERALOGÍA y TEXTURA MINERALOGÍA y TEXTURA Clasificando y comparando Clasificando y comparando • Analizando químicamente y comparando resultados • Elaborando modelos y tratando de corroborarlos, ya sea a través de modelados teóricos o de laboratorio En síntesis tratan de ser “historiadores” que interpretan e infieren los procesos actuantes sobre las rocas ROCAS: conjuntos de minerales Minerales formadores de rocas Minerales primarios: se forman directamente por la cristalización magmática Esenciales o Principales: son los que permiten clasificar a la roca (importa su % pero también si están presentes en escasa proporción o aún si están ausentes) •característicos: son los máficos que ayudan a definir la clasificación • Accesorios menores: son los que se presentan en proporción < 5% - x – o – x – o – x – o – x - Minerales secundarios: se forman por alteración de los minerales primarios

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Diapositivas en la evolución de las rocas ígneas e introducción a la petrologíaUBA

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  • Evolucin gnea de la Tierra

    Petrografa - 2015

    Estructura interna de la TierraComposicin de las diferentes capasVariaciones de Presin y TemperaturaRelacin de procesos gneos y ambientes tectnicos

    Dra. Sonia Quenardelle

    PETROLOGA GNEAEstudia los fundidos (magmas) y las rocas que cristalizan a

    partir de ellos

    De qu se trata la materia PETROGRAFA??

    PETROGRAFA

    Rama de la petrologa que trata de la observacin (macro y microscpica) y descripcin objetiva de las rocas

    (composicin mineralgica y disposicin espacial de los minerales)

    Cmo estudian las rocas Cmo estudian las rocas los los petrlogospetrlogos??

    Recolectan muestras y las estudian Cmo? Identificando y describiendo MINERALOGA y TEXTURAMINERALOGA y TEXTURA Clasificando y comparando Clasificando y comparando Analizando qumicamente y comparando resultados Elaborando modelos y tratando de corroborarlos, ya sea a travs de modelados tericos o de laboratorio

    En sntesis tratan de ser historiadores que interpretan e infieren los procesos actuantes sobre las rocas

    ROCAS: conjuntos de minerales

    Minerales formadores de rocas

    Minerales primarios: se forman directamente por la cristalizacin magmtica

    Esenciales o Principales: son los que permiten clasificar a la roca(importa su % pero tambin si estn presentes en escasa proporcin o an si estn ausentes)

    caractersticos: son los mficos que ayudan a definir la clasificacin

    Accesorios menores: son los que se presentan en proporcin < 5%

    - x o x o x o x -

    Minerales secundarios: se forman por alteracin de los minerales primarios

  • Qu minerales son y qu composicin tienen esos minerales formadores de rocas?

    Silicatos de .MgFe

    CaAl

    Na

    K

    Ti

    Al

    Tener siempre en cuenta la composicin de los minerales para comprender mejor los procesos

    Cmo distinguimos a qu reino corresponde una roca?

    Textura y mineraloga

    Rocas gneas o mgmticas

    plutnicas volcnicas

    Cmo se forman las rocas gneas?

    En general, todas las rocas gneas se han originado por cristalizacin a partir

    de un fundido originado en el interior de la Tierra

    Cmo se genera el fundido?Qu se funde?Dnde lo hace?

    Ese fundido es el responsable de toda la variedad de rocas gneas?

    Planeta NO equilibrado trmicamente activo geolgicamente Calor (original + producido por decaimiento de elementos radiactivos de la corteza) que fluye desde el interior hacia el exterior motoriza todos los

    TIERRA

    el interior hacia el exterior motoriza todos los procesos geolgicos

    Estructura del planetaPropiedades fsicasPropiedades qumicas

  • Estructura interna4 capas concntricas AtmsferaCortezaManto

    NcleoSubdivisiones basadas en:Subdivisiones basadas en:Sismologa propiedades reolgicasComposicin de las rocasEstructura de los minerales

    Figuras tomadas de Winter (2001)

    Ondas P o compresionales (llegan en 1 lugar)Ondas S o de cizalla (llegan en 2 lugar) (ondasS)

    Cmo se conoce la estructura interna en capas?

