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Asignatura: Geologia, Profesor: , Carrera: Biología, Universidad: UAM
Tipo: Apuntes
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Capítulo 5: Rocas ígneas
a Tierra, probablemente, comenzó su existencia como una inmensa bola de material rocoso fundido. Cuando este material fundido se enfrió aparecieron las primeras rocas que, por tanto, eran rocas magmáticas o ígneas. Actualmente, la mayor parte del planeta sigue estando formado por este tipo de roca, lo que da idea de la importancia de su estudio.
as rocas ígneas se forman por enfriamiento de un magma , material fundido que se genera en la corteza y manto terrestre hasta una profundidad de 250 km. El magma, al ser menos denso que el material que le rodea, asciende hacia la superficie terrestre. Si llega hasta la superficie se llama lava y sale formando una erupción volcánica.
Las rocas ígneas formadas al solidificar el magma en la superficie terrestre se denominan extrusivas o volcánicas. Las que cristalizan en profundidad son rocas intrusivas o plutónicas. Las rocas plutónicas pueden salir al exterior debido a la erosión, formando afloramientos.
1.1. NATURALEZA DE LOS MAGMAS
Los magmas son material completa o parcialmente fundido formado por tres partes: un componente líquido, uno sólido y uno gaseoso.
La porción líquida, llamada fundido , está formada sobre todo de iones móviles de silicio y oxígeno, que forman fácilmente sílice (SiO 2 ), además de otros en menor cantidad: Al, Na, K, Ca, Fe y Mg.
La porción sólida son silicatos ya cristalizados.
Los elementos gaseosos, llamados volátiles , son principalmente de vapor de agua, dióxido de carbono (CO 2 ) y dióxido de azufre (SO 2 ). Los volátiles escaparán del magma cuando éste se acerque a la superficie.
1.2. ORIGEN DE LOS MAGMAS
Aunque algunos magmas se forman en la corteza, la mayoría tienen su origen en el manto terrestre. La tectónica de placas tiene un papel fundamental en este proceso. La mayoría de los magmas se forman en los bordes divergentes (dorsales oceánicas), aunque también hay un magmatismo notable en las zonas de subducción, donde el magma contiene, además de componentes de la corteza, otros del manto y sedimentos. Sin embargo, algunos magmas se forman en el manto, sin influencia de las placas.
El origen de los magmas está en la fusión de rocas sólidas de la corteza o el manto. Para ello se necesita un aumento de la temperatura, una disminución de la presión o la presencia de volátiles.
Capítulo 5: Rocas ígneas
La temperatura aumenta con la profundidad según el gradiente geotérmico. Este gradiente es de unos 20 a 30 ºC por km en la corteza superior, pero luego disminuye, de forma que a unos 100 km de profundidad la temperatura es de unos 1.400 ºC, insuficiente para fundir la mayoría de las rocas.
La fricción de las placas en las zonas de subducción, el descenso hasta el manto de rocas de la corteza en la subducción y el ascenso de rocas calientes del manto pueden incrementar la temperatura, pero en general esto produce poco magma y sólo en zonas muy localizadas.
1.2.2. LA PRESIÓN
La presión también aumenta con la profundidad, haciendo más difícil la fusión de las rocas, ya que la presión de confinamiento aumenta la temperatura de fusión. Pero también sucede al revés, si la presión de confinamiento disminuye, se activa la fusión por descompresión. Este proceso tiene lugar cuando la roca asciende en el manto, que tiene capacidad de fluir, y, por ello, es muy importante en los límites de placa divergentes, es decir, las dorsales oceánicas.
1.2.3. LOS VOLÁTILES La presencia de volátiles, sobre todo agua, disminuye la temperatura de fusión de las rocas. Este efecto es mayor al aumentar la presión.
Las sustancias volátiles son muy importantes en los límites de placa convergentes (zonas de subducción). A medida que la corteza oceánica se introduce hacia el mato, el calor y la presión hace que el agua que contiene sea expulsada, haciendo que las rocas calientes del manto fundan formando un magma basáltico. Este material fundido asciende y calienta las rocas de la corteza, dando magmas secundarios ricos en sílice.
Capítulo 5: Rocas ígneas
Aunque la serie de Bowen y la diferenciación magmática explican la existencia de muchas rocas ígneas, no pueden dar cuenta de toda la variedad existente.
Un magma puede cambiar de composición incorporando material de las rocas por las que circula: es la asimilación , y puede darse con trozos de rocas sólidas o con rocas fundidas.
Además, otras veces un magma puede ser intruido por otro: mezcla de magmas.
