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UNIVERSIDAD SAN PEDROCURSO: CAP. VI ROCAS IGNEASINGENIERIA civil - iii cicloCurso Geologa - Docente: Ing. Juan Andrs Rosas Guzmn - juan.rosasguzman@hotmail.com

Lasrocas gneas(dellatnigneus"relacionado al fuego", deignis"fuego") se forman cuando elmagma(roca fundida) se enfra y se solidifica. Si el enfriamiento se produce lentamente bajo la superficie se forman rocas concristalesgrandes denominadasrocas plutnicasointrusivas, mientras que si el enfriamiento se produce rpidamente sobre la superficie, por ejemplo, tras unaerupcin volcnica, se forman rocas con cristales invisibles conocidas comorocas volcnicasoextrusivas. La mayor parte de los 700 tipos de rocas gneas que se han descrito se han formado bajo la superficie de lacorteza terrestre. Ejemplos de rocas gneas son:ladiorita, lariolita, elprfido, elgabro, elbasaltoy elgranito.

Rocas volcnicas enNorteamrica.Las rocas gneas componen, aproximadamente, el noventa y cinco por ciento de la parte superior de la corteza terrestre, pero quedan ocultas por una capa relativamente fina pero extensa derocas sedimentariasymetamrficas.Las rocas gneas son geolgicamente importantes porque:Sus minerales, y qumica global dan informacin sobre la composicin delmanto terrestre, del cual procede el magma que origina las rocas gneas, y de la temperatura y condiciones de presin reinantes cuando se form la roca, o de la roca pre-existente que se fundi;Sus edades absolutas pueden obtenerse por varios sistemas dedatado radiomtrico, y as puede ser comparadas conestratos geolgicos adyacentes, permitiendo una secuencia de tiempo de los eventos;Sus caractersticas corresponden usualmente con caractersticas de un ambiente tectnico especfico, permitiendo reconstituciones eventos tectnicos (vertectnica de placas);En algunas circunstancias especiales, contienen importantes depsitosminerales, comotungsteno,estaoyuranio, comnmente asociados agranitos,cromoyplatino, comnmente asociados agabros.

Vasija diorita. periodo predinstico de Egipto.Nagada II. ~30 cm.

Rocas gneas segn su origen.Segn cmo y dnde se enfra el magma se distinguen dos grandes tipos de rocas gneas, lasplutnicas o intrusivasy lasvolcnicas o extrusivas.Las rocas plutnicas o intrusivas.- se forman a partir de magma solidificado en grandes masas en el interior de lacorteza terrestre. El magma, rodeado de rocas preexistentes (conocidas como rocas caja), se enfra lentamente, lo que permite que los minerales formen cristales grandes, visibles a simple vista, por lo que son rocas de "grano grueso". Tal es el caso delgranitoo elprfido.Las intrusiones magmticas a partir de las cuales se forman las rocas plutnicas se denominanplutones, como por ejemplo losbatolitos, loslacolitos, lossillsy losdiques.Las rocas plutnicas solo son visibles cuando la corteza asciende y la erosin elimina las rocas que cubren la intrusin. Cuando la masa de rocas queda expuesta se denomina afloramiento. El corazn de las principales cordilleras est formado por rocas plutnicas que cuando afloran, pueden recubrir enormes reas de la superficie terrestre.

Rocas plutnicas enNorteamrica.

Granito

Estatua egipcia de granito pulido.Las rocas volcnicas o extrusivas .- se forman por la solidificacin del magma (lava) en la superficie de la corteza terrestre, usualmente tras unaerupcin volcnica. Dado que el enfriamiento es mucho ms rpido que en el caso de las rocas intrusivas, los iones de los minerales no pueden organizarse en cristales grandes, por lo que las rocas volcnicas son de grano fino (cristales invisibles a ojo desnudo), como elbasalto, o completamente amorfas (una textura similar alvidrio), como laobsidiana. En muchas rocas volcnicas se pueden observar los huecos dejados por las burbujas degasque escapan durante la solidificacin del magma.El volumen de rocas extrusivas arrojadas por los volcanes anualmente depende del tipo de actividadtectnica:Bordes divergentes: 73%, como lasdorsales ocenicas,Islandiay elRift de frica Oriental.Bordes convergentes(zonas desubduccin): 15, como la cordillera de losAndeso losarcos insularesdelPacfico.Puntos calientes(vulcanismo intraplaca): 12%, comoHawi.

