Download Clasificación de las rocas magmáticas

CRISTALOGRAFÍA. MINERALES Y
ROCAS
TEMA 3. LIBRO PÁGS. 30 - 56
GUIÓN DEL TEMA
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•
•
•
Conceptos previos
Cristalografía
Minerales. Principales grupos
Ambientes petrogenéticos
– Ambiente magmático
– Ambiente sedimentario
– Ambiente metamórfico
CONCEPTOS PREVIOS
Conceptos previos
• Mineral. Cualquier sólido inorgánico natural que posea
una estructura interna ordenada y una composición
química definida
• Para que se considere mineral debe cumplir los
siguientes requisitos:
–
–
–
–
Aparecer de forma natural
Ser inorgánico
Ser un sólido
Poseer una estructura interna ordenada. Es decir, sus
átomos deben estar dispuestos según un modelo definido
– Debe tener una composición química definida, que puede
variar dentro de unos límites
Conceptos previos
• Roca. Cualquier masa sólida de materia mineral, que se
presenta de forma natural en nuestro planeta
– Suele ser una mezcla consolidad de minerales, aunque algunas
rocas están compuestas por un solo mineral
• Estructura cristalina. Forma sólida en la que se ordenan y
empaquetan los átomos, moléculas o iones.
– Son empaquetados de manera ordenada y con patrones de
repetición que se extienden en las tres dimensiones del espacio.
– La cristalografía es el estudio científico de los cristales y su
formación
• Minerales poseen estructura interna ordenada (estructura
cristalina)
• Mineraloide; similar a mineral, pero no presenta estructura
interna ordenada (ESTRUCTURA AMORFA). Ej; ópalo, carbón,
limonita, etc.
CRISTALOGRAFÍA
Cristalografía
• Materia mineral está formada por partículas materiales
unidas entre sí y ordenadas
– Partículas materiales; átomos, iones, moléculas (nudos)
• La disposición más sencilla de partículas materiales es lo
que se denomina celda elemental (celda cristalina), que
es un poliedro
• La celda cristalina se repite en las tres direcciones del
espacio, y así da lugar a la estructura cristalina de un
mineral
Elementos de cristalografía
• En una estructura cristalina se pueden distinguir los
siguientes elementos:
– Fila de nudos; partículas materiales que se encuentran en
la misma arista o diagonal de la celda elemental
– Plano reticular; partículas materiales que ocupan un
mismo plano
– Ejes cristalinos, cada uno de las direcciones en el espacio
que ocupan las celdas cristalinas
– Conjunto reticular; repetición de celda elemental en las
tres direcciones del espacio. Es la representación de la
estructura cristalina)
– Constantes cristalográficas; se refieren a las longitudes de
las aristas de la celda elemental (a,b, c), y los ángulos que
forman entre ellos (α,,). Son constantes para cada celda
elemental, teniendo en cuenta que la estructura cristalina
consiste en la repetición de la celda elemental
(VER PÁGS. 32 Y 33 LIBRO)
Sistemas cristalinos. Redes de Bravais
• La repetición de estas celdas da lugar al crecimiento de
cristales distintos, con distintos tipos de simetría y anisotropía
(variación de las propiedades según la dirección)
• En función de los parámetros de la celda unitaria, longitudes
de sus lados y ángulos que forman, se distinguen 7 sistemas
cristalinos distintos
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Cúbico
Tetragonal
Rómbico (ortorrómbico)
Hexagonal
Romboédrico (trigonal)
Triclínico
Monoclínico
Sistemas cristalinos. Redes de Bravais
• Para determinar completamente la estructura cristalina
elemental de un sólido, además de definir la forma
geométrica de la red, es necesario establecer las posiciones
en la celda de los nudos que forman el sólido cristalino. Las
alternativas son las siguientes:
– P: Celda primitiva o simple en la que los puntos reticulares son sólo los
vértices del paralelepípedo. “SIMPLE”
– F: Celda centrada en las caras, que tiene puntos reticulares en las
caras, además de en los vértices. “DE CARAS CENTRADAS”
– I: Celda centrada en el cuerpo que tiene un punto reticular en el
centro de la celda, además de los vértices. “CENTRADA”
– C: Celda con puntos reticulares centrados en dos caras, además de
puntos reticulares en los vértices “CENTRADA EN DOS CARAS”
Sistemas cristalinos. Redes de Bravais
• Combinando los 7 sistemas cristalinos, con las distintas
disposiciones mencionadas de nudos, se obtienen 14
configuraciones básicas. Estas estructuras se
denominan redes de Bravais.
