Geologa Fsica Rocas gneasIng. Silvia LlanoROCAS IGNEASLas rocas gneas se forman por el enfriamiento y la solidificacin de materia rocosa fundida, el magma. Si el enfriamiento se produce lentamente bajo la superficie se forman rocas con cristales grandes denominadas rocas plutnicas o intrusivas, mientras que si el enfriamiento se produce rpidamente sobre la superficie, por ejemplo, tras una erupcin volcnica, se forman rocas con cristales invisibles conocidas como rocas volcnicas o extrusivas. La mayor parte de los 700 tipos de rocas gneas que se han descrito se han formado bajo la superficie de la corteza terrestre. Ejemplos de rocas gneas son: la diorita, la riolita, el prfido, el gabro, el basalto y el granito.

1. Importancia geolgicaLas 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 de rocas sedimentarias y metamrficas.Las rocas gneas son geolgicamente importantes porque: Sus minerales, y qumica global dan informacin sobre la composicin del manto 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 de datado radiomtrico, y as puede ser comparadas con estratos 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 (ver tectnica de placas); En algunas circunstancias especiales, contienen importantes depsitos minerales, como tungsteno, estao y uranio, comnmente asociados a granitos, cromo y platino, comnmente asociados a gabros.2. Clasificacin de rocas gneasSegn su origen en:2.1. Plutnicas:Formadas a grandes profundidades en condiciones de alta presin y alta temperatura, con lento descenso de sta y sin prdida de gases magmticos.

Granito, la roca plutnica ms comn.

2.2. Hipoabisales (o filonianas):Formadas a profundidades intermedias gracias al desplazamiento parcial (sin llegar a aflorar) de masas de magma, y con enfriamiento ms rpido de ste por las dimensiones limitadas de los filones en que se inyecta.2.3. Volcnicas (o extrusivas):Formadas por consolidacin rpida del magma a nivel superficial o subsuperficial, bajo condiciones atmosfricas o cuasi-atmosfricas.

Basalto (roca volcnica); las lneas claras muestran la direccin del flujo de lava.3. Por su grado de cristalizacin:

3.1. Holocristalinas: Cuando se encuentran totalmente cristalizadas3.2. Hipocristalinas: Cuando se encuentran parcialmente cristalizadas 3.3. Vtreas o hialina: Cuando toda la masa es amorfa.4. Segn su estructura:Otra forma de clasificar la estructura es atendiendo a la forma de los cristales:4.1. Estructura idiomorfaEs aqulla en la que dominan los cristales euhedrales (cristales que han desarrollado sus formas libremente al haberse formado en un magma fluido sin impedimentos laterales de espacio).4.2. Estructura hipidiomorfaEs aqulla en la que dominan los cristales anhedrales (formas cristalinas imperfectas porque han tenido que acomodarse a los espacios disponibles que quedaban en el magma ya repleto de cristales).5. Las rocasextrusivas, efusivas o5.1. Volcnicas:Originadas por el rpido enfriamiento de los magmas que llegan a la superficie terrestre en los procesos volcnicos; se distinguen:5.1. Lavas:Masas magmticas parcialmente desgasificadas, que dan lugar a las coladas, domos, pitones, lavas almohadilladas.

5.2. Piroclsticos:Fragmentos que caen en estado slido en las zonas prximas a los volcanes y que incluyen cenizas, lapillo y bombas volcnicas.6. Las rocas intrusivas:Originadas a partir del magma que se ha enfriado y solidificado en el interior de la corteza Se distinguen dos tipos:6.1. Rocasplutnicas:Cuya forma de afloramiento caracterstico es el Plutn, cuerpo intrusito de grandes dimensiones, de geometra muy diversa y que ocupa los ncleos de losorogenos; entre otras, incluye las rocas granticas.

