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María del Carmen Cabrera SantanaFrancisco José Pérez Torrado
Universidad de Las Palmas de Gran Canaria
MAGMATISMO: DEFINICIÓN, PROPIEDADES Y PROCESOS
PLUTÓNICOS
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• Raíz griega: ungüento, espeso• Sistema complejo constituido por fases líquidas, sólidas y gaseosas que se generanfundamentalmente en el Manto Superior de la Tierra (excepcionalmente en la base de la CortezaContinental) a profundidades de hasta 100 Km (< 30 kb de presión) y temperaturas de < 1300 ºC• Fase líquida: masas fundidas silicatadas (excepcionales magmas carbonatados y sulfurosos)• Fase sólida: minerales refractarios que nunca llegaron a fundir y otros que comienzan a cristalizar enel seno de los fundidos• Fase gaseosa: vapor de agua y anhídrido carbónico, principalmente
Representación gráfica de la estructura internade (a) un sólido cristalino, (b) un líquidopolimerizado, (c) un líquido no polimerizado y(d) un gas
MAGMA
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• Composición química
PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS (I)
• Depende de: P y T en el área de generación, naturaleza de la rocamadre y porcentaje de fusión parcial• Magmas ultrabásicos (con contenidos en SiO2 <45%), básicos (45-52% de SiO2), intermedios (52-63% de SiO2) y ácidos (>63% de SiO2)
Figura tomada de Francis (1993)
• Temperatura
• Densidad
• Regula el comportamiento de losmagmas respecto al encajante, asícomo de sus cristales en el seno delfundido• Los magmas básicos son másdensos que los magmas ácidos
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PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS (II)
• Viscosidad• Resistencia del magma a fluir y constituye uno de los principales factores quecontrolan su modo de emplazamiento y mecanismo eruptivo• Los magmas básicos son menos viscosos que los magmas ácidos
• Contenidoen volátiles
• Factor regulador del mecanismo eruptivo• Ayuda al ascenso del magma: fracturación hidráulica (Pf > Pl)• Efecto despolimerizador en el líquido magmático (reduce su viscosidad)•Mayor solubilidad en magmas ácidos que en magmas básicos
Figura tomada de Anguita y Moreno (1991)
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PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS (III)
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ÁREAS DE GENERACIÓN DEL MAGMA –MECANISMOS DE FUSIÓN
ÁREAS DE GENERACIÓN • Corteza inferior
•Manto superior astenosférico
Anatexia Magmas palingenéticos
T ≥ 600ºC (Prof. <20 km)
Líquido granítico
Magmas juveniles
T ≥ 1000ºC (Prof. 76-160 km)Líquido basáltico
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ÁREAS DE GENERACIÓN DEL MAGMA –MECANISMOS DE FUSIÓN
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ASCENSO Y ESTANCAMIENTO DEL MAGMA (I)
Movimiento en poros, luego en venas y
finalmente en fracturas
> 7% fusión parcial → ascenso
<3% fusión parcial → no hay ascenso
Pf > Pl
Figura tomada de Nicolás (1995)
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ASCENSO Y ESTANCAMIENTO DEL MAGMA (II)
• Contraste de densidad: ascenso.• Sin contraste: estancamiento• Las cámaras magmáticas se sitúan entre 3y 20 km de profundidad (discontinuidad deMoho, dentro de la corteza o dentro deledificio volcánico)
Figura tomada de Davidson et al.. (2001)
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CRISTALIZACIÓN MAGMÁTICA
Plutónicas: Se enfrían en el interior de la Tierra
ROCAS ÍGNEAS: Volcánicas: Se enfrían en el exterior de la Tierra
Subvolcánicas: conductos de las volcánicas
CRISTALIZACIÓN FRACCIONADA:
Series de cristalización de Bowen
ASIMILACIÓN
MEZCLA DE MAGMAS
DIFERENCIACIÓN MAGMÁTICA:
Fusión parcial
MAGMA
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FUSIÓN PARCIAL (I)
Extracción del magma cuando se supera el 7% de fusión parcial
Figuras tomadas de Mehier (1995)
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FUSIÓN PARCIAL (II)
Diferenciación por fusión parcial:Basaltos alcalinos vs Tholeíticos
Figura tomada de Anguita y Moreno (1991)
15
10
5
00.0 0.2 0.4 0.6 0.8
% TiO2
DunitaHarzburgita
Lherzolita
Basalto tholeítico
Residuo
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CRISTALIZACIÓN FRACCIONADA (I)
Olivino Mg - Fe Ca plagioclasa
Mg piroxeno
Mg-Ca piroxeno
anfibol
biotita
(Esp
inel
a)Feldespato Kmoscovita
Cuarzo vs Feldespatoides
Na plagioclasa
Ca-Na plagioclasa
Na-Ca plagioclasa
SERIES DE REACCIÓN DE BOWEN (1922)
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CRISTALIZACIÓN FRACCIONADA (II)
Lago de lava en el crater Makaopuhi(Hawai)
Muestras de magmas recogidas a diferentes profundidades (variaciones de T)
Figuras tomadas de Winter (2001)
1170 ºC 1130 ºC
1075 ºC 1020 ºC
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CRISTALIZACIÓN FRACCIONADA (III)
Tem
pera
tura
o c
100500% Vídrio
900
1000
1100
1200
1250
1200
1150
1100
1050
1000
9500 0 0 010 10 20 10 102030 40 3050 40 50
Liquidus
FundidoCorteza
Solidus
Olivinos Clinopiroxenos Plagioclasas Opacos
Tem
pera
tura
o C
Lago de lava en el crater Makaopuhi(Hawai)
Muestras de magmas recogidas a diferentes profundidades (variaciones de T)
Figuras tomadas de Winter (2001)
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ASIMILACIÓN ENCAJANTE
MAGMA STOPING - XENOLITOSFavorecido por contraste de densidades magma-roca encajante
Figura tomada de Davidson et al. (2001)
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MEZCLA DE MAGMAS
Escenarios posibles de mezclas de magmas (sistemas abiertos)
Parámetros de la mezclaMIXING (química) vs MINGLING (física)
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SERIES DE ROCAS ÍGNEAS
A partir de un magma juvenil (mantélico) pueden originarse múltiples rocas, desde básicas a ácidas, pertenecientes a las diferentes series
Figura tomada de Mehier (1995)
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SERIE DE ROCAS ÍGNEAS
Conjunto de rocas ígneas que se encuentran en una región de la Tierra y que están relacionadas entre sí tanto espacial como temporalmente y con caracteres químicos y mineralógicos comunes que hacen pensar que derivan de una misma fuente magmática.