Basalto en forma delavafundida y slida.

Basalto (roca volcnica); las lneas claras muestran la direccin del flujo delava.Clasificacin: textura y composicin.-La clasificacin de los muchos tipos diferentes de rocas gneas, puede proveernos de importante informacin, sobre las condiciones bajo las cuales se formaron. Dos importantes variables, usadas para la clasificacin de rocas gneas, son el tamao de partcula, que depende de su historia de enfriamiento, y la composicin mineral de laroca.Feldespatos,cuarzo,feldespatoides,olivinas,piroxenos,anfboles, ymicas, son minerales importantes que forman parte de casi todas las rocas gneas, y son bsicos en la clasificacin de estas rocas. Los otros minerales presentes, se denominan minerales accesorios. Son muy raras las rocas gneas con otros minerales esenciales.Las rocas gneas se clasifican de acuerdo con su origen, textura, mineraloga, composicin qumica y la geometra del cuerpo gneo.Textura.-Latexturade una roca gnea se usa para describir el aspecto general de la misma en funcin del tamao, forma y ordenamiento de los cristales que la componen. En un esquema simplificado se pueden distinguir hasta seis texturas gneas:Textura vtrea.- Las rocas con textura vtrea se originan durante algunas erupciones volcnicas en las que la roca fundida es expulsada hacia laatmsferadonde se enfra rpidamente; ello que ocasiona que los iones dejen de fluir y queden desordenados antes de que puedan unirse en una estructura cristalina ordenada. Laobsidianaes un vidrio natural comn producido de este modo.

Conjunto de Rocas Igneas.

Textura afanticaode grano fino.- Se origina cuando el enfriamiento del magma es relativamente rpido por lo que los cristales que se forman son de tamao microscpico y es imposible distinguir a simple vista los minerales que componen la roca. Es un ejemplo la riolita.Textura fanerticaode grano grueso.- Se origina cuando grandes masas de magma se solidifican lentamente a bastante profundidad, lo que da tiempo a la formacin de cristales grandes de los diferentes minerales. Las rocas fanertica, como elgranito estn formadas por una masa de cristales intercrecidos aproximadamente del mismo tamao y lo suficientemente grandes como para que los minerales individuales puedan identificarse sin la ayuda del microscopio.

Riolita(textura afantica).Textura porfdica.- Son rocas con cristales grandes (llamadosfenocristales) incrustados en una matriz (llamada pasta) de cristales ms pequeos. Se forman debido a la diferente temperatura de cristalizacin de los minerales que componen la roca, con lo que es posible que algunos cristales se hagan bastante grandes mientras que otros estn empezando a formarse. Una roca con esta textura se conoce comoprfido.Textura pegmatitica.-Laspegmatitasson rocas gneas de grano especialmente grueso, formadas por cristales interconectados de ms de un centmetro dedimetro. La mayora se hallan en los mrgenes de las rocas plutnicas ya que se forman en las ltimas etapas de la cristalizacin, cuando el magma contiene un porcentaje inusualmente elevado deaguay de otros voltiles como elcloro, elflory elazufre.Textura piroclstica.-Algunas rocas gneas se forman por la consolidacin de fragmentos de roca (cenizas,lapilli, gotas fundidas, bloques angulares arrancados del edificio volcnico, etc.) emitidos durante erupciones volcnicas. No estn formadas por cristales y su aspecto recuerda al de lasrocas sedimentarias. Latoba volcnicaes un ejemplo de este tipo de roca.Las rocas plutnicas acostumbran a tener texturas fanerticas, porfdicas y pegmatticas, mientras que las rocas volcnicas son de textura vtrea, afantica o piroclstica.