    ONDAS SSMICAS (se analizan los tiempos de llegada de las ondas y de sus respectivas velocidades. stas dependen entre otras variables, de la densidad, de la temperatura y del mdulo elstico de las

    rocas que atraviesan

    La densidad de las rocas tiene incidencia en la velocidad de las ondas

    Los minerales tienen celdas con empaquetamientos cada vez ms densos a medida que aumenta la profundidad y, en

    consecuencia, la presin

    Los cambios de las fases minerales son abruptos y por esta razn pueden ser

    detectados con bastante precisin

    Modelo PREM (PreliminaryReference Earth Model), de Dziewonsky y Anderson (1981) identifica e interpreta las discontinuidades halladas en el interior de la Tierra

    NcleoRadio: 3485 kmNcleo Interior: slido, espesor de 1220 km

    Ncleo Exterior: lquido (no transmite las ondas ssmicas) espesor de 2265 las ondas ssmicas) espesor de 2265 km

    Composicin: homologable a meteorito de Fe (aleaciones de Fe y Ni).

  • MantoManto Espesor: 2890 kmManto superior: olivina Fo89 (3751%), ortopiroxeno (2634%),

    clinopiroxeno (1217%) y granate (1014%). >

    densidaddensidad

    CortezaOcenica:Ocenica: 65% de la sup. terrestreEdad 160 Ma como mximoEspesor total: 8 km mx. + 4 km de H2OCapa ssmica 1: sedimentos (0,5 km)Capa ssmica 2: basaltos tipo pillow +

    enjambres de diques (1,5 km)Capa ssmica 3: gabros, rocas mficas

    metamorfizadas, cumulatos peridotticos(5 6 km)(5 6 km)

    Continental:Continental:Edad desde 3,8 G.a. al presenteEspesor: 30 35 km promedio (mx. 70 km)C. superior: frgil, composicin flsicaC. inferior: dctil, composicin mfica Diortica o tonaltica como

    promedio

    Densidad vara entre 2600 kg m-3 y 3000 kg m-3 diferentes composiciones

    Discontinuidad de Mohorovicic: lmite entre corteza y manto

    Figuras tomadas de http://www.gly.uga.edu/railsback/DynamicPlateTectonics.html

    AstensferaAstensfera:: subyace a la litsfera y tiene parcelas de

    Litsfera:Litsfera: capa superior de la Tierra que comprende a la corteza y parte superior del manto superior.Se registran la tectnica de placas, procesos gneos y metamrficosAstensferaAstensfera:: subyace a la litsfera y tiene parcelas de

    material fundido y se caracteriza por > ductilidad, favorece la existencia de corrientes convectivas.

    Posibles modelos (viejos) de celdas convectivas en el manto. a) Las celdas convectivas estaran restringidas al manto inferior y al superior.b) Las celdas convectivas atravesaran el lmite entre el manto inferior y superior.

  • Tectnica de placasLa placaplaca es la unidad fundamental de esta

    teora

    Es rgida, externa y sus lmites son

    homologables con la litsfera mecnica

    Tiene comportamiento elstico y puede

    transmitir y acumular esfuerzosesfuerzos

    El lmite inferior tiene marcado

    contraste reolgicocon la capa

    subyacente, de < viscosidad y

    acta como superficie de

    desacople mecnico

    Tectnica de placas tipos de lmites de placa

    Plate : placaSlab: losa Figuras tomadas de

    http://www.gly.uga.edu/railsback/DynamicPlateTectonics.html

    Tipos de mrgenes:DivergentesConvergentesTransformantes

    Variables: velocidad de subduccin (entre 0,9 y 10,8 cm/ao) el ngulo o inclinacin de subduccin (normalmente

    entre 30 y 45 como promedio) la edad de la placa ocenica que implica cun caliente o

    fra puede estarFiguras tomadas de http://www.gly.uga.edu/railsback/DynamicPlateTectonics.html

