Tema 2: Clasificación y nomenclatura de las

rocas ígneas

Análisis de roca total de 41,000 rocas ígneas alrededor del mundo

Continuidad en las composiciones de las rocas Variedad de texturas Ambientes geológicos diversos

Parámetros usados para la clasificación de rocas ígneas

1. Cualitativa: observaciones petrográficas (p.e. presencia o ausencia de Qtz, textura)

2. Cuantitativa: datos petrográficos (p.e. % Qtz)

3. Composición química (p.e. posición en el diagrama TAS)

Clasificación cualitativa: tamaño de grano

Clasificación cualitativa: tamaño de grano

Roca con mineralogía basáltica

• Basalto

• Microgabro: dolerita o

diabasa

• Gabro

Clasificación por el % mineral: índice de color

• Proporción de minerales claros y minerales oscuros (% en volumen)

• Oscuros: máficos o ferromagnesianos • Claros: félsicos • % de minerales máficos = índice de color • Conteo de puntos

Clasificación por el % mineral: índice de color

Composición por composición química: ácido v.s. básico

• Es necesario hacer un análisis químico de la roca

• No es posible clasificar una muestra colectada en campo o estudiada bajo el microscopio

Clasificación por composición química: ácido v.s. básico

• Contenido de SiO2 ≠ contenido de cuarzo Contenido de SiO2----> 40% - 75% (componente químico) Contenido de cuarzo ≤ 30% (mineral)

Nomenclatura de rocas ígneas

Cualitativa Petrografía Cuantitativa

Composición química

Composición modal Textura: tamaño de grano y arreglo mineral

Nomenclatura petrográfica COMPOSICIÓN MODAL

1. Minerales esenciales: su presencia determina el nombre de la roca.

2. Minerales tipo: su presencia no determina el nombre de la roca pero permite calificarla, distinguiéndola de otras.

3. Minerales accesorios: minerales que nos dan poca información de la composición de la roca y no contribuyen a la nomenclatura.

4. Minerales post-magmáticos: minerales que se forman después de la cristalización completa del magma (hidrotermales, secundarios).

Minerales esenciales p.e. basalto: plagioclasa, augita

ol

p.e. olivino en un basalto: basalto de olivino Minerales tipo

apatito

Minerales accesorios

zircón

titanita

Además: Óxidos de Fe-Ti son minerales accesorios comunes en rocas ígneas (p.e. ilmenita, magnetita, etc.)

zeolitas

Minerales postmagmáticos

clorita sericita

hidrotermal

reemplazamiento secundario

Ejemplos de la jerarquización mineralógica en rocas ígneas de grano fino

Se aplica a rocas de grano grueso en las que sea posible determinar la composición modal.

Procedimiento: 1. Análisis modal. Determinar las proporciones en volumen (% en volumen) de los distintos minerales que constituyen la roca

Rocas de grano grueso con base en la composición modal

2. Determinar los siguientes parámetros (la suma Q+A+P+F+M debe ser 100%):

Q = Cuarzo o sus polimorfos tridimita, cristobalita

A = Feldespato alcalino (ortoclasa, microclina, perthita, anorthoclasa, sanidina).

P = Plagioclasa

F = Feldspatoides (nefelina, leucita, kalsilita, sodalita, noseana, haüyna, analcima, etc.)

M = Minerales máficos y minerales relacionados. Incluye todos los minerales distintos a QAPF: olivino, piroxeno, anfíbol, micas, minerales opacos, minerales accesorios (zircón, apatita, titanita, etc.), epidota, allanita, granate, melilita, monticellita, wollastonita, carbonatos primarios, etc.