Brechavolcnica (texturapiroclstica).Composicin qumica.-Las rocas gneas estn compuestas fundamentalmente porsilicatos(SiO44-); estos dos elementos, ms los ionesaluminio,calcio,sodio,potasio,magnesioyhierroconstituyen aproximadamente el 98% en peso de los magmas. Cuando stos se enfran y solidifican, dichos elementos se combinan para formar dos grandes grupos de silicatos:3Silicatos oscurosoferromagnsicos. Son minerales ricos en hierro y en magnesio y bajo contenido enslice. Por ejemplo, elolivino, elanfboly elpiroxeno.Silicatos claros. Son minerales con mayores cantidades de potasio, sodio y calcio que de hierro y magnesio, y ms ricos en slice que los oscuros. Elcuarzo, lamoscovitay losfeldespatospertenecen a este grupo.

Las rocas gneas pueden clasificarse, en funcin de la proporcin de silicatos claros y oscuros, como sigue:

Rocasflsicaso decomposicin grantica. Son rocas ricas en slice (un 70%), en las que predomina el cuarzoy elfeldespato, como por ejemplo elgranitoy lariolita. Son, en general, de colores claros, y tienen baja densidad. Adems de cuarzo y feldespato poseen normalmente un 10% de silicatos oscuros, usualmentebiotita yanfbol. Las rocas flsicas son los constituyentes principales de lacorteza continental.

Rocas andesticaso decomposicin intermedia. Son las rocas comprendidas entre las rocas flsicas y mficas. Reciben su nombre por laandesita, las ms comn de las rocas intermedias. Contienen al menos del 25% de silicatos oscuros, principalmenteanfbol,piroxenoybiotitams plagioclasas. Estas rocas estn asociadas en general a la actividad volcnica de los mrgenes continentales (bordes convergentes).

Rocasmficaso decomposicin basltica. Son rocas que tienen grandes cantidades de silicatos oscuros (ferromagnsicos) yplagioclasarica en calcio. Son, normalmente, ms oscuras y densas que las flsicas. Losbasaltosson las rocas mficas ms abundantes ya que constituyen lacorteza ocenica.Rocasultramficas. Roca con ms de 90% de silicatos oscuros. Por ejemplo, laperidotita. Aunque son raras en la superficie de la Tierra, se cree que las peridotitas son el constituyente principal delmanto superior.

La siguiente tabla, es una subdivisin simple de rocas gneas, de acuerdo a su composicin y origen:Clasificacin qumica.- tambin se extiende para diferenciar rocas, que son qumicamente similares, de acuerdo aldiagrama TAS, por ejemplo:Ultrapotsicas; rocas conteniendo concentracin molar K2O/Na2O > 3.Peralcalinas; rocas conteniendo concentracin molar (K2O + Na2O)/ Al2O3> 1.Peraluminosas; rocas conteniendo concentracin molar (K2O + Na2O)/ Al2O3< 1.Origen del magma.-El magma se origina de lafusin parcialde rocas preexistentes dentro de lacorteza terrestrey elmanto superiora profundidades que pueden superar los 250km.La corteza de tierra alcanza un promedio de cerca de 35 kilmetros de grueso bajo loscontinentes, pero alcanza solo unos 7-10 kilmetros debajo de losocanos. La corteza continental est compuesta primariamente de rocas sedimentarias que descansan sobre una base cristalina formada de una gran variedad de rocas metamrficas e gneas, incluyendogranulitaygranito. La corteza ocenica est compuesta principalmente porbasalto, ygabro. Ambas cortezas, continental y ocenica, descansan sobre laperidotitadel manto.Las rocas pueden derretirse en respuesta a una disminucin en la presin, a un cambio en la composicin (como una adicin de agua) o a un aumento entemperatura. Otros mecanismos, como la fusin por el impacto de unmeteoritoson mucho menos importantes hoy, durante el crecimiento de la Tierra los innumerables impactos llevaron a la fusin de varios cientos de los kilmetros ms externos de nuestra Tierra temprana, cuando fue probablemente un ocano del magma. Se ha propuesto que impactos de grandes meteoritos en los ltimos cientos millones de aos como un mecanismo responsable del amplio magmatismobaslticode varias grandesprovincias gneas.Origen del magma.-El magma se origina de lafusin parcialde rocas preexistentes dentro de lacorteza terrestrey elmanto superiora profundidades que pueden superar los 250km.La corteza de tierra alcanza un promedio de cerca de 35 kilmetros de grueso bajo loscontinentes, pero alcanza solo unos 7-10 kilmetros debajo de losocanos. La corteza continental est compuesta primariamente de rocas sedimentarias que descansan sobre una base cristalina formada de una gran variedad de rocas metamrficas e gneas, incluyendogranulitaygranito. La corteza ocenica est compuesta principalmente porbasalto, ygabro. Ambas cortezas, continental y ocenica, descansan sobre laperidotita del manto-