VER PÁGINA 34 LIBRO
Sistemas cristalinos. Redes de Bravais
• Ejercicio. Pág. 35, actv. 4
Proceso de cristalización
• Cristalización; proceso por el cual a partir de un gas, líquido o
disolución, los iones, átomos o moléculas (nudos), establecen
enlaces hasta formar una red cristalina, unidad básica de un
cristal.
• Por tanto, se puede hablar de tres mecanismos de
cristalización:
– A partir de una disolución, como es el caso de la cristalización de
cristales de sal cuando se evapora el agua. (PRECIPITACIÓN)
– A partir de materiales fundidos, como es el enfriamiento lento
de un magma (PRECIPITACIÓN DE LOS MINERALES DEL
MAGMA)
– Por descenso de temperaturas en sustancias gaseosas.
(SUBLIMACIÓN) Ej, cristales de hielo pro enfriamiento de vapor
de agua.
• En toda cristalización se produce incorporación de partículas
materiales
• Recristalización: Se forma un nuevo cristal por reorganización
interna de los componentes de un cristal preexistente.
Proceso de cristalización
Diferencia solidificación / cristalización
• La solidificación es un paso de líquido a sólido, y NO siempre
conlleva una cristalización (sólo en ocasiones)
• Ejemplos:
– Enfriamiento lento del magma sí supone una cristalización
(rocas volcánicas) por precipitación de diferentes
minerales contenidos en el magma.
– Enfriamiento rápido del magma, frecuente en rocas
plutónicas, no genera la formación de cristales
AMBIENTES PETROGENÉTICOS
Ambientes petrogenéticos
Ambiente petrogenético
- Literalmente significa “ambiente de formación de rocas”
- Es un área en la que se dan unas condiciones de
presión, temperatura y composición química
determinadas que hacen posible la formación de un
determinado tipo de roca
Ambientes petrogenéticos
Tipos de rocas y ambientes
- Rocas magmáticas o ígneas. Son rocas endógenas, originadas
por la consolidación del magma al enfriarse, bien en el
interior terrestre (rocas plutónicas), o en el exterior (rocas
volcánicas). SE FORMAN EN AMBIENTES MAGMÁTICOS
- Rocas sedimentarias. Rocas exógenas, originadas por el
depósito o sedimentación de materiales que proceden de la
meteorización y erosión de rocas preexistentes. SE FORMAN
EN AMBIENTES SEDIMENTARIOS
- Rocas metamórficas. Rocas endógenas originadas por
transformación de rocas ígneas, sedimentarias o
metamórficas por la acción de metamorfismo (variaciones de
presión y temperatura, sin llegar a la fusión). SE FORMAN EN
AMBIENTES METAMÓRFICOS
EL AMBIENTE MAGMÁTICO
Ambiente magmático
• Tiene lugar en el interior de la tierra (por eso da lugar a
rocas endógenas)
• Condiciones de presión y temperatura permiten la fusión
de las rocas  MAGMA
• Magma; masa de minerales fundidos (minerales incluidos
originalmente en las rocas
• Tipos de magma
– Ácido
– Básico
• Lava; material magmático emitido a superficie terrestre
en estado fluido
Ambiente magmático
Composición y tipos de magma
• Si el magma es la masa de minerales contenidos en las rocas
fundidas, su composición tendrá en su mayoría los elementos
químicos más abundantes en los principales tipos de
minerales presentes en rocas de la corteza y manto; Si, O, Ca,
Mg, Fe, Na, K, Al.
• Si ordenamos estos elementos de mayor a menor densidad:
Fe > Al > Si > Mg > Ca > O > Na > K
• Es lógico pensar que un magma que se forma por fusión de
minerales ricos en elementos más densos (ortosilicato), será
un magma de densidad elevada, denso y viscoso (poco fluido)
Ambiente magmático
Composición y tipos de magma
• La mayoría de las rocas en la corteza están formadas por
minerales silicatados, que presentan en su composición
química SIO2, en forma de ión ortosilicato (SiO4)4- que es la
forma más abundante en la naturaleza
• La combinación de tetraedos del ión ortosilicato entre sí, o
combinados con otros elementos.