2.3. FUSIÓN PARCIAL Y TIPOS DE MAGMAS
La fusión de las rocas hasta dar un magma no es un fenómeno instantáneo: sucede en un intervalo de unos 200 ºC. Primero funden los minerales de temperatura de fusión más baja y, a medida que aumenta la temperatura, el resto. Por eso, lo normal es que no se dé una fusión completa, sino una fusión parcial. Como los primeros minerales que funden son ricos en sílice (cuarzo y feldespatos potásicos), la fusión parcial origina un magma muy diferente en composición de la roca original.
2.3.1. MAGMAS BASÁLTICOS
La mayoría de estos magmas, pobres en sílice, se forman por la fusión de la roca ultramáfica peridotita , la principal roca en el manto superior, son magmas primarios , sin evolucionar. Aparecen en zonas donde disminuye la presión por confinamiento (dorsales) o en zonas donde el agua provoca fusión parcial (subducción). Normalmente se forman a profundidades de 50 a 250 km.
A medida que ascienden, estos magmas pierden presión de confinamiento, disminuyen su temperatura de fusión y permanecen fundidos. Por ello muchas veces afloran a la superficie, aunque también pueden cristalizar en profundidad.
2.3.2. MAGMAS ANDESÍTICOS Y GRANÍTICOS
Los magmas con más sílice se forman a partir de los basálticos. A medida que ascienden pueden asimilar rocas de la corteza, dando un magma andesítico, intermedio entre basáltico y granítico.
Por otra parte, un magma basáltico puede sufrir diferenciación magmática, cristalizando minerales ferromagnesianos (tienen puntos de fusión más alto) y dejando un magma más rico en sílice. Estos magmas evolucionados se llaman magmas secundarios.
Capítulo 5: Rocas ígneas
La evolución de un magma andesítico o la fusión parcial de rocas de la corteza originaría los magmas graníticos, los más ricos en sílice. Estos magmas son muy viscosos, por lo que ascienden con dificultad y, por tanto, suelen cristalizar en profundidad, dando rocas plutónicas. Si originan erupciones volcánicas, éstas son muy explosivas y violentas.
a textura hace referencia al tamaño, forma y disposición de los cristales en una roca ígnea. Su estudio aporta información sobre las condiciones en que se formó la roca.
3.1. FACTORES QUE AFECTAN AL TAMAÑO DE LOS CRISTALES
Hay tres factores fundamentales: la velocidad de enfriamiento del magma , la cantidad de sílice presente y la cantidad de gases disueltos.
El enfriamiento lento da pie a que los iones se coloquen ordenadamente, por lo que se forman menos cristales, pero de mayor tamaño. Por el contrario, si el magma se enfría con rapidez, se forman numerosos cristales pequeños o, incluso, ningún cristal, dando rocas con los iones desordenados: vidrio.
3.2. TIPOS DE TEXTURAS ÍGNEAS
3.2.1. TEXTURA AFANÍTICA (DE GRANO FINO) Las rocas ígneas formadas por enfriamiento rápido presentan una textura de grano muy fino llamada afanítica. Como el tamaño de los minerales no permite su identificación, estas rocas suelen clasificarse por el color: claro, oscuro o intermedio.
Muchas rocas afaníticas presentan huecos dejados por burbujas de gas presentes en el magma. Se llaman vesículas.
3.2.2. TEXTURA FANERÍTICA (DE GRANO GRUESO) Las rocas ígneas formadas por enfriamiento lento presentan una textura de grano grueso llamada fanerítica. Los cristales suelen ser de igual tamaño y reconocibles a simple vista.
3.2.3. TEXTURA PORFÍDICA
Un magma puede empezar a enfriarse en profundidad, haciéndolo lentamente y formando grandes cristales, y luego cambiar de ubicación y sufrir un enfriamiento más rápido del resto de su porción
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Capítulo 5: Rocas ígneas
Las rocas con silicatos oscuros y plagioclasa rica en calcio (pero sin cuarzo), son de composición basáltica o máfica (magnesio y hierro). El hierro les da a los basalto color oscuro y gran densidad. Forman los suelos oceánicos y muchas islas volcánicas.
Las rocas intermedias entre graníticas y basálticas son de composición intermedia o andesítica (por la roca andesita ). Tienen, al menos, un 25% de silicatos oscuros y son típicas de márgenes continentales.
Otro tipo de rocas ígneas son las ultramáficas , como la peridotita , formadas por minerales ferromagnesianos como olivino y piroxeno. Son raras en la corteza aunque se cree que abundan en el manto superior.
