Download Tema 2: Clasificación y nomenclatura de las rocas ígneas

Tema 2: Clasificación
y nomenclatura de las
rocas ígneas
Análisis de roca total
de 41,000 rocas
ígneas alrededor del
mundo
Continuidad en las
composiciones de las
rocas
Variedad de texturas
Ambientes geológicos
diversos
Parámetros usados para la
clasificación de rocas ígneas
1. Cualitativa: observaciones petrográficas (p.e.
presencia o ausencia de Qtz, textura)
2. Cuantitativa: datos petrográficos (p.e. % Qtz)
3. Composición química (p.e. posición en el
diagrama TAS)
Clasificación cualitativa: tamaño
de grano
Clasificación cualitativa: tamaño
de grano
Roca con mineralogía
basáltica
• Basalto
• Microgabro: dolerita o
diabasa
• Gabro
Clasificación por el % mineral:
índice de color
• Proporción de minerales claros y minerales
oscuros (% en volumen)
• Oscuros: máficos o ferromagnesianos
• Claros: félsicos
• % de minerales máficos = índice de color
• Conteo de puntos
Clasificación por el % mineral:
índice de color
Composición por composición
química: ácido v.s. básico
• Es necesario hacer un análisis químico de la
roca
• No es posible clasificar una muestra colectada
en campo o estudiada bajo el microscopio
Clasificación por composición
química: ácido v.s. básico
• Contenido de SiO2 ≠ contenido de cuarzo
 Contenido de SiO2----> 40% - 75% (componente químico)
 Contenido de cuarzo ≤ 30% (mineral)
Nomenclatura de rocas ígneas
Cualitativa
Petrografía
Cuantitativa
Composición modal
Textura: tamaño de
grano y arreglo mineral
Composición química
Nomenclatura petrográfica
COMPOSICIÓN MODAL
1. Minerales esenciales: su presencia determina el nombre
de la roca.
2. Minerales tipo: su presencia no determina el nombre de la
roca pero permite calificarla, distinguiéndola de otras.
3. Minerales accesorios: minerales que nos dan poca
información de la composición de la roca y no contribuyen a la
nomenclatura.
4. Minerales post-magmáticos: minerales que se forman
después de la cristalización completa del magma (hidrotermales,
secundarios).
Minerales esenciales
p.e. basalto: plagioclasa, augita
Minerales tipo
p.e. olivino en un basalto: basalto de olivino
ol
Minerales accesorios
apatito
zircón
titanita
Además:
Óxidos de Fe-Ti son minerales
accesorios comunes en rocas
ígneas (p.e. ilmenita,
magnetita, etc.)
Minerales postmagmáticos
zeolitas
hidrotermal
clorita
sericita
reemplazamiento secundario
Ejemplos de la jerarquización mineralógica en
rocas ígneas de grano fino
Rocas de grano grueso con base en la composición modal
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
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.
Q
Streckeisen
90
Si M < 90 %
90
Granitoide
rico en cuarzo
60
60
Granito
Sieno-
Cuarzosienita
feldespática 20
Sienita
feldespática 5
A
10
10
Sienita
feldespática
feldespatoidea
Cuarzosienita
Sienita 35
Sienita
feldespatoidea
Clasificación basada en la composición
modal
IUGS
Monzo-
Cuarzomonzonita
Monzonita
Monzonita
feldespatoidea
Monzosienita
de foid
Granodiorita
Cuarzomonzodiorita
65 Monzodiorita
Monzodiorita
feldespatoidea
Monzodiorita
de foid
60
60
Foidolita
F
20
Cuarzodiorita /
Cuarzogabro
Diorita/Gabro/
5 Anortosita
90
Recalcular los tres minerales
restantes al 100%:
Q, A, P (Ternario superior)
A, P, F (Ternario inferior)
P
10
Diorita/Gabro de
foid
Gabro: An > 50
Diorita: An < 50
Anortosita: M < 10
Los términos “foid” y “feldespatoidea”
deben ser reemplazados por el nombre del
feldespatoide presente,
p. ej. Sienita de nefelina, Monzonita nefelínica,
leucitolita
Rocas gabróicas con Hbl
Rocas gabróicas
Plagioclasa
Anortosita
90
Plagioclasa
Anortosita
ROCAS
GABROICAS
90
Gabro de Px y Hbl
Gabronorita de Px y Hbl
Norita de Px y Hbl
ROCAS
GABROICAS
Piroxenita de Hbl
con Plg
Gabro de olivino
Gabronorita de olivino
Norita de olivino
Px
Hornblendita con
plagioclasa
Piroxenita con
plagioclasa
10
Hbl
Gabros con Opx
10
Rocas ultramáficas con plagioclasa
Plg
Plg
Olivino
Gabronorita
o
br
Ga
No
rit
a
Piroxeno
Hornblendita de Px
con Plg
10
Piroxenita con plagioclasa
Opx
Cpx
Rocas ultramáficas
Ol
Dunita
Si M > 90 %
90
PERIDOTITAS
Lherzolita
Ortopiroxenita
de olivino
Ortopiroxenita
40
Clinopiroxenita
de olivino
Rocas ultramáficas
con hornblenda
PIROXENITAS
Websterita de olivino
10
Opx
Cpx
Piroxenita
de olivino
> 10% : Lherzolita de espinela
Piroxenita
Dunita
90
Peridotita
de piroxeno
Si contienen granate o espinela se
añade el modificador, p. ej.:
< 10% : Lherzolita con granate
Ol
Clinopiroxenita
Websterita
10
Peridotita
de hornblenda
Peridotita
de piroxeno
y hornblenda
PERIDOTITAS
40
Piroxenita
Hornblendita
de olivino
de olivino
y hornblenda y piroxeno
Hornblendita
de olivino
PIROXENITAS
Y HORNBLENDITAS
Hornblendita
Px
Piroxenita de
hornblenda
Hornblendita
de piroxeno
Hbl
Q
Rocas de grano fino basada
en la composición modal
90
60
Se aplica cuando es posible
determinar la composición
modal de rocas de grano fino
60
Riolita
Traquita
feldespática 20
Traquita
feldespática 5
A
10
10
Traquita
feldespática
feldespatoidea
Los términos
“foid” y “feldespatoidea”
deben ser reemplazados por
el nombre del feldespatoide
presente,
p. ej. Latita nefelínica,
Leucitita
90
Cuarzotraquita
Traquita 35
Traquita
feldespatoidea
Dacita
20
Cuarzolatita
Latita
Latita
feldespatoidea
Basalto
Andesita 90
65
5
P
10
Basanita
fonolítica
(ol > 10%)
Fonolita
tefrítica
Tefrita
fonolítica
(ol < 10%)
60
Basanita (ol > 10%)
Tefrita (ol < 10%)
60
Foidita basanítica (ol > 10%)
Foidita tefrítica (ol < 10%)
Foidita
fonolítica
90
90
Foidita
F
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.
Nomenclatura petrográfica: TEXTURAS BÁSICAS
Afanítica
Fanerítica
Porfirítica
Vítrea
Paréntesis a la
nomenclatura
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 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.
G = energía libre
γ = energía superficial
ΔT = sobreenfriamiento
Nucleación y crecimiento de cristales
Ab
An
Plg
Te: Temperatura de equilibrio
le: Composición del líquido en equilibrio
pe: Composición de plagioclasa en equilibrio
∆T: 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.
Nucleación y crecimiento de cristales
Tasas de
nucleación y crecimiento
ideales en función de la
temperatura.
Tb
Punto de fusión
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.
Ta
Nucleación
Tasa
Enfriamiento lento:
Poco sobreenfriamiento (Ta), se
forman pocos núcleos que
crecen rápido, dando lugar a
pocos cristales de grano grueso.
Tc
Temperatura
Nucleación y crecimiento de cristales
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
Variación en la densidad de cristales
del margen hacia el centro de un dique
toleítico de 106 m de ancho.
Acaba paréntesis
Tasa de nucleación y crecimiento
Textura Porfirítica
Textura Intergranular
Fenocristales de euédricos a subédricos en
matriz fina. Fenocristales se forman en una
etapa temprana de cristalización.
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
Textura Poikilítica
Piroxeno crece a partir de pocos núcleos y
parcialmente encierra a Plg.
Grandes cristales crecen en gran parte de la roca y
encierran completamente a granos más pequeños.
Grado de cristalinidad
Textura Holocristalina
Textura Holohialina
Roca compuesta completamente por
material cristalino. Ej. Anortosita.
Roca compuesta completamente por
material vítreo. Ej. Obsidiana.
Plg
Ol
V
Cpx
Textura Hipocristalina
Textura Hipohialina
Contiene cristales y material vítreo.
Dominan los cristales. Ej. Andesita.
Contiene cristales y material vítreo. Domina el
material vítreo. Ej. Ignimbrita riolíitica.
Contenido de material vítreo
V
Ol
Textura intersertal
Textura vitrofírica
Vidrio en los inersticios de cristales.Típica de basaltos.
Fenocristales dispersos en matriz vítrea.
Forma de cristales
Textura hipidiomórfica
Textura alotriomórfica
Cristales euédricos, subédricos y anédricos.
Ej. Norita.
Cristales anédricos. Típica de rocas casi
monominerálicas. Ej. Dunita.
