tema 04 - magmatisme
DESCRIPTION
Presentació per a la preparació del temari d'oposicions de BiologiaTRANSCRIPT
Tema 04Magmatisme. Les roques ígnies
més importants.
1. El cicle de les roques.•Etapes del cicle litològic. Meteorització i erosió. Litificació. Metamorfisme. Anatèxia. Mag-matisme.2. Els magmes•Definició de magma. Mecanismes i etapes de formació del magma. Components.•Classificació dels magmes pel contingut en sílice (àcids, intermedis, bàsics, ultrabàsics) i per l’evolució (primaris i secundaris).•Punts de formació del magma. Sèries magmàtiques: alcalina, toleítica i calcoalcalina.•Magmes de les vores constructives.•Magmes de les vores passives.•Magmes dels hot spots.•Magmes de les vores destructives.•Cristal·lització fraccionada del magma. Sèries de Bowen: reaccions continues i discontí-nues.•Fases de la consolidació magmàtica: ortomagmàtica, pneumatolítica i hidrotermal.•Assimilació magmàtica.3. Classificació de les roques magmàtiques.• Segons la zona i velocitat de solidificació: plutòniques, filonianes i volcàniques.• Tipus de textura: afanítica, fanerítica, porfírica, vítria, piroclàstica i pegmatítica.• Composició química. Índex de color. Triangle de Streckeisen.• Roques plutòniques més freqüents: granit, granodiorita, sienita, diorita, gabre, peridotita.• Roques volcàniques més freqüents: riolita, andesita, basalt, obsidiana.• Roques filonianes més freqüents: pegmatites, aplites, pòrfirs, diabasa4. Jaciments i afloraments de roques magmàtiques.•Formes de presentació: roques plutòniques i filonianes (batòlits, filons, dics, sill, lopòlits, facòlits), roques volcàniques (aparells volcànics, calderes, banyons).
Cicle de les roques
Els magmes
Les roques magmàtiques constitueixen el 80 % de la composició de l'escorça terrestre. Podem considerar
dos orígens distints per als materials magmàtics. D'una banda, un origen profund, localitzat en el
mantell, i un altre d'origen més superficial, localitzat en l’escorça i produït per la fusió de materials
corticals per augments locals de temperatura en certes zones específiques.
Els mecanismes pels quals es generen magmes en aquestes zones són de diversos tipus. Per a analitzar-los hem de tenir en compte que una roca no té punt
de fusió (ho posseeix cada un dels seus minerals components), sinó un interval de temperatura en el
que part de la roca està fosa i part està sòlida. El punt en què comença la fusió d'una roca s'anomena punt de solidus i en el que acaba, punt de liquidus;
entre ambdós, una roca està parcialment fosa.
Un magma és un fos de composició silicatada en el que hi ha cristalls i, en alguns casos, fragments de
roques en suspensió, a temperatures entre els 700 i 1200 ºC.
• La fase fosa està format per ions tetraèdrics de SiO4 i en menor quantitat Al2O3, així com diversos
cations metàl·lics (K, Na, Ca, Mg, Fe, etc.).• La fase gasosa està formada per un 90 % d'aigua i
quantitats menors de ClH, CO2, FH, S, SO2, N2, Ar, etc.
• La fase sòlida: cristalls d'olivina, piroxè i altres.
Mecanismes, a partir dels quals es genera un magma:
• L'augment de temperatura de la roca• La disminució de la pressió
• L'addició d'aigua
Classificació del magma pel seu contingut en SiO2:
• Magmes àcids (o fèlsics): amb més del 65 % de sílice.
• Magmes intermedis: 65-50 % de sílice.• Magmes bàsics (o màfics): 50-40 % de sílice.
• Magmes ultrabàsics (o ultramàfics): amb menys del 40% de sílice.
Classificació del magma segons la seva evolució:• Magmes primaris. Són aquells que conserven la composició de la roca que els ha originat. Segons la
zona de procedència hi ha dos grups de magmes primaris: granítics i basàltics.
• Magmes derivats o secundaris. Es produeixen quan hi ha processos de mescla, diferenciació o
assimilació en magmes primaris.
Origen dels magmes
Magmes de les vores constructives
Sèrie volcànica toleítica.és la sèrie més monòtona i extensa:
riolites
dacites
andesites toleítiques (islandites)
Basalt toleític
Magmes dels hot spots
Sèrie volcànica alcalina.És una sèrie complexa i no abundant. A partir del magma primari basàltic alcalí es formen basalts i gabres alcalins; i, per diferenciació, traquibasalts,
traquites, fonolites i riolites.