4.3. EL CONTENIDO EN SÍLICE Y LA COMPOSICIÓN
El contenido en sílice (SiO 2 ) es un buen indicador del tipo de composición. Las rocas ultramáficas tienen menos del 45%, mientras las félsicas superan el 70%.
Por otra parte, hay una relación bastante directa entre la cantidad de sílice y el contenido de otros elementos. A más sílice, más sodio y potasio y menos hierro, calcio y magnesio.
Además, el comportamiento de los magmas depende de su contenido en sílice. El magma granítico (rico en sílice) es muy viscoso, se enfría rápidamente y provoca erupciones volcánicas violentas. El magma basáltico (pobre en sílice) es más fluido, se enfría con lentitud y origina erupciones tranquilas.
Capítulo 5: Rocas ígneas
Las rocas ígneas se clasifican en función de su textura y su composición mineralógica.
4.4.1.1. Granito.
El granito es la roca ígnea intrusiva más común en la corteza. Suele tener textura fanerítica compuesta por un 25% de cuarzo y un 65% de feldespatos potásicos y sódicos. El cuarzo aparece vítreo, redondeado y de color claro o gris. El feldespato no es vítreo, tiene forma rectangular y varía en color del blanco o gris, al salmón (granito rosa o rojo).
Además el granito lleva moscovita y silicatos oscuros como la biotita y el anfíbol.
Algunos granitos tienen textura porfídica, con grandes cristales de feldespato.
Su resistencia hace que formen el núcleo de muchas montañas erosionadas, como el Sistema Central, la Cordillera Cantábrica, los Pirineos o Sierra Morena.
Capítulo 5: Rocas ígneas
4.4.3.2. Gabro
Equivalente intrusivo del basalto y del mismo color. Se encuentra en grandes cantidades en los océanos, bajo las capas de basalto. En Badajoz y Huelva.
4.4.4. ROCAS PIROCLÁSTICAS
Son rocas formadas por fragmentos expulsados en una erupción volcánica. La más común es la toba volcánica que, cuando está formada por cenizas fundidas se llama toba soldada. Se encuentra en Almería y Canarias.
as erupciones volcánicas pueden ser muy variadas en violencia y explosividad. Los factores que determinan el tipo de erupción volcánica son la composición del magma, su temperatura y la cantidad de gases disueltos. Todos estos factores afectan a la viscosidad o movilidad del magma. Cuanto más viscoso sea más explosiva la erupción.
La temperatura afecta a la viscosidad del magma como a la de cualquier fluido. A mayor temperatura mayor fluidez.
En cuanto a la composición, el principal factor es el contenido en sílice (SiO 2 ). El magma rico en sílice (ácido, riolítico o félsico) es muy viscoso, porque las estructuras de sílice se enlazan entre sí formando cadenas. Por el contrario, los magmas con poco sílice (básicos, basálticos o máficos) son muy fluidos.
El contenido en gases influye en la viscosidad y en la explosividad de las erupciones. En general, los gases tienden a aumentar la fluidez. Sin embargo, los magmas basálticos, muy fluidos, dejan escapar los gases con facilidad según ascienden, por lo que salen por las chimeneas volcánicas acompañados de grandes cantidades de lava, pero de forma poco violenta. Los magmas viscosos, en cambio, retienen los gases y, cuando escapan, lo hacen bruscamente, provocando erupciones muy violentas y destructivas.
5.1. MATERIALES EXPULSADOS EN UNA ERUPCIÓN
Los materiales expulsados por los volcanes pueden ser líquidos, sólidos y gaseosos.
5.1.1. COLADAS DE LAVA
Las coladas de lava pueden ser basálticas (las más abundantes, fluidas y rápidas); andesíticas o intermedias y riolíticas (muy escasas, viscosas y lentas).
5.1.1.1. Coladas cordadas
Las lavas basálticas fluidas solidifican en la superficie, mientras en interior sigue fluyendo, lo que arruga el exterior y le da a la lava el aspecto de cuerdas, por lo que se llaman lavas cordadas (paheohoe). A veces, incluso queda un hueco en el interior de la lava solidificada, formando los tubos de lava.
L
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Escoria
5.1.1.2. Coladas aa
Las lavas aa son lavas con superficie irregular, fragmentada y cortante, con numerosos huecos debido a los gases que escapan. Son lavas más frías y lentas que las cordadas.
5.1.1.3. Coladas de bloques
Son parecidas a las aa, formadas por bloques fragmentados, pero con superficie suave. Se deben a lavas rioliticas o andesíticas.
5.1.1.4. Coladas almohadilladas Son lavas con formas redondeadas, como almohadones, que se forman al enfriarse las lavas basálticas subacuáticas con gran rapidez.
