UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS CURSO: PETROLOGIA El Magma y los Procesos Magmticos

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

CURSO: PETROLOGIA

El Magma y los Procesos Magmticos

MAGMA Y LOS PROCESOS MAGMATICOSEl magma es un sistema multicomponente de sustancias bajo la forma lquida, slida y gaseosa . Es una mezcla de silicatos fundidos a temperaturas entre 600C y mayor de 1 000C.Cuantitativamente los elementos ms importantes son: Oxgeno, silicio, aluminio, calcio, magnesio, hierro, sodio y potasio.Se originan por fusin parcial de la roca en la corteza terrestre (litsfera) y/o interior del manto superior (astensfera).

MAGMA Y LOS PROCESOS MAGMATICOSEl estado slido, lquido y gaseoso, es debido a la temperatura del magma, que esta por encima de los puntos de fusin de determinados componentes.

El punto de fusin del magma se ubica en profundidades entre 100 y 200 Km.

A alta presin las temperaturas de cristalizacin de los minerales son altas.

Una disminucin de la presin tiene una disminucin en la temperatura de fusin o cristalizacin de los minerales.

Puede originarse de la fusin de rocas de diferente composicin qumica (grantica y basltica) o de una solucin homognea que se separa por un proceso llamado diferenciacin magmtica, el cual explicara la formacin de los distintos tipos de rocas gneas.

MAGMA Y LOS PROCESOS MAGMATICOSEl magma es una mezcla de silicatos fundidos a temperaturas entre 600C y mayor de 1 000C.

Cuantitativamente los elementos ms importantes son: Oxgeno, silicio, aluminio, calcio, magnesio, hierro, sodio y potasio.

A travs de una erupcin volcnica asciende hasta la superficie terrestre.

Es producto de la dinmica de placas.

El magmatismo es uno de los que han dado forma a la tierra.

Origen de los magmasPosiblemente se puede originar el magma de una de las tres formas:

1. A partir de alguna zona cuyo estado lquido primitivo ha sido heredado de un periodo remoto de la historia de la tierra.2. Fusin parcial o completa de una roca slida pre-existente.3. Por modificacin de un magma pre-existente por Ejem. Por diferenciacin o contaminacin.

Para que se origine la fusin de rocas debe producirse, - una prdida de presin; - un cambio en la composicin de la roca o, - un incremento sustancial en la temperatura.

5Movimientos del magmaAl ser ms ligero y ms mvil que la roca slida el magma tiende a elevarse en la corteza de la tierra forzado por la presin excesivamente grande de las rocas circundantes.

Cuando llega a profundidades someras donde pueden existir extensas fracturas en las rocas adyacentes, el magma comienza a moverse con ms facilidad.MAGMA Y LOS PROCESOS MAGMATICOS La ViscosidadDepende: De la composicin; cuanto ms cido es ms viscoso. De la temperatura: a mayor temperatura menor viscosidad. Del Contenido de minerales disueltos: a mayor contenido mayor viscosidad. De los gases: cuanto menor sea el contenido de gases mayor ser la viscosidad y,De la presin: al disminuir la presin, los gases se escapan y la viscosidad aumenta. Los cristales formadores del magma previas al enfriamiento se encuentran suspendidos en la mezcla fundida.7FACTORES QUE DETERMINAN LA VISCOSIDAD DEL MAGMA1. CONTENIDO DE SILICE. Magmas con una concentracin de SiO2 entre 45-50 % presentan baja viscosidad; es decir, fluyen con facilidad (tpico de magmas de composicin mfica).

Magmas con una concentracin de SiO2 de alrededor de 70 % son muy viscosos o fluyen con gran dificultad (tpico de magmas de composicin flsica). Esto se debe a que la mayor cantidad de slice promueve reacciones de polimerizacin que hacen al magma mas viscoso.