  • Diferentes fuerzas involucradas en el movimiento de las placas tectnicas

    Figuras tomadas de http://www.gly.uga.edu/railsback/DynamicPlateTectonics.html

    Tectnica de placas presentada desde una perspectiva dinmica

    Figuras tomadas de http://www.gly.uga.edu/railsback/DynamicPlateTectonics.html

    PETROGNESISEs un trmino para designar a la generacin de magmas y

    los procesos de diversificacin de los mismos para producir la variedad de rocas gneas que pueden encontrarse.

    La mayora de los magmas se originan a partir de fusin parcial en el manto terrestre, pero algunos muestran parcial en el manto terrestre, pero algunos muestran evidencias de participacin de componentes corticales

    La tectnica de placas juega un rol fundamental en la generacin de los magmas aunque algunos parecen ser el resultado de procesos ms profundos que los influenciados directamente por la tectnica de placas

    Ambientes de generacin de rocas gneas

    1. Dorsales centro-ocenicas 2. Rifts intracontinentales3. Arcos de Islas4. Arcos Continentales5. Cuencas de back-arc 6. Basaltos de islas ocenicas7. Actividad miscelnea Intra-Continental

  • Variacin de la PRESINVariacin de la PRESINP P = = d.g.hd.g.h d: densidad

    g: aceleracin de la gravedad h: profundidad

    En la corteza la P vara = 1 GPa/35 km 30 MPa/kmEn manto la P vara = 35 MPa/km

    (1 kb = 108 Pa)

    P litosttica es = en todas direccionesSi P es en direcciones

    En niveles + superficiales comportamiento frgilEn niveles + profundos comportamiento dctil

    Calor en la Tierra

    1. Radiacin: energa calrica se disipa en el espectro electromagntico

    2. Conveccin: movimiento de materia junto el calor. La materia caliente asciende por expansin y asciende por expansin y < desplazando a la materia + fra que se hunde fluidos

    3. Conduccin: agitacin trmica de los tomos que permite la propagacin del calor. Las rocas son malas conductoras.

    4. Adveccin

    Fuentes de calor:Disipacin del calor original de formacin, desde el ncleo a la superficieDecaimiento radiactivo (U, K, Th)

    Para tratar de entender cmo se generan los magmas y cmo se comportan las rocas siempre es necesario

    que consideremos cmo varan T y P

    Variacin de la TEMPERATURAVariacin de la TEMPERATURAGradiente geotrmico: relacin de aumento de temperatura con la profundidad En continentes se estima 35C/km

  • GradienteGeotrmico

    Pattern of global heat flux variations compiled from observations at over 20,000 sites and modeled on a spherical harmonic expansion to degree 12. From Pollack, Hurter and Johnson. (1993) Rev. Geophys. 31, 267-280.

    Cross-section of the mantle based on a seismic tomography model. Arrows represent plate motions and large-scale mantle flow and subduction zones represented by dipping line segments. EPR =- East pacific Rise, MAR = Mid-Atlantic Ridge, CBR = Carlsberg Ridge. Plates: EA = Eurasian, IN = Indian, PA = Pacific, NA = North American, SA = South American, AF = African, CO = Cocos. From Li and Romanowicz (1996). J. Geophys. Research, 101, 22,245-72.

    Bibliografa sugerida

    Barker, D., 1982 Best, M., 1982 y 2005 Llambas, E. J., 2001, 2003 y 2008 Llambas, E. J., 2001, 2003 y 2008 Mc Birney, A., 1993 Winter, J. D., 2001

    La mayor parte de las figuras fueron tomadas de Winter (2001)

    Clasificaciones de rocas magmticas

    ModalesModales: basadas en el % en volumen de los minerales realmente presentes en la roca (= minerales modales o moda)

    NormativasNormativas: basadas en el % de los minerales NormativasNormativas: normativos, que reflejan la composicin qumica de la roca (norma)

