petrología y petrografía ígnea 2a parte

APUNTES DE LA CATEDRA DE PETROLOGA Y PETROGRAFIA IGNEA

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CHIHUAUHA FACULTAD DE INGENIERIA

Petrologia y petrografia Segunda parte; MC MANUEL REYES CORTES CAPITULO 3 CLASIFICACIN DE LAS ROCAS GNEAS3.1 COMPOSICIN QUMICA DE LAS ROCAS GNEAS ABUNDANCIA DE LOS ELEMENTOS QUMICOS EN LAS ROCAS GNEAS ELEMENTO O Si Al Fe Ca Na Mg K Ti Mn C Ag Au CORTEZA 46.4 28.2 8.2 5.6 4.1 2.4 2.3 2.1 0.57 0.10 0.02 0.005 0.00005 GRANITO 49.00 32.20 7.70 2.70 1.60 2.80 0.10 3.30 0.20 0.04 0.03 0.004 0.00005 BASALTO 45.90 24.00 8.80 8.60 6.70 1.90 4.50 0.80 0.90 0.15 0.01 0.05 0.00005 LUTITA 39.20 23.80 8.00 4.70 2.50 0.60 1.30 2.30 0.40 0.80 0.01 0.001 0.00005 AGUA DE MAR 85.7000 0.0030 0.0001 0.0001 0.4000 0.0500 0.0010 0.0000001 H=10.8000 Cl= 1.9500 Br= 0.0060 Na=1.1240 S= 0.8450

La mineraloga de una roca gnea es funcin de su composicin qumica y de las condiciones de temperatura y presin presentes durante su formacin. As un magma de una composicin determinada puede dar lugar a diversas variedades texturales como obsidiana, riolita, felsofirica, riolita porfdica, prfido rioltico, palita, granofido, microgramito, granito y pegmatita grantica. Dependiendo de los accidentes en el momento de la intrusin o extrusin del tamao del cuerpo gneo y de su historia de enfriamiento podremos determinar el tipo de roca al que corresponda. As mismo las relaciones genticas entre rocas gneas de diferentes composiciones dentro de una misma provincia petrogrfica puede ser el resultado de procesos fisicoqumicos tales como la diferenciacin, la asimilacin o hibridacin lo que resulta en tendencias de variacin en la composicin del magma. En consecuencia la clasificacin qumica de las rocas tiene como objetivo principal el sealamiento de rocas magmticas y la aplicacin de la presencia o ausencia de determinados minerales en rocas que pertenecen a una determinada provincia petrogrfica dada. Este tipo de clasificacin se basa por supuesto en la composicin obtenida qumica global de cada roca expresada en porcentaje en peso de los xidos de los elementos mayores. De ah resulto un primer problema: si bien una cierta asociacin mineralogica corresponde una sola composicin qumica, la reciproca no es cierta es decir, a una composicin qumica dada puede corresponder varias asociaciones mineralogicas.

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3.2. LOS MINERALES FORMADORES DE LAS ROCAS GNEAS

PRIMARIOS(Forman la roca original)

Esenciales

Caractersticos Raros Caractersticos Raros

Accesorios

SECUNDARIOS(Se emplazan o se forman despus)

Se consideran como minerales de alteracin

Minerales Primarios: Son los que se forman al mismo tiempo que la roca Esenciales: Ocupan mas del 90% de la roca y dan el nombre a la roca Accesorios: Su presencia o ausencia no modifica el nombre de la roca. A lo sumo, en caso de abundancia, le dara el nombre a la variedad, v.g.: Granito de biotita. Minerales Secundarios: Minerales formados posteriormente a la consolidacin de la roca: Por alteracin, como la clorita a expensas de la biotita Por introduccin, en fisuras o cavidades, como la calcita o las zeolitas. 3.2.1 MINERALES PRIMARIOS ESENCIALES CARACTERSTICOS GRUPO DE LA SLICE Cuarzo, Cristobalita, Tridimita, Calcedonia, Lechatelierita, Opalo. GRUPO DE FELDESPATOS MINERAL COMPOSICIN Ortoclasa KAl Si3O6 Microclima KAl Si3O6 Sanidino KAl Si3O6 Adularia (K, Na) AlSi3O8 Anortoclasa (K, Na) AlSi3O8

GRUPO DE PLAGIOCLASAS MINERAL COMPOSICIN Albita=Ab Na Al Si3O8 Oligoclasa Ab80An20 Andesina Ab60An40 Labradorita Ab40An60 Bitownita An20An80 Anortita=An CaAl2Si2O8

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3.2.2 MINERALES PRIMARIOS ACCESORIOS CARACTERSTICOS *Los ms comunes Fosterita Olivino Fayalita Monicellita Enstatita Hiperstena Pigeonita Diopsido Hedenbergita Augita Jadeita Egirina Espodumena Antofilita Cummingtonita Grunerita Tremolita Actinolita Hornblenda Glaucofana Riebeckita Moscovita Flogopita Biotita Lepidolita Margarita Magnetita Esfena Zircon Apatita Mg2SiO4 (MgFe)SiO4 FeSiO3 CaSiO3 MgSiO3 (MgFe)SiO4 Ca0.25(MgFe)1.75Si2O6 CaMgSi2O6 CaFeSi2O6 XY (Z2O6) NaAlSi2O6 NaFeSi2O6 LiAlSi2O6 (Mg, Fe)7Si8O22(OH)2 FeMg5Si8O22(OH)2 Fe7SiO8O22(OH)2 Ca2Mg5Si8O22(OH)2 Ca2(Mg5Fe)5Si8O22(OH)2 X2Y5Z8O22(OH)2 Na2Mg3Al2Si8O22(OH)2 Na2Fe3Fe2Si8O22(OH)2 KAl2(AlSi3O10) (OH)2 KMg3 (AlSi3O10) (OH)2 K(Mg, Fe)3(AlSi3O10) (OH)2 K(Li, Al)2(AlSi3O10) (OH)2 CaAl2(Al2Si2O10) (OH)2 Fe3O4 CaTiO (SiO4) ZrSiO4 Ca5(PO4)3(F, Cl, OH)