6.2.Rocashipoabisales,subvolcanicasofilonianas:Que sepresentan en forma de filones o diques (roca gneaintrusivadiscordante en forma tabular), rellenando grietas. Son mucho menos abundante que lasplutnicasy se encuentra casi siempre, asociadas a ellas en los grandes plutones; incluye las pegmatitas, lasaplitas, losporfidosylamprofidos.6.3. Rocas Flsicas (Granticas) Granito. El granito es quiz la mejor conocida de todas las rocas gneas (Figura ROCIGN-7A). Esto se debe en parte a su belleza natural, que se intensifica cuando se pule, y en parte a su abundancia en la corteza contienental. Las losas de granito pulido se utilizan habitualmente para las tumbas y los monumentos y como piedras de construccin . son zonas bien conocidas de Estados Unidos de donde se extrae el granito, entre otras, Barre, Vermont, el monte Airy, Carolina del Norte, Saint Cloud, Minnesota.

El granito es una roca fanertica compuesta alrededor del 25 por ciento de cuarzo y aproximadamente el 65 por ciento de feldespato, Principalmente las variedades ricas en potasio y sodio. Los cristales de cuarzo, de forma aproximadamente esferica, suelen ser vtreos y de color claro a gris claro.

6.4. Rocas Intermedias (Andesticas) Andesita. La andesita es una roca de color gris medio, de grano fino y de origen volcnico, su nombre procede de los andes de Amrica del Sur, donde numerosos volcanes estn formados por este tipo de roca. Adems de los de los Andes, muchas de las estructuras volcnicas que rodean el ocano pacfico son de composicin andestica. La andesita muestra frecuentemente una textura porfdica (Figura ROCIGN-10). Cuando ste es el caso, los fenocristales suelen ser cristales claros y rectangulares de plagioclasa o cristales negros y alargados de anfbol. La andesita se parece a menudo a la riolita , de modo que su identificacin suele requerir el examen microscpico para verificar la abundancia, la falta, de cristales de cuarzo. La andesita contiene cantidades pequeas de cuarzo, mientras que la rioltia est compuesta de aproximadamente un 25 por ciento de cuarzo.

Figura ROCIGN-10. Andesita Porfidica.6.5. Rocas Mficas (Baslticas).Basalto. El basalto es una roca volcnica de grano fino y de color verde oscuro a negro, compuesta fundamentalmente por piroxceno y plagioclasa rica en calcio con cantidades menores de olivino y anfbol (Figura ROCIGN-12A). Cuando es porfdico, el basalto contiene comnmente fenocristales pequeos de plagioclasa clcica de colores claros o fenocristales de olivino de aspecto vtreo embebidos en una pasta oscura.6.6. Rocas PiroclsticasLas rocas piroclasticas estn compuestas por fragmentos expulsados durante una erupcin volcnica. Una de las rocas piroclsticas ms comunes, denominada toba, se compone fundamentalmente de diminutos fragmentos del tamao de cenizas que se cementaron despus de su cada. En situaciones donde las partculas de cenizas permanecieron lo suficientemente calientes como para fundirse, la roca se denomina toba soldada. Aunque las tobas soldadas son fundamentalmente diminutos copos vtreos, pueden contener fragmentos de pumita del tamao de una nuez y otros fragmentos de roca.

7. Clasificacin: por su textura y composicin

Conjunto de Rocas gneas.7.1. Factores que afectan el tamao de los cristales.Tres factores contribuyen a la textura de las rocas gneas: La velocidad a la cual se enfra el magma La cantidad de slice presente La Cantidad de gases disueltos en el magma7.2. Tamao absoluto de los granos minerales (ogranulidad)

Se distinguen rocas:7.2.1. Faneritica:Es las que los cristales minerales son perceptibles a simple vista.

7.2.2. Porfiritica:Combinacin de minerales visibles y no visibles.

7.2.3. Afanitica:En la que los granos minerales no son perceptibles a simple vista.

Riolita (textura afantica).