2. TEMPERATURA MAGMATICA. Un aumento de la temperatura conduce generalmente a una disminucin de la viscosidad de un magma; es decir, una mayor fluidez. Interior de la corteza terrestre la T del magma basltico es inferior a 1000C y la T de los magmas silceos es de 600C a 700C. FACTORES QUE DETERMINAN LA VISCOSIDAD DE UN MAGMA Las T de 700C a 1100C corresponderan a los magmas grantico saturado de agua y las T ms altas corresponderan a los andesticos piroxnicos y a los baslticos.

3. VOLATILES. Un aumento del contenido de voltiles (gases disueltos) produce una disminucin de la viscosidad de un magma, aunque un aumento notable de esta fraccin conduce por lo general a erupciones explosivas.

Son sustancias qumicas lquedas y gaseosas que mantienen el estado lquedo o gaseoso a una T baja que la de los silicatos. Entre ellos tenemos; el agua como gas disuelto, CO2, S2, N2, Ar, Cl2, F2, y H2.

Depende del contenido de slice y en voltiles.

Composicin de los magmas1.- FASE LIQUIDA, Silicatos fundidos (SiO4)-4, (AlO5)-5,cationes libres de Ca+2, Mg+2, Fe+2, K+, Na+, etc con proporciones variables de cationes de Mg, Te, Na, K.

2.- FASE SOLIDA, formados por cristales de Olivino, Piroxeno, Plagioclasa, etc. o fragmentos de rocas.

3.-FASE GASEOSA, formado por componentes voltiles: vapor de agua, dixido de carbono, cidos clorhdrico, brico y sulfhdrico, entre oros.

La fase lquida de los magmas depende de su proporcin en silicatos, que son los componentes ms importantes de las rocas que integran la corteza terrestre.

CATEGORIAS GEOQUIMICAS DEL MAGMALos magmas pueden dividirse en 3 categoras geoqumicas:

1. MAGMA TOLEITICO:

2. MAGMA CALCOALCALINO:

3. MAGMA ALCALINO:

1. MAGMAS TOLEITICOSLos magmas toleticos se fraccionan produciendo Basaltos Toleticos, Andesitas Baslticas y raramente Riolitas.. Qumicamente los basaltos Toleticos tienen 53% SiO2.. Bajas concentraciones de potasio y asociados a algunos elementos incompatibles como Bario, estroncio, rubidio, cesio, zircn plomo, torio y uranio.Las Rocas ToleiticasEstas rocas se derivaron de magmas toleticos, a profundidades entre 80 y 120 Kilmetros.Ocurren como lavas Baslticas ; -En los centros de expansin ocenica o dorsales y, -en los arcos insulares.

2. MAGMAS CALCOALCALINASLos magmas calco alcalinos se originaron: 1. en las zonas de subduccin , 2. por fusin parcial durante el descenso de la placa y subsecuente reaccin entre los magmas silceos y el manto sobreyacente, y 3. seguido por cristalizacin fraccionada en niveles hipabisales de la corteza terrestre.

Las Rocas Calco alcalinasOcurren: 1. En las zonas de Subduccin. 2. En los Arcos magmticos de los arcos insulares maduros. 3. En los Mrgenes continentales.

Las rocas calco alcalinas estn representadas por: A. Las rocas Plutnicas desde el Gabro hasta el Granito, pasando por la Granodiorita y Diorita y,

B. Las rocas Volcnicas, en los Arcos Insulares, siendo la Andesita de dos piroxenos (59% SiO2, K ) y elementos como: rubidio, estroncio, bario, zircn y uranio.

C. Las rocas ms Silceas, en los Mrgenes Continentales, como; la Dacita y Riolitas (61 62% SiO2), concentraciones de K y elementos como ; rubidio, estroncio, bario, zircn, torio, uranio, etc.,

3. MAGMAS ALCALINOSLos magmas alcalinos se fraccionan en; 1. Rocas shoshonticas en las zonas orognicas, 2. sienitas e ijolitas en las zonas cratnicas, 3. Qumicamente bajos en SiO2 (44 a 47% 4. Alto contenido de alcalis (Na2O y K2O), 5. rocas peralcalinas en zonas cratnicas: Kimberlitas y carbonatitas.