    QumicasQumicas: basadas en los contenidos de los xidos (% en peso) o elementos (ppm) constituyentes

    Moda de la rocaModa de la rocaSe establece determinando el % en volumen de los

    minerales presentes en la roca

    Cmo ? Estimacin visual de %Empleo de contador de puntosAnlisis digital de imgenes

    La clasificacin modal es la + amplia y universal, aunque tambin hay clasificaciones orientadoras basadas en el anlisis de las variables

    texturales

  • Minerales formadores de rocasMinerales primariosMinerales primarios: se forman directamente por la cristalizacin magmticaPrincipales o Esenciales: son los que permiten clasificar a la roca

    mficos caractersticos: son los minerales que ayudan a definir la clasificacin en algunos casos

    Accesorios menores: son los que se presentan en proporcin < 5%

    Minerales secundarios: Minerales secundarios: se forman por alteracin de los primarios

    Flsico = feldespatos + slice Leucocrtico: color claro (0 30 % IC)Mfico = Mg + Fe Melanocrtico: color oscuro (60 100% IC)

    ndice de color MM: % de minerales coloreadosM: M M: M (ms + ap + carbonatos primarios)(ms + ap + carbonatos primarios)

    Rico en cuarzoGranitoide

    9090

    6060

    2020SienitaCuarcf.

    MonzonitaCuarcf.

    Monzodiorita

    Cuarcf.

    Sienita Monzonita Monzodiorita5

    10 35 65 905

    Granito Grano-diorita

    Diorita/Gabro/

    Renormalizar a 100%

    Sienita alcali-feldespticacuarcfera

    SienitaAlcali-

    Diorita/ Gabrocuarcfero

    Anorthosita

    CuarzolitaQQ

    M < 90Rocas PlutnicasRocas Plutnicas

    Sienogranito

    Monzogranito

    SienitaSienita foidif.

    10 35 65Monzonitafoidfera

    Monzodiorita

    foidfera

    90

    MonzosienitaFidica Fidica

    Monzodiorita

    10

    60

    Foidolita

    60

    Alcali-Feldesptica

    Sienita alcalifeldesptica.foifera

    10

    Anorthosita

    Diorita/Gabro foidferoAA PP

    FF

    OlivinaOlivina

    90

    DunitaDunita

    Plagioclasa

    Gabro Olivin.

    90AnortositaGabroidesGabroides

    Rocas ultramficasRocas ultramficas

    ClinopiroxenoClinopiroxenoOrtopiroxenoOrtopiroxeno

    LherzolitaLherzolita

    Websterita

    OrtopiroxenitaOrtopiroxenita

    ClinopiroxenitaClinopiroxenita

    Websterita olivnica

    PeridotitasPeridotitas

    PiroxenitasPiroxenitas

    90

    40

    10

    10

    OlivinaPiroxenoRocas ultramficas con Plagioclasa

    35 65

    20 20

    60 60

    A P

    Q

    Riolita Dacita

    Traquita Lacita Andesita/Basalto

    Rocas volcnicasRocas volcnicas

    Clasificacin qumica: es la que permite clasificar Clasificacin qumica: es la que permite clasificar mejor a la rocamejor a la roca

    Clasificacin modal: permite tener una idea aproximada del tipo de roca (no refleja a todos sus

    componentes)

    Traquita foidif Lacita foidif. Andesite/Basalt foidf.

    Foidita

    10

    60 60

    35 65

    10

    F

    A P

    Fonolita Tefrita

  • Bibliografa sugerida:

    Winter, J.D. 2001. An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall 700 pp. se puede acceder a sus clases en: www.whitman.edu/geology/winter/

    Shelley, D., 1995. Igneous and Metamorphic Rocks under the microscope. Chapman & Hall, London, 445 pp.

    Best, M.G., 2002. Igneous and Metamorphic Petrology. Blackwell, Best, M.G., 2002. Igneous and Metamorphic Petrology. Blackwell, 730 pp.

    La mayora de las ilustraciones fueron tomadas de Winter (2001)