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TEXTURAS DE ROCAS IGNEAS

TEXTURAS DE ROCAS IGNEAS INTRODUCCIÓN Fábrica-textura-estructura Variedades de texturas Curva del solidus - ascenso del magma

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Texturas primarias: ocurren durante la cristalización ígnea y resulta de las interacciones entre minerales y fundidos.

Texturas secundarias: son alteraciones que ocurren luego de que la roca ha solidificado completamente.

MAGMA: ESTADO SUPERSOLIDUS Magma vs fundido Magma es el término más general que incluye una mezcla de fundido y cualquier cristal que se encuentre suspendido en él y gas. La mayoría de estos cristales se originan por precipitación desde un magma ascendente en respuesta a cambio de las condiciones cambiantes de disminución de la temperatura, la presión y a la pérdida de volátiles.

TEXTURAS PRIMARIAS La formación y crecimiento de cristales, tanto desde un fundido o un medio sólido (crecimiento de un mineral metamórfico), involucra tres procesos principales: 

Nucleamiento inicial del cristal,



Crecimiento subsecuente del cristal, y



Difusión de especies químicas (y calor) a través del medio circundante desde y hacia la superficie del creciente cristal.

NUCLEAMIENTO 

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Los cristales iniciales son muy delgados, tienen una alta relación de superficie a volumen y por lo tanto una gran proporción de iones en la superficie y son inestables. En un magma que está saturado en una fase mineral que contiene pequeños núcleos iniciales, se alcanza un balance entre los nuevos núcleos formados y aquellos que se disuelven y vuelven al fundido. Los cristales con estructuras simples tienden a nuclearse más fácilmente que aquellos de estructuras más complejas. P Ej: óxidos (magnetita o ilmenita) y olivino.

CRECIMIENTO Adición de iones sobre los cristales existentes o núcleos de cristales. 

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En estructuras simples con alta simetría, las caras con alta densidad de puntos en la red ({100} y {110}), tienden a formar caras más prominentes. En silicatos más complejos hay direcciones preferenciales, con cadenas sin interrupción y enlaces fuertes. Ej. Piroxenos, anfiboles y micas.

DIFUSIÓN La relación de crecimiento depende tanto de la energía de superficie de las caras como de la relación de difusión. Para una velocidad de enfriamiento constante, los cristales más grandes serán aquellos con estructuras más simples (ellos también se nuclean más tempranamente), por ser más fácil la difusión de sus componentes. La velocidad de difusión es:  > a mayores temperaturas y en materiales de baja viscosidad. • • •

> en magmas básicos que en los ácidos (polimerización) H2O favorece la difusión de elementos (rompe las cadenas de polimerización) Líquido > vidrio >sólido

 Elementos de radio iónico menor se difunden más rápido

DIFUSIÓN El grano muy grueso de muchas pegmatitas, puede ser atribuido a la alta movilidad de las especies en fundidos ricos en agua, en los cuales la cristalización es extremadamente lenta. La noción popular de que los grandes cristales en una roca porfírica se habrían formado tempranamente, en un ambiente de enfriamiento lento, no es universalmente válida. La súbita pérdida de una fase fluida rica en agua, puede también producir un rápido ascenso de la temperatura de cristalización (sobreenfriamiento) y permitir el desarrollo de fábricas porfíricas en algunas rocas plutónica. Megacristales de feldespato-K en granito porfírico.

DIFUSIÓN • Si la difusión no está limitada, los cristales crecen libremente en un fundido para ser euhedrales. • Si la difusión es más lenta que la relación de crecimiento (como en los enfriamientos súbitos o en lavas congeladas) los cristales tienden a desarrollar formas radiales u hojosas, dando lugar a las texturas dendríticas, o en situaciones más extremas a texturas esferulíticas.

Textura spinifex en una Komatíita del Greenstone belt d Abitibi, Canadá. Tomado de Web Alex Strekeisen.