Clasificación basada en la composición modal IUGS

Recalcular los tres minerales restantes al 100%: Q, A, P (Ternario superior) A, P, F (Ternario inferior)

Si M < 90 % Streckeisen

Sienita feldespática

Granitoide rico en cuarzo

90 90

60 60

20 20 Cuarzosienita feldespática

Cuarzo- sienita

Cuarzo- monzonita

Cuarzo- monzodiorita

Sienita Monzonita Monzodiorita Sienita

feldespatoidea

5 10 35 65

Monzonita feldespatoidea

Monzodiorita feldespatoidea

90

10

Monzosienita de foid

Monzodiorita de foid

Cuarzodiorita / Cuarzogabro

5

10

Diorita/Gabro/ Anortosita

Diorita/Gabro de foid

60

Foidolita

Grano- diorita

Q

P

F

60

A

Sienita feldespática

feldespatoidea

Monzo- Sieno-

Granito

Los términos “foid” y “feldespatoidea” deben ser reemplazados por el nombre del feldespatoide presente, p. ej. Sienita de nefelina, Monzonita nefelínica, leucitolita

Gabro: An > 50 Diorita: An < 50 Anortosita: M < 10

10Piroxenita con plagioclasa

Norit

aGabronorita

Gabro

Opx Cpx

Plg Plg Gabros con Opx

Rocas gabróicas

Plagioclasa

Olivino Piroxeno

90

Rocas ultramáficas con plagioclasa

Gabro de olivino Gabronorita de olivino

Norita de olivino

Anortosita

10

ROCAS GABROICAS

Plagioclasa

Hbl Px

90

Piroxenita de Hbl con Plg

Gabro de Px y Hbl Gabronorita de Px y Hbl

Norita de Px y Hbl

Anortosita

10

ROCAS GABROICAS

Piroxenita con plagioclasa

Hornblendita con plagioclasa

Rocas gabróicas con Hbl

Hornblendita de Px con Plg

Rocas ultramáficas

Si M > 90 %

Opx Cpx

Ol

90

Lherzolita

Dunita

10 Websterita de olivino

Websterita

40

Ortopiroxenita

Clinopiroxenita

Ortopiroxenita de olivino Clinopiroxenita

de olivino

PERIDOTITAS

PIROXENITAS

Px Hbl

Ol

90

Peridotita de piroxeno y hornblenda

Dunita

10

Piroxenita de olivino

y hornblenda

Piroxenita de hornblenda

40

Piroxenita Hornblendita

Piroxenita de olivino Hornblendita

de olivino

PERIDOTITAS

PIROXENITAS Y HORNBLENDITAS

Peridotita de piroxeno

Peridotita de hornblenda

Hornblendita de olivino y piroxeno

Hornblendita de piroxeno

Rocas ultramáficas con hornblenda

Si contienen granate o espinela se añade el modificador, p. ej.:

< 10% : Lherzolita con granate > 10% : Lherzolita de espinela

Rocas de grano fino basada en la composición modal

Los términos “foid” y “feldespatoidea” deben ser reemplazados por el nombre del feldespatoide presente, p. ej. Latita nefelínica, Leucitita

Traquita feldespática

90 90

60 60

20 20 Traquita

feldespática Cuarzo- traquita

Cuarzo- latita

Basalto Andesita

Traquita Latita Traquita

feldespatoidea

5 10 35 65

Latita feldespatoidea

90

10

Fonolita tefrítica

Basanita fonolítica (ol > 10%) Tefrita fonolítica (ol < 10%)

5

10

60

Foidita fonolítica

Dacita

Q

P

F

60

A

Traquita feldespática

feldespatoidea

Riolita

90 90

Foidita

Foidita basanítica (ol > 10%) Foidita tefrítica (ol < 10%)

Basanita (ol > 10%) Tefrita (ol < 10%)

Se aplica cuando es posible determinar la composición

modal de rocas de grano fino

Rocas ígneas “exóticas”

Carbonatitas

Rocas melilíticas

Rocas kalsilíticas

Kimberlitas

Lamproitas

Rocas leucíticas

Lamprófidos

Ver esquema de clasificación en: Le Maitre, R.W. (ed.), 2003, Igneous rocks, A classification and glossary of terms, Recommendations of the International Union of Geological Sciences, Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks: Cambridge University Press, 237 pp.

Nomenclatura petrográfica: TEXTURAS BÁSICAS Afanítica Fanerítica

Porfirítica Vítrea

Paréntesis a la nomenclatura

Texturas ígneas: Nucleación y crecimiento de cristales Los cristales se forman en dos procesos consecutivos: Nucleación y Crecimiento La forma en que ocurren estos procesos determinan en gran medida la textura de la roca.