GRUPO DE OLIVINOS

GRUPO DE PIROXNOS

GRUPO DE ANFBOLES

GRUPO DE MICAS

OTROS

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3.3 PROBLEMAS PARA LA CLASIFICACION DE LAS ROCAS IGNEAS

Una clasificacin es el agrupamiento de conjuntos en clases o tipos con caractersticas comunes. Es un mtodo que introduce orden y simplicidad en la complejidad de la Naturaleza. La clasificacin ser fiel si la seleccin es de conjuntos naturales preexistentes al anlisis. La clasificacin ser artificial si no responde a ese criterio de realidad. En la petrografa debemos introducir divisiones arbitrarias y la forma de transicin es comn pues entre dos tipos extremos de rocas pueden existir muchas formas intermediarias. Existe un gran nmero de clasificaciones de las rocas gneas. Por ejemplo; Clasificacin basada en rasgos observables en el terreno Rocas intrusivas o plutnicas, formadas a gran profundidad. Rocas hipabisales, o de profundidad media, que pueden estar relacionadas con procesos plutnicos o volcnicos. Rocas extrusivas, efusivas o volcnicas, solidificadas en superficie.CLASIFICACIN DE LAS ROCAS GNEAS POR SU OCURRENCIA Y SU COMP. MINERALOGICA COMPOSICION ACIDAS SOBRESATURADAS 10 A QUIMICA 40%MINERALOGIAExtrusivas

INTERMEDIAS SATURADAS 0 A 5% QFk>Pl FK=Pl FkPl

Fk=Pl

Fk Ab) a.2) Sub fam.sdico-potsica (Or = Ab) a.3) Sub famlia sdica (Or < Ab) Familia calco-alcalina b.1) Sub famlia potsica b.2) Sub fam.monzontica b.3) Sub fam.granodiortica

(Or > Pla) (Or = Pla) (Or < Pla)

Familia calco-sdica c.1) Subfamilia oligo-andesna (PlNa) c.2) Subfamilia labradorita-anortita (PlCa)

2) ROCAS FELDESPATIDICAS GRUPO Hololeucocrtico Leucocrtico Mesocrtico Melanocrtico Holomelanocrtico % MAFICOS 0a 5 5 a 35 35 a 65 65 a 95 95 a 100

3.4 CLASIFICACIN QUMICA DE LAS ROCAS IGNEAS

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Una clasificacin qumica para las rocas gneas se basa en su anlisis qumico global, expresado en porcentaje en peso de los xidos de los elementos mayores. Por lo general no son ms de una docena, incluyendo el agua. Una clasificacin qumica seala relaciones magmticas. A una asociacin mineralgica dada corresponde una sola composicin qumica. El recproco no necesariamente se cumple, pues a una composicin qumica dada pueden corresponder varias asociaciones mineralgicas. La clasificacin qumica Explica la presencia o ausencia de determinados minerales en rocas que pertenecen a una provincia petrogrfica dada. Permite delimitar provincias petrogrficas, al aplicarla a estudios regionales. Su composicin qumica global seala relaciones magmticas. Seala las condiciones de temperatura y presin durante su formacin. Un magma de una composicin qumica determinada puede dar lugar a diversas variedades texturales, dependiendo de accidentes en la extrusin o intrusin, tamao del cuerpo gneo e historia de enfriamiento. Para resolver este problema se crearon los conceptos de modo y norma.

3.5 LA MODA Y EL CALCULO DE LA NORMA CIPW Modo o composicin modal es la asociacin mineralgica especial de una roca dada. Norma o composicin virtual es un clculo realizado a partir del anlisis qumico, siguiendo reglas fijas. Con l se obtienen ciertos minerales patrones, que no son necesariamente los de las rocas. Este mtodo denominado as por las iniciales de sus creadores Cross, Iddings, Pirsson y Washington, consiste en construir a partir de los resultados del anlisis qumico cuantitativo de una roca dada, una norma que reposa en la constitucin de ciertos minerales patrones obtenindose lo que se denomina composicin virtual. El clculo de la norma se efecta siguiendo un mtodo riguroso que prev todos los casos posibles pero que no autoriza iniciativa alguna al petrgrafo que la realiza de hecho esta actividad la realiza la computadora y los resultados se acompaan con los anlisis qumicos. El primer paso consiste en transformar los porcentajes peso de los xidos dados por el anlisis qumico en porcentajes moleculares. Los porcentajes indican las proporciones moleculares de esos xidos en la roca, dicha transformacin se efecta dividiendo el porcentaje en peso de cada xido entre su peso molecular correspondiente. En el segundo paso se calcula las proporciones de los minerales que se enumeran a continuacin:

