Date post: | 26-Jan-2016 |
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INSTITUTO SUPERIOR TECNOLÓGICO INSTITUTO SUPERIOR TECNOLÓGICO “ JOSÉ PARDO”“ JOSÉ PARDO”
CLASIFICACIÓN DE ROCAS ÍGNEAS
Minerales formadores de rocas ígneas
SILICATOS
Constituyen aprox. el 92 % de la corteza (oceánica y
continental)
Las rocas ígneas están formadas principalmente por silicatos y algunos
óxidos y fosfatos como accesorios
Tipo de Enlace
Estructura NBO/T Clase de Silicato Ejemplos
SiO44 - Tetraedros
aislados4 Nesosilicatos Olivino, granate, zircón, titanita
Si2O76 - Dos tetraedros 3 Sorosilicatos Epidota, lawsonita, pumpeleita
SinO3n2n - Anillos de
tetraedros2 Ciclosilicatos Berilo, turmalina
Si2O64 - Cadenas
simples 2 Inosilicatos Piroxenos
Si4O116 - Cadenas
dobles1.5 Inosilicatos Anfíboles
Si2nO5n2n - Capas de
tetraedros1 Filosilicatos Micas, arcillas
SinO2nEntramado de
tetraedros0 Tectosilicatos Cuarzo, feldespatos, feldespatoides
SILICATOS
http://webmineral.com/jpowd/index.phphttp://www.mindat.org/
Neso
Ino
Filo Tecto
Ino
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.
Radio iónico y coordinación
Radio atómico Radio iónico
Los cationes pequeños tienen número de coordinación menor que los cationes grandes porque se pueden acomodar entre pocos aniones.
Lineal
Triangular
Tetraédrica
Cúbica
ECC y EHC
Octaédrica
< 0.155
0.155 - 0.225
0.225 - 0.414
0.414 - 0.732
0.732 - 1.000
1
Coordinación Rcatión /Ranión
C4+ en CO2
C4+ (carbonatos)N5+ (nitratos)
Si4+ (silicatos)P5+ (fosfatos)S6+ (sulfatos)Al3+ (en algunos silicatos)
Mg2+, Ca2+, Fe2+, Al3+, Ti4+ (Si4+ a alta presión: Perovskita)
Ca2+ , Na+
K+
Iones comunes
O2- : 1.36 [3], 1.38 [4] 1.40 [6] 1.42 [8]
Octaedro
Cubo
SiO44-
AlO45-
Ion Radio iónico, Å
Núm. de coordinación (con oxígeno)
Poliedro de coordinación
Al+3 0.39 4 tetraédrico
Si+4 0.26 4
Mn+2 0.83 6
Fe+2 0.78 6
Mg+2 0.72 6 octaédrico
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
Tetraedro
EHC: Empaquetamiento hexagonal compacto
ECC: Empaquetamiento cúbico compacto
ECC EHC
Coordinación y radio iónico
Radio efectivo está definido por la carga del ión y por el tipo y número de átomos que lo rodean.
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: Si (0.26 Å)M1, M2: 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)
Sitios de diferente tamaño permiten gran variación químicaY (M1-M3): cationes pequeños (N.C.= 6)X (M4): cationes grandes (N.C. = 8)W (A): cationes muy grandes (N.C. = 12)
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+
Anfíboles Anfíboles WW0-10-1XX22YY55(Z(Z88OO2222)(OH, F))(OH, F)
Hornblenda
PoliedrosAzul : Z (T)Púrpura Naranja Lila:Y (M1, M2, M3)
Puntos:Amarillo : X (M4) Púrpura :W (A)Celeste: H
Espinelas XY2O4
X: Mg, Fe2+ Y: Al, Cr, Fe3+, TiMinerales accesorios comunes.
ÓXIDOSÓXIDOS
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
FOSFATOSFOSFATOS
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.