7.2.4. Vtrea:En la que no aparecen granos minerales cristalizados, sino materia amorfa; en otras palabras, que tiene aspecto de vidrio generalmente oscuro. . Durante algunas erupciones volcnicas la roca fundida es expulsada hacia la atmsfera donde se enfra rpidamente. Este enfriamiento rpido puede generar rocas que tienen una textura vtrea.

Obsidiana (textura vtrea).

7.2.5. Piroclsticos:Aquellas que contiene poros. Algunas rocas gneas se forman por la consolidacin de fragmentos de roca individuales que son emitidos durante erupciones volcnicas violentas. Las partculas expulsadas pueden ser cenizas muy finas, gotas fundidas o grandes bloques angulares arrancados de las paredes de la chimenea volcnica durante la erupcin.

Brecha volcnica (textura Piroclsticos).7.3. Textura pegmatita.Bajo condiciones especiales, pueden formarse rocas gneas de grano especialmente grueso, denominadas pegmatitas. Esas rocas, que estn

compuestas por cristales interconectados todos mayores de un centmetro de dimetro, se dice que tienen una textura pegmattica. La mayora de las pegmatitas se encuentran alrededor de los mrgenes de las rocas plutnicas como pequeas masas o venas delgadas que comnmente se extienden en la roca husped adyacente.Las pegmatitas se forman en las ltimas etapas de la cristalizacin, cuando el agua y otros voltiles, como el cloro, el flor y el azufre, forman un porcentaje inusualmente elevado del fundido. Dado que la migracin inica aumenta en ambos ambientes ricos en lquido, los cristales que se forman son anormalmente grandes. Por tanto, los grandes cristales que se forman son anormalmente grandes. Por tanto, los grandes cristales de las pegmatitas no son consecuencia de historias de enfriamiento excesivamente largas, sino que son consecuencia del ambiente rico en lquido en el que lugar la cristalizacin.La composicin de la mayor parte de las pegmatitas es parecida a la del granito. Por tanto, las pegmatitas contienen cristales grandes de cuarzo, feldespato y moscovita.7.4. Composicin qumica

Aproximacin a la mineraloga de las rocas gneas en funcin de su contenido en slice.

Andesita.

Peridotita con crisotilo.

Las rocas gneas estn compuestas fundamentalmente por silicatos (SiO44-); estos dos elementos, ms los iones aluminio, calcio, sodio, potasio, magnesio y hierro constituyen 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:37.4.1. Silicatos oscuros o ferromagnsicos. Son minerales ricos en hierro y en magnesio y bajo contenido en slice. Por ejemplo, el olivino, el anfbol y el piroxeno.7.4.2. 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. El cuarzo, la moscovita y los feldespatos pertenecen a este grupo.Las rocas gneas pueden clasificarse, en funcin de la proporcin de silicatos claros y oscuros, como sigue:7.4.3. Rocas flsicas o de composicin grantica. Son rocas ricas en slice (un 70%), en las que predomina el cuarzo y el feldespato, como por ejemplo el granito y la riolita. Son, en general, de colores claros, y tienen baja densidad. Adems de cuarzo y feldespato poseen normalmente un 10% de silicatos oscuros, usualmente biotita y anfbol. Las rocas flsicas son los constituyentes principales de la corteza continental.7.4.4. Rocas andesticas o de composicin intermedia. Son las rocas comprendidas entre las rocas flsicas y mficas. Reciben su nombre por la andesita, las ms comn de las rocas intermedias. Contienen al menos del 25% de silicatos oscuros, principalmente anfbol, piroxeno y biotita ms

plagioclasa. Estas rocas estn asociadas en general a la actividad volcnica de los mrgenes continentales (bordes convergentes).7.4.5. Rocas mficas o de composicin basltica. Son rocas que tienen grandes cantidades de silicatos oscuros (ferromagnsicos) y plagioclasa rica en calcio. Son, normalmente, ms oscuras y densas que las flsicas. Los basaltos son las rocas mficas ms abundantes ya que constituyen la corteza ocenica.7.4.6. Rocas ultramficas. Roca con ms de 90% de silicatos oscuros. Por ejemplo, la peridotita. Aunque son raras en la superficie de la Tierra, se cree que las peridotitas son el constituyente principal del manto superior.La siguiente tabla, es una subdivisin simple de rocas gneas, de acuerdo a su composicin y origen:Composicin