Ambiente magmático
Composición y tipos de magma
• Es también lógico pensar que la presencia abundante de sílice
(ortosilicatos) combinados entre sí formando cadenas
proporciona al magma mayor viscosidad que si tuviera poco
SiO2
Piroxenos
Anfíboles
Ambiente magmático
Composición y tipos de magma
• Los magmas se pueden formar de dos formas principales:
– Ascensión de materiales del manto fundidos
– Fusión de rocas de la corteza debido a condiciones
extremas de presión y temperatura (anatexia)
• Es lógico pensar que, si la composición química de corteza y
manto es distinta, el magma que se origine por fusión de
rocas de la corteza (por anatexia) será distinto al magma
procedente de la fusión de rocas del manto
– Corteza. Rica en O, Si (sílice), Al y Fe  MAGMA MÁS VISCOSO (POCO
FLUIDO)
– Manto. Rico en Mg, con menor cantidad de sílice  MAGMA MENOS
VISCOSO (FLUIDO)
Ambiente magmático
Composición y tipos de magma
Teniendo en cuenta todos estos criterios y premisas, se puede
considerar que las rocas magmáticas se forman a partir de dos
tipos de magma:
•Magma ácido
•Magma basáltico
Ambiente magmático
Composición y tipos de magma
Magma basáltico
–De naturaleza básica (Magma básico o máfico)
–Escaso sílice (sin cadenas de ortosilicatos, o cadenas simples),
menos del 50 %
–Generado en manto o zonas profundas de la corteza terrestre,
donde se funden rocas pobres en sílice (rocas máficas, básicas)
–Ricos en elementos como Ca y Mg
–Presencia de gases como vapor de agua y dióxido de carbono
–Poco viscoso, muy fluido
–Debido a su gran fluidez, es habitual que este tipo de magma sí
alcance el exterior y critalice en superficie, formando rocas
volcánicas (también produce rocas plutónicas, pero es menor
habitual)
–Ej; Basalto (Roca volcánica)
Ambiente magmático
Composición y tipos de magma
Magma ácido
–De naturaleza ácida (Magma félsico)
–Alto contenido en sílice, superior al 60%
–Rico en iones como Na y K
–Generado por fusión de materiales de la corteza (anatexia)
–Es el típico de zonas de subducción (fusión de corteza de placa
que subduce), donde se funden rocas de la corteza ricas en sílice
(rocas félsicas)
–Muy viscoso, poco fluido (cuando hay erupciones, son
explosivas)
–Debido a su poca fluidez, no es habitual que este tipo de
magma alcance el exterior y suele cristalizar en el interior,
formando rocas plutónicas (también produce rocas volcánicas,
pero es menor habitual)
–Ej; Granito (roca plutónica)
Ambiente magmático
Composición y tipos de magma
Entre los magmas ácidos y básicos existe toda una serie de magmas
intermedios, con características intermedias
MAGMA ÁCIDO (GRANÍTICO, RIOLÍTICO O FÉLSICO) – MAGMA INTERMEDIO
(ANDESÍTICO) – MAGMA BÁSICO (MÁFICO O BASÁLTICO) – MAGMA ULTRAMÁFICO
(ULTRABÁSICO)
BÁSICO
INTERMEDIO
ÁCIDO
Ambiente magmático
Formación de un magma
•
•
•
•
•
•
A modo de resumen, para que se forme un magma la
temperatura del ambiente de formación debe ser superior al
punto de fusión de las rocas.
Los motivos por los que puede formarse un magma son:
Choque de placas tectónicas .Da lugar a un aumento de
temperatura por deformación de las rocas que en zonas
profundas puede generar magmas
Subducción de la corteza. Descenso de la litosfera que puede
llegar a fundirla. Especialmente en materiales ricos en agua.
Descompresión de la corteza. Zonas de fractura como dorsales o
rift disminuye la presión y puede fundirse corteza y manto.
