2.1clas.mineralogica_2011.pdf
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2. CLASIFICACIÓN DE ROCAS ÍGNEAS
- Minerales formadores de rocas ígneas -
SILICATOS
Constituyen aprox. el 92 % de la corteza (oceánica y continental)
Las rocas ígneas están formadas principalmente por silicatos y algunos
óxidos y fosfatos como accesorios
Tipo de
EnlaceEstructura NBO/T Clase de Silicato Ejemplos
SiO44 - Tetraedros
aislados4 Nesosilicatos Olivino, granate, zircón, titanita
Si2O76 - Dos tetraedros 3 Sorosilicatos Epidota, lawsonita, pumpeleita
SinO3n2n - Anillos de
tetraedros2 Ciclosilicatos Berilo, turmalina
Si2O64 - Cadenas
simples 2 Inosilicatos Piroxenos
Si4O116 - Cadenas
dobles1.5 Inosilicatos Anfíboles
Si2nO5n2n - Capas de
tetraedros1 Filosilicatos Micas, arcillas
SinO2n
Entramado de
tetraedros0 Tectosilicatos Cuarzo, feldespatos, feldespatoides
SILICATOS
http://webmineral.com/jpowd/index.php
http://www.mindat.org/
Neso
Ino
Filo Tecto
Ino
Aniones: tienen carga negativa
por haber incorporado electrones
adicionales y por lo tanto son
relativamente grandes.
Cationes: iones con carga positiva
que han perdido electrones y por
lo tanto son relativamente
pequeños.
Número de coordinación
Número de átomos que rodean a un átomo o ion en
particular dentro de una estructura. Se considera
comúnmente como el número de aniones que rodea a
cationes.
Radio iónico y coordinación
Radio atómico Radio iónico
Los cationes pequeños tienen número de coordinación
menor que los cationes grandes porque se pueden
acomodar entre pocos aniones.
Lineal
Triangular
Tetraédrica
Cúbica
ECC y EHC
Octaédrica
< 0.155
0.155 - 0.225
0.225 - 0.414
0.414 - 0.732
0.732 - 1.000
1
Coordinación Rcatión /Ranión
C4+ en CO2
C4+ (carbonatos)
N5+ (nitratos)
Si4+ (silicatos)
P5+ (fosfatos)
S6+ (sulfatos)
Al3+ (en algunos silicatos)
Mg2+, Ca2+, Fe2+, Al3+,
Ti4+ (Si4+ a alta presión:
Perovskita)
Ca2+ , Na+
K+
Iones comunes
O2- : 1.36 [3], 1.38 [4] 1.40 [6] 1.42 [8]
Octaedro
Cubo
SiO44-
AlO45-
Ion Radio iónico,
Å
Núm. de
coordinación
(con oxígeno)
Poliedro de
coordinación
Al+3 0.39 4 tetraédrico
Si+4 0.26 4
Mn+2 0.83 6
Fe+2 0.78 6
Mg+2 0.72 6 octaédrico
Fe+3 0.65 6
Ti+4 0.61 6
Al+3 0.54 6
Na+ 1.18 (8) - 1.02 (6) 8-6 cúbico a
Ca+2 1.12 (8) - 1.00 (6) 8-6 octaédrico
K+ 1.51 (8) - 1.64 (12) 8-12 cúbico a
compacto
Tetraedro
EHC: Empaquetamiento
hexagonal compacto
ECC: Empaquetamiento
cúbico compacto
ECC EHC
Coordinación y radio iónico
Radio efectivo está definido
por la carga del ión y por el
tipo y número de átomos
que lo rodean.
Olivino (Mg,Fe)SiO4
Poliedros:
Azul:
Tetraedros (N.C.=4)
ocupados por Si
Verde:
Octaedros (M.C.=6)
ocupados por Mg y Fe.
M1 y M2 son sitios con
simetría distinta (M1
más distorsionado y más
pequeño que M2).
T: Si (0.26 Å)
M1, M2: Mg (0.72 Å), Fe (0.78 Å)
En M1 y M2 también pueden entrar :
Ni, Cr (en Ol rico en Mg)
Mn, Ca (en Ol rico en Fe)
Sitios de diferente tamaño permiten gran variación química
Y (M1-M3): cationes pequeños (N.C.= 6)
X (M4): cationes grandes (N.C. = 8)
W (A): cationes muy grandes (N.C. = 12)
W (A): Na+, K+
X (M4): Ca2+, Na+, Mn2+, Fe2+, Mg2+, Li+
Y (M1-M3): Mn2+, Fe2+, Mg2+, Al3+, Fe3+, Ti4+
Z (T): Si4+, Al3+
Anfíboles W0-1X2Y5(Z8O22)(OH, F)
Hornblenda
Poliedros
Azul : Z (T)
Púrpura Naranja Lila:
Y (M1, M2, M3)
Puntos:
Amarillo : X (M4)
Púrpura :W (A)
Celeste: H
Espinelas XY2O4
X: Mg, Fe2+ Y: Al, Cr, Fe3+, Ti
Minerales accesorios comunes.
