2. CLASIFICACIÓN DE ROCAS ÍGNEAS -Minerales formadores de rocas ígneas

2. CLASIFICACIÓN DE ROCAS ÍGNEAS - Minerales formadores de rocas ígneas Las rocas ígneas están formadas principalmente por silicatos y algunos óxidos y fosfatos como accesorios

SILICATOS Constituyen aprox. el 92 % de la corteza (oceánica y continental)

SILICATOS Tipo de Enlace

Estructura

SiO44 -

Tetraedros aislados

4

Nesosilicatos

Olivino, granate, zircón, titanita

Si2O76 -

Dos tetraedros

3

Sorosilicatos

Epidota, lawsonita, pumpeleita

SinO3n2n -

Anillos de tetraedros Cadenas simples Cadenas dobles Capas de tetraedros Entramado de tetraedros

2

Ciclosilicatos

Berilo, turmalina

2

Inosilicatos

Piroxenos

1.5

Inosilicatos

Anfíboles

1

Filosilicatos

Micas, arcillas

0

Tectosilicatos

Si2O64 Si4O116 Si2nO5n2n SinO2n

NBO/T Clase de Silicato

Neso

Ejemplos

Cuarzo, feldespatos, feldespatoides

Filo Ino

Ino

Tecto

http://webmineral.com/jpowd/index.php http://www.mindat.org/

Radio iónico y coordinación Aniones: tienen carga negativa por haber incorporado electrones adicionales y por lo tanto son relativamente grandes. Cationes: iones con carga positiva que han perdido electrones y por lo tanto son relativamente pequeños.

Número de coordinación Número de átomos que rodean a un átomo o ion en particular dentro de una estructura. Se considera comúnmente como el número de aniones que rodea a cationes. Los cationes pequeños tienen número de coordinación menor que los cationes grandes porque se pueden acomodar entre pocos aniones.

Radio atómico

Radio iónico

Coordinación Lineal

Rcatión /Ranión < 0.155

Iones comunes C4+ en CO2

0.155 - 0.225

C4+ (carbonatos) N5+ (nitratos)

0.225 - 0.414

Si4+ (silicatos) P5+ (fosfatos) S6+ (sulfatos) Al3+ (en algunos silicatos)

Octaédrica

0.414 - 0.732

Mg2+, Ca2+, Fe2+, Al3+, Ti4+ (Si4+ a alta presión: Perovskita)

Cúbica

0.732 - 1.000

Ca2+ , Na+

Triangular

Tetraédrica

ECC y EHC

1

K+

O2- : 1.36 [3], 1.38 [4] 1.40 [6] 1.42 [8]

Ion

Radio iónico, Å

Núm. de coordinación (con oxígeno)

Poliedro de coordinación tetraédrico

Tetraedro

Al+3

0.39

4

Si+4

0.26

4

Mn+2

0.83

6

Fe+2

0.78

6

Mg+2

0.72

6

Fe+3

0.65

6

Ti+4

0.61

6

Al+3

0.54

6

Na+

1.18 (8) - 1.02 (6)

8-6

cúbico a

Ca+2

1.12 (8) - 1.00 (6)

8-6

octaédrico

K+

1.51 (8) - 1.64 (12)

8-12

cúbico a compacto

Cubo

ECC

Coordinación y radio iónico

SiO44AlO45Octaedro

octaédrico

Radio efectivo está definido por la carga del ión y por el tipo y número de átomos que lo rodean.

EHC EHC: Empaquetamiento hexagonal compacto ECC: Empaquetamiento cúbico compacto

Olivino (Mg,Fe)SiO4 Poliedros: Azul: Tetraedros (N.C.=4) ocupados por Si Verde: Octaedros (M.C.=6) ocupados por Mg y Fe. M1 y M2 son sitios con simetría distinta (M1 más distorsionado y más pequeño que M2). T: M1, M2:

Si (0.26 Å) Mg (0.72 Å), Fe (0.78 Å)

En M1 y M2 también pueden entrar :

Ni, Cr (en Ol rico en Mg) Mn, Ca (en Ol rico en Fe)

Anfíboles W0-1X2Y5(Z8O22)(OH, F)

Hornblenda Poliedros Azul : Z (T) Púrpura Naranja Lila: Y (M1, M2, M3) Puntos: Amarillo : X (M4) Púrpura :W (A) Celeste: H

W (A): Na+, K+ X (M4): Ca2+, Na+, Mn2+, Fe2+, Mg2+, Li+ Y (M1-M3): Mn2+, Fe2+, Mg2+, Al3+, Fe3+, Ti4+ Z (T): Si4+, Al3+ Sitios de diferente tamaño permiten gran variación química Y (M1-M3): cationes pequeños (N.C.= 6) X (M4): cationes grandes (N.C. = 8) W (A): cationes muy grandes (N.C. = 12)

ÓXIDOS Espinelas XY2O4 X: Mg,

Fe2+

Y: Al, Cr,

Minerales accesorios comunes.