Las rocas alcalinasLas rocas alcalinas ocurren : 1. en las zonas de Rift intracontinentales, 2. En las fallas de transformacin y, 3. en los trasarcos magmticos de los mrgenes continentales.Factores de la Evolucin MagmticaToda las rocas gneas se originan de un magma basltico primario, el cual, al evolucionar, se va convirtiendo cada vez en un magma cido o silceo hasta llegar al granito.En otras palabras, la composicin de los magmas primarios finalmente se modifica para producir una gran variedad de rocas, desde el gabro hasta el granito.Por lo cual se conciben actualmente tres fenmenos:1.- Diferenciacin Magmtica:a). Migracin de iones, consecuencia del gradiente geotrmico de T.b). Transferencia gaseosa, ascenso de burbujas colectan y transportan los constituyentes voltiles del magma de un lugar a otro.c). Fusin homognea, se dividen en dos o ms fracciones inmiscibles para el caso de formacin de sulfuros.Factores de la Evolucin Magmtica2.- Cristalizacin Fraccionada,significa una precipitacin de cristales en el magma por efecto de la gravedad. Esto implica que los cristales de mayor densidad se irn a las partes ms bajas de la masa fundida residual y pueden volverse a fundir.

3.- La asimilacin o digestin y la mezcla de magmas, el magma es modificado y contaminado por la asimilacin (incorporacin y fusin), de rocas de caja, es capaz de incorporar rocas extraas a su composicin, disolvindolas en su contactos e incorporarlos a sus sustancias durante su recorrido, observndose rocas englobadas a modo de enclaves o xenolitos.

El magma slo puede fundir los minerales con temperaturas de fusin o cristalizacin menores, en comparacin con la T del magma. Ejemplo, un magma de composicin andestica no es capaz de asimilar los minerales de olivino y anortita de Tf ms altas. Mezcla de MagmasLas rocas hbridas, particularmente las volcnicas e intrusivas someras, tambin pueden producirse por la mezcla de magmas parcialmente cristalizados.

Por ejemplo: ciertas tobas en el Per consisten principalmente de pequeas partculas de vidrio cuyos ndices de refraccin, notablemente diferentes, indican una amplia variacin en la composicin.

20Magmas PrimariosUn magma primario es una enorme magma no contaminada que existe en el principio de un ciclo petrognico y que en determinado tiempo pueden dar origen a varios productos derivados.

Se consideran dos grandes familias de magmas primarios:Magma baslticoMagma grantico.Magma BasalticoSe forman en las zonas continentalesTambin llamados magmas mficosContienen 50% de SiO2Rango de temperatura de 900 a 1200CProducen familia de rocas gabro-basaltoMagma GraniticoSe forman en las zonas de subduccin de la corteza ocenica con las placas continentales.Tambin conocido como magma silceoContienen 56-75% de SiO2Rango de temperatura bajo 850CProduce rocas de la familia granito- riolitaSerie de Reacciones de BowenN.L. Bowen (1922) descubri que los silicatos se pueden ordenar en dos series de cristalizacin .La series de reacciones de Bowen , significa el orden que suelen seguir los minerales en la cristalizacin magmtica a partir de un magma basltico.

Se establece dos tipos dos tipos de reacciones: Continua y Discontinua, es decir, que cada uno de los minerales que integran las dos series de cristalizacin se deriva del mineral precedente, como resultado de una reaccin qumica con el lquedo remanente del magma.

Serie de Reacciones de Bowen1.- Serie de Reaccin Discontinua, es el cambio brusco en la composicin qumica y estructura cristalina y todo los minerales son de color oscuro, por tener cada nuevo ferromagnesiano una estructura cristalina diferente del mineral precedente.