Nucleación Formación de pequeños agregados de moléculas en un magma, a partir de los cuales crecen los cristales. Tienen estructura cristalina y diámetro en el orden de 10 nm (1 nm = 10-9 m). La nucleación ocurre más fácilmente en magmas poco polimerizados.

Los cristales se forman cuando su energía libre es menor que la energía libre del magma. Este cambio se puede deber a cambios en T, P o concentración de algún componente.

G = energía libre γ = energía superficial ΔT = sobreenfriamiento

Los cristales son estables a partir de Te (Gcristal < Gliq), pero debido a su pequeño tamaño, los núcleos embriónicos tienen una alta energía superficial que incrementa la energía libre total del cristal. La formación de núcleos estables requiere de sobreenfriamiento.

Te: Temperatura de equilibrio le: Composición del líquido en equilibrio pe: Composición de plagioclasa en equilibrio ∆T: Sobreenfriamiento Te-Ts

1. Para la formación de cristales estables se requiere que los cristales pueden disipar calor al líquido. T del líquido debe

ser menor que temperatura del cristal. 2. Al sobreenfriar el líquido a Ts se formarán núcleos con composición ps’ y temperatura = Ts’.

Líq. Plg Ab An

Nucleación y crecimiento de cristales

Tasas de nucleación y crecimiento ideales en función de la

temperatura.

Enfriamiento lento: Poco sobreenfriamiento (Ta), se forman pocos núcleos que crecen rápido, dando lugar a pocos cristales de grano grueso. Enfriamiento rápido: Sobreenfriamiento mayor a Tb. Nucleación rápida y crecimiento más lento produce muchos cristales de grano fino. Enfriamento muy rápido: Sobreenfriamiento a Tc. Nucleación prácticamente ausente, se produce roca vítrea.

Nucleación y crecimiento de cristales

Nucleación

Pun

to d

e fu

sión

Temperatura

Tasa

Ta Tb Tc

a) b)

Resultados experimentales de densidad de nucleación y tasa de crecimiento en función del sobreenfriamiento para: a) Granodiorita sintética con 6.5% de H2O b) Granito sintético con 3.5% de H2O

Nucleación y crecimiento de cristales

Variación en la densidad de cristales del margen hacia el centro de un dique toleítico de 106 m de ancho.

Acaba paréntesis

Textura Porfirítica Fenocristales de euédricos a subédricos en matriz fina. Fenocristales se forman en una

etapa temprana de cristalización.

Textura Intergranular Cpx y Ol anédricos ocupan los espacios entre

listones de Plg. Crecimiento a partir de muchos núcleos a tasas similares para todos los minerales.

Textura Ofítica Piroxeno crece a partir de pocos núcleos y

parcialmente encierra a Plg.

Textura Poikilítica Grandes cristales crecen en gran parte de la roca y encierran completamente a granos más pequeños.

Tasa de nucleación y crecimiento

Textura Holocristalina Roca compuesta completamente por

material cristalino. Ej. Anortosita.

Textura Holohialina Roca compuesta completamente por

material vítreo. Ej. Obsidiana.

Textura Hipocristalina Contiene cristales y material vítreo. Dominan los cristales. Ej. Andesita.

Textura Hipohialina Contiene cristales y material vítreo. Domina el

material vítreo. Ej. Ignimbrita riolíitica.

Ol

Cpx

Plg

V

Grado de cristalinidad

Ol

V

Textura hipidiomórfica Cristales euédricos, subédricos y anédricos.

Ej. Norita.

Textura alotriomórfica Cristales anédricos. Típica de rocas casi

monominerálicas. Ej. Dunita.

Textura intersertal Vidrio en los inersticios de cristales.Típica de basaltos.

Textura vitrofírica Fenocristales dispersos en matriz vítrea.

Contenido de material vítreo

Forma de cristales

Zoneamiento o zonificación química-mineral

Nomenclatura de rocas ígneas

Cualitativa Petrografía Cuantitativa

Composición química Concentración absoluta de sílice

Nomenclatura química

• Límites de la nomenclatura petrográfica.

