rocas igneas, Apuntes de Geología

¡Descarga rocas igneas y más Apuntes en PDF de Geología solo en Docsity! CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE C ap ít u lo 5 : R o ca s íg n ea s 119 TEMA 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. 1. ACTIVIDAD VOLCÁNICA Y PLUTÓNICA 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 (SiO2), 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 (CO2) y dióxido de azufre (SO2). 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. L L CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE C ap ít u lo 5 : R o ca s íg n ea s 219 1.2.1. LA TEMPERATURA 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. CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE C ap ít u lo 5 : R o ca s íg n ea s 519 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. 3. TEXTURA DE LAS ROCAS ÍGNEAS 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 L CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE C ap ít u lo 5 : R o ca s íg n ea s 619 líquida. Se forma así una roca con grandes cristales (fenocristales) incrustados en una matriz de cristales más pequeños (pasta). Esa textura se llama porfídica. 3.2.4. TEXTURA VÍTREA Si el magma se enfría muy rápidamente (como en las erupciones volcánicas), pueden formarse rocas ígneas con textura vítrea. Es el caso de la obsidiana. Por otra parte, los magmas graníticos, ricos en sílice, al ser muy viscosos pueden impedir la circulación libre de los iones y originar vidrios. La lava basáltica se enfría más lentamente, pero en superficie puede hacerlo con la suficiente rapidez como para formar una capa vítrea. Los volcanes hawaianos emiten a veces la lava basáltica a varios metros de altura, formando hilos de vidrio llamados cabellos de Pele. 3.2.5. TEXTURA PIROCLÁSTICA Algunas rocas ígneas se forman al consolidarse fragmentos aislados de roca emitidos en las erupciones volcánicas. Los fragmentos pueden ser desde cenizas muy finas a grandes bloques angulares. Estas rocas tienen textura piroclástica o fragmental. Un ejemplo es la toba volcánica. 3.2.6. TEXTURA PEGMATÍTICA En las últimas etapas de la diferenciación magmática, el agua y otros volátiles como cloro, flúor y azufre son muy abundantes. Esto permite una gran movilidad iónica y la formación de cristales inusualmente grandes que dan rocas con textura pegmatítica, generalmente con una composición similar a la del granito: cuarzo, feldespatos y moscovita, aunque pueden contener otros minerales y piedras semipreciosas. 4. COMPOSICIÓN DE LAS ROCAS ÍGNEAS as rocas ígneas están formadas principalmente por silicatos. Por tanto, sus componentes principales son los ocho elementos químicos básicos de los silicatos: oxígeno, silicio, aluminio, calcio, sodio, potasio, magnesio y hierro. Sin embargo, también puede contener minerales más raros, como oro, plata, titanio, manganeso o uranio. La mayoría de las rocas ígneas contienen silicatos claros, principalmente feldespatos. El resto son feldespatos claros y oscuros en distintas proporciones. 4.1. COMPOSICIÓN GRANÍTICA Y BASÁLTICA Las rocas ígneas pueden clasificarse en función de esa proporción de silicatos claros y oscuros. Las que tienen sobre todo silicatos claros (cuarzo y feldespatos) se dice que son de composición granítica o félsica (feldespato y sílice (cuarzo)). Son rocas ricas en sílice y las más abundantes de la corteza continental. L CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE C ap ít u lo 5 : R o ca s íg n ea s 719 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. 4.2. OTRAS COMPOSICIONES 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 (SiO2) 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. CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE C ap ít u lo 5 : R o ca s íg n ea s 1019 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. 5. NATURALEZA DE LAS ERUPCIONES VOLCÁNICAS 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 (SiO2). 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 CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE C ap ít u lo 5 : R o ca s íg n ea s 1119 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% CO2, 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. CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE C ap ít u lo 5 : R o ca s íg n ea s 1219 En la cima del volcán suele aparecer una depresión llamada cráter. Si la depresión es muy grande y más o menos circular se llama caldera. La chimenea central puede ramificarse y dar lugar a conos menores en las laderas del volcán llamados conos secundarios o parásitos. Si estos sólo expulsan gases se les denomina fumarolas. 5.2.2. VOLCANES EN ESCUDO Son volcanes formados por lavas basálticas muy fluidas. Tienen forma de domo, abombados y suelen ser marinos, formando islas como Hawái o Islandia, aunque a veces aparecen en continentes como los del este africano (o el Olimpo en Marte). Suelen dar lavas cordadas que luego se transforman en aa. Los maduros tienen grandes calderas en la cima, por hundimiento del techo del volcán. Al final de su vida las lavas suelen ser más viscosas y pueden dar conos de cenizas. 5.2.3. CONOS DE CENIZAS Son volcanes formados por lavas basálticas ricas en gas. Su estructura contiene ceniza, escoria y, sobre todo, lapilli, con color oscuro y muchos huecos y vesículas. Normalmente no expulsan lava y, cuando lo hacen, suele ser por los conos secundarios en la base o la ladera. Suelen tener laderas muy empinadas y cráteres grandes y profundos. En general, se forman por una única erupción volcánica que dura semanas o, raramente, años (Paricutín). Luego la lava se solidifica en la chimenea y no entra nunca más en erupción, de ahí que sean bajos (300 a 700 metros). 5.2.4. CONOS COMPUESTOS Son los volcanes más abundantes (y peligrosos). Se llaman conos compuestos o estratovolcanes por estar formado de capas sucesivas de lava y material piroclástico. La mayoría se hallan en el cinturón de fuego del Pacífico (Andes, CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE C ap ít u lo 5 : R o ca s íg n ea s 1519 inferiores como en las superiores (las lavas sólo en las inferiores) y contienen fragmentos de la roca superior. Los lacolitos son similares a los sills pero, al formarse de lavas más viscosas, adquieren una forma lenticular y no tabular. 6.3. BATOLITOS Son los plutones más grandes, con hasta centenares de kilómetros de longitud y más de 100 de anchura. Los más pequeños se denominan stocks. En general son de naturaleza granítica y forman el núcleo de numerosas montañas (parte superior del plutón) así como parte de algunos escudos continentales (parte inferior del plutón). En ocasiones los batolitos presentan fragmentos de las rocas que atraviesan llamados xenolitos. 7. TECTÓNICA DE PLACAS Y ACTIVIDAD ÍGNEA Los volcanes de la Tierra no se distribuyen de manera aleatoria, sino en determinadas áreas. La mayoría está en los bordes de las cuencas oceánicas, sobre todo en el cinturón de fuego del Pacífico. Son volcanes compuestos, con lavas andesíticas y, a veces, muy explosivos. Otro grupo de volcanes se encuentra dentro de las cuencas oceánicas, sobre todo a lo largo de las dorsales. Suelen ser volcanes en escudo y con lavas basálticas. Un tercer grupo lo forman volcanes continentales distribuidos irregularmente. Los hay de lavas basálticas (africanos) hasta riolíticos explosivos (Yellowstone). La teoría del la tectónica de placas ha dado una explicación plausible a esta distribución. CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE C ap ít u lo 5 : R o ca s íg n ea s 1619 7.1. ACTIVIDAD ÍGNEA EN BORDES CONVERGENTES 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. CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE C ap ít u lo 5 : R o ca s íg n ea s 1719 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. Contenido. 1. ACTIVIDAD VOLCÁNICA Y PLUTÓNICA ___________________________________________ 1 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