MAGMATISMO: DEFINICIÓN, PROPIEDADES Y PROCESOS PLUTÓNICOS

Transcripción

1 MAGMATISMO: DEFINICIÓN, PROPIEDADES Y PROCESOS PLUTÓNICOS María del Carmen Cabrera Santana Francisco José Pérez Torrado Universidad de Las Palmas de Gran Canaria

2 MAGMA Raíz griega: ungüento, espeso Sistema complejo constituido por fases líquidas, sólidas y gaseosas que se generan fundamentalmente en el Manto Superior de la Tierra (excepcionalmente en la base de la Corteza Continental) a profundidades de hasta 100 Km (< 30 kb de presión) y temperaturas de < 1300 ºC Fase líquida: masas fundidas silicatadas (excepcionales magmas carbonatados y sulfurosos) Fase sólida: minerales refractarios que nunca llegaron a fundir y otros que comienzan a cristalizar en el seno de los fundidos Fase gaseosa: vapor de agua y anhídrido carbónico, principalmente Representación gráfica de la estructura interna de (a) un sólido cristalino, (b) un líquido polimerizado, (c) un líquido no polimerizado y (d) un gas

3 PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS (I) Composición química Depende de: P y T en el área de generación, naturaleza de la roca madre y porcentaje de fusión parcial Magmas ultrabásicos (con contenidos en SiO 2 <45%), básicos (45-52% de SiO 2 ), intermedios (52-63% de SiO 2 ) y ácidos (>63% de SiO 2 ) Temperatura Densidad Regula el comportamiento de los magmas respecto al encajante, así como de sus cristales en el seno del fundido Los magmas básicos son más densos que los magmas ácidos Figura tomada de Francis (1993)

4 PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS (II) Viscosidad Resistencia del magma a fluir y constituye uno de los principales factores que controlan su modo de emplazamiento y mecanismo eruptivo Los magmas básicos son menos viscosos que los magmas ácidos Contenido en volátiles Factor regulador del mecanismo eruptivo Ayuda al ascenso del magma: fracturación hidráulica (Pf > Pl) Efecto despolimerizador en el líquido magmático (reduce su viscosidad) Mayor solubilidad en magmas ácidos que en magmas básicos Figura tomada de Anguita y Moreno (1991)

5 PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS (III)

6 ÁREAS DE GENERACIÓN DEL MAGMA MECANISMOS DE FUSIÓN ÁREAS DE GENERACIÓN Corteza inferior Anatexia T 600ºC (Prof. <20 km) Magmas palingenéticos Líquido granítico Manto superior astenosférico Magmas juveniles Líquido basáltico T 1000ºC (Prof km)

7 ÁREAS DE GENERACIÓN DEL MAGMA MECANISMOS DE FUSIÓN

8 ASCENSO Y ESTANCAMIENTO DEL MAGMA (I) Pf > Pl > 7% fusión parcial ascenso Movimiento en poros, luego en venas y finalmente en fracturas <3% fusión parcial no hay ascenso Figura tomada de Nicolás (1995)

9 ASCENSO Y ESTANCAMIENTO DEL MAGMA (II) Contraste de densidad: ascenso. Sin contraste: estancamiento Las cámaras magmáticas se sitúan entre 3 y 20 km de profundidad (discontinuidad de Moho, dentro de la corteza o dentro del edificio volcánico) Figura tomada de Davidson et al.. (2001)

10 CRISTALIZACIÓN MAGMÁTICA MAGMA DIFERENCIACIÓN MAGMÁTICA: CRISTALIZACIÓN FRACCIONADA: Series de cristalización de Bowen Fusión parcial ASIMILACIÓN MEZCLA DE MAGMAS Plutónicas: Se enfrían en el interior de la Tierra ROCAS ÍGNEAS: Volcánicas: Se enfrían en el exterior de la Tierra Subvolcánicas: conductos de las volcánicas

11 FUSIÓN PARCIAL (I) Figuras tomadas de Mehier (1995) Extracción del magma cuando se supera el 7% de fusión parcial

12 FUSIÓN PARCIAL (II) 15 Basalto tholeítico 10 5 Lherzolita Harzburgita Dunita Residuo Figura tomada de Anguita y Moreno (1991) % TiO 2 Diferenciación por fusión parcial: Basaltos alcalinos vs Tholeíticos

13 CRISTALIZACIÓN FRACCIONADA (I) Olivino Mg - Fe Mg piroxeno (Espinela) Ca plagioclasa Ca-Na plagioclasa Mg-Ca piroxeno anfibol Na-Ca plagioclasa Na plagioclasa biotita Feldespato K moscovita Cuarzo vs Feldespatoides SERIES DE REACCIÓN DE BOWEN (1922)

14 CRISTALIZACIÓN FRACCIONADA (II) 1170 ºC 1130 ºC Lago de lava en el crater Makaopuhi (Hawai) Muestras de magmas recogidas a diferentes profundidades (variaciones de T) 1075 ºC 1020 ºC Figuras tomadas de Winter (2001)

