PETROGRAFÍA
DE ROCAS ÍGNEAS
Carlos Villaseca, María José Huertas,
Eumenio Ancochea, Pilar Andonaegui,
Cecilia Pérez-Soba y David Orejana.
© Área de
Petrología y Geoquímica,
Fac. C.C. Geológicas.
Universidad Complutense de Madrid
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Ejercicios de fallas de segundo curso de geología
Tipo: Apuntes
2017/2018
1 / 109
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PETROGRAFÍA
DE ROCAS ÍGNEAS
Carlos Villaseca, María José Huertas,
Eumenio Ancochea, Pilar Andonaegui,
Cecilia Pérez-Soba y David Orejana.
© Área de Petrología y Geoquímica,
Fac. C.C. Geológicas.
Universidad Complutense de Madrid
http://petroignea.wordpress.com
OBSERVACIONES EN MINERALES CON EL MICROSCOPIO PETROGRÁFICO
Luz polarizada en un plano (con nícoles paralelos) (LP).
- Hábito cristalino.
- Líneas de exfoliación.
- Color. Pleocroismo.
- Refringencia.
- Caracteres diversos: fracturas, inclusiones, zonados, bordes corroidos, alteración, etc.
Luz polarizada con nícoles cruzados (sin condensador) (LX).
- Color de interferencia. (Birrefringencia).
- Extinción.
- Alargamiento.
- Maclado, zonado, etc.
Luz polarizada con nícoles cruzados (con condensador).
- Figuras de interferencia.
- Signo óptico.
- Ángulos de ejes ópticos.
- Dispersión.
CARACTERÍSTICAS ÓPTICAS FUNDAMENTALES DE LOS DIFERENTES SISTEMAS
CRISTALINOS
- Los minerales pertenecientes a los sistemas hexagonal y tetragonal son uniáxicos.
- Los minerales pertenecientes a los sistemas ortorrómbico, monoclínico y triclínico son biáxicos.
- Tienen extinción recta todos los minerales hexagonales, tetragonales y ortorrómbicos.
- Tienen extinción oblicua la mayoría de los minerales monoclínicos y triclínicos.
- Los minerales pertenecientes al sistema isométrico (cúbico) son isótropos con luz polarizada y nícoles cruzados.
Minerales Petrográficos de las Rocas Ígneas
PRÁCTICA 1
MINERALES PRINCIPALES
Se describen a continuación los minerales cuya presencia en volumen de la roca supera el 5% del total de la misma. En función de su color en muestra de mano, los minerales principales pueden dividirse en:
1 - Minerales claros e incoloros
2 - Minerales oscuros y coloreados
Los minerales claros principales de las rocas ígneas suelen pertenecer al grupo de los tectosilicatos (cuarzo, feldespatos y feldespatoides), y son la base de la clasificación petrográfica de este tipo de rocas, como veremos en prácticas posteriores (diagramas QAPF). Los feldespatos y feldespatoides contienen mayoritariamente los elementos alcalinos de la roca, esencialmente el Na y K Todos estos minerales claros se les conoce también por el término de minerales félsicos.
Los minerales coloreados, que también reciben el nombre de minerales máficos, acogen los elementos ferromagnesianos (Fe, Mg, Ti), siendo por ello tanto más abundantes cuanto más básica sea la roca en cuestión.
Conviene resaltar que si bien algunos minerales sólo se forman en condiciones magmáticas, tal como por ejemplo sucede con el olivino o la sanidina, en otros minerales las condiciones de formación son tan amplias, como por ejemplo ocurre con el cuarzo, que los podemos encontrar tanto como minerales primarios, principales o accesorios, como entre los minerales secundarios de más tardía aparición. A continuación describimos los minerales en función de la manera mas común de aparición en las rocas ígneas.
1 - MINERALES CLAROS E INCOLOROS
Los minerales que tienen coloraciones claras en muestra de mano suelen presentar al microscopio las siguientes características:
- incoloros.
- exfoliación nula o moderada.
- índice de refracción (relieve) bajo.
- color de polarización bajo, en tonos desde blancos a grises claros y oscuros.