Monacita (Ce, La, Th)PO4 Incorpora principalmente LREE (La-Gd), N.C.= IX
Xenotime YPO4 Ytrio (N.C.= VIII) puede ser reemplazado por HREE (Tb-Lu), Th, y U
Minerales accesorio en rocas graníticas y en pegmatitas
Olivino
Piroxeno
Anfíbol
Biotita
Cuarzo
Muscovita
Ortoclasa
Plagioclasa
rica en Ca
rica en Na
Serie
cont
inua
Serie discontinua
Máfico
Intermedio
Félsico
Tem
pera
tura
1400 ºC
800 ºC
Nesosilicatos
Inosilicatos de cadena simple
Inosilicatos de cadena doble
Filosilicatos Tectosilicatos
Series de reacción de Series de reacción de BowenBowen
- Aumenta viscosidad (mayor enlace de tetraedros de Si)
- Disminuye T fusión(mayor repulsión entre
tetraedros)- Disminuye densidad
(menos Fe, Mg)
Series de reacción de BowenSerie discontinua Serie continua
Más cationes con potencial iónico
intermedio (enlaces estables con O2-)
Más cationes con potencial iónico bajo
(enlaces débiles con O2-) y/o más cationes con alto potencial iónico
(repulsión catión-catión)
Contornos de potencial
iónico(carga/radio)
Cristalización a temperaturas
más altas
Cristalización a temperaturas
más bajas
CaAl2Si2O8
NaAlSi3O8
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.
En el sistema que se muestra a la izquierda, al variar el contenido de agua en el magma (PH2O), varía la secuencia de cristalización.
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.
Secuencia de cristalización
Diagrama de fases para composición andesítica (lampró-fido: espessartita) a condiciones de saturación de agua. Moore y Carmichael (1998), Contrib. Mineral. Petrol., 130, 304-319.
Hbl
Plg
Aug
Opx
7.0 (% H2O)
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
Temperatura (ºC)
Pre
sión
H2O
(ba
r)
Plg+OpxPlg+Opx+Aug+Aug
PlgPlg+Opx+Opx
PlgPlg
OpxOpx
HblHbl
3500
3000
2000
1000
900 1000 1100 1200 1300
Plg+OpxPlg+Opx+ Aug+ Aug+ Hbl+ Hbl
2500
1500
500
0
SíliceNa, K, Al
Ca, Fe, Mg
Temperatura de cristalización
Se basa en atributos descriptivos (no inter-pretados)
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
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 ígneas
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
Clasificación de rocas plutónicas con base en la composición modal
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
Rocas ultramáficasSi M > 90 %
Opx Cpx
Ol
90
Har
zbur
gita
Lherzolita
Wehrlita
Dunita
10
Websterita de olivino
Websterita
40
Ortopiroxenita
Clinopiroxenita
Ortopiroxenitade olivino Clinopiroxenita
de olivino
PERIDOTITAS
PIROXENITAS
Px Hbl
Ol
90
Peridotita de piroxeno y hornblenda
Dunita
10
Piroxenita de olivino
y hornblenda
Piroxenita de hornblenda
40
Piroxenita
Hornblendita
Piroxenitade olivino Hornblendita
de olivino
PERIDOTITAS
PIROXENITASY HORNBLENDITAS
Peridotita de piroxeno
Peridotita de hornblenda
Hornblenditade olivinoy piroxeno
Hornblendita de piroxeno
Rocas ultramáficascon hornblenda
Si contienen granate o espinela se añade el modificador, p. ej.:
< 10% : Lherzolita con granate
> 10% : Lherzolita de espinela
Clasificación de rocas plutónicas basada en la composición modal
IUGS
Recalcular los tres minerales restantes al 100%:Q, A, P (Ternario superior) A, P, F (Ternario inferior)
Si M < 90 %Streckeisen
Sienitafeldespática
Granitoiderico en cuarzo
9090
6060
2020Cuarzosienitafeldespática
Cuarzo-sienita
Cuarzo-monzonita
Cuarzo-monzodiorita
Sienita Monzonita MonzodioritaSienita
feldespatoidea
510 35 65
Monzonita feldespatoidea
Monzodiorita feldespatoidea
90
10
Monzosienitade foid
Sienita de foid
Monzodiorita de foid
Gab
ro d
e fo
id
Cuarzodiorita /Cuarzogabro
5
10
Diorita/Gabro/Anortosita
Diorita/Gabro defoid
60
Foidolita
Grano-diorita
Tonalita
Gra
nito
feld
espá
tico
Q
P
F
60
A
Sienita feldespática feldespatoidea
Monzo-Sieno-
Granito
Los términos “foid” y “feldespatoidea” deben ser reemplazados por el nombre del feldespatoide presente, p. ej. Sienita de nefelina, Monzonita nefelínica,
leucitolita
Gabro: An > 50 Diorita: An < 50
Anortosita: M < 10