OrigenFlsicasAndesticasMficasUltramficas

IntrusivoGranitoDioritaGabroPeridotita

ExtrusivoRiolitaAndesitaBasaltoKomatita

8. Clasificacinde las rocas magmticas segn su contenido en slice (SiO2).El contenido en slice es un buen indicador para clasificar las rocas magmticas en:

8.1.Acidas:Como el granito y lariolita, con un contenido en slice superior al 66%.8.2.Intermedias:Como la diorita y la andesita, cuyo contenido en slice oscila entre el 66% y el 52%.8.3.Bsicas:Como el basalto o el gabro, con un contenido en slice que oscila entre el 52% y el 45%.8.4.Ultra bsicas:Como laperiotita, con un contenido en slice inferior al 45%.

9. Formacin de las Rocas gneas.La fusin de las rocas, que tiene lugar en las capas profundas de la corteza terrestre, depende de varios factores:9.1. Temperatura: es el factor fundamental. La cantidad de calor necesaria para fundir las rocas variar en funcin del tipo de minerales presentes en la mezcla.9.2. Presin: esta variable influye de un modo determinante, pues, cuanto mayor sea la presin, ms temperatura ser necesaria para fundir los minerales.9.3. Minerales: las diferentes propiedades de los minerales de la mezcla influyen en las caractersticas del magma. El slice, por ejemplo, aumenta la viscosidad. La presencia de gases, por el contrario, genera magmas fluidos. El agua disuelta entre los minerales hace que la temperatura necesaria para la fusin se reduzca considerablemente.

10.Tipos de emplazamientos de las rocas gneas.

11. Caracterstica:Las rocas gneas presentan una serie de caractersticas particulares:11.1. Estructura cristalina.11.2. Textura: puede serFaneritica(los cristales son visibles a simple vista) o afantica(cristales microscpicos).11.3. Emplazamiento: puede serintrusivo(formada en el interior de la Tierra). Extrusivas(formada en el exterior). Estas ltimas tambin se denominanrocas volcnicas.12. Composicin:Las rocas gneas estn constituidas principalmente por:Feldespatos 50%

Cuarzo 20%Olivino, piroxenos y anfibol17%Micas 7%Los dems minerales se encuentran en pequeas proporciones.Las rocas gneas, pueden ser clasificadas, de acuerdo a parmetros qumicos, o mineralgicos13. Abundancia de las especies minerales principales

La abundancia (en volumen) de un mineral en una roca se denominaabundancia modal. Lamodade una roca es, por tanto, la abundancia volumtrica de sus minerales constituyentes expresada en porcentajes sobre cien (% vol). Desde el punto de vista de su abundancia, los minerales se clasifican en:13.1. Minerales principales: Aquellos cuyo contenido es superior al 5% en la roca.13.2. Minerales de segundo orden: (accesorios mayores) con contenidos entre el 2 y 5% en la roca.13.3. Minerales accesorios: Su contenido es inferior al 2% en la roca.Para clasificar una roca gnea en base a su moda, se utilizan diagramas ternarios en los que se representan los contenidos de minerales primarios(no se utilizan los secundarios, formados despus de la cristalizacin del magma).