Los principales minerales petrográficos claros o incoloros son: cuarzo, feldespatos, feldespatoides, micas blancas y algún accesorio como apatitos, carbonatos, etc. Hay una clara incompatibilidad química entre cuarzo y feldespatoides, apareciendo éstos últimos, sólo en rocas ígneas claramente subsaturadas en sílice.
CUARZO (Qtz) SiO 2 Trigonal (apariencia hexagonal) Uniáxico (+)
El cuarzo es un mineral principal en numerosas rocas ígneas félsicas y está ausente o es raro en las rocas basálticas. En rocas ígneas es incompatible con minerales deficitarios en sílice (e.g. olivinos, melilita, feldespatoides)
parámetros ópticos por lo que mediante un microscopio con platina universal es posible conocer esta relación. No obstante, este método ha sido desplazado por el análisis directo y puntual del mineral mediante la microsonda de electrones, método más rápido que permite, además, conocer diferencias composicionales entre las diversas partes de un mismo cristal.
Frecuentemente estos minerales presentan un zonado composicional concéntricos que suele indicar núcleos mas cálcicos y bordes mas albíticos (zonado normal). Son también frecuentes los zonados composicionales oscilatorios que muchas veces se reflejan en zonados cromáticos (en tonalidades grises) identificables al microscopio.
Los términos ricos en sodio son más frecuentes en rocas ácidas mientras que los términos más ricos en calcio lo son en rocas básicas.
■ Características distintivas más notables:
- Extinción: oblicua.
- Maclas: muy desarrolladas y sumamente características, consistentes en múltiples individuos acoplados en paralelo (maclas polisintéticas).
- Alteración: muy frecuente, mayor en los núcleos más cálcicos. Normalmente aparecen minerales micáceos de grano fino, (alteración sericítica), calcita, epidotas, etc..
Diagrama de clasificación de los feldespatos.
Sistema Ab-An-Or-H 2 O a 2 Kb de presión (izquierda) y a 5 Kb (derecha). Las áreas sombreadas representan los límites de las soluciones sólidas entre los feldespatos que coexisten con el líquido. A altas PH2O, es decir, en magmas hidratados, no hay solubilidad Or-Ab. Por el contrario, sí existe feldespato alcalino intermedio en composición Or-Ab en magmas anhidros, como suelen ser la mayoría de las rocas volcánicas y algunas plutónicas.
GRUPO DE LOS FELDESPATOIDES
Los feldespatoides son silicoaluminatos alcalinos con menor contenido en sílice que los feldespatos. Sólo se forman en rocas muy pobres en sílice ya que, de otra manera, se formarían feldespatos. Por ello, obviamente, resultan incompatibles con el cuarzo, encontrándose en rocas volcánicas y plutónicas subsaturadas.
Desde un punto composicional existe un paralelismo en su función petrográfica entre los feldespatoides y feldespatos. Y así, la nefelina haría la función del feldespato albítico, la leucita del feldespato potásico y la sodalita y, o hauyna, de la plagioclasa ácida. Todo ello sin perjucio de que puedan coexitir en una roca feldespatos y feldespatoides.
Por último, conviene señalar que la analcima que diversos autores han clasificado como feldespatoide, se encuentra en la actualidad dentro del grupo de las zeolitas.
Nefelina (Ne) 2SiO 2 Al 2 O 3 (Na,K) 2 O Hexagonal. Uniáxico (-)
Suele presentar cierta dificultad su identificación, pudiendo, en una primera aproximación, confundirse con cuarzo y feldespato potásico cuando no está teñido. En muchas ocasiones la nefelina forma prismas hexagonales idiomorfos cuyas secciones, rectangulares o hexagonales, son entonces fácilmente reconocibles.
■ Características distintivas más notables:
- Extinción: recta
- Exfoliación: ninguna.
- Alteración: frecuente a minerales hidratados tales como: cancrinita o zeolitas como analcima, chabasitas o clinoptilolitas.
2 - MINERALES OSCUROS Y COLOREADOS
Son minerales ricos en elementos ferromagnesianos (Fe, Mg, Ti) que colorean a la especie mineral. Son tanto más abundantes cuanto más básica o ultrabásica sea la roca ígnea. También reciben el nombre de minerales máficos.