Apatita

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Ortoclasa Albita Anortita Corindn Magnetita Hiperstena: Enstatita Ferrosilita Si hay exceso de sosa se forma adems Aegirina y en casos extremos un meta silicato de Na. Se deja para ms tarde el clculo de la slice, para aquellos minerales que la contienen. Se reparte la slice efectivamente presente en los minerales que la contienen y se pueden presentar tres casos: Cuando esta exactamente saturada de SiO2 : Se termina el clculo Cuando el SiO2 esta en exceso: Se contabiliza como cuarzo Cuando presenta SiO2 deficitaria: Se tienen que modificar los clculos, de acuerdo con las siguientes reglas: Se deducen las cantidades necesarias de FeO y MgO para formar dipsido con la cal no feldespatizable Se transforma una parte de la hiperstena restante en olivino, conservando las proporciones iniciales de MgO y FeO. Si el dficit en slice no se elimina an, se transforma una parte de la albita a nefelina. En caso de continuar dicho dficit, parte de la ortoclasa se convierte en leucita. Si contina an, se forma monticellita, a partir de la wollastonita, y kaliofilita, a partir de la leucita. Si se presenta exceso de almina, se calcula como corindn EJEMPLO: Apatita 3(CaO) . P2O5 Ortoclasa K2O. Al2O3 . 6SiO2 Albita Na2O . Al2O3 . 6SiO2 Anortita CaO . Al2O3 . 2SiO2 Corindn Al2O3 Magnetita FeO . Fe2O3 Hiperstena: Enstatita (MgO.FeO)2SiO2 Ferrosilita Cuarzo SiO2* Para obtener el nmero molecular se divide el % peso entre el peso molecular. * Para obtener el peso molecular de un mineral: Peso molecular apatita = (142)(1)+(56)(3) = 310 Peso molecular ortoclasa = (94)(1)+(102)(1)+(60)(6) * % de mineral = porciones moleculares por peso molecular.

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METODO CIPW ( AN ALIS IS DE LA NORMA )OXIDO % PESO 72.67 13.44 1.06 1.56 -0.23 1.15 3.08 5.75 0.18 0.12 0.76 PESO M OLECULAR M asa atmica 60 102 160 72 71 40 56 62 94 18 142 -NUM ERO M OLECULAR % mole cular 1.211 0.132 0.007 0.021 -0.006 0.021 0.050 0.061 0.01 0.001 -0.001 -0.001 310 0.31 -0.061 556 33.92 -0.050 524 26.20 -0.018 278 5.00 -0.003 102 0.31 -0.007 232 1.62 -0.006 172 1.03 -0.008 132 1.05 -0.483 60 28.98 0.061 0.003 0.050 0.018 -----Ap Or 0.366 0.061 Ab 0.300 0.050 An 0.036 0.018 0.003 0.007 0.007 -0.006 -0.006 0.008 --Cor M ag Hip 0.012 Fs 0.008 Q 0.483

SiO2 Al2O3 Fe 2O3 Fe O M nO M gO CaO Na2O K2O H2O P2O5 Otros

PORCION M inima M OLECULAR PESO M OLECULAR de cada mineral PORCENT. NORM ATIVOS ( % de c/mineral en la rc.)

No. Molecular = % en peso / Peso Molecular (masa atomica). Peso Molecular de cada mineral = Suma de los pesos de sus moleculas. Porcentajes Normativos = Porcion Molecular X Peso MolecularPorciento total = 98.42 Porciento de primarios esenciales = 94.10 Q = 30.797 FK = 36.046 CLASIFICACION DE S TRECKEIS EN Pl = 33.156

EL METODO CIPW ( anlisis de la Norma ) Denominado as por las iniciales de sus creadores Cross, Iddings, Pirsson y Washington. A partir de los resultados del A. Q. Cuanti. de una roca, se calcula una norma basada en ciertos minerales patrones obtenindose una composicin virtual. El clculo de la norma se efecta siguiendo un mtodo riguroso que prev todos los casos posibles. Pero no autoriza iniciativa alguna al petrgrafo que la realiza. De hecho esta actividad la realiza la computadora con los resultados de los anlisis qumicos. El petrgrafo debe adecuar los resultados de la compu a la realidad

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El primer paso consiste en transformar los porcentajes en peso de los xidos dados por el anlisis qumico en Porcentajes Moleculares. Los porcentajes indican las proporciones moleculares de esos xidos en la roca. Dicha transformacin se efecta dividiendo el porcentaje en peso de cada xido entre su peso molecular correspondiente. En el segundo paso se calculan las proporciones de los minerales que se enumeran a continuacin: Apatita Ortoclasa Albita Anortita Corindn Magnetita Hiperstena: Cuarzo 3(CaO) . P2O5 K2O. Al2O3 . 6SiO2 Na2O . Al2O3 . 6SiO2 CaO . Al2O3 . 2SiO2 Al2O3 FeO . Fe2O3 Enstatita (MgO . FeO)2SiO2 + Ferrosilita FeO.SiO2 SiO2

Si hay exceso de sosa se incluye Aegirina y en extremos un meta silicato de Na.

Para obtener el nmero molecular se divide el % en peso entre el peso molecular. Para obtener el peso molecular de un mineral: Ejemplo; Peso molecular de la apatita ; P2O5.3(CaO) = (142)(1)+(56)(3) = 310 Peso molecular de la ortoclasa; K2O.Al2O3.6(SiO2) = (94)(1)+(102)(1)+(60)(6) El % de mineral = Porciones Moleculares X peso mol.

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TAREAOXIDO % PESO 67.50 13.50 3.08 3.00 -1.73 4.15 2.08 3.75 0.18 0.62 0.41 PESO MOLECULAR Masa atmica NUMERO MOLECULAR % molecular Ap Or Ab An Cor Mag Hip Fs Q

SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O H2O P2O5 Otros

PORCION Minima MOLECULAR PESO MOLECULAR de cada mineral PORCENT. NORMATIVOS (% de c/mineral en la rc.)