Magmes de les vores destructives
Sèrie calcoalcalinaÉs l'única de les tres sèries que no prové clarament d'un magma primari. És la sèrie millor coneguda, i s'ha pogut establir una clara correlació entre els
termes efusius i plutònics.
Roques volcàniques
Riolites
Dacites
Andesites
Basalts
Roques plutòniques
Granits
Granodiorites
Diorites
Gabres
Cristal·lització fraccionada
Fases de consolidació magmàtica.
Les reaccions precedents apareixen en el supòsit que es mantingui l'equilibri entre els cristalls i el
líquid residual. No obstant això, en qualsevol moment de la consolidació, els cristalls ja formats
poden ser separats del líquid. Quan això passa, l'equilibri es pertorba i apareixen canvis importants en la seqüència de cristal·lització. En separar-se la
fase sòlida de la líquida, cada una d'elles forma roques completament distintes entre si i també
diferents del magma inicial.
Com que a dins d'un magma els primers minerals que se separen són els silicats ferromagnesians de baix
contingut en sílice, el magma en el procés de diferenciació evoluciona cap a composicions més riques en sílice i en elements alcalins, i les roques formades per l'acumulació de les primeres fases sòlides són més bàsiques que les últimes. D'altra
banda, la proporció de volàtils del magma augmenta també en el transcurs de la cristal·lització,
concentrant-se en els fluids residuals. Aquests són rics en volàtils, donen lloc a la formació de minerals
diferents dels constituents essencials de les roques ígnies i que tenen gran importància perquè poden
formar jaciments d'interès econòmic.
S'han proposat diversos mecanismes per a separar cristalls i magma residual: els més citats són la
diferenciació gravitatòria (els cristalls cauen al fons de la cambra magmàtica), el filtrat a pressió (el
magma migra de la cambra pel fet que està comprimida) i el transport gasós (bombolles de gas poden transportar alguns elements, com el sodi i el
potassi, cap al sostre de la cambra magmàtica).
Fase ortomagmàtica.Es realitza a partir de minerals que cristal·litzen a
temperatures superiors als 500 °C. Cristal·litzen tots els silicats segons les sèries de Bowen donant lloc a la formació de roques, des de gabres a granits. Aquesta fase de consolidació primària no és molt propicia per a la formació de bons jaciments. No obstant, pot passar que els minerals formats de pes espe-cífic més elevat que el magma se'n vaguin al fons per l'ano-menada diferenciació per gravetat o segregació magmàtica (minerals de crom i pirrotina que contenen platí).
Si la fracció metàl·lica s'introdueix en fractures, falles o zones de cisalla de la roca encaixant, dóna lloc a
injeccions, de formes més o menys filonianes.
Quan els minerals neoformats tenen un pes específic igual o menor que el líquid magmàtic, queden surant,
i en solidificar, aquests minerals apareixen disseminats en el si de la roca. En general no tenen
interès llevat que es tracti de minerals molt valuosos com el diamant.
Fase pneumatolíticaEs deu a l'acció de gasos i solucions magmàtiques
sotmeses a elevada pressió i temperatura que oscil·la entre 400-600 °C. L'entrada de gasos o
solucions en les fissures de les roques circumdants provoquen reaccions que poden donar lloc a
importants concentracions d'un mineral explotable per impregnació de la roca encaixant per part dels fluids a alta pressió que s'escapen del magma. A
aquests processos també se'ls anomena pegmatítics per coincidir amb la formació de les
pegmatites.
Fase hidrotermal.Resulta de l'activitat de solucions aquoses en un
interval de temperatura de 100-400 °C. La pressió i la temperatura a les que es troben sotmeses són molt
variables, i van descendint conforme ens allunyem de la cambra magmàtica.
Les solucions aquoses, a vegades en estat col·loïdal, contenen diversos cations, àcid silícic i anió sulfur, que són transportats a través d’esquerdes i falles o porus des de la cambra magmàtica fins a la mateixa
superfície. Les causes principals de deposició o precipitació de les
substàncies dissoltes són el refredament, l'evaporació del medi dissolvent, la pèrdua d'alguns components,
com el CO2, que actuen com a dissolvents, la trobada de dues solucions que reaccionen entre si i les
reaccions amb les roques encaixants.