Fe3+,

Ti

Hematita

Fe2O3

Mineral accesorio en rocas pobres en Fe2+ (p. ej. granitos, sienitas)

Ilmenita

FeTiO3

Mineral accesorio común

Rutilo

TiO2

Mineral accesorio común, especialmente en rocas intrusivas graníticas

FOSFATOS Monacita

(Ce, La, Th)PO4

Xenotime

YPO4

Incorpora principalmente LREE (La-Gd), N.C.= IX

Ytrio (N.C.= VIII) puede ser reemplazado por HREE (Tb-Lu), Th, y U

Minerales accesorio en rocas graníticas y en pegmatitas

Apatito

Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)

Calcio puede ser reemplazado por Sr, Ba, Pb, U, Mn, Mg, REE (N.C. variable: VI-IX)

Mineral accesorio común presente en casi todas las rocas ígneas.

Series de reacción de Bowen Nesosilicatos

1400 ºC

Olivino

rica en Ca

Temperatura

Piroxeno

Inosilicatos de cadena simple

Anfíbol Biotita

Plagioclasa rica en Na

Intermedio

Ortoclasa

Muscovita 800 ºC

Máfico

Cuarzo

Félsico

Inosilicatos de cadena doble Filosilicatos

Tectosilicatos

Series de reacción de Bowen Serie discontinua

Serie continua

CaAl2Si2O8

NaAlSi3O8

Contornos de potencial iónico (carga/radio)

Más cationes con Cristalización potencial iónicoa temperaturas intermedio (enlaces - Aumenta viscosidad estables más con altasO2-) (mayor enlace de tetraedros de Si) - Disminuye T fusión (mayor repulsión entre tetraedros) - Disminuye densidad (menos Fe, Mg) Más cationes con potencial iónico bajo 2(enlaces débiles con Cristalización a O ) y/o más cationes con temperaturas alto potencial iónico máscatión-catión) bajas (repulsión

Secuencia de cristalización 3500

Aug

Hbl 7.0 (% H2O)

3000

Hbl

Presión H2O (bar)

Las series de reacción de Bowen se pueden considerar como un modelo general. Sin embargo, otros parámetros, como el contenido de H2O, pueden alterar la secuencia de cristalización de un magma.

Plg

6.0

2500

Opx 2000

1500

1000

5.0

En el sistema que se muestra a la izquierda, al variar el contenido de agua en el magma (PH2O), varía la secuencia de cristalización.

Opx Plg+Opx + Aug + Hbl

4.0

Plg +Opx

3.0

Plg+Opx +Aug

500

2.0

Plg 0 900

1000

1100

1200

Temperatura (ºC) Diagrama de fases para composición andesítica (lamprófido: espessartita) a condiciones de saturación de agua. Moore y Carmichael (1998), Contrib. Mineral. Petrol., 130, 304-319.

1300

Plg cristaliza como primera fase a bajo contenido de agua (y mayor T), Opx a contenidos de agua y T intermedios, Hbl a contenidos altos de agua (y menor T). Estas variaciones se reflejarán en la composición mineralógica de la roca.

Clasificación de rocas ígneas  Se basa en atributos descriptivos (no interpretados)  No debe tener una connotación genética  En general debe ser posible clasificar una roca a partir de una muestra de mano o lámina delgada

Las tres principales características empleadas para la clasificación de rocas ígneas son:  Composición modal  Tamaño de grano  Composición química

Sílice Na, K, Al Ca, Fe, Mg Temperatura de cristalización

Le Maitre, R.W. (ed.), 2003, Igneous rocks, A classification and glossary of terms, Recommendations of the International Union of Geological Sciences, Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks: Cambridge University Press, 237 pp.

Clasificación de rocas plutónicas con base en la composición modal Se aplica a rocas de grano grueso en las que sea posible determinar la composición modal.

Procedimiento: 1. Análisis modal. Determinar las proporciones en volumen (% en volumen) de los distintos minerales que constituyen la roca 2. Determinar los siguientes parámetros (la suma Q+A+P+F+M debe ser 100%): Q = Cuarzo o sus polimorfos tridimita, cristobalita A = Feldespato alcalino (ortoclasa, microclina, perthita, anorthoclasa, sanidina).