Porciento total =

Porciento de primarios esenciales = Q = STRECKEISEN FK = Pl =

Minerales normativos Son minerales simples y anhidros Algunos se encuentran realmente en las rocas (cuarzo. ortoclasa, plagioclasas etc.) Otros no existen comnmente en las rocas, como la kaliofilita, halita y tenardita Algunos minerales comunes han sido excluidos por su composicin compleja(augita, hornblenda y micas). Los minerales normativos se dividen en dos grupos: Grupo Slico: Minerales ligeros y claros Grupo Fmico: Minerales pesados y oscuros

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3.6 CLASIFICACIN MINERALOGICA DE STRECKEISEN-IUGS

Cuarzolita 9 0

tarea2 0 Cuarzosieni ta con Sienita Fk con Fk 1 0

Granitoides ricos en cuarzo 6 0 6 0

Granit o de Fk

Sienogranit o

Granito s

Tonalita Granodiorit a Cuarzomonzo Cuarzodiorita diorita Diorita Monzo Cuarzo- 40 gabro diorita gabro20 Monzodior ita con feldespatoide s 2 0 5

Cuarzosieni ta Sienita Sienita con feldespatoide s

Cuarzomonzo nita Monzonita Monzonita con

PL

Fk

Sienita con feldespatoid es 6 0

feldespatoide s Monzo Diorita o Monzo diorita y gabro sienita Monzo - gabro con con con feldespatoides feldespatoides feldespatoides 60

Diorita o gabro con feldespatoide s

Foidolitas

1 0

10

Q = Cuarzo Fk = Feldespato Potasico PL = Plagioclasas Foides = Feldespatoides

FOIDE S Q

Tarea

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CLASIFICACIN DE LAS ROCAS AFANITICAS (VOLVANICAS PROPUESTAS POR STRECKEISEN

Q

60

60

Riolita alcalina 20 Traquita alcalina de QTraquita alcalina

Riolita

Dacita

20 Cuarzo traquita Cuarzo - latita Andesita Latita Latita con feldespatoides Basalto 10 Basanita fotoltica Trefita < 10% olivino Basanita 5

5

Fk10

Traquita

PL

10 20 Traquita con foides

Fonolita trefitica Foidita

60 Foidita fonolitica Foidita trefitica

60

Q = Cuarzo Fk = Feldespato PL = Plagioclasas Foides = Feldespatoides20

20

Foidita

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3.7 FORMATO PARA LA DESCRIPCION DE UN ESTUDIO PETROGRAFICO (Ejemplo)

CAPITULO 4LAS SERIES MAGMATICAS

4.1 Series de las rocas gneas o Series magmticas. Definicin. Una serie magmtica es un conjunto de rocas relacionadas en espacio y tiempo con caracteres qumicos y mineralgicos comunes. Tal afinidad qumica y mineralgica seala que todas esas rocas se han derivado de una fuente comn, llmese magma o cualquier otro tipo de fenmeno geolgico. Se ha encontrado que las rocas ms pobres en SiO2 son las ms cercanas a la composicin del magma original. Existen cinco series magmticas principales, tres de ellas muy comunes en la superficie de la tierra y dos que no son tan evidentes. Las principales series son: toletica, alcalina y calco alcalina y las otras dos son la transicional y la shoshonitica. Las rocas gneas de una regin dada pueden constituir asociaciones petrogrficas de diversos tipos. El concepto de serie magmtica o serie de rocas gneas naci de las proporciones relativas de sus miembros. La Tectnica de Placas ha ayudado a la determinacin de dos aspectos importantes de las rocas gneas; La formacin de los magmas por fusin parcial ya sea en el manto o en la corteza y Los factores que gobiernan la distribucin mundial de la actividad gnea. Una roca gnea se debe definir por: a) Composicin mineralgica b) Composicin qumica c) Composicin normativa.

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4.2 LOS DIAGRAMAS DE VARIACIN REPRESENTACIN GRAFICA DE LAS ROCAS IGNEAS Los diagramas de variacin son esquemas de comparacin de porcentajes que presentan los diferentes compuestos de las rocas gneas. Se comparan generalmente xidos metlicos con respecto a la cantidad de slice total en un compuesto de muestras. Para caracterizar por completo a una serie magmtica es necesario relacionar la evolucin de la concentracin de los elementos mayores y menores con la composicin mineralgica. Los diagramas de variacin examinan los cambios que experimentan los elementos o sus xidos en un sistema dado. Diagramas de Harker: Comparan los contenidos en slice respecto de los dems xidos, porque las rocas ms pobres en SiO2 estaran ms cerca de la composicin del magma original. 1.- Para distinguir rocas alcalinas y sub alcalinas.

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Alcalinas

Na2O + K2O %

4 3 2 1

Subalcalinas

10

20

30

40

% SiO2

SiO2 ____ Na2O + K2O

Diagramas AFM: Determina si durante el curso de la cristalizacin una serie magmtica sigue la tendencia de Bowen o la de Fenner. Los Diagrama AFM se utilizan frecuentemente para distinguir entre rocas toleticas y calco alcalinas. Diagrama Ne - Q- Ol Para propsitos generales, en donde: Ne= Ne + 3/5 Ab Q = Q + 2/5 Ab + 1/4 Opx Ol = Ol + 3/4 Opx Diagrama CNP* / Al2O3 Para los basaltos Diagrama CNP* / ICN** Para los miembros de las tres series, en donde: CNP* = Composicin normativa de la plagioclasa = 100An / An + Ab + 5/3 Ne ICN** = ndice de color norma = Ol + Opx + Cpx + Mt + Ilm + Hm

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2.- Diagramas triangulares. Para cualquier serie.Ne

Ne = Silicato de sodio feldespatoide OL = Silicato de hierroBasalto de olivino50 Ab.

Basalto = Rocas con muchos feldespatoides con Fe y Mg.