En esta serie el olivino es el primero en formarse; se compone de tetraedros individuales unidos por iones positivos de hierro y magnesio. Luego se forman piroxeno alrededor de cadenas individuales de tetraedros; el anfibol de cadenas dobles y la biotita alrededor de lminas de tetraedros.

Serie de Reacciones de Bowen2.- Serie de reaccin Continua, es el cambio gradual de la composicin qumica que mantiene constante la estructura cristalina , as como los minerales son de colores claros.

Entre los feldespatos, el primero en formarse es la anortita, este mineral cristaliza aproximadamente a la misma T del olivino.La anortita en el lquido remanente del magma, asimila gradualmente cantidades cada vez mayores de sodio; finalmente, cuando todo el calcio caracterstico de la anortita ha sido reemplazado por sodio, el mineral resultante es la albita.

Serie de Cristalizacin de Bowen

Serie de Cristalizacin de BowenSegn el principio de Bowen se puede explicar lo siguiente: A). La diferencia en algunas masas gneas, cuya BASE es rica en OLIVINO y en el TOPE rica en SILICE. B). el porqu las primeras erupciones de un volcn son BASICAS y las ltimas son ACIDAS. C). Obtener a partir de magmas BASICOS, rocas cada vez ms SILICEAS, hasta llegar a una roca de composicin GRANITICA (ACIDA).Etapas en la Consolidacin del Magma1.-Etapa Ortomagmtica: (900-600C) durante la cual son formados nicamente los minerales pirogenticos. Llamado tambin periodo de cristalizacin, durante el cual se desarrollan minerales hidroxlicos debajo contenido de agua.

2.-Etapa Pegmattica: ( 600-800C), durante gran parte de la cual coexisten las fases lquidas (fusin de silicatos), cristalina y gaseosa (acuosos). Cristalizan grandes cantidades de silicatos con elementos raros y no compatibles tales como Berilo, Boro, Niobio y otros. 3.-Etapa Pneumatoltica: (400-600C) existe un equilibrio entre cristales y gases.

Etapas en la Consolidacin del Magma4.-Etapa Hidrotermal: (100-400C) se mantiene un equilibrio entre cristales, soluciones acuosas y gases acuosos. Juega un papel importante en la formacin de yacimientos minerales, ste sistema depende mucho de la temperatura y presin. La materia residual final del magma es una solucin acuosa rica en Slice, en estado lquido a T bajas y forman filones rocosos. Esta fase hidroterrmal puede dividirse en : a.- Katatermal. (400 300C). b.- Mesotermal. (300 200C) c.- Epitermal. (200 100C).5.-Etapa Teletermal. (< 100C ).Origen de Rocas gneasSe forman por el enfriamiento y consolidacin del magma.La mayora de las rocas volcnicas provienen de magmas que fueron lquidos en su mayor parte.Algunas parecen que han sido formadas por la intrusin de material rocoso mvil, del cual una parte muy pequea era lquida en el momento del emplazamiento.Se concluye que las rocas volcnicas y la mayora de las plutnicas se originan de dos magmas primarios diferentes, aun cuando la variacin en su composicin es casi la misma.Dentro de los componentes de las rocas gneas, destacan los silicatos, los cuales estan representados en los siguientes grupos: 1. Los feldespatos. Son de composicin silicoalumnicos, y pueden ser de Na y K. Los minerales representativos son: la ortoclasa, la microclina, la plagiclasa sdica, la plagiclasa clcica, la sanidina, etc. 2. Los feldespatoides. Contienen los mismos elementos que los feldespatos, es deficiente en slice nunca estan asociados con cuarzo primario. Los minerales representativos son: la nefelina, la leucita, melilita, calcofilita, calsilita, sodalita, etc. 3. El olivino. Su composicin vara desde la forsterita, olivino, tefroita, la larsenita (PbZnSiO2) , la fayalita etc. 4. Los piroxenos. Son los minerales en los que predominan elementos como el Ca, Mg, Fe y Al. Los minerales representativos son: enstatita, hiperstena, dipsido, augita, hedenbergita, jadeita, etc.