CRECIMIENTO-DIFUSIÓN Durante enfriamientos rápidos, en los vértices de los cristales hay: Mayor cantidad de líquido, por los cuales se disipa más calor de cristalización Una alta proporción enlaces libres

de

Esto permite un crecimiento más rápido que sobre las cara: cristales esqueletales. El volumen de líquido disponible (celeste) en cada vértice es mayor que para las caras. (B) el volumen de líquido disponible para el extremo de un cristal es mayor, lo que permite su desarrollo acicular. Modificado de Shelley (1993). Igneous and Metamorphic Rocks Under the Microscope. © Chapman and Hall. London.

CRECIMIENTO-DIFUSIÓN

(a) Fenocristales de olivino con desarrollo esqueletal con rápido crecimiento en los bordes que incluye bolsones de fundido (vidrio). (b) Plagioclasa “cola de golondrina” en un dique traquítico. Largo de ambas foto es de aprox. 0,2 mm. Tomado de Shelley (1993). Igneous and Metamorphic Rocks Under the Microscope. © Chapman and Hall. London.

SOBRE-ENFRIAMIENTO Los procesos de nucleamiento, crecimiento y difusión están involucrados en el desarrollo de los minerales, pero otro factor también es muy importante:

Sobreenfriamiento: Si la velocidad de enfriamiento (dT/dt) es muy lenta, el equilibrio se mantiene entre cristales y líquido, pero si el enfriamiento es más rápido, puede resultar un significativo sobre-enfriamiento y falta tiempo para que se pueda producir nucleamiento, crecimiento y difusión.

SOBREENFRIAMIENTO Velocidades idealizadas de nucleamiento y crecimiento en función de la temperatura por debajo del punto de fusión. 





Un enfriamiento lento deriva sólo en un sobreenfriamiento menor (Ta), con un rápido crecimiento y lento nucleamiento que produce pocos cristales de tamaño grueso. Un enfriamiento rápido favorece un rápido sobreenfriamiento (Tb) con lo cual el crecimiento lento y el nucleamiento rápido producen numeroso cristales pequeños. Un enfriamiento muy rápido involucra la formación de vidrio (Tc). Con un mayor enfriamiento decrece la cinética y se incrementa la viscosidad

TEXTURAS EN ROCAS ÍGNEAS

TEXTURAS EN ROCAS ÍGNEAS

TEXTURAS EN ROCAS ÍGNEAS

NUCLEAMIENTO PREFERENCIAL: EPITAXIS Los constituyentes atómicos de un nuevo mineral encuentran lugares favorables para acumularse formando núcleos estables sobre estructuras minerales similares.

Las estructuras de Si-Al-O en la sillimanita y en las micas tiene geometrías y tamaños de enlace similares, por lo que la sillimanita tiende a formarse en áreas de concentración de micas

NUCLEAMIENTO PREFERENCIAL: EPITAXIS La textura esferulítica se desarrolla sobre roca volcánicas silícicas en las que agujas de cuarzo y feldspato alcalino crecen radialmente desde un centro común.

NUCLEAMIENTO PREFERENCIAL: EPITAXIS

La textura variolítica es el desarrollo equivalente en rocas basáltica y resulta probablemente del nucleamiento de cristales de plagioclasa de desarrollo tardío.

Las texturas esferulítica y variolítica se consideran que se forman durante la desvitrificación de vidrios y serán tratadas como texturas secundarias.

NUCLEAMIENTO PREFERENCIAL: EPITAXIS El crecimiento de cristales alargados, generalmente de cuarzo, con los ejes normales a las paredes, desarrolla la textura en peine.

La textura crescumulática es similar y describe el crecimiento paralelo de cristales alargados, que no están en equilibrio, de olivinos, piroxenas, feldespatos o cuarzo, que aparecen nucleados sobre paredes y como capas que pueden alcanzar algunos centímetros de largo. Es común en plutones máficos bandeados, donde forman capas múltiples y en los márgenes de los granitos.

ZONACIÓN COMPOSICIONAL= desequilibrio Ocurre en minerales que forman soluciones sólidas (Anf, Px. Ol, Pl y micas). Son sensibles a cambios de P, T y contenido de H2O.  Si el equilibrio entre el cristal y el fundido se mantiene, la composición del mineral se ajustará con el descenso de temperatura, produciendo un cristal homogéneo.