Plumas o corrientes calientes del manto - Puntos calientes
Rozamiento en fallas
Acumulación de productos radioactivos
Ambiente magmático
Formación de un magma
Las zonas de acumulación de magma se denominan cámaras
magmáticas. Suelen ser de grandes dimensiones (kilométricas)
Ambiente magmático
Evolución de un magma. Diferenciación magmática
• Un mismo magma, durante su ascenso, puede evolucionar y
dar lugar a varias rocas ígneas distintas. A este proceso se le
denomina diferenciación magmática
• Los principales mecanismos de diferenciación son los
siguientes:
I. Cristalización fraccionada.
II. Asimilación.
III. Mezcla de magmas
Ambiente magmático
Evolución de un magma. Diferenciación magmática
I.
Cristalización fraccionada del magma
Según asciende y se enfría el magma, los minerales
magmáticos cristalizan en un orden determinado.
Esto origina la segregación de determinados componentes
minerales, cambiando la composición del magma residual
Ese orden se explica por las llamadas Series de Bowen
Ambiente magmático
Evolución de un magma
Cristalización fraccionada. Series de Bowen
1. Dentro de un magma, y conforme éste se va enfriando, los
primeros minerales que cristalizan son aquellos con punto de
fusión (PF) y densiodad más elevados. Ej; olivino
2. Los minerales que cristalizarán más tarde son aquellos con
menor PF (p.ej. Feldespatos)
3. Si los minerales ya cristalizados y sólidos continuan en
contacto con el magma, reaccionan químicamente y
evolucionan al siguiente mineral
4. Existen dos series o secuencias de cristalización en las series
de Bowen:
•
•
Secuencia continua
Secuencia discontinua
Evolución de un magma. Cristalización fraccionada. Series de Bowen

Serie de reacción discontinua
 Rama superior izquierda. Conforme un magma se enfría, el primer
mineral que cristaliza es el olivino (mayor PF, mayor densidad).
 Una vez formado el olivino, éste reacciona químicamente con el
fundido restante (magma) para formar piroxeno
 En este paso, el olivino que está compuesto por tetraedos de
ortosilicato aislados (sorosilicato), incorpara más sílice en su
estructura, de forma que sus tetraedros pasan a formar estructura
de cadena simple características de piroxenos (inosilicato)
 Conforme el cuerpo magmático se enfría más, los cristales de
piroxeno reaccionarán a su vez con el fundido para generar
estructuras de cadena doble típicas de anfíboles (inosilicato de
cadena doble)
 Esta reacción en serie prosigue hasta que el ultimo mineral de la
serie, la biotita (tectosilicato, tetraedos unidos formando una red,
estructuras laminares)
 Esta serie se llama discontinua porque en cada etapa se forma un
silicato con distinta estructura
Evolución de un magma. Cristalización fraccionada. Series de Bowen

Serie de reacción continua
 Rama derecha de la serie de reacción
 Todos los minerales pueden coexistir en un mismo espacio y
tiempo. Esto es lo que sucede con los silicatos ricos en calcio y
sodio (plagioclasas)
 Las plaglioclasas son tectosilicatos, con una serie de minerales
desde la anortita a albita
 Los cristales de plagioclasa rica en calcio (anortita, plagioclasa
100% cálcica) reacción con los iones sodio en el fundido para
enriquecerse progresivamente de ellos. El extremo de la serie será
la plagioclasa rica en sodio (albita, plagioclasa 100% sódica)
 Los iones sodio se difunden en los cristales de feldespato y
desplazas los iones calcio en la red cristalina
 Cuando el enfriamiento del magma es muy rápido, no se llega a
producir la sustitución compileta de los iones calcio por los iones
sodo
Evolución de un magma. Cristalización fraccionada. Series de
Bowen
 Durante la última etapa de la cristalización, después de que
se haya solidificado gran parte del magma, se forma el
feldespato potásico
 Si las rocas solidifican en el interior 8rocas plutónicas), se
formará moscovita
 Por último, si el magma remanen tiene exceso de sílice, se
formará el cuarzo.
Ambiente magmático
Evolución de un magma. Diferenciación magmática
II. Asimilación magmática
Durante el ascenso el magma puede fundir rocas con las que
se pone en contacto, incorporando los fundidos
correspondientes a su composición, que variará de acuerdo
con la composición de las rocas asimiladas.
• Mezcla de magmas. Ocurre fundamentalmente durante la
residencia en cámaras magmáticas, como consecuencia del
aporte de nuevas porciones de magmas primarios, que
cambian la composición del magma allí acumulado.