Serie Alcalina Basalto Toleitico Serie Toleitica OL.50

Basalto Toleitico

Sobresaturado Q En Pig

Diagrama SiO2 - NaAlSiO4 - KAlSiO4: Expresa la evolucin del residuo de una cristalizacin fraccionada.Di

DIAGRAMA OL NE - Q

Diagrama para basaltosLiq. + Diopsida900

1200

Liq. + Forsterita1400

800

Liq.+Nefelina

Liq. + Cuarzo900 1000

OL

1300

NE

Q

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3.- Para basaltos a)> PL y > Al = calcoalcalinas < Al = alcalinasAl2O3Calcoalcalinos

Alcalinos

PL

PL_ Al2O3

b)16

15

Alcalinos Calco alcalinos SiO2 MgO + K2O Toleiticos40 50 60 70

Mg2 O + K2O 12 %10 8

% SiO2

1400 Diopsida CaMg(SiO3)2 1350 1300

1250

12001310 1400

1185 Albita NaAlSi3O8 % Na

1500

1450

1550 Anortita CaAl2Si2O8 100% Ca

A 1 Bar de presin

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4.3 DIVERSIDAD DE LOS BASALTOS Los basaltos son las rocas volcnicas ms abundantes de la superficie terrestre. Sus composiciones qumicas y mineralgicas difieren, de acuerdo con la serie a la que pertenecen.

YODER Y TILLEY (1962) Clasificacin normativa; Es un tetraedro dividido en dos planos: Uno de saturacin de slice y otro de sub saturacin en slice, que delimitan tres campos: Las toletas de cuarzo, las toletas de olivino y los basaltos alcalinos.

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CLASIFICACION DE LOS MAGMAS PRIMARIOS POR SU POSICION Y ORIGENKUNO. (1960); Existen tres magmas primarios a partir de un manto peridotitico que se generan en funcion de la profundidad, de acuerdo con su ubicacion tectonica. tectonica.

T

CA

A

YODER Y TILLEY. (1962); Originalmente todos los magmas son iguales ( peridotiticos ) Su diferencia depende de donde sucede la diferenciacion. O sea que interviene la diferenciacion. profundidad pero tambien el sitio donde ocurre la diferenciacion; Manto Superior, diferenciacion; Contacto manto-corteza, o Corteza Oceanica. manto- corteza, Oceanica.

A

CA

TCORTEZA OCEANICA MANTO SUPERIOR

DIFERENCIACION DEL M AGM A Y FRACCINAMIENTO CONTINUO DURANTE EL ASCENSO

MANTO INFERIOR

P E R I

D O T I T A

KUNO (1960) Clasificacin para los basaltos ricos en Al2O3 > 17 % caen en el campo calco alcalino y estn asociados a las andesitas. Se pueden clasificar utilizando el diagrama Na2O + K2O / Al2O3.

VARIOS MODELOS PARA LA GENERACIN Y FRACCIONAMIENTO DEL MAGMA EN CORTEZA Y MANTO. GENERACIN DEL MAGMA DIFERENCIACIN FRACCIONAMIENTO

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RELACIN ENTRE EL ECHADO DE SUBDUCCIN Y LA LOCALIZACIN DE VARIOS TIPOS DE ROCA GNEA. LAS GRAFICAS DE VARIACIN DE K2O / SiO2 MUESTRAN LNEAS DE TENDENCIA TPICAS DE ASOCIACIONES CALCICAS, LCALI CLCICAS Y CALCO ALCALINAS EN A B Y C RESPECTIVAMENTE. Keith 1978 LA PROFUNDIDAD Y LA DISTANCIA DE PENETRACIN ESTN DADAS EN KM. C = CALCICO CA = CALCOALCALINO KCA = CALCOALCALINO RICO EN K AC = ALCALICALCICO A = ALCALINO O ALCALICOGREEN Y RINGWWOOD 1976-1883.

Los diferentes tipos de magmas provienen un manto de composicin piroltica (una parte de basalto por tres de peridotita). La composicin del magma resultante estar determinada por el grado de fusin parcial (liquido) y la presin (profundidad) a la que el magma se separa de su residuo slido. . Un alto grado de fusin parcial (abundante liquido) favorece los magmas toleiticos mientras que un porcentaje menor de magma fundido producir magmas alcalinos. Los diferentes tipos de magmas se pueden modificar posteriormente por cristalizacin fraccionada al ascender hacia la superficie. Variacin de la composicin mineralogica de la pirolita segn la presin (profundidad). Si varia la presin entonces variara: El grado de fusin parcial. La composicin del lquido magmtico La composicin mineralogica

PIROLITA 1 Atm 30 C 0 KmMAG TIT ILM

9 Kbar 1000 C 20 KmLIQUIDO TOL.OLIV

18 Kbar 1300 C 40 KmLIQUIDO TOLEITA CALCO ALCALINA

27 Kbar 1400 C 90 Km

45 Kbar 1500 C 130 Km

PLAG CLINOPXCLINOPX ORTOPX ORTOPX

LQUIDO PICRITA

PLAGIO

CLINOPX ORTOPX ORTOPX ORTOPX

OLIVINO

OLIVINO

OLIVINO

OLIVINO

OLIVINO

SOLIDO

25% LIQ

30% LIQ

40% LIQ.

SUB SOLIDO

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Segn Ringwood 1974, las Toletas de subduccin se forman por la fusin parcial de la corteza ocenica inducida por la deshidratacin de las anfibolitas. Los magmas calco alcalinos son debidos a la fusin parcial de la corteza ocenica descendente transformada en eclogita mezclada con el manto sobre yacente, posteriormente hay un fraccionamiento. Esta serie tambin puede implicar una fusin de la corteza continental y una reaccin entre ellas. La serie shoshonitica probablemente se origina en la parte mas profunda del plano de Benioff donde la roca esta deshidratada.

