Geología Física. Minerales Formadores de roca: Las rocas y su clasificación

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1 Geología Física Minerales Formadores de roca: Las rocas y su clasificación

2 2. CLASIFICACIÓN DE ROCAS ÍGNEAS - Minerales formadores de rocas ígneas - Las rocas ígneas están formadas principalmente por silicatos y algunos óxidos y fosfatos como accesorios SILICATOS Constituyen aprox. el 92 % de la corteza (oceánica y continental)

3 Tipo de Enlace SiO Si 2 O Si n O 3n 2n - Si 2 O Si 4 O Si 2n O 5n 2n - Si n O 2n Estructura NBO/T Clase de Silicato Ejemplos Tetraedros aislados 4 Nesosilicatos Olivino, granate, zircón, titanita Dos tetraedros 3 Sorosilicatos Epidota, lawsonita, pumpeleita Anillos de tetraedros Cadenas simples Cadenas dobles Capas de tetraedros Entramado de tetraedros SILICATOS 2 Ciclosilicatos Berilo, turmalina 2 Inosilicatos Piroxenos 1.5 Inosilicatos Anfíboles 1 Filosilicatos Micas, arcillas 0 Tectosilicatos Cuarzo, feldespatos, feldespatoides Neso Filo Tecto Ino Ino

4 ÓXIDOS Espinelas XY 2 O 4 X: Mg, Fe 2+ Y: Al, Cr, Fe 3+, Ti Minerales accesorios comunes. Hematita Fe 2 O 3 Mineral accesorio en rocas pobres en Fe2+ (p. ej. granitos, sienitas) Ilmenita FeTiO 3 Mineral accesorio común Rutilo TiO 2 Mineral accesorio común, especialmente en rocas intrusivas graníticas FOSFATOS Monacita (Ce, La, Th)PO 4 Incorpora principalmente LREE (La-Gd), N.C.= IX Xenotime YPO 4 Ytrio (N.C.= VIII) puede ser reemplazado por HREE (Tb-Lu), Th, y U Minerales accesorio en rocas graníticas y en pegmatitas Apatito Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH,F,Cl) Calcio puede ser reemplazado por Sr, Ba, Pb, U, Mn, Mg, REE (N.C. variable: VI-IX) Mineral accesorio común presente en casi todas las rocas ígneas.

5 Serie de Reaccione de Bowen A través de esta serie de reacciones que es en parte controlada por la presión y temperatura y en parte por la composición química. El primero en formarse es el olivino, y además el más inestable a bajas temperaturas, muy susceptible de meteorización.

6 Serie discontinua Series de reacción de Bowen Serie continua NaAlSi 3 O 8 CaAl 2 Si 2 O 8 Más cationes con potencial Cristalización iónico a intermedio temperaturas (enlaces - Aumenta estables más viscosidad con altas O 2- ) (mayor enlace de tetraedros de Si) - Disminuye T fusión (mayor repulsión entre tetraedros) - Disminuye densidad (menos Fe, Mg) Más cationes con potencial iónico bajo (enlaces Cristalización débiles con a O 2- ) y/o más temperaturas cationes con alto potencial iónico (repulsión catión-catión) más bajas Contornos de potencial iónico (carga/radio)

7 Ok, entendí que son los minerales, pero entonces, Qué es una roca? Una roca es un agregado natural, cohesionado y multigranular de uno o más minerales, los cuales conservan individualmente sus propiedades y presentan una homogeneidad estadística Es un agregado natural porque los componentes de la roca (minerales) se han unido o agregado por procesos naturales Es coherente porque las partículas que forman la roca están unidas de un modo característico Es multigranular porque los componentes de la roca casi siempre pueden ser visualizados como granos diferenciados Una roca posee homogeneidad estadística porque sus componentes se encuentran representados dentro de unos porcentajes estadísticos característicos.