Q: Polimorfos de SiO2 (tpicamente cuarzo, aunque tambien tridimita y cristobalita en algunas rocas gneas cristalizadas a altas temperaturas). A: Feldespato alcalino, incluyendo feldespato potsico (sanidina, ortosa y/o microclina) y albita (trmino de la serie de las plagioclasas con porcentajes molares de anortita entre 0 y 5 %). P: Plagioclasa (todos los trminos de la serie de las plagioclasas con procentajes molares de anortita entre 95 y 100 %) y escapolita. F: Feldespatoides (leucita, pseudoleucita, nefelina, analcima, sodalita, noseana, kalsilita, haiiyna, cancrinita). M: Minerales mficos (micas, anfboles, piroxenos, olivino), minerales opacos en luz transmitida (magnetita, ilmenita), epidota, allanita, granate, melilita, monticellita, carbonatos primarios y accesorios (circn, apatito, titanita, etc).Desde el punto de vista de las clasificaciones modales, los minerales de los grupos Q, A, P Y F comprende los mineralesflsicos, (de "fel" y "si", acronimos de feldespatos, feldespatoides, minerales del S, o sea, minerales ricos en Si, Al,

Ca, Na, y K) y los minerales del grupo M sonmficos(de "m" y "f", acrnimos de los elementos Mg y Fe, o sea, mineralesferromagnesianos).Desde el punto de vista delndice de colorse utiliza el porcentaje de minerales mficos M' (= M menos moscovita, apatito, carbonatos primarios). Hololeucocrtica: 0-10% Leucocrtica: 10-35% Mesocrtica: 35-65% Melanocrtica: 65-90% Holomelanocrtica: 90-100%14. Origen del magmaEl magma se origina de la fusin parcial de rocas preexistentes dentro de la corteza terrestre y el manto superior a profundidades que pueden superar los 250km.3 La corteza de tierra alcanza un promedio de cerca de 35 kilmetros de grueso bajo los continentes, pero alcanza solo unos 7-10 kilmetros debajo de los ocanos. 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, incluyendo granulita y granito. La corteza ocenica est compuesta principalmente por basalto, y gabro. Ambas cortezas, continental y ocenica, descansan sobre la peridotita del manto.15. Magmas. El material de las rocas gneas.15.1. Rocas gnea IntroduccinEn nuestra discusin del ciclo de las rocas, se seal que las rocas gneas (ignis= fuego) se forman conforme se enfra y solidifica una roca fundida. Abundantes pruebas apoyan el hecho de que el material parental de las rocas gneas,

denominado magma, se forma por un proceso denominado fusin parcial. La fusin parcial se produce a varios niveles dentro de la corteza terrestre y el manto superior a profundidades que pueden superar los 250 kilmetrosUna vez formado, un cuerpo magmtico asciende por flotacin hacia la superficie porque es menos denso que las rocas que los rodean. Cuando la roca fundida se abre camino hacia la superficie, produce una erupcin volcnica espectacular. El magma que alcanza la superficie de la superficie se denomina lava. A veces la lava se emite en forma de surtidores que se producen cuando los gases que escapan impulsan la roca fundida desde las cmara magmtica. En otras ocasiones el magma es expulsado de una chimenea de una manera explosiva, provocando una erupcin catastrfica. Sin embargo, no todas las erupciones son violentas; algunos volcanes generan tranquilas emisiones de lavas muy fluidas.

15.2. Son las Lavas y Los magmas lo mismo?No, pero su composicin podra ser similar. Ambos trminos describen roca fundida o lquida. El magma existe debajo de la superficie de la Tierra, y la lava es

Roca fundida que ha alcanzado la superficie. Por esta razn pueden tener una composicin similar. La Lava se produce a partir del magma, pero en general ha perdido materiales que escapan en forma de gaseosa, como el vapor de agua.15.3.De los magmas a las Rocas:Conforme se enfra un magma, los iones del fundido empiezan a perder movilidad y a disponerse en estructuras cristalinas ordenadas. Este proceso, denominado cristalizacin, genera granos minerales silicatados que se encuentran dentro del fundido remanente.Antes de examinar como cristaliza un magma, veamos primero cmo se funde un slido cristalino sencillo. En cualquier slido cristalino, los iones estn dispuestos segn empaquetado regular. Sin embargo, no carecen de movimiento. Exhiben un tipo de vibracin restringida alrededor de puntos fijos. Conforme la temperatura aumenta, los iones vibran cada vez ms deprisa y, por consiguiente, colisionan con ms intensidad con sus vecinos.Por tanto, el calentamiento hace que los iones ocupen ms espacio provocando la expansin del slido., que consiste en iones uniformemente empaquetados, en un lquido compuesto por iones desordenados que se mueven libremente.

