Petrología - Capítulo 4: Clasificación química de las rocas ígneas

El magma se puede definir como una mezcla de componentes químicos formadores de los silicatos de alta temperatura, normalmente incluye sustancia en estado sólido, líquido y gaseoso debido a la temperatura del magma que es por encima de los puntos de fusión de determinados componentes del magma. En esta mezcla fundida los iones metálicos se mueven más o menos libremente. 

Lava.

Lava : denomina la porción del magma, que aparece en la superficie terrestre y que entra en contacto con el aire o con el agua respectivamente. La lava enfría rápidamente. 

Gradiente Geotérmico: El gradiente geotérmico en la corteza o es decir la subida de la temperatura con la profundidad es como promedio 1°/30m o 30°/1km. En una zona de subducción a lo largo de la placa hundida el gradiente geotérmico es menor, aproximadamente 5°C a 10°C/1km. En un arco magmático el gradiente geotérmico es mayor y puede alcanzar 90° a 100°/km.

Tabla de características de algunos minerales presentes en rocas ígneas

Se concluye,

• que en ausencia de agua un aumento en la presión tiene un aumento en la temperatura de fusión como consecuencia o viceversa una baja de la presión resulta en una disminución de la temperatura de fusión de una sustancia.
• que la temperatura de fusión de una roca seca es mayor en comparación a la temperatura de fusión de la misma roca con la presencia substancial de agua.

Tipos de rocas ígneas y su reconocimiento

Reconocimiento de los tipos de rocas ígneas.

Las rocas ígneas o magmáticas se puede subdividir en 2 o mejor en 4 subgrupos. Los dos más importantes serían las rocas intrusivas (cristalización en altas profundidades, adentro de la tierra), las rocas extrusivas o volcánicas (cristalización a la superficie de la tierra). Además existe el grupo de las rocas subvolcánicas o hipabisales (cristalización adentro de la tierra pero en sectores cercanos de la superficie y el grupo de las rocas piroclasticas cuales se forman en conjunto de procesos atmosféricos como el viento. 

Origen de las Rocas Ígneas

Un cuerpo de rocas cristalizado en altas profundidades se llama intrusión. Cuerpos intrusivos muy grandes se llaman batolito. Intrusiones y batolitos tienen un techo, es el sector del contacto arriba a las rocas de caja. Algunas veces se caen rocas de la caja al magma cuales no se funden. Estos trozos extraños se llaman xenolitos. Un cuerpo intrusivo con un ancho de algunos kilómetros contiene una energía térmica tremenda y va a afectar las rocas de caja en una zona de contacto. Las rocas de este zona se convierten a causa de la temperatura a rocas metamórficas.

Generalmente un magma tiene un peso especifico menor como una roca sólida, por eso un magma puede subir hacia arriba apoyado por la alta presión y por los gases adentro del magma y como factor muy importante por un régimen tectónico de expansión. Sí el magma sube hacia la superficie se va a formar un volcán. Pero algunas veces no alcanza para subir hacia la superficie por falta de presión, entonces se van a formar diques, stocks o lacolitos cuales pertenecen a las rocas hipabisales.

La Formación de los magmas parciales se explica por:

1. La diferenciación gravitativa
2. El principio de reacción de BOWEN (izq.):

Las reacciones de los minerales cristalizados temprano con el magma restante se puede describir esencialmente con los dos siguientes sistemas sencillos de modelo: 

Forsterita (Mg2SiO4) - SiO2 apropiado para los minerales máficos como olivino y piroxeno: 

Cristalización del olivino --> 

separación parcial del magma restante por gravitación (acumulación del olivino en el fondo de la cámara magmática) o por la formación de una aureola de piroxeno alrededor del olivino, la cual funciona como un escudo de protección impidiendo que el olivino reaccione con el magma --> 

magma restante enriquecido en SiO2 y en Fe2+, más pobre en MgO respecto al magma originario --> 

descenso de la temperatura --> 

formación de (Mg, Fe) piroxeno --> 

(Mg, Fe) Ca-piroxeno --> hornblenda --> biotita. Los minerales cristalizados relativamente tarde como hornblenda y piroxeno incorporan grupos de OH en su estructura.

Serie de Bowen.

Factores importantes de la diferenciación del magma son: 

- la temperatura, 

- la composición del magma restante variándose, 

- la presión parcial del gas de H2O a partir de la cristalización de los minerales caracterizados por grupos de OH.

Diferencias por cristalización

Clasificación de las rocas magmáticas 

La mayoría de las rocas magmáticas de la Tierra se constituye en más de 90% del peso de minerales de silicato y cuarzo o sólo de minerales de silicato. En poco porcentaje de peso pueden participar óxidos de Fe y de Ti, en menor porcentaje de peso pueden presentarse fosfato de calcio y otros minerales. 