Temperatura.-El aumento de temperatura es el factor tpico que conduce a la fusin de las rocas y a la formacin del magma. Puede ocurrir cuando uncuerpo gneocaliente asciende e intruyeen lacortezacuyas rocas se funden. Esto suele ocurrir en loslmites convergentesde lasplacas tectnicascomo por ejemplo la colisin de laIndiacon laplaca Euroasitica.Se cree que el granito y la riolita son rocas gneas que se forman por fusin de la corteza continental debido al aumento de la temperatura. El aumento de la temperatura tambin puede contribuir a la fusin de lalitsferaque se hunde en unazona de subduccin.

Descompresin.-Lafusinpor descompresin ocurre debido a una disminucin de la presin. La temperatura de fusin de la mayora de las rocas se incrementa, en ausencia de agua, con el aumento de la presin, y sta aumenta con la profundidad. As, una roca profunda muy caliente puede seguir enestado slidodebido a la enorme presin de confinamiento a la que est sometida; si la roca asciende y su presin de confinamiento disminuye ms rpidamente que su temperatura (las rocas son malas conductoras del calor), se fundir. Este proceso de fusin, en el movimiento ascendente del manto slido mediantecorrientes de conveccin, es crtico en la dinmica de la Tierra. La fusin por descompresin crea nueva corteza ocenica en lasdorsales ocenicas, originaplumas de mantoque han dado lugar a cadenas de islas comoHawi. La fusin por descompresin es la explicacin ms comninundaciones baslticas(trapp) y lasmesetas ocenicas, dos tipos de grandes provincias gneas.

Efectos del agua y el dixido de carbono.-Otro factor importante que afecta a la temperatura de fusin de las rocas es su contenido en agua y otras sustancias voltiles, que hacen que la roca se funda a temperaturas inferiores a una presin dada. Por ejemplo, en una profundidad de unos 100 kilmetros, la peridotita comienza a fundirse cerca de los 800C, en presencia de agua, pero en su ausencia funde a unos 1.500C. En las zonas desubduccin, conforme una placa ocenica se hunde, el aumento de temperatura y presin expulsan el agua de las rocas de la corteza subducida lo que causa la fusin del manto suprayacente, originndose magmasbaslticosyandesticos. Estos magmas y otros derivados de ellos fueron los que edificaron losarcos de islasvolcnicas en todo elCinturn de fuego del Pacfico.

Efectos del agua La adicin dedixido de carbono(CO2) es una causa mucho menos importante en la formacin de magmas, aunque algunos de ellos se cree que se forman en regiones del manto donde predomina el CO2sobre el agua. A una profundidad de 70km el dixido de carbono hace descender el punto de fusin de la peridotita en 200C; a mayores profundidades el efecto puede ser superior; se calcula que a 200km se reduce entre 450C y 600C. Los magmas que originan rocas como lanefelinita, lacarbonatitay la kimberlita, puede que se generen por el influjo de dixido de carbono en el manto a profundidades mayores de 70 kilmetros.

Facultad de Ingeniera geolgica

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