4.4 LA SERIES TOLETICASCaractersticas Alto contenido en FeO+Fe2O3 Aumento del hierro en los miembros intermedios durante la diferenciacin, siguiendo la tendencia de Fenner. En la diferenciacin magmtica no aumenta el SiO2 si no el Fe No sigue a Bowen. Predominan los basaltos Baja relacin Na2O + K2O / SiO2 Sobresaturacin en SiO2 (cuarzo e hiperstena normativos) Pigeonita caracterstica de la serie Olivino en fenocristales y con evidencias de reaccin con el lquido que lo transforma en ortopiroxeno En los miembros intermedios el olivino est ausente, pero en las lavas cidas puede aparecer como fatalita. Miembros: Basalto picrtico (oceanita) - Toleta de olivino - Toleta de cuarzo Andesita basltica (islandita) - Dacita Riolita.

4.5 LA SERIES CALCO ALCALINASCaractersticas: Rica en Al2O3 Aumenta el SiO2 con la diferenciacin Presentan ms Ca y Na que potasio Predominan las andesitas Bajo contenido en FeO+Fe2O3 Siguen la tendencia de Bowen durante la diferenciacin. En un diagrama lcalis / slice se sitan en un campo intermedio entre las series toletica y alcalina Na2O > K2O No hay enriquecimiento en Fe en los miembros intermedios, debido a la cristalizacin precoz de los xidos de Fe y Ti Hiperstena caracterstica, tanto en cristales como en la matriz Olivino en fenocristales, a menudo inestables, que se transforman a piroxnos Lavas intermedias y bsicas con frecuencia porfdicas Plagioclasa y clino piroxeno en fenocristales a menudo con zoneamiento marcado. Presencia frecuente de hornblenda y biotita, es decir minerales hidratados

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Miembros; Basaltos ricos en almina - Andesitas - Dacitas - Riolitas Ejemplo; Vulcanismo Circumpacifico

4.6 LAS SERIES ALCALINAS Caractersticas. Rica en lcalis (K, Na) Aumenta el SiO2 en la diferenciacin Predominan los basaltos Enriquecimiento variable en Fe en los miembros intermedios Se distinguen dos sub series: Moderadamente alcalina, Contenido de Ne normativa es < 5% Fuertemente alcalina, si su contenido en Ne normativa es mayor de 5 % Serie muy alcalina Ankaramita-Basanita-Nefelinita o Analcitita o Leucitita Serie moderadamente alcalina. De acuerdo con la relacin Na2O / K2O se distinguen otras dos sub series: Una sdica ( Na / K > 1) Otra potsica ( Na / K < 1) Sub serie Sodica Ankaramita-Basanita-Hawaiita Mugearita-Benmoreta Fonolita de nefelina o Traquita Sub serie Potasica Ankaramita-Basanita Traquibasalto-Tristanita Fonolita de leucita o Traquita rica en K

ROCAS PERALCALINAS Pantelleritas y Commenditas Caractersticas: Valor alto de la relacin lcalis / slice Olivino y feldespatoides normativos Olivino estable en fenocristales y en la matriz Presencia de feldespatoides Ausencia de piroxnos pobres en calcio Miembros intermedios raros

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Presencia de augita, a menudo titanfera Feldespato alcalino presente en todos los miembros, incluyendo los mficos Frecuencia de xenolitos ( ndulos) peridotticos y eclogticos. Ejemplos: Rifts de frica Oriental y Oriente de Mxico Sierra San Carlos y Sierra de Tamps.

4.7

LA SERIE TRANSICIONAL

Caractersticas: Contenido en lcalis superior al necesario para la formacin de feldespatos y feldespatoides (Na+K > Al ) Esta hiperalcalinidad se manifiesta en minerales sdicos no alumnicos, como la aegirina y la arfvedsonita Segn sea su grado de saturacin en slice contienen en su mesostsis olivino, pigeonita o hiperstena Miembros: Basaltos de hiperstena y olivino Ferrobasaltos y basaltos de andesina Commenditas y pantelleritas (lavas riolticas hiperalcalinas) Ejemplo: Volcn Boina, frica del Noreste.

4.8 LA SERIE SHOSHONITICA Caractersticas; Serie rica en K, aparece solo en zonas de subduccin Contenido elevado en K ( K2O / Na2O cercano a 1) Contenido relativamente bajo en TiO2 Comportamiento variable del Fe Grado variable de saturacin en slice (q ne normativos) Abundancia de feldespato potsico en todos los miembros Fenocristales zoneados de olivino, plagioclasa y ortopiroxenos Olivino rico en hierro en la matriz Presencia de flogopita, analcima, leucita o tridimita Miembros; Basaltos shoshonticos ( absarokitas ) - Shoshonitas - Latitas Ejemplos; Volcanes Absaroke (Wyoming) y Stromboli (Italia) Serie shoshonitica (o alcalina) Ultimas manifestaciones volcnicas de la zona de subduccin cuando la placa es continental. Algunas veces es reemplazada por la serie alcalina. Las shoshonitas son lavas bsicas, en su mayora semejantes a los basaltos calco alcalinos, excepto que su contenido en K2O es anormalmente elevado y ms o menos igual al del Na2O

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LOS BASALTOS Y LAVAS INTERMEDIAS PUEDEN CONTENER BIOTITA, LEUCITA O SANIDINA EN LA MATRIZ Enriquecimiento en tierras raras ligeras enriquecidas en Rb, Zr, Ba, Th y U Sus caractersticas geoqumicas sealan que se trata de rocas menos primitivas (ms contaminadas) que las de las otras series de las zonas de subduccin Las series magmticas .De la Pigeonita Del olivino De la hiperstena