Clasificación de rocas plutónicas con base en la composición
modal
10Piroxenita con plagioclasa
Nor
ita Gabronorita
Gabro
Opx Cpx
PlgPlg
Gabros con Opx
Rocas gabróicas
Plagioclasa
OlivinoPiroxeno
90
Rocas ultramáficas con plagioclasa
Gabro de olivinoGabronorita de olivino
Norita de olivino
Anortosita
10
ROCAS GABROICAS
Gab
ro /
gabr
onor
ita /
nori
ta
Troctolita
Plagioclasa
HblPx
90
Piroxenita de Hbl con Plg
Gabro de Px y HblGabronorita de Px y Hbl
Norita de Px y Hbl
Anortosita
10
ROCAS GABROICAS
Gab
ro /
gabr
onor
ita /
nori
ta
Gabro de hornblenda
Piroxenita conplagioclasa
Hornblendita conplagioclasa
Rocas gabróicas con Hbl
Hornblendita de Px con Plg
Clasificación y nomenclatura de rocas volcánicas basada en la
composición modal(IUGS)
Los términos “foid” y “feldespatoidea” deben ser reemplazados por el nombre del feldespatoide presente, p. ej. Latita nefelínica, Leucitita
Traquitafeldespática
9090
6060
2020Traquita
feldespática Cuarzo-traquita
Cuarzo-latita
BasaltoAndesita
Traquita LatitaTraquita
feldespatoidea
510 35 65
Latitafeldespatoidea
90
10
Fonolitatefrítica
FonolitaBasanita fonolítica (ol > 10%)
Tefritafonolítica (ol < 10%)
5
10
60
Foiditafonolítica
Dacita
Rio
lita
feld
espá
tica
Q
P
F
60
A
Traquita feldespática feldespatoidea
Riolita
9090
Foidita
Foidita basanítica (ol > 10%)Foidita tefrítica (ol < 10%)
Basanita (ol > 10%)Tefrita (ol < 10%)
Se aplica cuando es posible determinar la composición modal
de rocas volcánicas
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 CrecimientoLa 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.
G = energía libreγ = energía superficialΔT = sobreenfriamiento
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.
Te: Temperatura de equilibriole: Composición del líquido en equilibriope: Composición de plagioclasa en equilibrioT: 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.PlgAb An
Nucleación y crecimiento de cristales
Tasas de nucleación y crecimiento ideales en función de la
temperatura.
Enfriamiento lento: Poco sobreenfriamiento (Ta), se forman pocos núcleos que crecen rápido, dando lugar a pocos cristales de grano grueso.
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.
Nucleación y crecimiento de cristales
Nucleación
Cre
cim
iento
Pu
nto
de
fusi
ón
Temperatura
Tas
a
TaTbTc
a) b)
Resultados experimentales de densidad de nucleación y tasa de crecimiento en función del sobreenfriamiento para:a) Granodiorita sintética con 6.5% de H2Ob) Granito sintético con 3.5% de H2O
Nucleación y crecimiento de cristales
Variación en la densidad de cristales del margen hacia el centro de un dique toleítico de 106 m de ancho.
Textura Holocristalina Roca compuesta completamente por
material cristalino. Ej. Anortosita.
Textura HolohialinaRoca compuesta completamente por
material vítreo. Ej. Obsidiana.
Textura Hipocristalina Contiene cristales y material vítreo. Dominan los cristales. Ej. Andesita.
Textura Hipohialina Contiene cristales y material vítreo. Domina el
material vítreo. Ej. Ignimbrita riolíitica.
Ol
Cpx
Plg
V
2.1.4 Texturas ígneas: Grado de cristalinidad
Textura PorfiríticaFenocristales de euédricos a subédricos en matriz fina. Fenocristales se forman en una
etapa temprana de cristalización.
Textura IntergranularCpx 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 Piroxeno crece a partir de pocos núcleos y
parcialmente encierra a Plg.
Textura PoikilíticaGrandes cristales crecen en gran parte de la roca y encierran completamente a granos más pequeños.
Texturas ígneas: Tasa de nucleación y crecimiento
Ol
V
Textura hipidiomórfica granularCristales euédricos, subédricos y anédricos.
Ej. Norita.
Textura alotriomórficaCristales anédricos. Típica de rocas casi
monominerálicas. Ej. Dunita.
Textura intersertalVidrio en los inersticios de cristales.Típica de basaltos.
Textura vitrofíricaFenocristales dispersos en matriz vítrea.
Texturas ígneas: Contenido de material vítreo
Texturas ígneas: Forma de cristales