Ambiente magmático
Evolución de un magma. Diferenciación magmática
II. Mezcla de magmas
Ocurre fundamentalmente durante la residencia en cámaras
magmáticas, como consecuencia del aporte de nuevas
porciones de magmas primarios, que cambian la composición
del magma allí acumulado.
Ambiente magmático
Solidificación de un magma
•
El proceso de solidificación del magma se denomina
consolidación magmática
• Esta asociado al proceso de diferenciación magmática, según
el magma se enfría y asciende a superficie
• El proceso de consolidación magmática puede producrise en
dos situaciones
– Consolidación en superficie
– Consolidación en el interior
Ambiente magmático
Solidificación de un magma
•
Consolidación en superficie
–
–
Se produce un enfriamiento rápido, dando
lugar a las rocas volcánicas.
Sólo se aprecian aquellos minerales cristalizados en el interior
de la cámara magmática rodeados de una pasta micro
cristalina o vítrea (textura porfídica).
Solidificación de un magma
•
Consolidación en el interior
–
Se produce un enfriamiento gradual. A cada descenso de
temperatura se forman los minerales más estables,
enriqueciéndose el magma residual en sílice y volátiles.
– La textura típica es la holocristalina (todos los minerales
presentan cristales visibles).
– Este proceso de cristalización sucede en tres etapas:
• Ortomagmática
• Pegmatítica o pneumatolítica
• Hidrotermal
Solidificación de un magma
• Consolidación en el interior
–
Ortomagmática. Temperaturas superiores a los 700º C) Se
produce la solidificación en el interior de la cámara magmática.
Cristalizan minerales silicatos originando rocas plutónicas.
–
Pegmatítica – Neumatolítica. Temperaturas entre 700 y 400º
C. Los fluidos residuales con alto contenido en volátiles salen
por las grietas de la cámara magmática solidificándose en
su interior. Se originan rocas filonianas.
–
Hidrotermal. Temperaturas inferiores a 400º C. Soluciones
acuosas a alta temperatura con componentes solubles (CO2, F,
Cl, Br, S, etc) ascienden por grietas cristalizando en ellas.
Se forman rocas filonianas e impregnaciones en otras rocas.
Ambiente magmático
Ejercicios
•
•
Pág. 41, actvs. 6 y 8
Explica los principales mecanismos de diferenciación
magmática. ¿En qué consiste la cristalización fraccionada?
Ambiente magmático
Clasificación de las rocas magmáticas
Para clasificar las rocas magmáticas podemos recurrir a varios
criterios:
1. Coloración
2. Composición química
3. Profundidad de cristalización
4. Textura
Ambiente magmático
Clasificación de las rocas magmáticas
1. Coloración
El índice de color de una roca dependerá de la coloración de los
minerales que contenga.
Cabe distinguir entre minerales leucocratos (blancos o claros), y
melanocratos (negros u oscuros):
- Leucocratos. Minerales ricos en sílice, oxígeno,
alumnio, sodio y potasio. Propios de rocas ácidas (rocas
félsicas).
Ejemplo; Granito. Coloración clara por su mayor
contenido en minerales leucocratos, como cuarzo y
feldespato, ricos en sílice y propios de magmas ácidos
(roca ácida, félsica)
La roca félsica más abundante es el granito. Los minerales
félsicos más comunes son el cuarzo, la moscovita,
la ortoclasa y las plagioclasas ricas en sodio.
Ambiente magmático
Clasificación de las rocas magmáticas
1. Coloración
- Minerales Melanocratos. Minerales ricos en hierro y
magnesio
(ferromagnesianos), que le dan una
coloración oscura. Propios de rocas básicas (rocas
máficas), con bajo contenido en sílice
Ejemplo; Basalto. Roca máfica de coloración oscura por
su mayor contenido en minerales melanocratos ricos en
Fe y Mg, como olivino (contiene Fe y Mg). Muy poco
contenido en sílice
Son ejemplos de minerales máficos el olivino, el piroxeno,
el anfibol y la biotita. Son rocas máficas el basalto, la
peridotita y el gabro.