5.1.2. GASES
Los magmas retienen gases en su interior por la presión de confinamiento. Alrededor del 70% es vapor de agua, un 15% CO 2 , un 5% de nitrógeno, un 5% de dióxido de azufre y el resto cloro, hidrógeno y argón.
Los gases tienen un papel muy importante en la formación de la chimenea volcánica y, cuando son muy abundantes, pueden permanecer en la atmósfera terrestre durante años, alterando el clima.
5.1.3. MATERIALES PIROCLÁSTICOS
Las partículas sólidas expulsadas en las erupciones volcánicas se denominan material piroclástico. Estos fragmentos van desde el polvo y las cenizas, de menos de 2 mm, a rocas de varias toneladas.
Las cenizas se forman por el enfriamiento de la espuma que forman los gases en la lava. Si las cenizas se funden entre sí forman toba soldada.
Los piroclastos intermedios, de hasta pocos centímetros, se denominan lapilli. Si el tamaño supera los 64 mm, se llaman bloques (si se expulsan ya sólidos) o bombas (si salen en forma de lava y luego solidifican).
Según la textura, los piroclastos pueden ser: escoria (material basáltico con huecos) o pumita (material intermedio o riolitico con huecos).
5.2. VOLCANES Y FORMAS VOLCÁNICAS
Las formas volcánicas son muy variadas en forma y tamaño, pero pueden clasificarse en unos pocos tipos y presentan una estructura general similar.
5.2.1. ESTRUCTURA DE UN VOLCÁN
Los volcanes suelen empezar por una fisura en la corteza por donde sale material magmático. El magma, al salir, origina un conducto circular o tubo , que termina en una abertura en la superficie llamada chimenea. La acumulación de material alrededor de la chimenea puede dar lugar al cono volcánico típico.
Capítulo 5: Rocas ígneas
Japón, Filipinas, Aleutianas, etc).
Se forman normalmente a partir de lavas andesíticas o rioliticas ricas en gas. Son lavas viscosas que producen erupciones explosivas con material piroclástico abundante.
Tienen forma de cono de gran altura y con cráteres de paredes empinadas. Su estructura e historia suelen ser complejas.
Las erupciones más violentas de la historia (Vesubio, Santa Elena, Monte Pelé) se deben a volcanes de este tipo.
Inmensas coladas de lava, grandes emisiones de cenizas y pumita (Vesubio), las coladas piroclásticas o nubes ardientes (gases calientes con cenizas y fragmentos rocosos que descienden por las laderas a gran velocidad) (Monte Pelé) y las coladas de barro o lahares (derrubios saturados de agua que descienden por la ladera) (Nevado del Ruiz), pueden arrasar áreas enormes y provocar miles de víctimas en pocos minutos.
5.2.5. OTRAS FORMAS VOLCÁNICAS Además del cono, los volcanes presentan otras formas volcánicas.
5.2.5.1. Calderas Son grandes depresiones de colapso con forma circular. Se forman por el hundimiento de un cono, un escudo volcánico o una cámara magmática cualquiera.
5.2.5.2. Erupciones fisurales y llanuras de lava La mayoría de las erupciones volcánicas no se producen por conos o escudos, sino por grietas alargadas del terreno llamadas fisuras. La salida constante de lavas basálticas muy fluidas ( basaltos de inundación ) invaden grandes áreas de terreno formando llanuras de lava , como las de la meseta de Deccan, en la India.
5.2.5.3. Domos de lava
Son estructuras volcánicas en forma de domo, asociadas casi siempre a conos o escudos, debidas a lavas muy viscosas.
Capítulo 5: Rocas ígneas
5.2.5.4. Chimeneas y pitones volcánicos
Las chimeneas volcánicas pueden extenderse en ocasiones hacia el interior de la Tierra hasta unos 200 km, con lo cual conectan con el manto y permiten su estudio.
Cuando un cono volcánico es erosionado, a menudo queda el material de la chimenea, más resistente, formando un pitón volcánico.
unque las erupciones volcánicas expulsan gran cantidad de lava, la mayoría de los magmas solidifican en profundidad, formando estructuras llamadas plutones. Solo al ascender y se erosionados pueden ser objeto de estudio geológico.
Los plutones son muy variados en forma, tamaño y disposición. Según su forma se denominan tabulares (en forma de tabla) o masivos. Además, según su disposición pueden ser discordantes (si atraviesan estructuras existentes) o concordantes (si se colocan en paralelo a esas estructuras).
6.1. DIQUES
Cuerpos tabulares discordantes producidos por magma inyectado en grietas o fisuras del terreno. Pueden tener un grosor de milímetros o centenares de metros y una longitud de cientos de kilómetros. Suelen aparecer en grupos y, si quedan expuestos por la erosión, muestran el aspecto de una pared.