ZONACIÓN COMPOSICIONAL En plagioclasas Al se difunde de manera muy lenta y el intercambio de Si+Na por Al+Ca se ve dificultado ante cambios fisicos y químicos del magma.

Reabsorción: Mezcla de magmas vs xenocristales

ZONACIÓN COMPOSICIONAL

Cambios físicos y/o químicos en el magma que conllevan desequilibrio: Ej. Disminución abrupta de la temperatura, inyección de magma caliente de otra composición, despresurización de la cámara magmática, pérdida de volátiles (aumenta el punto de fusión), introducción de volátiles (baja el punto de fusión), etc.

ZONACIÓN COMPOSICIONAL

Ejemplos de perfiles de zonación en plagioclasa determinados con EMPA. a. Zonación oscilatoria inversa atribuida a mezcla de magmas, seguida de zonación normal por enfriamientos rápidos. b. Oscilaciones irregulares menores generadas por cristalización en desequilibrio local. c. Oscilaciones complejas debidas a mezcla de magmas y fenómenos de desequilibrio local. Tomado de Shelley (1993). Igneous and Metamorphic Rocks Under the Microscope. © Chapman and Hall. London.

SECUENCIA DE CRISTALIZACIÓN El orden en el que se forman los minerales en un magma está impuesto por las relaciones de fases, es decir criterios texturales: •

Cristales euhedrales crecrecimiento libre.

•

Cristales anhedrales con zonaciones de crecimiento que indican crecimiento libre.

•

Criterio de inclusión.

•

Cristal relíctico

•

Criterio de fenocristales.

tamaño

-

para

SECUENCIA DE CRISTALIZACIÓN

Cristal de piroxeno temprano con plagioclasa intersticial tardía. Stillwater complex, Montana. Field width 5 mm. © John Winter and Prentice Hall.

SECUENCIA DE CRISTALIZACIÓN

Textura ofitica. Un único de cristal de piroxeno encierra varios cristales tabulares de plagioclasa. Width 1 mm. Skaergård intrusion, E. Greenland. © John Winter and Prentice Hall.

SECUENCIA DE CRISTALIZACIÓN Textura microgranofírica (cristalización simultánea) de cuarzo y feldespato-K. Golden Horn granite, WA. Width 1mm. © John Winter and Prentice Hall.

Textura granofirica: un cristal único cuneiforme de cuarzo intercrecido con feldespato potásico. Laramie Range, WY. © John Winter and Prentice Hall.

REACCION y RESORCIÓN MAGMÁTICA En algunos sistemas los cristales tempranamente formados reaccionan con el fundido para dar nuevos minerales: Reemplazos peritécticos en rocas plutónicas.

Ol + Liq Opx + Liq Ol + Liq Clpx + Liq Hbl + Liq Opx + Liq

Opx Flp Flp Hbl Bt Bt+Hbl

REACCION y RESORCIÓN MAGMÁTICA En magmas hidratados que alcanzan niveles superficiales, un súbita pérdida de presión permite que los volátiles escapen, lo que causa que los fenocristales que contienen agua, tales como hornblenda y biotita, se deshidraten y oxiden, dando finos anillos de óxidos de hierro

RESORCIÓN MAGMÁTICA El término resorción se aplica a la refusión o disolución de mineral en el fundido desde el cual se han formado, como es el caso de fenocristales de cuarzo en riolitas

MOVIMIENTO DEFERENCIAL DE CRISTALES Y FUNDIDO El flujo de fundido puede producir el alineamiento de minerales alargados o tabulares, produciendo las fábricas de foliación planar o lineamiento.

MOVIMIENTO DEFERENCIAL DE CRISTALES Y FUNDIDO Movimiento laminar de un fluido en un conducto de paredes rígidas. La longitud de las flechas es proporcional a la velocidad con que se mueve una partícula en el interior del líquido. La relación de velocidades entre las partículas contiguas expresa la tasa de cizalla.