A partir de la cambra magmàtica es formen jaciments hipotermals a les temperatura i pressions més altes dins
de l'interval hidrotermal, mesotermal a temperatura mitges, i epitermal, a temperatura baixes. Els dipòsits no sols omplen esquerdes o falles (filons), o impregnen roques poroses o fracturades, sinó també substitueixen
per metasomatisme als minerals de les roques que travessen. Els jaciments considerats com hidrotermals són molt nombrosos i importants: calcopirita (CuFeS2), galena (PbS), esfalerita (ZnS), cinabri (HgS), cassiterita
(SnO2), wolframita (FeWO4) i scheelita (CaWO4), molibdenita (MoS2), etc.
Assimilació magmàtica
Classificació de les roques magmàtiques
Zona i velocitat de solidificació
• Roques profundes (plutòniques o abissals). Es formen quan el magma que puja es solidifica a una
profunditat major (1-10 km), sota la superfície terrestre en forma d'una cambra de magma més o
menys regular. Això porta a la creació de complexos rocosos de gra mitjà a gros, sovint de
mida considerable, les dimensions dels quals arriben a desenes de milers de metres.
• Les roques filonianes (subvulcàniques o hipabissals), es troben a una profunditat terrestre menor, i per tant han solidificat ràpidament. En
general tendeixen a omplir esquerdes obertes, sent anomenades aleshores filons. De vegades també
sorgeixen com a cossos en forma de lents, semblant petits cims o també com a formacions, en
les vores dels plutons majors.
• Roques volcàniques (vulcanites, efusives o extrusives). Es formen per la sortida del magma
(lava), cap a la superfície terrestre. Les dimensiones cobertes per aquestes roques volcàniques varien des dels petits corrents de lava refredada fins els
complexos efusius gegants, que poden cobrir molts centenars de quilòmetres quadrats de la superfície
terrestre.
Textura
És el conjunt de relacions entre tots els minerals components d’una roca que s'observen al
microscopi, en funció de la mida, forma i ordenament dels seus cristalls. La textura de les roques
constitueix una dada molt explícita de les condicions de formació de les mateixes.
• Textura afanítica: de gra fi. La presenten les roques que refreden ràpidament a la superfície. Els
cristalls són tan petits que no es distingeixen a ull nu i per això l’única forma de caracteritzar la roca és en
funció del color. En moltes roques afanítiques es poden observar espais buits deixats pel gas que s’escapa quan el magma es solidifica. Es parla
aleshores de textura vesicular.
• Textura fanerítica: de gra gruixut. Característica de roques que solidifiquen lentament
a gran profunditat. Tots els cristalls tenen semblants dimensions i són relativament grans, fins a 1 cm. La textura holocristal·lina pot ser xenomorfa
o idiomorfa, segons els cristalls tinguin contorns irregulars o es presentin en les seves formes
característiques; el cas més freqüent és l'intermedi, amb cristalls dels dos tipus: aquesta textura rep el
nom de hipidiomorfa.
• Textura porfírica: típica de roques que cristal·litzen en dues fases de velocitat diferenciada. Es caracteritza
per la presència de grans cristalls (fenocristalls) visibles, envoltats per una pasta de fons integrada per
vidre volcànic o micròlits. Els fenocristalls són idiomorfs i representen les fases primerenques de la consolidació magmàtica, els micròlits es formen per cristal·lització ràpida de la fase líquida deguda a un
brusc refredament.
• Textura vítria: en algunes erupcions volcàniques la lava és expulsada a l’atmosfera, on es refreda molt
ràpidament. Està constituïda quasi exclusivament per vidre volcànic, on difícilment es pot reconèixer la
naturalesa d'alguns micròlits. La varietat perlítica sorgeix quan, per retracció de la lava en refredar-se, apareixen
fissures concèntriques.
• Textura piroclàstica: formada per fragments de roques individuals que s’han consolidat durant una
erupció volcànica violenta, i que poden ser de mides molt variades (des de cendres molt fines a
grans blocs angulars).
• Textura pegmatítica: en condicions especials (última etapa de la consolidació magmàtica, rica en fluids) els
cristalls presenten mides grans, superiors al centímetre de diàmetre.
Composició química
Roques plutòniques
GRANIT
Minerals clars: Q (20-60%), A (ortòclasi, albita, 35-90%), P (oligòclasi, 10-65%), moscovita. Minerals foscos: biotita,
hornblenda, granat, andalusita,sil·limanita. Minerals accessoris: zircó, apatita, topazi, turmalina,
pirita, magnetita. Característiques:color blanc, gris. Grans hipidiomorfs.