15 CRISTALIZACIÓN FRACCIONADA (III) Temperatura o C Olivinos Clinopiroxenos Plagioclasas Opacos 1250 Liquidus Fundido 1050 Corteza Temperatura o c % Vídrio Lago de lava en el crater Makaopuhi (Hawai) Muestras de magmas recogidas a diferentes profundidades (variaciones de T) Solidus Figuras tomadas de Winter (2001)

16 ASIMILACIÓN ENCAJANTE MAGMA STOPING - XENOLITOS Favorecido por contraste de densidades magma-roca encajante Figura tomada de Davidson et al. (2001)

17 MEZCLA DE MAGMAS Parámetros de la mezcla MIXING (química) vs MINGLING (física) Escenarios posibles de mezclas de magmas (sistemas abiertos)

18

19 SERIES DE ROCAS ÍGNEAS A partir de un magma juvenil (mantélico) pueden originarse múltiples rocas, desde básicas a ácidas, pertenecientes a las diferentes series Figura tomada de Mehier (1995)

20 SERIE DE ROCAS ÍGNEAS Conjunto de rocas ígneas que se encuentran en una región de la Tierra y que están relacionadas entre sí tanto espacial como temporalmente y con caracteres químicos y mineralógicos comunes que hacen pensar que derivan de una misma fuente magmática. SERIE TOLEÍTICA: Basaltos toleíticos (saturados en Si). Formados a poca profundidad. Alto grado de fusión parcial Dorsales Cuencas tras-arco. SERIE ALCALINA Fondos oceánicos Basaltos alcalinos (subsaturados en Si). Porcentajes pequeños de fusión parcial. Rifts continentales e Islas Oceánicas SERIE CALCOALCALINA Basaltos calcoalcalinos (sobresaturados en Si). Mezcla de magmas de fusión de Corteza Oceánica + contaminación cortical. Márgenes activos y Arcos-isla (subducción)

21 MAGMATISMO Y TECTÓNICA DE PLACAS AMBIENTES GEOTECTÓNICOS CONVERGENTES (DESTRUCTIVOS) BORDES DE PLACAS DIVERGENTES (CONSTRUCTIVOS) INTRA-OCEÁNICA INTRAPLACAS INTRA- CONTINENTAL MANIFESTACIONES Arcos Islas; Márgenes continentales activos Dorsales; Dorsales en cuencas tras-arco Islas volcánicas Rift intracontinentales; Provincias basálticas SERIES MAGMÁTICAS Calco-alcalina; Tholeítica; Alcalina Tholeítica Alcalina; Tholeítica Alcalina; Tholeítica

22 CONSOLIDACIÓN MAGMÁTICA ORTOMAGMÁTICA: Cristalización del magma según series de reacción PEGMATÍTICA NEUMATOLÍTICA: Hasta 375 ºC. Cristalización fluidos magmáticos en filones y metasomatismo de roca encajante HIDROTERMAL: <375 ºC. Soluciones acuosas cargadas de iones. Cristalización en filones y metasomatismo de roca encajante Figura tomada de Davidson et al. (2001)

23 ROCAS MAGMÁTICAS O ÍGNEAS PLUTÓNICAS VOLCÁNICAS

24 PLUTONISMO Roca plutónica Procede de un magma enfriado en profundidad. Tiempo prolongado de enfriamiento Cristales grandes. Aflora cuando sufre levantamiento y erosión. MECANISMOS INTRUSIVOS FORZADOS: Ruptura de la roca encajante. Fracturación hidraúlica (Pf) Diapirismo (contrastes densidad) PASIVOS: Asimilación de la roca encajante Magma stoping Figura tomada de Davidson et al. (2001)

25 TIPOS DE INTRUSIONES Tipos de afloramientos De orden mayor (Plutónicas): Batolito: Gran tamaño y forma irregular Lacolito: Forma lenticular Lopolito o manto intrusivo: Forma bicóncava Facolito: En pliegues De orden menor (subvolcánicas): Sills: Intrusiones horizontales, paralelas a los estratos Diques: cortan a los estratos Cone-sheet: Sistema cónico de diques Figura tomada de Tarbuck y Lutgens (2005) Figura tomada de Bastida (2005)

26 REFERENCIAS Anguita, F. y Moreno, F. (1991): Procesos geológicos internos. Ed. Rueda, Madrid. 232 pp. Davidson, J.P.; Reed, W.E. y Davis, P.M. (2001): Exploring Earth. An introduction to Physical Geology (2nd edition). Ed. Prentice Hall, Londres. 549 pp. Francis, P. (1993): Volcanoes. A planetary perspective. Ed. Oxford University Press, Oxford. 443 pp. Mehier, B. (1995): Magmatisme et Tectonique des Plaques. Ed. Ellipses, Paris. 256 pp. Nicolas, A. (1995): Las montañas bajo el mar. Ed. Springer-Verlag Ibérica, Barcelona. 200 pp. Tarbuck, E.J. y Lutgens, F.K. (2005): Ciencias de la Tierra. Una introducción a la Geología Física (8ª edición). Ed. Pearson-Prentice Hall, Madrid. 710 pp. Winter, J.D. (2001): An introduction to igneous and metamorphic petrology. Ed. Prentice Hall, New Jersey. 697 pp.