SERIE TOLEÍTICA:• Basaltos toleíticos (saturados en Si).• Formados a poca profundidad.• Alto grado de fusión parcial• Dorsales Fondos oceánicos• Cuencas tras-arco.
SERIE ALCALINA• Basaltos alcalinos (subsaturados en Si).• Porcentajes pequeños de fusión parcial.• Rifts continentales e Islas Oceánicas
SERIE CALCOALCALINA• Basaltos calcoalcalinos (sobresaturados en Si).• Mezcla de magmas de fusión de Corteza Oceánica + contaminación cortical.• Márgenes activos y Arcos-isla (subducción)
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AMBIENTESGEOTECTÓNICOS
BORDES DE PLACAS INTRAPLACAS
CONVERGENTES(DESTRUCTIVOS)
DIVERGENTES(CONSTRUCTIVOS) INTRA-OCEÁNICA INTRA-
CONTINENTAL
MANIFESTACIONES Arcos Islas; Márgenes continentales activos
Dorsales; Dorsales en cuencas tras-arco Islas volcánicas Rift intracontinentales;
Provincias basálticas
SERIES MAGMÁTICAS
Calco-alcalina; Tholeítica; Alcalina Tholeítica Alcalina; Tholeítica Alcalina; Tholeítica
MAGMATISMO Y TECTÓNICA DE PLACAS
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CONSOLIDACIÓN MAGMÁTICA
• ORTOMAGMÁTICA: Cristalización del magma según series de reacción
• PEGMATÍTICA – NEUMATOLÍTICA: Hasta 375 ºC. Cristalización fluidos magmáticos en filones ymetasomatismo de roca encajante
• HIDROTERMAL: <375 ºC. Soluciones acuosas cargadas de iones. Cristalización en filones ymetasomatismo de roca encajante
Figura tomada de Davidson et al. (2001)
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ROCAS MAGMÁTICAS O ÍGNEAS
PLUTÓNICAS VOLCÁNICAS
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PLUTONISMO
•Procede de un magma enfriado en profundidad.•Tiempo prolongado de enfriamiento
Cristales grandes.
•Aflora cuando sufre levantamiento y erosión.
Roca plutónica
MECANISMOS INTRUSIVOS
FORZADOS: Ruptura de la roca encajante.
•Fracturación hidraúlica (Pf)•Diapirismo (contrastes densidad)
PASIVOS: Asimilación de la roca encajante
•Magma stoping
Figura tomada de Davidson et al. (2001)
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TIPOS DE INTRUSIONES
Tipos de afloramientosBatolito: Gran tamaño y forma irregularLacolito: Forma lenticularLopolito o manto intrusivo: Forma bicóncavaFacolito: En pliegues
De orden mayor (Plutónicas):
Sills: Intrusiones horizontales, paralelas a los estratosDiques: cortan a los estratosCone-sheet: Sistema cónico de diques
De orden menor (subvolcánicas):
Figura tomada de Tarbuck y Lutgens (2005) Figura tomada de Bastida (2005)
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REFERENCIAS• Anguita, F. y Moreno, F. (1991): Procesos geológicos internos. Ed. Rueda, Madrid. 232 pp.
• Davidson, J.P.; Reed, W.E. y Davis, P.M. (2001): Exploring Earth. An introduction to PhysicalGeology (2nd edition). Ed. Prentice Hall, Londres. 549 pp.
• Francis, P. (1993): Volcanoes. A planetary perspective. Ed. Oxford University Press, Oxford. 443 pp.
• Mehier, B. (1995): Magmatisme et Tectonique des Plaques. Ed. Ellipses, Paris. 256 pp.
• Nicolas, A. (1995): Las montañas bajo el mar. Ed. Springer-Verlag Ibérica, Barcelona. 200 pp.
•Tarbuck, E.J. y Lutgens, F.K. (2005): Ciencias de la Tierra. Una introducción a la Geología Física (8ªedición). Ed. Pearson-Prentice Hall, Madrid. 710 pp.
•Winter, J.D. (2001): An introduction to igneous and metamorphic petrology. Ed. Prentice Hall, NewJersey. 697 pp.