PROCESOS DE DIFERENCIACIN

SERIE TOLE ITICA Basalto picritico

SERIE ALCA LINA

SERIE CALCOALCALINA Basalto

Nefelinita Basanita Basalto de olivino Traquibasalto Traquita Andesita

SERIE SHOSHONITICA Basalto Andesitico >30%FeMg

SERIE POTASIC TraquiBasaltos

Traquitas Andesita >20%FeMg

Basalto toleitico

Dacita

Riolitas

Toleita

Riolita

Riolitas raras

Dacita

Riolita

DIFERENCIACION

EXTRUSIVAS

RIOLITA

Q + Fk

DACITA

Q + PLNa

TOLETA

Q + PLNA + PLCa

ROCAS

BASALTO TOLETICO

PLCa

LAS

BASALTO PRICRITICO

PLCa + OL + Px

SOLO

MAGMA TOLETICO

SiO2. K2O. Na2O. Al2O3. CaO. FeO. MgO

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CAPITULO 5 ACTIVIDAD GNEA Y TECTNICA DE PLACAS5.1 RESUMEN DE LA TEORA DE LA TECTNICA DE PLACAS a) las placas que existen son rgidas pero se mueven varios cm. por ao b) Existen: zonas de acrecin o distensin (salida de material gneo) zonas de concresin o subduccin (entrada de material ) zonas transformes (no hay salida ni entrada) c) Existe una renovacin constante y proporcional (dorsal trinchera) d) La naturaleza del magmatismo depende de su ambiente tectnico

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5.1.1 DERIVA CONTINENTAL: EVIDENCIAS a) b) c) d) e) f) g) h) i) Geomtricas Paleoclimticas (migracin de los polos) Paleontolgicas Estratigrficas Estructurales Paleomagnticas Expansin del fondo ocenico Medicin del flujo calorfico Determinaciones geocronometricas

Las rocas gneas no estn repartidas al azar en la superficie de la Tierra. Los volcanes actuales se sitan casi en su totalidad en las zonas de actividad ssmica, que corresponde en su mayora a los lmites entre las placas. El magmatismo intra placas es menos frecuente y parece ser una anomala en el esquema global general.LA NATURALEZA DEL MAGMATISMO DEPENDE DE SU AMBIENTE TECTNICO.

5.2 TIPOS DE MAGMAS SEGN SU POSICIN TECTNICA. a) Mrgenes divergentes: (Rift) Esfuerzos de tensin, cizallamientos, fisuras, flujo trmico (dorsales) magmas basalticos sin plutonismo claro. b) Mrgenes convergentes: (trinchera) Zona de subduccin. Esfuerzos de compresin. Generacin de montaas plutonismo, vulcanismo, diferenciacin magmtica cida e intermedia. c) Mrgenes transformes: Friccin, no presentan tensin, ni compresin. El vulcanismo es escaso o nulo segn sea el terreno, ocenico o continental. Fuertes temblores: falla de San Andrs. d) Arcos de islas: (Paleo trincheras) Zonas de subduccin rejuvenecidas. Plutonismo profundo: bsico intermedio. 5.2.1 MAGMATISMO EN MRGENES DIVERGENTES - DORSALES OCENICAS La expansin del fondo ocenico implica la creacin continua de una corteza ocenica al nivel de las dorsales. Esta corteza (capa 2) est constituida por TOLETAS ABISALES, que son basaltos de olivino con las siguientes caractersticas: Empobrecimiento en tierras raras ligeras Relaciones Sr87/Sr86 bajas, en promedio de 0.7026 Hiperstena normativa Textura porfdica, con fenocristales de forsterita y plagioclasa clcica Flujo trmico abundante Actividad ssmica poco profunda Vulcanismo frecuente toletico Escasos radioactivos Ofiolitas (lavas ocenicas complejas) Material del manto sin contaminar Cmaras magmticas de poca profundidad Su anchura varia de 0.5 a 25 Km.

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Existen en la actualidad 60,000 Km. de dorsales Producen 6.3 Km3 de lavas

5.2.2 MAGMATISMO EN MRGENES CONVERGENTES o ZONAS DE SUBDUCCIN. a) Flujo trmico muy bajo b) Actividad ssmica profunda pero gradual; dependiendo de la inclinacin del plano de subduccin hasta mas de 500 Km. c) Volcanismo contaminado y diferenciado segn su profundidad de origen. d) Las fajas volcnicas estn limitadas del lado ocenico por una fosa caracterizada por valores bajos del flujo trmico y por anomalas isostticas negativas. e) Sismos de origen profundo, mayores de 100 Km. Como estos focos tienden a disponerse en un plano inclinado hacia el continente, de acuerdo con su pendiente, la distancia que separa la fosa de los primeros volcanes sera de 17575 Km (Dickinson, 1970). f) Las rocas volcnicas pertenecen a las series; Toleitica, calco alcalina y alcalina segn se van adentrando en el continente.

5.2.2 MAGMATISMO EN MARGENES CONVERGENTES Y ZONAS DE SUBDUCCIN SUBDUCCIFlujo trmico muy bajo t Actividad ssmica profunda pero gradual; dependiendo de la inclinacin del s inclinaci plano de subduccin hasta mas de 500 Km. subducci Volcanismo contaminado y diferenciado segn su profundidad de origen. seg

T

CA

A

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Distribucin de las series magmticas en las zonas de subduccin En cada una de las tres series existen variaciones en composicin en una direccin perpendicular al alargamiento de la faja volcnica y en muchos casos hay un paso progresivo de una a otra. La serie calco alcalina y la subduccin El hecho de que las ignimbritas sean frecuentes en las zonas de subduccin y nunca aparezcan en los lmites de las placas ocenicas apoya la hiptesis de que gran parte de ellas proviene de la anatexis de la corteza continental. La serie calco alcalina puede constituir un buen trazador de paleo zonas de subduccin Sin embargo, cuando la inclinacin del plano de Benioff es muy dbil, esta serie est ausente. Predominan las andesitas sobre los basaltos pero es mayor el porcentaje de dacitas y riolitas, representadas sobre todo por ignimbritas. El contenido de SiO2 es mayor de 60% Son comunes las andesitas de biotita y hornblenda, a veces con cuarzo, granate y cordierita.

