Download - Petrología / Evolucion de rocas ígneas
Evolución ígnea de la Tierra
Petrografía - 2015
Estructura interna de la TierraComposición de las diferentes capasVariaciones de Presión y TemperaturaRelación de procesos ígneos y ambientes tectónicos
Dra. Sonia Quenardelle
PETROLOGÍA ÍGNEA
Estudia los fundidos (magmas) y las rocas que cristalizan a partir de ellos
De qué se trata la materia PETROGRAFÍA??
PETROGRAFÍA
Rama de la petrología que trata de la observación (macro y microscópica) y descripción objetiva de las rocas
(composición mineralógica y disposición espacial de los minerales)
¿Cómo estudian las rocas ¿Cómo estudian las rocas los los petrólogospetrólogos??
Recolectan “muestras” y las estudian Cómo?
• Identificando y describiendo MINERALOGÍA y TEXTURAMINERALOGÍA y TEXTURA
• Clasificando y comparando • Clasificando y comparando
• Analizando químicamente y comparando resultados
• Elaborando modelos y tratando de corroborarlos, ya sea a través de modelados teóricos o de laboratorio
En síntesis tratan de ser “historiadores” que interpretan e infieren los procesos actuantes sobre las rocas
ROCAS: conjuntos de minerales
Minerales formadores de rocas
Minerales primarios: se forman directamente por la cristalización magmática
• Esenciales o Principales : son los que permiten clasificar a la roca(importa su % pero también si están presentes en escasa proporción o aún si están ausentes)
•característicos: son los máficos que ayudan a definir la clasificación
• Accesorios menores : son los que se presentan en proporción < 5%
- x – o – x – o – x – o – x -
Minerales secundarios: se forman por alteración de los minerales primarios
¿Qué minerales son y qué composición tienen esos minerales formadores de rocas?
Silicatos de …….Mg
Fe
CaAl
Na
K
Ti
Al
Tener siempre en cuenta la composición de los minerales para comprender mejor los procesos
¿Cómo distinguimos a qué “reino” corresponde una roca?
Textura y mineralogía
Rocas ígneas o mágmáticas
plutónicas volcánicas
¿Cómo se forman las rocas ígneas?
En general, todas las rocas
ígneas se han originado
por cristalización a partir
de un fundido originado en
el interior de la Tierra
¿Cómo se genera el fundido?
¿Qué se funde?
¿Dónde lo hace?
¿Ese fundido es el responsable de toda la variedad de rocas ígneas?
• Planeta NO equilibrado térmicamente � activo geológicamente
• Calor (original + producido por decaimiento de elementos radiactivos de la corteza) que fluye desde el interior hacia el exterior � “motoriza” todos los
TIERRA
el interior hacia el exterior � “motoriza” todos los procesos geológicos
Estructura del planeta
Propiedades físicas
Propiedades químicas
Estructura interna4 capas concéntricas
Atmósfera
Corteza
Manto
NúcleoSubdivisiones basadas en:Subdivisiones basadas en:
Sismología � propiedades reológicas
Composición de las rocas
Estructura de los minerales
Figuras tomadas de Winter (2001)
Ondas P o compresionales (llegan en 1° lugar)
Ondas S o de cizalla (llegan en 2° lugar) (ondas–S)
¿Cómo se conoce la estructura interna en capas?
ONDAS SÍSMICAS (se analizan los tiempos de llegada de las ondas y de sus respectivas velocidades. Éstas dependen entre otras variables, de la densidad, de la temperatura y del módulo elástico de las
rocas que atraviesan
La densidad de las rocas tiene incidencia en la velocidad de las ondas
Los minerales tienen celdas con empaquetamientos cada vez más densos a medida que aumenta la profundidad y, en
consecuencia, la presión
Los cambios de las fases minerales son abruptos y por esta razón pueden ser
detectados con bastante precisión
Modelo PREM (PreliminaryReference Earth Model), de Dziewonsky y Anderson (1981) identifica e interpreta las discontinuidades halladas en el interior de la Tierra
Núcleo
Radio: 3485 km
Núcleo Interior: sólido, espesor de 1220 km
Núcleo Exterior: líquido (no transmite las ondas sísmicas) espesor de 2265 las ondas sísmicas) espesor de 2265 km
Composición: homologable a meteorito de Fe (aleaciones de Fe y Ni).