COMPOSICION DE LAS ROCAS IGNEASCOMPOSICION MINERALOGICA DE LAS ROCAS IGNEAS 5. Los anfboles. Tienen la misma composicin qumica de lso piroxenos y slo difieren en las propiedades fsicas y pticas. Los minerales representativos son: tremolita, actinolita, hornblenda, galucfano, antofilita, etc.

6. Las micas. Son minerales silicoalumnicos, con cristalizacin laminar hexagonal. Los minerales representativos son: biotita (mica negra), muscovita (mica blanca), flogopita (mica roja), lepidolita , etc.

7. La slice. Es otro grupo de minerales muy importante en la formacin de las rocas gneas. La lice se presenta en la naturaleza bajo cinco minerales distintas: cuarzo, calcedonia, palo, tridimita, y cristobalita.

CLASIFICACION QUIMICA DE LAS ROCAS IGNEAS 1. Contenido de Slice. Esta basado en funcin del contenido de slice. De acuerdo a esta baselas rocas gneasse clasifican en: a) Acidas : SiO2 mayor de 66%. b) Intermedias : Sio2 de 52 a 66%. c) Bsicas : SiO2 de 45 a 52%. d) Ultrabsicas : SiO2 menor de 45%. Esta terminologa viene del hecho de que el SiO2 forma un cido cuando se disuelve en el agua (el SiO2 tiene muy baja solubilidad y forma un cido muy dbil). Muchos gelogos piensan que los trminos cidos y bsicos no son correctos; se prefiere el uso de los flsicos, intermedio, mficos y ultramficos para los cuatro grupos dados.

CLASIFICACION QUIMICA DE LAS ROCAS IGNEAS2. Saturacin de Slice. S.J.Shand dividi los minerales de las rocas gneas en dos grupos: a) Minerales saturados, aquellos que pueden coexistir con el cuarzo, el feldespato, piroxeno, piroxeno, anfibol, mica, ilmenita, etc. 3. Saturacin de Almina.. Esta clasificacin de saturacin involucra a la almina Al2O3 y la abundancia relativa a K2O, Na2O y CaO. Se propuso cuatro grupos de rocas gneas en trminos de saturacin de almina:

a) Rocas Peraluminoso. Cuando la almina (Al2O3) es mayor que Na2O + K2O y contienen minerales como: la muscovita, biotita, topacio, turmalina o granate Fe-Mn y andalusita. b) Rocas meta-alumnicas. La almina es mayor que Na2O + K2O, pero menor que CaO + Na2O + K2O, contiene minerales como la biotita y hornblenda; la norma contiene anortita.

CLASIFICACION QUIMICA DE LAS ROCAS IGNEAS c) Rocas subalumnicas. La almina (Al2O3) es igual Na2O + K2O; estas rocas contienen minerales no aluminosos como olivino, hiperstena y la norma contiene minerales bajos en aluminio. d) Rocas peralcalinas. La almina (Al2O3) es menor que Na2O + K2O, ocurren minerales como: la egerina y riebeckita; la norma contiene minerales como la acmita.4. Index Alcalis-Oxido de Calcio. Es la clasificacin propuesta por Peacock basados en porcentaje de peso de Si2O, a partir del cual propone cuatro subdivisiones: a) Clcicas : Si2O mayor de 62%. b) Calco-alcalinas : Si2O de 56 a 62%. c) Alcalino-clcico: Si2O de 51 a 56%. d) Alcalino : Si2O menor de 51%.

Asociaciones o Familias de Rocas gneasUna amplia regin se llama Provincia Petrogrfica, si las rocas gneas que contiene son aproximadamente de la misma edad y si han sido derivadas del mismo magma paterno.Desde el punto de vista de la qumica, las series de rocas gneas se dividen en cuatro grupos:

Clcica.Calci -alcalina.Alcalina- calcica.Alcalina.