6.2. SILLS Y LACOLITOS
Son plutones concordantes cercanos a la superficie.
Los sills son plutones tabulares formados por la inyección de magma en superficies de estratificación. Suelen ser horizontales, pero los hay inclinados y verticales. Su disposición abomba la roca sedimentaria que tiene encima.
Se parecen mucho a coladas de lava enterrada. Como éstas, son tabulares, presentan textura afanítica y muestran diaclasas columnares. Sin embargo, se diferencian en que los sills no muestran una superficie con huecos debidos al gas, tienen metamorfismo tanto en las capas
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Capítulo 5: Rocas ígneas
En estos bordes la corteza oceánica subduce bajo la continental y se introduce en el manto en las fosas. A unos 100-150 km de profundidad, los fluidos ricos en agua que escapan de la placa que subduce, reducen el punto de fusión de las rocas del manto, que sufren fusión parcial, y forman un magma basáltico que asciende.
La actividad magmática en el borde de placa produce cadenas casi lineales de volcanes llamadas arcos volcánicos. Si se producen en litosfera oceánica, terminan saliendo a la superficie dando arcos de islas volcánicas (Japón, Filipinas). Si lo hacen en litosfera continental forman cordilleras pericontinentales (Andes).
El vulcanismo insular expulsa al principio magmas basálticos, formando escudos que engrosan la corteza. Este grosor impide el posterior ascenso del magma basáltico que, así, tiene tiempo de diferenciarse y acumular gases. Como consecuencia acaba convertido en un magma andesítico o riolítico y provoca erupciones muy violentas en las islas volcánicas.
En la corteza continental, el magma que asciende asimila material cortical y aumenta su contenido en sílice, pasando a ser magmas andesíticos o riolíticos y provocando que los volcanes de las cordilleras pericontinentales, como los Andes, sean de carácter muy explosivo.
Dado que la cuenca del Pacífico está rodeada de límites convergentes, se explica la existencia del llamado anillo de fuego del Pacífico.
7.2. ACTIVIDAD ÍGNEA EN LOS BORDES DE PLACA DIVERGENTES
La mayor parte del magma expulsado a la superficie lo hace en las dorsales oceánicas. Aquí las placas se separan y el material del manto sube para rellenar el hueco. Al subir, disminuye la presión por confinamiento y sufre fusión por descompresión.
Capítulo 5: Rocas ígneas
El magma formado, basáltico y muy fluido, forma lavas almohadilladas que forman montañas submarinas pequeñas y con pendientes suaves.
Aunque la mayoría de los bordes divergentes son oceánicos, también los hay continentales, como el rift africano , que es un rift continental , con los mismos fenómenos que se dan en las dorsales, aunque tienden a formar algunos magmas más viscosos, produciendo volcanes compuestos como el Kilimanjaro.
7.3. ACTIVIDAD ÍGNEA INTRAPLACA
El vulcanismo intraplaca es menos habitual que el de los bordes, pero no inusual (Hawái, Canarias, Yellowstone). Hoy se sabe que la mayor parte se debe a una masa de
material sólido del manto muy caliente que asciende: pluma del manto.
Al subir, sufre fusión por descompresión y origina magmas basálticos que dan una región volcánica de unos cientos de kilómetros de diámetro llamada punto caliente , que dura millones de años.
Otras zonas de vulcanismo intraplaca (como las Canarias) parecen deberse a grietas en la corteza por donde sale material del manto.
1.1. NATURALEZA DE LOS MAGMAS ___________________________________________________ 1 1.2. ORIGEN DE LOS MAGMAS _______________________________________________________ 1 1.2.1. La temperatura _____________________________________________________________________ 2 1.2.2. La presión _________________________________________________________________________ 2 1.2.3. Los volátiles________________________________________________________________________ 2
2. CRISTALIZACIÓN DE UN MAGMA _______________________________________________ 3
2.1. SERIE DE REACCIÓN DE BOWEN ___________________________________________________ 3 2.1.1. Diferenciación magmática ____________________________________________________________ 3 2.2. ASIMILACIÓN Y MEZCLA DE MAGMAS _____________________________________________ 4 2.3. FUSIÓN PARCIAL Y TIPOS DE MAGMAS _____________________________________________ 4 2.3.1. Magmas basálticos __________________________________________________________________ 4 2.3.2. Magmas andesíticos y graníticos _______________________________________________________ 4
3. TEXTURA DE LAS ROCAS ÍGNEAS _______________________________________________ 5