Los minerales máficos ígneos tienen coloraciones oscuras en muestra de mano, a veces negros, pero nunca brillo metálico. Presentan en lámina delgada las siguientes características comunes:
- desde incoloros hasta fuertemente coloreados y pleocroicos
- exfoliación generalmente muy marcada (salvo en el olivino)
- relieve alto
- color de polarización normalmente alto
Nesosilicatos Grupo del olivino. Forsterita – Fayalita
Sorosilicatos Melilita Gehlenita - Akermanita
Inosilicatos Piroxenos Ortopiroxenos Enstatita-Ferrosilita
Clinopiroxenos Augita Diópsido-Hedembergita Augita egirínica-Egirina
Anfíboles Ortoanfíboles Antofilita-Gedrita
Clinoanfíboles Hornblendas
Filosilicatos Micas^ Dioctaédricas^ Moscovita
Trioctaédricas Biotita Flogopita
GRUPO DEL OLIVINO
Forsterita (Fo) (MgSiO 4 ) Fayalita (Fa) (Fe+2SiO 4 ) Ortorrómbicos. Biáxicos (±)
Los minerales del grupo del olivino tienen de formula general A2+XO 4 , donde A2+= Fe, Mg, Mn2+^ y Ni; X = Si. Entre ellos forman soluciones sólidas como ocurre con la forsterita y fayalita, que lo hacen sin solución de continuidad, y que se conoce de una manera general como olivino. Aunque teóricamente es posible distinguir su porcentaje mediante métodos ópticos, hoy en día esto sólo se realiza utilizando el análisis por microsonda de electrones.
■ Características distintivas más notables de estos minerales
- Incoloro, pero con colores de interferencia altos (muy vivos) hasta de 3er^ orden.
- Exfoliación: pobre o mal definida.
- Extinción: recta.
- Alteración muy común. Puede estar reemplazado total o parcialmente por serpentina (color gris), o por agregados de oxidos e hidróxidos de Fe y cloritas de coloración rojiza característica, que se les denomina agregados iddingsíticos.
GRUPO DE LA MELILITA Tetragonal Uniáxico(±)
Melilita (Mel) (Ca, Na) 2 (Al, Mg) 2 (Si, Al) 2 O 7
Akermanita (Ak) Ca 2 MgSi 2 O 7
Gehlenita (Gh) Ca 2 Al(Al, Si)O 7
Grupo de minerales propios de rocas subsaturadas que forman soluciones sólidas entre sí y que juegan el papel de feldespatoides calcosódicos en rocas alcalinas volcánicas y filonianas (lamprófidos). ■ Características distintivas más notables: -Cristales incoloros, con colorers de polarización típicamente bajos (grises azulados oscuros) -Con mucha frecuencia forma cristales idiomorfos que producen en la lámina delgada secciones prismáticas alargadas. -Índice de refracción elevado. -Extinción recta.
GRUPO DE LOS PIROXENOS
Constituye un grupo de 21 minerales (datos de 1999) de fórmula general ABZ 2 O 6 donde A = Ca, Fe2+, Li, Mg, Mn 2+, Na, Zn; B = Al, Cr, Fe3+, Mg, Mn2+, Sc, Ti, V3+; Z = Si y Al. La clasificación de los piroxenos, de acuerdo con la International Mineralogical Association (I.M.A.), se
encuentra en Morimotoet al. 1988.
Atendiendo a su sistema de cristalización se pueden clasificar en dos grupos: ortopiroxenos (ortorrómbicos) y clinopiroxenos (monoclínicos), división que implica también características petrológicas diferentes. Todos los piroxenos son miscibles entre sí, pero no en cantidades ilimitadas.
■ Características generales más distintivas de los piroxenos
- En secciones basales presentan una exfoliación perfecta y característica en dos direcciones que se cruzan aproximadamente a 90º (los anfíboles lo hacen a 60º aprox.).
- No son pleocroícos o su pleocroísmo es muy débil.
- Exsoluciones: frecuentes lamelas de clinopiroxenos en ortopiroxenos o a la inversa.
Secciones basales más comunes de piroxenos. Las líneas de exfoliación se cruzan casi ortogonalmente (93º).
ORTOPIROXENOS Ortorrómbicos Biáxicos (±)
Enstatita (En) SiO 2 .MgO
Ferrosilita (Fs) SiO 2 .(Fe,Mg)O.