P = Plagioclasa F = Feldspatoides (nefelina, leucita, kalsilita, sodalita, noseana, haüyna, analcima, etc.) M = Minerales máficos y minerales relacionados.

Incluye todos los minerales distintos a QAPF: olivino, piroxeno, anfíbol, micas, minerales opacos, minerales accesorios (zircón, apatita, titanita, etc.), epidota, allanita, granate, melilita, monticellita, wollastonita, carbonatos primarios, etc.

Clasificación de rocas plutónicas basada en la composición modal

Ol

Rocas ultramáficas

Dunita

Si M > 90 %

90

PERIDOTITAS Lherzolita Ortopiroxenita de olivino Ortopiroxenita

40

Clinopiroxenita de olivino

PIROXENITAS

Websterita de olivino

10

Opx

Cpx

Dunita

90

Peridotita de piroxeno

Si contienen granate o espinela se añade el modificador, p. ej.: < 10% : Lherzolita con granate

Ol

Clinopiroxenita

Websterita

Rocas ultramáficas con hornblenda

Piroxenita de olivino

> 10% : Lherzolita de espinela Piroxenita

10

Peridotita de hornblenda Peridotita de piroxeno y hornblenda

PERIDOTITAS

40

Piroxenita Hornblendita de olivino de olivino y hornblenda y piroxeno

Hornblendita de olivino

PIROXENITAS Y HORNBLENDITAS Hornblendita

Px

Piroxenita de hornblenda

Hornblendita de piroxeno

Hbl

Q

Streckeisen 90

Si M < 90 %

90

Granitoide rico en cuarzo 60

60

Granito Sieno-

Cuarzosienita feldespática 20 Sienita feldespática 5 10

A 10

Sienita feldespática feldespatoidea

Cuarzosienita

Sienita 35 Sienita feldespatoidea

Clasificación de rocas plutónicas basada en la composición modal IUGS

Monzo-

Cuarzomonzonita Monzonita Monzonita feldespatoidea

Monzosienita de foid

Granodiorita

Cuarzomonzodiorita

65 Monzodiorita 90

Monzodiorita feldespatoidea

Monzodiorita de foid

60

60

Foidolita

F

20

Cuarzodiorita / Cuarzogabro Diorita/Gabro/ 5 Anortosita

Recalcular los tres minerales restantes al 100%: Q, A, P (Ternario superior) A, P, F (Ternario inferior)

P 10

Diorita/Gabro de foid

Gabro: An > 50 Diorita: An < 50 Anortosita: M < 10

Los términos “foid” y “feldespatoidea” deben ser reemplazados por el nombre del feldespatoide presente, p. ej. Sienita de nefelina, Monzonita nefelínica, leucitolita

Clasificación de rocas plutónicas con base en la composición modal

Rocas gabróicas con Hbl Plagioclasa

Anortosita

Rocas gabróicas

90

Plagioclasa Anortosita

ROCAS GABROICAS

90

Gabro de Px y Hbl Gabronorita de Px y Hbl Norita de Px y Hbl

ROCAS GABROICAS

Piroxenita de Hbl con Plg

Gabro de olivino Gabronorita de olivino Norita de olivino

Px

10

Hornblendita con plagioclasa

Piroxenita con plagioclasa

Hbl

Gabros con Opx

10 Rocas ultramáficas con plagioclasa

Plg

Plg

Olivino

Gabronorita

o br Ga

No rit a

Piroxeno

Hornblendita de Px con Plg

10 Piroxenita con plagioclasa

Opx

Cpx

Q Clasificación y nomenclatura de rocas volcánicas basada en la composición modal (IUGS)

90

90

60

60

Riolita

Se aplica cuando es posible determinar la composición modal de rocas volcánicas

Traquita feldespática 20 Traquita feldespática 5 10

A 10

Traquita feldespática feldespatoidea

Los términos “foid” y “feldespatoidea” deben ser reemplazados por el nombre del feldespatoide presente, p. ej. Latita nefelínica, Leucitita

Cuarzotraquita Traquita35 Traquita feldespatoidea

Dacita

20

Cuarzolatita Latita Latita feldespatoidea

Fonolita tefrítica

Basalto Andesita 90

65

5

P 10

Basanita fonolítica (ol > 10%) Tefrita fonolítica (ol < 10%)

60

Basanita (ol > 10%) Tefrita (ol < 10%) 60

Foidita basanítica (ol > 10%) Foidita tefrítica (ol < 10%)

Foidita fonolítica 90

90

Foidita

F

Rocas ígneas “exóticas”  Carbonatitas  Rocas melilíticas  Rocas kalsilíticas  Kimberlitas  Lamproitas  Rocas leucíticas  Lamprófidos

Ver esquema de clasificación en: Le Maitre, R.W. (ed.), 2003, Igneous rocks, A classification and glossary of terms, Recommendations of the International Union of Geological Sciences, Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks: Cambridge University Press, 237 pp.