MantoManto Espesor: 2890 km
Manto superior : • olivina Fo89 (37–51%), ortopiroxeno (26–34%),
clinopiroxeno (12–17%) y granate (10–14%). << anfíboles y flogopita.
• Composición promedio (% de óxidos):• SiO2 : 46–50%; MgO: 36–38%; FeO: 6–8%; Al2O3:
3–5%; CaO: 2–3%; Na2O y K2O en general inferior a 1%
• Contiene parcelas de rocas fundidas• Se generan los procesos tectónicos• Se generan los procesos tectónicos
Discontinuidades:Entre 60 y 220 km � low velocity layer410 km � transición de estructura de olivina a
estructura tipo espinelo660 km � transición entre el M. superior y el M. inferior
Manto inferior :• Cambia coordinación del SiSiIVIV SiSiVIVI implica > >
densidaddensidad
CortezaOceánica:Oceánica: 65% de la sup. terrestre
Edad 160 Ma como máximoEspesor total: 8 km máx. + 4 km de H2OCapa sísmica 1: sedimentos (0,5 km)Capa sísmica 2: basaltos tipo pillow +
enjambres de diques (1,5 km)Capa sísmica 3: gabros, rocas máficas
metamorfizadas, cumulatos peridotíticos(5 – 6 km)(5 – 6 km)
Continental:Continental:Edad desde 3,8 G.a. al presenteEspesor: 30 – 35 km promedio (máx. 70 km)C. superior: frágil, composición félsicaC. inferior: dúctil, composición máfica Diorítica o tonalítica como
promedio
Densidad varía entre 2600 kg m-3 y 3000 kg m-3 �
diferentes composiciones
Discontinuidad de Mohorovicic: límite entre corteza y manto
Figuras tomadas de http://www.gly.uga.edu/railsback/DynamicPlateTectonics.html
AstenósferaAstenósfera:: subyace a la litósfera y tiene “parcelas” de
Litósfera:Litósfera: capa superior de la Tierra que comprende a la corteza y parte superior del manto superior.
Se registran la tectónica de placas, procesos ígneos y metamórficos
AstenósferaAstenósfera:: subyace a la litósfera y tiene “parcelas” de material fundido y se caracteriza por > ductilidad, favorece la existencia de corrientes convectivas.
Posibles modelos (viejos) de celdas convectivas en el manto. a) Las celdas convectivas estarían restringidas al manto inferior y al superior.
b) Las celdas convectivas atravesarían el límite entre el manto inferior y superior.
Tectónica de placasLa placaplaca es la unidad fundamental de esta
teoría
Es rígida, externa y sus límites son
homologables con la litósfera mecánica
Tiene comportamiento elástico y puede
transmitir y acumular esfuerzosesfuerzos
El límite inferior tiene marcado
contraste reológicocon la capa
subyacente, de < viscosidad y �
actúa como superficie de
desacople mecánico
Tectónica de placas – tipos de límites de placa
Plate : placa
Slab: losa Figuras tomadas de http://www.gly.uga.edu/railsback/DynamicPlateTectonics.html
Tipos de márgenes:
•Divergentes
•Convergentes
•Transformantes
Variables: • velocidad de subducción (entre 0,9 y 10,8 cm/año)• el ángulo o inclinación de subducción (normalmente
entre 30° y 45° como promedio)• la edad de la placa oceánica que implica cuán caliente o
fría puede estarFiguras tomadas de http://www.gly.uga.edu/railsback/DynamicPlateTectonics.html
Diferentes fuerzas involucradas en el movimiento de las placas tectónicas
Figuras tomadas de http://www.gly.uga.edu/railsback/DynamicPlateTectonics.html
Tectónica de placas presentada desde una perspectiva dinámica
Figuras tomadas de http://www.gly.uga.edu/railsback/DynamicPlateTectonics.html
PETROGÉNESIS
Es un término para designar a la generación de magmas y los procesos de diversificación de los mismos para producir la variedad de rocas ígneas que pueden encontrarse.