Por regla general ambos términos se encuentran formando una solución sólida de composición intermedia que se conoce informalmente como hiperstena.
GRUPO DE LOS ANFÍBOLES
Constituye un numeroso grupo de minerales (65 minerales según datos de 1999) de fórmula general AB 2 CVI 5 TIV 8 O 22 X 2 donde A = K, Na, o vacante ( ٱ ); B = Na, Ca, Fe2+, Li, Mg, Mn 2+, y más raramente Zn, Ni y Co; C = Fe2+, Li, Mg, Mn 2+, Zn, Ni, Co, Al, Cr, Fe3+, Mn3+, Ti y Zr; T
= Si, Ti y Al. Los aniones en X son: OH, F y Cl.
La clasificación de los anfíboles de acuerdo con la I.M.A. se encuentra en Leakeet al. 1997.
Según los cationes que ocupen la posición B se pueden distinguir cuatro grupos de anfiboles fundamentales, De ellos, sólo algunos de los del primer grupo puede ser ortorrombicos (ortoanfíboles), mientras que los restantes siempre son monoclinicos (clinoanfíboles):
1.- Anfíboles de “Mg, Fe, Mn y Li” en los que (Ca+Na)B <1, y (Mg,Fe,Mn,Li) ≥ 1
2.- Anfíbolescálcicos donde para la posición B (Ca+Na) ≥ 1; NaB = 0.5 a 1.5 y, normalmente CaB
2.- Anfíbolessodico-cálcicos donde para la posición B (Ca+Na) ≥ 1 , y 0.5< NaB < 1.5.
3.- Anfíbolessódicos donde NaB ≥ 1.
Conviene señalar que los ortoanfíboles sólo se encuentran en algunas rocas metamórficas. Todos los anfíboles son miscibles entre si, pero no en cantidades ilimitadas. Los anfíboles, por ser minerales algo hidratados, son propios de magmas más ricos en volátiles que los que forman sólo piroxenos, pudiendo aparecer ligados a estos últimos minerales mediante procesos de hidratación o ebullición magmática (ver texturas de tipo corona).
■ Características generales más distintivas de los anfíboles
- En secciones basales presentan una exfoliación perfecta y característica en dos direcciones que se cruzan aproximadamente a 56º y 124º (los piroxenos lo hacen a 90º aproximadamente).
- Son pleocroicos en mayor o menor grado.
- ángulos de extinción (clinoanfíboles) generalmente menores que en clinopiroxenos
Secciones transversales más comunes de los anfíboles.
Clinoanfíboles: hornblendas (hbl) Monoclínico. Biáxico (+ ó -).
Magnesiohornblenda Ca 2 [Mg 4 (Al,Fe3+)]Si 7 AlO 22 (OH) 2
Ferrohornblenda Ca 2 [Fe2+ 4 (Al,Fe3+)]Si 7 AlO 22 (OH) 2
La hornblenda es una solución sólida de, al menos, dos de los principales anfíboles cálcicos: magnesiohornblenda y ferrohornblenda. La hornblenda es muy común en rocas plutónicas y volcánicas, básicas e intermedias, ricas en calcio y que tengan un cierto carácter metalumínico Estos minerales son de color verde a marrón, con intensidades de color muy variables debido a la compleja composición química de los mismos.
Clasificación de los anfíboles cálcicos, según Leake et al. (1997)
GRUPO DE LAS MICAS
Constituye un numeroso grupo de filosilicatos (41 minerales según datos de 1999) de fórmula general: I M2-3 1-0 T 4 O 10 A 2 en donde la posición I está ocupada, fundamentalmente, por K, Na, Ca y, en menor medida, Cs, NH 4 , Rb y Ba; M por Li, Fe2+, Fe3+, Mg, Al, Ti y, en menor medida, Mn2+, Mn3+, Zn, Cr y V; representa una vacante; T = Si, Al, Fe3+^ y, ocasionalmente B y Be; y, finalmente A = F, OH, Cl y, de manera ocasional, O y S.
La clasificación de las micas de acuerdo con la I.M.A. se encuentra en Riederet al. (1998).
La principal división de las micas se establece en función de los cationes que ocupan al posición M, distinguiéndose dos grupos: