Download Tema 2: Clasificación y nomenclatura de las rocas ígneas
Document related concepts
Transcript
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.