Ambiente magmático
Clasificación de las rocas magmáticas
2. Composición química
Según su contenido en sílice, las rocas magmáticas se
clasifican (de mayor a menor contenido en sílice)en:
- ácidas o félsicas
- intermedias
- básicas o máficas
- ultrabásicas (ultramáficas)
Ambiente magmático
Clasificación de las rocas magmáticas
3. Profundidad de cristalización
Según a que profundidad cristalicen o consoliden, las
rocas magmáticas se clasifican en:
•
Extrusivas. Cristalizan (consolidan) en superfice. Son las
rocas volcánicas
Intrusivas. Cristalizan en el interior. Pueden ser
•
•
•
Rocas plutónicas. Cristalización a profundidades superiores a 1
km., como resultado de la consolidación del magma en la cámara
magmática (habitualmente)
Rocas filonianas. Cristalización a profundidades inferior a 1 km,
como resultado de la consolidación del magma en grietas,
fracturas o fallas
TABLA PÁG. 40. IMPORTANTE
Granito
Riolita
Gabro
Basalto
Ambiente magmático
Clasificación de las rocas magmáticas
4. Textura
Define la forma, tamaño, geometría de los minerales
componentes de la roca. En el caso de las
rocasmagmáticas predominan:
•
•
•
•
•
Textura granular
Textura profídica
Textura vítrea
Textura fluidal
Textura espumosa (porosa)
Ambiente magmático
Clasificación de las rocas magmáticas
4. Textura
Textura granular
• Minerales integrantes de la roca han desarrollado
cristales homogéneos, y de tamaño similar, en contaco
unos con otros
• Consecuencia de enfriamiento lento
• Propia de rocas plutónicas
Ambiente magmático
Clasificación de las rocas magmáticas
4. Textura
Textura granular
Ambiente magmático
Clasificación de las rocas magmáticas
4. Textura
Textura porfídica
• Se distinguen cristales grandes bien desarrollados
(fenocristales) y una masa que le rodea (matriz) sin
cristales o con estos muy pequeños (microcristales)
• Indica dos fases de cristalización, una de enfriamiento
lento (formación de fenocristales), y otra de rápido
enfriamiento (microcristales de matriz)
• Propia de rocas filonianas
Ambiente magmático
Clasificación de las rocas magmáticas
4. Textura
Textura porfídica
Pórfido
Ambiente magmático
Clasificación de las rocas magmáticas
4. Textura
Textura vítrea
• La masa mineral es amorfa, sin cristales desarrollados (sin
estructura cristalina) o criptocristalina (cristales muy
pequeños)
• Consecuencia de un rápido enfriamiento del magma
• Propio de rocas volcánicas formadas en bruscas
erupciones
Ambiente magmático
Clasificación de las rocas magmáticas
4. Textura
Textura vítrea
Obsidiana
Ambiente magmático
Clasificación de las rocas magmáticas
4. Textura
Textura fluidal
• Cristales minerales están ordenados como si siguieran la
corriente de un río
• Indican que antes de su solidificación, el magma formada
corrientes de lava en el exterior
• Propio de rocas volcánicas
Ambiente magmático
Clasificación de las rocas magmáticas
4. Textura
Textura fluidal
Riolita
Ambiente magmático
Clasificación de las rocas magmáticas
4. Textura
Textura espumosa (porosa)
• Textura muy proosa, con huecos dejados por las burbujas
procedentes de las emanaciones de gases que tenía el
magma
• Burbujas quedaron atrapadas por el rápido enfriamiento
del magma
• Propio de rocas volcánicas
Ambiente magmático
Clasificación de las rocas magmáticas
4. Textura
Textura espumosa (porosa)
Pumita
Basalto
vacuolar
Ambiente magmático
OJO!!! UNA MISMA ROCA MAGMÁTICA PUEDE
PRESENTAR DISTINTAS TEXTURAS DEPENDIENDO DE
SU AMBIENTE DE FORMACIÓN
EJEMPLO; BASALTO
• BASALTO VACUOLAR (TEXTURA POROSA)
• BASALTO CON TEXTURA VÍTREA (MICROCRISTALES DE
OLIVINO)
• BALSATO CON TEXTURA PORFÍDICA (FENOCRISTALES DE
OLIVINO)
Ambiente magmático
Ejercicios
•
•
Pág. 41, actv. 10
Pág. 54, actv. 26