ÓXIDOS
Hematita Fe2O3 Mineral accesorio en rocas pobres en Fe2+ (p. ej. granitos, sienitas)
Ilmenita FeTiO3 Mineral accesorio común
Rutilo TiO2 Mineral accesorio común, especialmente en rocas intrusivas graníticas
FOSFATOS
Apatito Ca5(PO4)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.
Monacita (Ce, La, Th)PO4 Incorpora principalmente LREE (La-Gd), N.C.= IX
Xenotime YPO4 Ytrio (N.C.= VIII) puede ser reemplazado por HREE (Tb-Lu), Th, y U
Minerales accesorio en rocas graníticas y en pegmatitas
Olivino
Piroxeno
Anfíbol
Biotita
Cuarzo
Muscovita
Ortoclasa
Plagioclasa
rica en Ca
rica en Na
Máfico
Intermedio
Félsico
Tempe
ratu
ra
1400 ºC
800 ºC
Nesosilicatos
Inosilicatos de cadena simple
Inosilicatos de cadena doble
Filosilicatos Tectosilicatos
Series de reacción de Bowen
- Aumenta viscosidad (mayor enlace de tetraedros de Si)
- Disminuye T fusión (mayor repulsión entre
tetraedros)
- Disminuye densidad (menos Fe, Mg)
Series de reacción de Bowen Serie discontinua Serie continua
Más cationes con potencial iónico
intermedio (enlaces estables con O2-)
Más cationes con potencial iónico bajo
(enlaces débiles con O2-) y/o más cationes con alto potencial iónico
(repulsión catión-catión)
Contornos de potencial
iónico (carga/radio)
Cristalización a
temperaturas
más altas
Cristalización a
temperaturas
más bajas
CaAl2Si2O8
NaAlSi3O8
Las series de reacción de Bowen se
pueden considerar como un modelo
general.
Sin embargo, otros parámetros, como
el contenido de H2O, pueden alterar la
secuencia de cristalización de un
magma.
En el sistema que se muestra a la
izquierda, al variar el contenido de
agua en el magma (PH2O), varía la
secuencia de cristalización.
Plg cristaliza como primera fase a
bajo contenido de agua (y mayor T),
Opx a contenidos de agua y T
intermedios,
Hbl a contenidos altos de agua (y
menor T).
Estas variaciones se reflejarán en la
composición mineralógica de la roca.
Secuencia de cristalización
Diagrama de fases para composición andesítica (lampró-
fido: espessartita) a condiciones de saturación de agua.
Moore y Carmichael (1998), Contrib. Mineral. Petrol.,
130, 304-319.
Hbl
Plg
Aug
Opx
7.0 (% H2O)
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
Temperatura (ºC)
Pre
sió
n H
2O
(b
ar)
Plg+Opx
+Aug
Plg
+Opx
Plg
Opx
Hbl
3500
3000
2000
1000
900 1000 1100 1200 1300
Plg+Opx
+ Aug
+ Hbl
2500
1500
500
0
Sílice
Na, K, Al
Ca, Fe, Mg
Temperatura de cristalización
Se basa en atributos descriptivos (no inter-pretados)
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
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.
Clasificación de rocas ígneas
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
Clasificación de rocas plutónicas 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 de rocas plutónicas basada en la composición modal
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
Clasificación de rocas plutónicas 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
Clasificación de rocas plutónicas con base en la composición modal
10Piroxenita con plagioclasa
Nori
ta
Gabronorita
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
Clasificación y nomenclatura de rocas volcánicas basada en la
composición modal (IUGS)
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 volcánicas
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.
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.
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
DT: 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
Pu
nto
de f
usió
n
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.
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
2.1.4 Texturas ígneas: Grado de cristalinidad
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.
Texturas ígneas: Tasa de nucleación y crecimiento
Ol
V
Textura hipidiomórfica granular 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.
Texturas ígneas: Contenido de material vítreo
Texturas ígneas: Forma de cristales