8 Clasificación por su origen Rocas endógenas Rocas ígneas o magmáticas Rocas plutónicas (intrusivas) Rocas volcánicas (extrusivas) Rocas metamórficas Rocas exógenas Rocas sedimentarias

9 Rocas Endógenas Rocas Ígneas y su clasificación

10 Rocas Ígneas Son aquellas que se forman a partir del enfriamiento del Magma o roca fundida El magma se forma a partir de la fusión parcial de las rocas. Cuando el enfriamiento del magma se produce en el interior de la tierra, la roca que se produce la llamamos roca intrusiva o plutónica Cuando el enfriamiento se realiza en la superficie, la roca que se forma es llamada roca extrusiva o volcánica

11 Tipos de magma Magma ácido, con un contenido de sílice > 65% Magma intermedio, con un contenido en sílice entre 52%-63% Magma máfico, con contenido de sílice entre 45%-52% Magma ultramáfico, con contenido de sílice < 45%

12 Origen de los Magmas El magma permanece en estado fundido en la astenósfera y parte superior del manto Por diferencia de densidad, va ascendiendo desde km hasta la corteza terrestre Llega a un punto en el que puede irse acumulando (cámara magmática). Si el magma se enfría en el interior, produce una roca ígnea intrusiva o hipabisal, dependiendo de la profundidad Si el magma sale a la superficie, entonces se convierte en roca extrusiva o volcánica

13 Dorsales en expansión La temperatura aumenta a profundidad a una temperatura de 25 C/Km A profundidad las rocas están muy calientes pero están en estado solido porque la presión también aumenta En las dorsales en expansión, el calor excede a la temperatura de fusión porque la presión disminuye. Los magmas formados bajo las dorsales de expansión son básicos o máficos.

14 Magma, Lava y Material Piroclástico Un magma es una mezcla de alta temperatura de materiales sólidos, líquidos (en su mayoría silicatos) y gases (rico en H, O, C, S y Cl), que se encuentra en el interior de la tierra, a profundidades variables (mayores de 250 km) Cuando el magma sale a la superficie en forma líquida, se denomina lava. Con frecuencia, algunas erupciones volcánicas son altamente explosivas, y al producirse, lanzan fragmentos de roca fundidas que van solidificando en el aire o caen en estado de fusión parcial al terreno, de diferentes tamaños. Esta forma de expulsión de magma se denomina material piroclástico.

15 Lavas Las lavas pueden ser: Aa Es un tipo de lava basáltica que tiene una superficie de bloques ásperos y desiguales. Las coladas de lava aa avanzan lentamente, por lo que su superficie se enfría parcialmente y al ser empujada por la lava aún candente que tiene debajo, se agrieta y deforma. Pahoehoe o encordada son generalmente coladas de lavas basálticas. Estas avanazan mucho más rápidamente que las aa. Su superficie una vez solidificada es ondulada, encordonada e incluso lisa. Estas superficies se deben al movimiento muy fluido de la lava bajo una corteza que se va endureciendo. Según se alejan del origen, las coladas pahoehoe pueden pasar a ser aa por una pérdida de calor y su consecuente aumento de viscosidad.

16 Se basa en atributos descriptivos (no interpretados) No debe tener una connotación genética En general debe ser posible clasificar una roca a partir de una muestra de mano o lámina delgada Las tres principales características empleadas para la clasificación de rocas ígneas son: Composición modal Tamaño de grano Composición química Sílice Na, K, Al Temperatura de cristalización Ca, Fe, Mg 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.

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

18 Clasificación de rocas plutónicas basada en la composición modal Rocas Ol Dunita 90 ultramáficas 10 Opx 40 Lherzolita Ortopiroxenita de olivino Clinopiroxenita de olivino Ortopiroxenita Websterita de olivino Websterita PERIDOTITAS Cpx PIROXENITAS Clinopiroxenita Si contienen granate o espinela se añade el modificador, p. ej.: < 10% : Lherzolita con granate > 10% : Lherzolita de espinela Piroxenita de olivino Piroxenita Px Si M > 90 % Peridotita de piroxeno O l 90 Dunita Peridotita de hornblenda Peridotita de piroxeno y hornblenda Piroxenita Hornblendita de olivino de olivino y hornblenda y piroxeno Piroxenita de hornblenda Rocas ultramáficas con hornblenda Hornblendita de piroxeno PERIDOTITAS Hornblendita de olivino PIROXENITAS Y HORNBLENDITAS H bl Hornblendita

19 F Streckeisen 90 Q 90 Si M < 90 % Cuarzosienita feldespática Sienita feldespática 5 A 10 Sienita feldespática feldespatoidea Cuarzosienita Sieno- Granitoide rico en cuarzo Granito Cuarzomonzonita 60 Cuarzomonzodiorita Sienita Monzonita Monzodiorita Sienita Monzonita Monzodiorita feldespatoidea feldespatoidea feldespatoidea Monzosienita de foid Monzo- Granodiorita Monzodiorita de foid Clasificación de rocas plutónicas basada en la composición modal IUGS Cuarzodiorita / Cuarzogabro Diorita/Gabro/ 5 Anortosita 10 P Diorita/Gabro de foid Recalcular los tres minerales restantes al 100%: Q, A, P (Ternario superior) A, P, F (Ternario inferior) Gabro: An > 50 Diorita: An < 50 Anortosita: M < Foidolita 60 Los términos foid y feldespatoidea deben ser reemplazados por el nombre del feldespatoide presente, p. ej. Sienita de nefelina, Monzonita nefelínica, leucitolita