En general se puede presentar la composición de las rocas magmáticas completamente o casi completamente por medio de su contenido en los óxidos siguientes: 

SiO2, TiO2, Al2O3, Fe(3+)2O3, Fe(2+)O, MnO, CaO, Na2O, K2O, P2O5, CO2, SO3 y H2O. 

Normalmente SiO2 es el componente dominante. 

Clasificación por el contenido de SiO2

Una clasificación simple de las magmatitas se basa en su contenido en SiO2, se distingue:

% de SIO2 en las rocas magmáticas,

El contenido mineral modal de las magmatitas varia ampliamente con los contenidos en los óxidos. 

La variabilidad de las rocas magmáticas se basa en los procesos de su formación mencionados en lo siguiente:

• Formación de magmas primarios diferentes en el manto superior.
• Formación de magmas en la corteza oceánica profundamente hundida.
• Diferenciación de estos magmas por cristalización fraccionada.
• Interacción de los magmas de origen profundo con las rocas de la corteza terrestre y su evolución por medio de diferenciación y otros procesos.

La nomenclatura siguiente se funda en las reglas de la Unión Internacional de las Ciencias Geológicas. Dichas reglas se presenta en el triángulo doble de Streckeisen y otros diagramas. 

En el caso de las plutonitas y diques completamente cristalinos la clasificación se basa en el contenido mineral modal. El contenido mineral modal significa la participación cuantitativa de los minerales en porcentajes de volumen global de la roca en cuestión y se puede determinarlo cuantitativamente. 

Diagrama de STRECKEISEN (Triangulo doble de STRECKEISEN):

1. Para rocas intrusivas y hipabisales (subvolcanicas)
2. Para rocas volcánicas.

   

   Diagrama de Streckeisen

Uso del diagrama:

Uso del diagrama de Streckeisen.

Ejemplo del cálculo para encontrar el punto en el triangulo

Cómo calcular un punto en el triángulo de Streckeisen.

Para la presentación de una roca magmática se debe conocer su contenido mineral modal. Métodos simples para determinarlo son los siguientes:

• Se determina el contenido cualitativo de la roca identificando todos los minerales microscópicamente visibles y se estima la participación de cada tipo de mineral.
• Se determina el contenido cualitativo de la roca observando una sección transparente de la roca en cuestión a través de un micropolariscopio, identificando todos los minerales y contando los diferentes tipos de minerales (por ej. por medio de un ‘point counter’), que aparecen en un área definida, por ej. de la dimensión 10 x 10 mm2.

Los cuatro parámetros del triángulo doble de Streckeisen son :

1. Q = Cuarzo y otros minerales de SiO2.
2. A = Feldespato alcalino (feldespato potásico incluido pertita y albita con menos de 5% del componente anortita, sanidina).
3. P = Plagioclasa (An 5 a 100), scapolita. 
4. F = Feldespatoides : leucita, calsilita, nefelina, sodalita, noseana, hauyna, cancrinita, analcima y los productos de transformación de estos minerales.

Los porcentajes de volumen de los componentes A, P, Q o F se determina contando los componentes A, P, Q o F o se aplica una de las normas especiales a un análisis químico de la roca. Se convierte los porcentajes de volumen de A, P, Q o F a 100% y los resultados se presenta en el triángulo doble de Streckeisen. De tal modo se puede clasificar una roca magmática y se obtiene la denominación de la roca en cuestión. 

Diagrama de la clasificación basada en los contenidos de Olivino-Piroxenos

Para m>90 %: Contenido de minerales máficos mayor de 90 %

Clasificación por sodio y potasio (versus SiO2) 

Este diagrama permite una clasificación de rocas intrusivas por medio de los contenidos de sodio, potasio versus sílice. Además se distingue entre "subalcalic" y "alcalic".

Clasificación geoquímica de rocas intrusivas

Clasificación por potasio versus SiO2 

Algunas veces se usa una clasificación de potasio versus sílice. Se habla de high-K, que significa un contenido relativamente alto en potasio. Equivalente se usa medio y low (bajo) -K, para valores menores.

Clasificación K vs SIO2

DIAGRAMA TAS (Clasificación química de las rocas volcánicas)

CLASIFICACIÓN TAS DE LAS ROCAS VOLCÁNICAS

Referencias Bibliográficas

1. http://www.medellin.unal.edu.co/~rrodriguez/geologia/igneas.htm
2. http://www.medellin.unal.edu.co/~rrodriguez/geologia/igneas.htm
3. http://www.insugeo.org.ar/libros/misc_18/02.htm