Zoneamiento o zonificación química-mineral
Nomenclatura de rocas ígneas
Cualitativa
Petrografía
Cuantitativa
Composición química
Concentración
absoluta de sílice
Nomenclatura química
• Límites de la nomenclatura
petrográfica.
• Rocas de grano muy fino
• Rocas con abundante vidrio
2 mm
Plagioclasa
Lava basáltica
¿Clinopiroxeno?
Análisis químicos de roca total
Elementos mayores: > 1%
SiO2
Al2O3
Fe2O3
FeO
MgO
CaO
Na2O
K2O
H2O
Elementos menores: 0.1 - 1%
(Usualmente se incluyen con
los elementos mayores)
TiO2
MnO
P2O5
CO2
Elementos traza: <0.1%
Se expresan en ppm
(1% = 10,000 ppm)
Rb, Nb, Li, Be,
La, Ce, Th, U,
etc.
Concentración absoluta de sílice
Diagrama TAS: álcalis-sílice totales
IUGS
International Union of
Geological Sciences
Le Maitre, 2002
Clasificación química de
rocas afaníticas, donde
no es posible
determinar la
composición modal (%
minerales)
Los análisis deben ser
recalculados al 100%,
base seca (sin volátiles).
Precauciones en el uso del Diagrama TAS
La composición mineralógica de una roca se correlaciona ampliamente con la
composición química, PERO NO ES PERFECTA.
El nombre obtenido para una roca cristalina a partir del TAS pude diferir del
nombre petrográfico
Los elementos alcalinos (K, Na) son cationes móviles surante procesos postmagmáticos, por lo que sus concentraciones pueden cambiar.
Saturación de sílice
Composición normativa CIPW
• Análisis de elementos mayores
traducido a porcentajes de
minerales hipotéticos (normativos).
Minerales normativos ≠ minerales reales
Minerales normativos
end-members, anhidros
Procedimiento
matemático
Basaltos: pl, cpx, ol.
Saturación de sílice
Minerales normativos
Saturadas: hy (sin q, ne, ol)
Subsaturadas: ol, ne
SUBSATURADAS
Nefelina
2
Albita +
Nefelina
SATURADAS
q: cuarzo
hy: hiperstena (opx)
ne: nefelina
ol: olivino
Sobresaturadas: q
Albita
SOBRESATURADAS
Albita +
cuarzo
6
Aumenta SiO2 / Na2O
Saturación de alúmina
Hiperaluminoso
Metaluminoso
Índice de saturación en alúmina:
Al2O3 / (K2O+Na2O+CaO)
(=1 en feldespatos y feldespatoides)
Hiperalcalino
Se aplica principalmente
a la clasificación de
rocas ácidas.
Saturación de alúmina
Aumenta grado
de saturación
de Ca
Aumenta grado de saturación de Al
Grado de
saturación
Sobresaturada
Subsaturada
Serie
Hiperaluminosa
Minerales diagnósticos
Muscovita, biotita rica en Al, cordierita, silimanita,
andalusita, corindón, granate (almandino-espesartita,
turmalina, topacio.
Metaluminosa
Piroxeno, biotita pobre en Al, hornblenda
Hiperalcalina
Anfíboles alcalinos (p. ej., riebeckita), Piroxenos alcalinos
(egirina), olivino fayalítico, ferrohedenbergita
Series de rocas magmáticas
15,164 muestras
Tendencias químicas en
áreas geográficas
particulares.
Estas tendencias se han
agrupado en “series
magmáticas”.
La línea azul separa las
rocas que contienen
nefelina normativa.
Define el límite entre
rocas alcalinas y
subalcalinas
Rocas alcalinas v.s. sub-alcalinas
Rocas alcalinas
Rocas sub-alcalinas
• Rocas enriquecidas en álcalis
respecto a sílice. Subsaturadas en sílice. Nefelina
normativa.
• Feldespatoides
• Analcima
• Feldespato alcalino
• Anfíboles alcalinos
• Clinopiroxeno
• Soluciones sólidas biotitaflogopita
• Olivino
• Saturadas y sobresaturadas en
sílice. No nefelina normativa.
• Feldespatos
• Hornblenda
• Clinopiroxeno (augita)
• Ortopiroxeno
• Biotita
• Cuarzo
• Olivino
Rocas sub-alcalinas
Tholeíticas: enriquecimiento en Fe
Tholeíticas
Son las rocas más comunes en la superficie de la tierra
(>90 % vol.).
Cubren el suelo oceánico, son
comunes en arcos insulares y en basaltos continentales
de meseta.
Calcialcalinas
Rocas comunes y típicas de
zonas de subducción.