La mayoría de los magmas se originan a partir de fusión parcial en el manto terrestre, pero algunos muestran parcial en el manto terrestre, pero algunos muestran evidencias de participación de componentes corticales
La tectónica de placas juega un rol fundamental en la generación de los magmas aunque algunos parecen ser el resultado de procesos más profundos que los influenciados directamente por la tectónica de placas
Ambientes de generación de rocas ígneas
1. Dorsales centro-oceánicas 2. Rifts intracontinentales3. Arcos de Islas4. Arcos Continentales5. Cuencas de back-arc 6. Basaltos de islas oceánicas7. Actividad miscelánea Intra-Continental
Variación de la PRESIÓNVariación de la PRESIÓN
P P = = d.g.hd.g.h d: densidad
g: aceleración de la gravedad
h: profundidad
En la corteza la P varía = 1 GPa/35 km ó 30 MPa/km
En manto la P varía = 35 MPa/km
(1 kb = 108 Pa)
P litostática es = en todas direcciones
Si P es ≠ en ≠ direcciones
En niveles + superficiales � comportamiento frágil
En niveles + profundos � comportamiento dúctil
Calor en la Tierra
1. Radiación: energía calórica se disipa en el espectro electromagnético
2. Convección: movimiento de materia junto el calor. La materia caliente asciende por expansión y asciende por expansión y < ρ desplazando a la materia + fría que se hunde � fluidos
3. Conducción: agitación térmica de los átomos que permite la propagación del calor. Las rocas son malas conductoras.
4. Advección
Fuentes de calor:
Disipación del calor original de formación, desde el núcleo a la superficie
Decaimiento radiactivo (U, K, Th)
Para tratar de entender cómo se generan los magmas y cómo se comportan las rocas siempre es necesario
que consideremos cómo varían T y P
Variación de la TEMPERATURAVariación de la TEMPERATURA
Gradiente geotérmico: relación de aumento de temperatura con la profundidad
En continentes se estima 35°C/km
GradienteGeotérmico
Pattern of global heat flux variations compiled from observations at over 20,000 sites and modeled on a spherical harmonic expansion to degree 12. From Pollack, Hurter and Johnson. (1993) Rev. Geophys. 31, 267-280.
Cross-section of the mantle based on a seismic tomography model. Arrows represent plate motions and large-scale mantle flow and subduction zones represented by dipping line segments. EPR =- East pacific Rise, MAR = Mid-Atlantic Ridge, CBR = Carlsberg Ridge. Plates: EA = Eurasian, IN = Indian, PA = Pacific, NA = North American, SA = South American, AF = African, CO = Cocos. From Li and Romanowicz (1996). J. Geophys. Research, 101, 22,245-72.