La tasa de cizalla es máxima en el borde y mínima en el interior

MOVIMIENTO DEFERENCIAL DE CRISTALES Y FUNDIDO Textura pilotáxica: Distribución irregular de tablillas de plagioclasa semejando un fieltro en una pasta con ausencia de vidrio. Si las tablillas de plagioclasa se orientan paralelamente se denomina pilotáxica fluidal. En el caso que las tablillas no presenten orientación se denomina textura pilotáxica afieltrada. Cuando las tablillas son mayormente de sanidina se denomina textura traquítica. Texturas pilotáxica fluidal

Textura traquítica

MOVIMIENTO DEFERENCIAL DE CRISTALES Y FUNDIDO La mezcla heterogénea (mingling) de dos líquidos magmáticos, tanto en una cámara como en los flujos, puede crear un bandeado de flujo, que son capas alternantes de diferente composición.

MOVIMIENTO DEFERENCIAL DE CRISTALES Y FUNDIDO La acumulación de múltiples granos que se adhieren a fenocristales se denomina textura cumulofírica o glomeroporfírica. Esta agrupamiento de cristales ocurre por un proceso de sineusis (Vance 1969).  Tensión superficial  Fijación por interpenetración durante el crecimiento

MOVIMIENTO DEFERENCIAL DE CRISTALES Y FUNDIDO La formación de glomerocristales permite el fraccionamiento de Pl en intrusiones básicas. Ley de Stokes (velocidad de decantación) que usa como parámetro el radio de la partícula: V = 2R2 (de - di)g /9η V = velocidad de sedimentación; R = radio del cristal; di = densidad de cristales; de = densidad del magma g = gravedad. η = viscosidad del magma.

Presencia de H2O baja la viscosidad del magma.

TEXTURAS CUMULÁTICAS o ACUMULADAS La mayoría de las rocas ígneas proceden de magmas que han sufrido alguno o varios procesos de diferenciación. De todos estos procesos la separación de cristales y líquido desde un magma primario es uno de los más eficientes. Genera magmas y rocas de composiciones variadas.

Pueden generar rocas monominerálicas como: piroxenitas, anortositas, hornblenditas (rocas acumuladas).

TEXTURAS CUMULÁTICAS o ACUMULADAS Históricamente se consideró que los cristales se acumulan ya sea por hundimiento o por flotación, debido al contraste de densidad con el fundido del cual se separan, pero más recientemente se ha propuesto la alternativa que ellos se forman en las proximidades del techo, de las paredes o del piso de la cámara magmática combinado con flujo convectivo del magma y el enfriamiento desde las paredes hacia el centro.

TEXTURAS CUMULÁTICAS o ACUMULADAS

a. Crystals accumulate by crystal settling or simply form in place near the margins of the magma chamber. In this case plagioclase crystals (white) accumulate in mutual contact, and an intercumulus liquid (pink) fills the interstices. b. Orthocumulate: intercumulus liquid crystallizes to form additional plagioclase rims plus other phases in the interstitial volume (colored). There is little or no exchange between the intercumulus liquid and the main chamber. After Wager and Brown (1967), Layered Igneous Rocks. © Freeman. San Francisco.

TEXTURAS ORTOCUMULÁTICAS

TEXTURAS CUMULÁTICAS o ACUMULADAS En adcumulatos el líquido intersticial ha sido expulsado y los cristales acumulados continúan cristalizando hasta estar en contacto mutuo. El liquido intercúmulo tiene una composición similar a la de los cúmulos. Se genera un cumulato monomineral con pocos cristales extraños en los intersticios. Si se logra un equilibrio textural, da lugar a una fábrica poligonal (en mosaico) c. Adcumulates: open-system exchange between the intercumulus liquid and the main chamber (plus compaction of the cumulate pile) allows components that would otherwise create additional intercumulus minerals to escape, and plagioclase fills most of the available space.

TEXTURAS CUMULÁTICAS o ACUMULADAS

Adcumulatos en una anortosita

TEXTURAS CUMULÁTICAS o ACUMULADAS

d. Heteradcumulate: intercumulus liquid crystallizes to additional plagioclase rims, plus other large minerals (hatched and shaded) that nucleate poorly and poikilitically envelop the plagioclases. . After Wager and Brown (1967), Layered Igneous Rocks. © Freeman. San Francisco.