GRANODIORITA
Minerals clars: Q (20-60%), A (ortòclasi 10-35%), P (oligòclasi o andesina, 65-90%), moscovita. Minerals foscos: hornblenda, biotita, augita. Minerals
accessoris: magnetita, apatita, esfèn, allanita, zircó. Característiques: gris clar. Textura granular hipidiomorfa a
porfírica
SIENITA
Minerals clars: A (ortòclasi, 65-90%), P (oligòclasi, andesina, labradorita, 10-35%) Q (0-5%) Minerals foscos: biotita,
hornblenda, augita, olivina.Minerals accessoris: diòpsid, magnetita, corindó, granat, zircó, apatita, fluorita. Característiques: colors clars (gris a rosa). Gra
mitjà
DIORITA
Minerals clars: A (ortòclasi 0-10%), P (oligòclasi, andesina, 90-100%), Q (0-5%). Minerals foscos: hornblenda, biotita, augita.
Minerals accessoris:esfèn, allanita, apatita, zircó, magnetita. Característiques: gris
fosc cap a negre. Textura massiva hipidiomorfa.
GABRE
Minerals clars: P (labradorita, 90-100%), A (ortòclasi, 0-10%), Q(0-5%). Minerals foscos: clinopiroxè (diòpsid, augita), olivina,
hornblenda, magnetita. Minerals accessoris: pirrotina, calcopirita, pirita, cromita, apatita. Característiques: color gris
fosc. Gra petit o gruixut.
PERIDOTITA
Minerals foscos: més del 90%: Olivina, ortopiroxens, clinopiroxè (diòpsid). Minerals accessoris: hornblenda, flogopita, espinela,
granat. Característiques: color verdós
Roques volcàniques
RIOLITA
Minerals clars: Q (20-60%), A (sanidina, 35-90%), P (oligòclasi, andesina, 10-65%). Minerals foscos: biotita, hornblenda, augita,
hiperstena, granat, olivina. Minerals accessoris: magnetita, hematies, zircó, apatita, esfèn. Varietats: pedra tosca.
Característiques: roca clara, de gra dens a fi
ANDESITA
Minerals clars: P (labradorita, oligòclasi, 90-100%), A (ortòclasi, 0-10%), Q (0-20%). Minerals foscos: bronzita, hiperstena, augita.
Minerals accessoris: granat, cordierita, titanomagnetita. Característiques: textura porfírica o de gra fi. Color gris a negre
BASALT
Minerals clars: P (labradorita, 90-100%), A (0-10%), Q(0-5%). Minerals foscos: augita, olivina, biotita. Minerals accessoris:
apatita, titanomagnetita, ilmenita. Característiques: gra dens a mitjà, de vegades porfíric. Color gris fosc a negre
OBSIDIANA
Minerals: quimisme similar a la riolita de feldspat alcalí. En forma fresca <3-4% aigua. Característiques: color negre, translúcid.
Fractura concoide.
Roques filonianes
PEGMATITES
Minerals principals: quars, felsdpats potàssics, albita, oligòclasi, moscovita, biotita. Minerals accessoris: miques de liti, topazi,
turmalina,beril·le. Característiques: gra gruixut a gegant, per refredament
en filons amb un elevat component aquós.
APLITES
Minerals clars: quars, ortòclasi, oligòclasi, labradorita, nefelina. Minerals foscos: escassos (<10%). Augita, hornblenda, biotita. Minerals accessoris: apatita, zircó, ilmenita, titanomagnetita. Característiques: color blanc, gris clar a fosc. Gra molt petit.
PÒRFIRS
Minerals principals: quars, feldspats potàssics, (ortosa, microclina). Minerals accessoris: biotita, moscovita, plagiòclasi, apatita, zirconi. Característiques: colors clars, gris rosat, textura
porfírica.
DIABASA
Minerals principals: feldspats (labradorita), piroxens. Minerals accessoris: amfíbols, olivina, hornblenda, serpentina, òxids de ferro. Característiques:roca de quimisme bàsic, color fosc (entre verd i negre) i textura
freqüentment porfírica.
Jaciments i afloraments
Roques plutóniques i
filonianes
• Batòlits • Filons i dics.
• Lacòlits. • Sill.
• Lopòlits. • Facòlits
Roques volcàniques
• Aparells volcànics
• Calderes
• Banyons volcànics