Bibliografía sugerida
• Barker, D., 1982• Best, M., 1982 y 2005• Llambías, E. J., 2001, 2003 y 2008• Llambías, E. J., 2001, 2003 y 2008• Mc Birney, A., 1993• Winter, J. D., 2001
La mayor parte de las figuras fueron tomadas de Winter (2001)
Clasificaciones de rocas magmáticas
•• ModalesModales: basadas en el % en volumen de los minerales realmente presentes en la roca (= minerales modales o moda)
•• NormativasNormativas: basadas en el % de los minerales •• NormativasNormativas: normativos, que reflejan la composición química de la roca (norma)
•• QuímicasQuímicas: basadas en los contenidos de los óxidos (% en peso) o elementos (ppm) constituyentes
Moda de la rocaModa de la roca
Se establece determinando el % en volumen de los minerales presentes en la roca
Cómo ? Estimación visual de %
Empleo de contador de puntos
Análisis digital de imágenes
La clasificación modal es la + amplia y universal, aunque también hay “clasificaciones orientadoras” basadas en el análisis de las variables
texturales
Minerales formadores de rocas
Minerales primariosMinerales primarios: se forman directamente por la cristalización magmática
•Principales o Esenciales: son los que permiten clasificar a la roca
•máficos característicos: son los minerales que ayudan a definir la clasificación en algunos casos
•Accesorios menores: son los que se presentan en proporción < 5%
Minerales secundarios: Minerales secundarios: se forman por alteración de los primarios
Félsico = feldespatos + sílice Leucocrático: color claro (0 – 30 % IC)Máfico = Mg + Fe Melanocrático: color oscuro (60 – 100% IC)
Índice de color “MM”: % de minerales coloreadosM’: M M’: M –– (ms + ap + carbonatos primarios)(ms + ap + carbonatos primarios)
Rico en cuarzo
Granitoide
9090
6060
2020
SienitaCuarcíf.
MonzonitaCuarcíf.
Monzodiorita
Cuarcíf.
Sienita Monzonita Monzodiorita5
10 35 65 90
5
GranitoGrano-diorita
Diorita/Gabro/
Renormalizar a 100%
Sienita alcali-feldespáticacuarcífera
SienitaAlcali-
Diorita/ Gabrocuarcífero
Anorthosita
Cuarzolita
M < 90Rocas PlutónicasRocas Plutónicas
Sienogranito
Monzogranito
Sienita
Sienita foidif.
10 35 65Monzonitafoidífera
Monzodiorita
foidífera
90
MonzosienitaFóidica Fóidica
Monzodiorita
10
60
Foidolita
60
Alcali-Feldespática
Sienita alcalifeldespática.foiífera
10
Anorthosita
Diorita/Gabro foidífero
AA PP
FF
OlivinaOlivina
90
DunitaDunita
Plagioclasa
Gabro Olivin.
90AnortositaGabroidesGabroides
Rocas ultramáficasRocas ultramáficas
ClinopiroxenoClinopiroxenoOrtopiroxenoOrtopiroxeno
LherzolitaLherzolita
Websterita
OrtopiroxenitaOrtopiroxenita
ClinopiroxenitaClinopiroxenita
Websterita olivínica
PeridotitasPeridotitas
PiroxenitasPiroxenitas
90
40
10
10
OlivinaPiroxenoRocas ultramáficas con Plagioclasa
35 65
20 20
60 60
A P
Q
Riolita Dacita
Traquita Lacita Andesita/Basalto
Rocas volcánicasRocas volcánicas
Clasificación química: es la que permite clasificar Clasificación química: es la que permite clasificar mejor a la rocamejor a la roca
Clasificación modal: permite tener una idea aproximada del tipo de roca (no refleja a todos sus
componentes)
Traquita foidif Lacita foidif. Andesite/Basalt foidf.
Foidita
10
60 60
35 65
10
F
A P
Fonolita Tefrita
Bibliografía sugerida:
• Winter, J.D. 2001. An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Prentice Hall 700 pp. se puede acceder a sus clases en: www.whitman.edu/geology/winter/
• Shelley, D., 1995. Igneous and Metamorphic Rocks under the microscope. Chapman & Hall, London, 445 pp.
• Best, M.G., 2002. Igneous and Metamorphic Petrology. Blackwell, • Best, M.G., 2002. Igneous and Metamorphic Petrology. Blackwell, 730 pp.
La mayoría de las ilustraciones fueron tomadas de Winter (2001)