TEXTURAS CUMULÁTICAS o ACUMULADAS Piroxenos y biotita en hornblenda

Olivino serpentinizado en ortopiroxeno

TEXTURAS POIQUILÍTICAS

Los cristales pequeños incluidos se denominan cadacristales, mientras que los grandes son oikocristales. La textura poiquilítica mas común involucra tablillas de plagioclasa encerradas en augita. Es común en doleritas y gabros. El término subofítico se utiliza cuando los cadacristales de plagioclasa no se hallan completamente ebcerrados por el oikorystal de piroxeno

TEXTURAS POIQUILÍTICAS Ofítica

Subofítica

MACLAS PRIMARIAS O DE CRECIMIENTO Un macla es un intercrecimiento de dos o más orientaciones del mismo mineral con alguna relación cristalográfica especial entre ellos. Los planos de de macla energéticamente favorables.

son

Sineusis (Ej. Macla Carlsbad) Nucleamiento por error (Ej. Maclas según ley de albita, 010).

FABRICAS VOLCÁNICAS El enfriamiento rápido genera numerosos cristales pequeños a excepción de los fenocristales. Microlitos: si birrefringencia

tienen

Cristalitos: si no tienen tamaño suficiente para producir birrefringencia. Microfenocristales: representan a minerales con más alta relación de nucleación y crecimiento que la masa fina que los rodea.

tamaño

suficiente

para

producir

FÁBRICAS VOLCÁNICAS  El vidrio solidifica material intersticial.

como

 En general la cantidad de vidrio es mayor en la rocas ácidas. Y puede estar ausente en basaltos o ser dominantes en basaltos vítreos que enfrían en contacto con el agua.

FABRICAS VOLCÁNICAS

La textura ofítica y subofítica grada a la textura intergranular. Donde los espacios triangulares entre tablillas de plagioclasa están ocupados por piroxenos (+ olivino + minerales opacos).

FÁBRICAS VOLCÁNICAS

La textura intergranular puede gradar a una textura intersertal en la cual hay vidrio (fresco o alterado), material criptocristalino. La cantidad de vidrio es aquella que permite a los microfenocristales y microlitos mantenerse en contacto mutuo.

FÁBRICAS VOLCÁNICAS

Cuando el vidrio es abundante, o pero no dominante e incluye microlitos o microfenocristales, la textura se denomina hialofítica (30-80 % vol. vidrio).

FÁBRICAS VOLCÁNICAS

Cuando el vidrio es abundante, o pero no dominante e incluye microlitos o microfenocristales, la textura se denomina hialofítica (30-80 % vol. vidrio).

FÁBRICAS VOLCÁNICAS

La textura hialofítica grada a hialopilítica, cuando el vidrio se vuelve dominante y en la que los piroxenos y plagioclasa se encuentran como pequeños microlitos.

FÁBRICAS VOLCÁNICAS

La textura hialofítica grada a hialopilítica, cuando el vidrio se vuelve dominante y en la que los piroxenos y plagioclasa se encuentran como pequeños microlitos.

FÁBRICAS VOLCÁNICAS

La textura hialopilítica (o vítrea) es más común en los flujos de riolitas y dacitas. Si la roca tiene > 80 % de vidrio se denomina obsidiana o vitrófiro, aunque algunos autores prefieren restringir el término a los vidrios más silícicos y se refieren a los vidrios de composición basáltica como taquilita o vidrio basáltico.

FÁBRICAS VOLCÁNICAS

La textura hialopilítica (o vítrea) es más común en los flujos de riolitas y dacitas. Si la roca tiene > 80 % de vidrio se denomina obsidiana o vitrófiro, aunque algunos autores prefieren restringir el término a los vidrios más silícicos y se refieren a los vidrios de composición basáltica como taquilita o vidrio basáltico.

FÁBRICAS VOLCÁNICAS

Textura perlítica en vitrófiro

FÁBR...