• Rocas de grano muy fino • Rocas con abundante vidrio

Plagioclasa

¿Clinopiroxeno?

2 mm

Lava basáltica

Elementos mayores: > 1%

SiO2

Al2O3 Fe2O3 FeO MgO CaO

Na2O K2O H2O

Elementos menores: 0.1 - 1% (Usualmente se incluyen con los elementos mayores)

TiO2 MnO P2O5 CO2

Elementos traza: <0.1% Se expresan en ppm (1% = 10,000 ppm)

Rb, Nb, Li, Be, La, Ce, Th, U,

etc.

Análisis químicos de roca total

Concentración absoluta de sílice

Diagrama TAS: álcalis-sílice totales

IUGS International Union of Geological Sciences Le Maitre, 2002 Clasificación química de rocas afaníticas, donde no es posible determinar la composición modal (% minerales) Los análisis deben ser recalculados al 100%, base seca (sin volátiles).

La composición mineralógica de una roca se correlaciona ampliamente con la composición química, PERO NO ES PERFECTA. El nombre obtenido para una roca cristalina a partir del TAS pude diferir del nombre petrográfico Los elementos alcalinos (K, Na) son cationes móviles surante procesos post-magmáticos, por lo que sus concentraciones pueden cambiar.

Precauciones en el uso del Diagrama TAS

Saturación de sílice

• Análisis de elementos mayores traducido a porcentajes de minerales hipotéticos (normativos).

Composición normativa CIPW Basaltos: pl, cpx, ol.

Minerales normativos end-members, anhidros

Procedimiento matemático

Minerales normativos ≠ minerales reales

Saturación de sílice

62

Aumenta SiO / Na O2 2

Nefelina AlbitaAlbita +Nefelina

Albita +cuarzo

SUB-SATURADAS

SOBRE-SATURADAS

SATU

RA

DA

S

Minerales normativos Sobresaturadas: q Saturadas: hy (sin q, ne, ol) Subsaturadas: ol, ne

q: cuarzo hy: hiperstena (opx) ne: nefelina ol: olivino

Se aplica principalmente a la clasificación de rocas ácidas.

Índice de saturación en alúmina:

Al2O3 / (K2O+Na2O+CaO)

(=1 en feldespatos y feldespatoides)

Hiperaluminoso Metaluminoso Hiperalcalino

Saturación de alúmina

Saturación de alúmina

Grado de saturación Serie Minerales diagnósticos

Sobresaturada Hiperaluminosa Muscovita, biotita rica en Al, cordierita, silimanita, andalusita, corindón, granate (almandino-espesartita, turmalina, topacio.

Subsaturada Metaluminosa Piroxeno, biotita pobre en Al, hornblenda

Hiperalcalina Anfíboles alcalinos (p. ej., riebeckita), Piroxenos alcalinos (egirina), olivino fayalítico, ferrohedenbergita

Aumenta grado de saturación de Al

Aumenta grado de saturación de Ca

Series de rocas magmáticas

15,164 muestras

La línea azul separa las rocas que contienen nefelina normativa. Define el límite entre rocas alcalinas y subalcalinas

Tendencias químicas en áreas geográficas particulares.

Estas tendencias se han agrupado en “series magmáticas”.

Rocas alcalinas v.s. sub-alcalinas

Rocas alcalinas • Rocas enriquecidas en álcalis

respecto a sílice. Sub-saturadas en sílice. Nefelina normativa.

• Feldespatoides • Analcima • Feldespato alcalino • Anfíboles alcalinos • Clinopiroxeno • Soluciones sólidas biotita-

flogopita • Olivino

Rocas sub-alcalinas • Saturadas y sobresaturadas en

sílice. No nefelina normativa. • Feldespatos • Hornblenda • Clinopiroxeno (augita) • Ortopiroxeno • Biotita • Cuarzo • Olivino

Rocas sub-alcalinas Tholeíticas: enriquecimiento en Fe Tholeíticas

Son las rocas más comunes en la superficie de la tierra (>90 % vol.). Cubren el suelo oceánico, son comunes en arcos insulares y en basaltos continentales de meseta.

Calcialcalinas Rocas comunes y típicas de zonas de subducción.