A. Vista de cerca de cristales entrecrecidos en una roca gnea de grano grueso. Los cristales ms grandes tienen alrededor de un centmetro de longitud.B. Microfotografa de cristales entrecrecidos en una roca gnea de grano grueso. (Fotos de E.J Tarbuck)16. Serie de reaccin de Bowen y composicin de las rocas gneasRecordemos que el hielo se congela a una nica temperatura mientras que un magma cristaliza en un intervalo de al menos 200C. en el laboratorio, el equipo de Bowen demostr que, conforme se enfra el magma basltico, los minerales tienden a cristalizar de una manera sistemtica que est en funcin de sus puntos de fusin. Como se muestra en la figura IGN-18, el primer mineral que cristaliza a partir de un magma basltico es el ferromagnesiano olivino. El enfriamiento adicional genera plagioclasa rica en calcio, as como piroxeno, y as sucesivamente segn el diagrama. Durante el proceso de cristalizacin, la composicin de la porcin lquida del magma cambia continuamente. Por ejemplo,

en la etapa en la que alrededor de una tercera parte del magma se ha solidifcado, el fundido carecer casi por completo de hierro, magnesio y calcio porque esos elementos son constituyentes de los mienerales que se formaron primero. La eliminacin de esos elementos del fundido har que se enriquezca en sodio y potasio. Adems, dado que el magma basltico original contena alrededor del 50 por ciento de slice (SiO2), la cristalizacin del mineral formado primero, el olivino, que contiene solo alrededor del 40 por ciento de slice, deja el fundido restante ms rico en (SiO2), por tanto, el componente slice del fundido tambin se enriquece conforme evoluciona el magma.Bowen demostr tambin que si los componentes slidos de un magma permanecen en contacto con el fundido restante, reaccionarn qumicamente y evolucionarn al siguiente mineral de la secuencia mostrada en la figura ROCIGN-18. Por esta razn, esta disposicin de minerales lleg a ser conocida como serie de reacciones de Bowen (Recuadro ROCIGN-03). Como comentaremos ms adelante, en algunos ambientes naturales los minerales formados en primer lugar suelen separarse del fundido, interrumpiendo as cualquier reaccin qumica ulterior. El diagrama de la serie de reaccin Bowen de la figura ROCIGN-18 decribe la secuencia de cristalizacin de los minerales a partir del magma de una composicin media en condiciones de laboratorio. Pruebas de que este modelo de cristalizacin tan idealizado se aproxima a lo que puede ocurrir en la naturaleza proceden del anlisis de las rocas gneas. En particular, encontramos que los minerales que se forman bajo el mismo rgimen de temperaturas general en la serie de reaccin Bowen se encuentran juntos en las rocas gneas. Por ejemplo, ntese en la figura IGN-18 que los minerales cuarzo, feldespato potsico y moscovita, que estn localizados en la misma regin del diagrama de Bowen, suelen encontrarse juntos como constituyentes principales de la roca gnea plutnica granito.

Figura ROCIGN-18. La serie de reacin Bowen muestra la secuencia en la cual cristalizan los minerales a partir de un magma. Compare esta figura con la composicin mineral de los grupos de rocas de la figura ROCIGN-06. Obsrvese que cada grupo de rocas est definido por minerales que cristalizan en el mismo intervalo de temperaturas.

SEMESTRE II