2.1.3 Texturas ígneas: Nucleación y crecimiento de cristales Los cristales se forman en dos procesos consecutivos: Nucleación y Crecimiento La forma en que ocurren estos procesos determinan en gran medida la textura de la roca. Nucleación Formación de pequeños agregados de moléculas en un magma, a partir de los cuales crecen los cristales. Tienen estructura cristalina y diámetro en el orden de 10 nm (1 nm = 10-9 m). La nucleación ocurre más fácilmente en magmas poco polimerizados. Los cristales se forman cuando su energía libre es menor que la energía libre del magma. Este cambio se puede deber a cambios en T, P o concentración de algún componente.

Los cristales son estables a partir de Te (Gcristal < Gliq), pero debido a su pequeño tamaño, los núcleos embriónicos tienen una alta energía superficial que incrementa la energía libre total del cristal. La formación de núcleos estables requiere de sobreenfriamiento.

G = energía libre γ = energía superficial ΔT = sobreenfriamiento

Nucleación y crecimiento de cristales

Ab

An

Plg

Te: Temperatura de equilibrio le: Composición del líquido en equilibrio pe: Composición de plagioclasa en equilibrio DT: Sobreenfriamiento Te-Ts 1. Para la formación de cristales estables se requiere que los cristales pueden disipar calor al líquido. T del líquido debe ser menor que temperatura del cristal. 2. Al sobreenfriar el líquido a Ts se formarán núcleos con composición ps’ y temperatura = Ts’.

Líq.

Nucleación y crecimiento de cristales

Tasas de nucleación y crecimiento ideales en función de la temperatura.

Tb

Punto de fusión

Enfriamiento rápido: Sobreenfriamiento mayor a Tb. Nucleación rápida y crecimiento más lento produce muchos cristales de grano fino. Enfriamento muy rápido: Sobreenfriamiento a Tc. Nucleación prácticamente ausente, se produce roca vítrea.

Ta

Nucleación

Tasa

Enfriamiento lento: Poco sobreenfriamiento (Ta), se forman pocos núcleos que crecen rápido, dando lugar a pocos cristales de grano grueso.

Tc

Temperatura

Nucleación y crecimiento de cristales

a)

b)

Resultados experimentales de densidad de nucleación y tasa de crecimiento en función del sobreenfriamiento para: a) Granodiorita sintética con 6.5% de H2O b) Granito sintético con 3.5% de H2O

Variación en la densidad de cristales del margen hacia el centro de un dique toleítico de 106 m de ancho.

2.1.4 Texturas ígneas: Grado de cristalinidad

Textura Holocristalina

Textura Holohialina

Roca compuesta completamente por material cristalino. Ej. Anortosita.

Roca compuesta completamente por material vítreo. Ej. Obsidiana.

Plg Ol

V

Cpx

Textura Hipocristalina

Textura Hipohialina

Contiene cristales y material vítreo. Dominan los cristales. Ej. Andesita.

Contiene cristales y material vítreo. Domina el material vítreo. Ej. Ignimbrita riolíitica.

Texturas ígneas: Tasa de nucleación y crecimiento

Textura Porfirítica

Textura Intergranular

Fenocristales de euédricos a subédricos en matriz fina. Fenocristales se forman en una etapa temprana de cristalización.

Cpx y Ol anédricos ocupan los espacios entre listones de Plg. Crecimiento a partir de muchos núcleos a tasas similares para todos los minerales.

Textura Ofítica

Textura Poikilítica

Piroxeno crece a partir de pocos núcleos y parcialmente encierra a Plg.

Grandes cristales crecen en gran parte de la roca y encierran completamente a granos más pequeños.

Texturas ígneas: Contenido de material vítreo V

Ol

Textura intersertal

Textura vitrofírica

Vidrio en los inersticios de cristales.Típica de basaltos.

Fenocristales dispersos en matriz vítrea.

Texturas ígneas: Forma de cristales

Textura hipidiomórfica granular

Textura alotriomórfica

Cristales euédricos, subédricos y anédricos. Ej. Norita.

Cristales anédricos. Típica de rocas casi monominerálicas. Ej. Dunita.