20 Clasificación de rocas plutónicas con base en la composición modal Rocas gabróicas Plagioclasa Anortosita 90 ROCAS GABROICAS Rocas gabróicas con Hbl Plagioclasa Anortosita 90 ROCAS GABROICAS Piroxeno Gabro de olivino Gabronorita de olivino Norita de olivino Rocas ultramáficas con plagioclasa 10 Olivino Px Piroxenita de Hbl con Plg Piroxenita con plagioclasa Gabro de Px y Hbl Gabronorita de Px y Hbl Norita de Px y Hbl Gabros con Opx Plg Hornblendita de Px con Plg Hornblendita con plagioclasa Plg 10 Hbl Gabro 10 Norita Gabronorita Piroxenita con plagioclasa Opx Cpx

21 F Clasificación y nomenclatura de rocas volcánicas basada en la composición modal (IUGS) 90 Q Riolita Dacita Se aplica cuando es posible determinar la composición modal de rocas volcánicas Los términos foid y feldespatoidea deben ser reemplazados por el nombre del feldespatoide presente, p. ej. Latita nefelínica, Leucitita Traquita feldespática Traquita feldespática 5 A 10 Traquita feldespática feldespatoidea 20 Cuarzotraquita Traquita Traquita feldespatoidea Cuarzolatita Latita Latita feldespatoidea Fonolita tefrítica Foidita fonolítica 90 Basanita fonolítica (ol > 10%) Tefrita fonolítica (ol < 10%) 90 Foidita 60 Basalto Andesita P Basanita (ol > 10%) Tefrita (ol < 10%) Foidita basanítica (ol > 10%) Foidita tefrítica (ol < 10%)

22 2.1.3 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. Los cristales son estables a partir de T e (G cristal < G liq ), 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. G = energía libre γ = energía superficial ΔT = sobreenfriamiento

23 Texturas Ígneas Afaníticas: los cristales no pueden verse a simple vista (grano fino). Es producto del enfiamiento rápido que se produce en la superficie (rocas volcánicas). Muchas veces se forman huecos dejados por las burbujas de gas que escapan cuando el magma se solidifica. Estas aberturas esfericas o alargadas se denominan vesículas Faneríticas: lo cristales pueden verse a simple vista (grano grueso). Se produce en el interior de la tierra. Esta textura consiste en una masa de cristales intercrecidos que en muchos casos son del mismo tamaño.

24 2.1.4 Texturas ígneas: Grado de cristalinidad Textura Holocristalina Roca compuesta completamente por material cristalino. Ej. Anortosita. Textura Holohialina Roca compuesta completamente por material vítreo. Ej. Obsidiana. Plg Ol V Cpx 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.

25 Texturas ígneas: Tasa de nucleación y crecimiento 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.

26 Texturas ígneas: Contenido de material vítreo V Ol Textura intersertal Vidrio en los inersticios de cristales.típica de basaltos. Textura vitrofírica Fenocristales dispersos en matriz vítrea. Texturas ígneas: Forma de cristales Textura hipidiomórfica granular Cristales euédricos, subédricos y anédricos. Ej. Norita. Textura alotriomórfica Cristales anédricos. Típica de rocas casi monominerálicas. Ej. Dunita.

27 Algunos tipos de roca intrusiva ROCA INTRUSIVA ÁCIDA GRANITO Roca ígnea de color claro y grano grueso compuesta de cuarzo, feldespato alcalino y mica ( biotita y/o moscovita). ROCA INTRUSIVA BÁSICA DIORITA Roca ígnea intermedia de grano grueso, compuesta por cuarzo, plagioclasa, piroxeno y hornblenda

28 Algunos tipos de roca volcánica ROCA VOLCÁNICA ÁCIDA RIOLITA Roca ígnea extrusiva, de grano fino y compuesta por cuarzo y feldespato alcalino como minerales principales y uno o más minerales ferromagnesianos. ROCA VOLCÁNICA BÁSICA BASALTO Roca ígnea extrusiva de grano fino y color oscuro compuesta por plagioclasa, piroxeno y magnetita, con o sin olivino.