Serie shoshontica (o alcalina) Ultimas manifestaciones volcnicas de la zona de subduccin cuando la placa es continental. Algunas veces es reemplazada por la serie alcalina. Las shoshonitas son lavas bsicas, en su mayora semejantes a los basaltos calco alcalinos, excepto que su contenido en K2O es anormalmente elevado y ms o menos igual al del Na2O LOS BASALTOS Y LAVAS INTERMEDIAS PUEDEN CONTENER BIOTITA, LEUCITA O SANIDINA EN LA MATRIZ Enriquecimiento en tierras raras ligeras, enriquecidas en Rb, Zr, Ba, Th y U Sus caractersticas geoqumicas sealan que se trata de rocas menos primitivas (mas contaminadas) que las de las otras series de las zonas de subduccin.

Tres Vrgenes

Ceboruco Colima Everman

CVMPopocatpetl

Pico de Orizaba San Martn Chichn

Tacan

LA TRINCHERA DE ACAPULCO

Placa de Cocos

AV CA

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5.2.3 MAGMATISMO EN LAS FALLAS TRANSFORMES a) Como no hay distensin ni acrecin, el volcanismo es muy escaso o nulo. Por lo general no se producen fenmenos volcnicos, aparentemente por la falta de una componente distensiva. b) Si llega a existir, ser alcalino. c) Extrusin rpida del magma con poca mezcla o contaminacin y escaso fraccionamiento o diferenciacin magmtica. e) Son mas ricos en TIO2 ( !.5 A 3.0 % ) y lcalis (0.1 A 1.0%) Que en las dorsales f) La ausencia de lavas diferenciadas seala un fraccionamiento dbil y una ascensin rpida del magma primario. 5.2.4 MAGMATISMO EN LOS ARCOS INSULARES a) Magmas toleiticos y calcoalcalinos b) Los toleiticos son muy semejantes a los de las dorsales ocenicas pero contienen trazas de U. c) La serie calco alcalina son andesitas de augita e hiperstena en estrato volcanes con fragmentos de roca grantica del sub. estrato. d) Contenido en SiO2 entre 45 y 70 %, con predominio del 53 % (andesitas baslticas ) en contraste con el de la serie calco alcalina, en donde el tipo ms comn es la andesita. e) Bajo contenido de K2O (de 0.2 A 1 %) Relaciones iniciales Sr87/Sr86, del orden de 0.703 a 0.704, ligeramente mayores que las de las toletas abisales Bajo contenido de Tierras raras La serie calco alcalina de los arcos insulares El tipo petrogrfico ms frecuente es la andesita de orto y clinopiroxeno El SIO2 es de 50 a 66 % Alto contenido en Al2O3, entre 17 y 18 % K2O entre 0.5% (BASALTOS) y 1.0 a 1.5 % (ANDESITAS) ENRIQUECIMIENTO EN TIERRAS RARAS LIGERAS

5.2.5 MAGMATISMO EN EL INTERIOR DE LAS PLACAS OCENICAS 1.- Es alcalino 2.- Es producto de los Hot Points 3.- Hay variacin regular en las edades de las lavas de un mismo alineamiento volcnico. Morgan (1972) demostr que sobre un mismo alineamiento volcnico las lavas presentan una variacin regular en edad. Por ejemplo, la Cordillera Emperador-Hawai, cuya edad vara entre 75 ma. al nivel de la fosa de las Aleutianas hasta 0 en la isla de Hawai, en donde el vulcanismo es activo, la relacin:

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dl/dt = 7 200km / 75 m.a.= 7 200 x 105/ 75 x 106= 10 cm /ao Es del mismo orden de magnitud que la velocidad de expansin del fondo ocenico calculada para el Pacfico.

5.2.6 MAGMATISMO EN EL INTERIOR DE LAS PLACAS CONTINENTALES 1.- Es alcalino, a veces toletico 2.- El alcalino esta presente en los rifts (valles de fisura) y en los arqueamientos. 3.- Se deben a un ascenso en la discontinuidad del Moho. 4.- El toletico puede ser el mismo material alcalino pero contaminado. 5.- Difcil de definir porque un cierto nmero de volcanes, inclusive alejados de las dorsales, estn relacionados con la expansin del fondo ocenico.THORPE Y SMITH ( 1975 ) CONSIDERAN A LAS ISLAS VOLCNICAS RECIENTES Y LOS VOLCANES SUBMARINOS QUE ESTAN SITUADOS A MS DE 2 000 KM DE LAS DORSALES COMO VULCANISMO INTRAPLACAS .

En el caso de los continentes, Gilluly (1971) propone fijarlo a ms de 700 km de la trinchera ocenicaEN EL NE DE FRICA, BAJO LOS MACIZOS VOLCNICOS CENOZOICOS, EXISTE UN ABOMBAMIENTO DEL SUBSTRATO, QUE PODRA CORRESPONDER A UNA ASCENSIN DE LA ASTENOSFERA, A VECES AFECTADO POR GRANDES FISURAS (RIFTS) Con MAGMAS ALCALINOS

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Seccin esquemtica de un espoln del manto de la astenosfera subyaciendo un rift continental. Origen de las nefelinita carbonatitas y las kimberlita carbonatitas.

Lavas del fondo ocenicoPERTENECEN EN SU MAYOR PARTE A LA SERIE ALCALINA Y, SALVO EXCEPCIONES, el Na > K.

El vulcanismo toletico est subordinado. Su contenido en K, Ti, tierras raras ligeras, as como en elementos incompatibles y radiognicos es ms elevado que en las dorsales.

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petrología y petrografía ígnea 2a parte

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