LA SERIE DE REACCIÓN DE BOWEN Y LA FORMACIÓN DE LAS ROCAS ÍGNEAS LAS ROCAS IGNEAS SE FORMAN A TRAVÉS DE LA SOLIDIFICACIÓN SOLIDIFICACI ÓN DEL MAGMA.
Aunque existen una gran variedad de rocas ígneas, se considera que todas ellas derivan de dos tipos esenciales de magmas :
1.-Magma Basáltico: se origina por la fusión parcial de loas rocas del manto superior que se cree que está formado por rocas peridotitas (bajo contenido en sílice). La temperatura de fusión es de unos 1000ºC y dicha fusión es frecuentemente consecuencia de una disminución de la presión de confinamiento. Al ser pobre en sílice, es un magma fluido. Si consolida en el interior dará lugar a rocas plutónicas de la familia del gabro, mientras que si llega a ascender a la superficie dará lugar a rocas de la familia del basalto..
Aunque existen una gran variedad de rocas ígneas, se considera que todas ellas derivan de dos tipos esenciales de magmas :
1.-Magma Basáltico: se origina por la fusión parcial de loas rocas del manto superior que se cree que está formado por rocas peridotitas (bajo contenido en sílice). La temperatura de fusión es de unos 1000ºC y dicha fusión es frecuentemente consecuencia de una disminución de la presión de confinamiento. Al ser pobre en sílice, es un magma fluido. Si consolida en el interior dará lugar a rocas plutónicas de la familia del gabro, mientras que si llega a ascender a la superficie dará lugar a rocas de la familia del basalto..
Dependiendo de la profundidad y de la cantidad de las rocas fundidas, se distinguen dos tipos: 1.1.-Alcalino:
rico en elementos alcalinos (K, Na...) y pobre en sílice que procede de la fusión de aproximadamente el 15% de la peridotita a una profundidad profundidad de 80 km. Da lugar a una gran parte de las islas volcánicas. 1.2.-Toleítico: es más pobre en elementos alcalinos y algo más rico en sílice. Procede de la fusión del 30% de la peridotita a una profundidad de unos 30 km. Está en relación con las dorsales oceánicas
2.-Magma Granítico: Procede de la fusión parcial de rocas de la corteza continental a una temperatura de unos 800ºC y entre 25-45 km de profundidad. Se funden rocas ricas en sílice y con contenido en agua elevado, lo que dará lugar a un magma viscoso, por ello, su ascenso hacia la superficie es laborioso y tiende a cristalizar en el interior de la tierra formando rocas plutónicas.
ORIGEN DEL MAGMA. EVOLUCIÓN MAGMÁTICA Los magmas en un 90% están formados por silicatos. La estructura de estos minerales están compuestos por unas bases estructurales “TETRAEDRO FUNDAMENTAL” que se van polimerizando.
Grado 0 => no existe polimerización. NESOSILICATOS (Olivino). Grado 1 => existe 1 polimerización. SOROSILICATOS (epidota). • Grado 2=> existe 2 polimerización. CICLOSILICATOS (berilo, turmalina). Cadena sencilla => INOSILICATOS (piroxenos). Cadena doble (Anfiboles). • Grado 3=> 3 polimerización. FILOSILICATOS (micas, minerales de arcilla). Grado 4=> 4 polimerización. TECTOSILICATOS (cuarzo, feldespatos). •
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1 2 3 4
El enfriamiento del magma favorece su polimerización, esto quiere decir que los silicatos van a disminuir su punto de fusión o de cristalización a medida que se polimerizan. El olivino será el mineral de más alto de fusión, es decir es el primero que cristaliza cuando el magma empieza a enfriar, por el contrario el cuarzo es el último en formarse, ya que es el de más alto grado de polimerización. Durante el enfriamiento del magma se produce cristalización de minerales a partir de la fase fundida y condensación de la fase gaseosa y condensación de las fase gaseosa, intervienen distintos factores: Velocidad de enfriamiento. Composición inicial del magma. Variación de Presión. Contaminación del magma.
En condiciones de enfriamiento lento , en el interior de la tierra, hay tiempo para que los componentes del magma incluidos los gaseosos se vayan ordenando según sus afinidades químicas constituyendo redes cristalinas, lo que da lugar a diversos minerales. • Si el enfriamiento es rápido => en la superficie terrestre o a escasa profundidad, hay poco tiempo para que los componentes del magma se organicen en redes cristalina, por lo que el MAGMA SOLIDIFICADO en estado vítreo o sólo parcialmente cristalizado, los componentes gaseosos escapan en su mayoría, al ser escasa la presión, y no intervienen en la cristalización. •
A medida que van cristalizando minerales, el magma va cambiando de composición, produciéndose un equilibrio sólido-líquido. • Los minerales no cristalizan todos a la vez, ni permanecen intactos durante todo el proceso de diferenciación. A medida que disminuye la temperatura van cristalizando distintos minerales. • Los recién formados y estables a una determinada temperatura, pueden dejar de serlo al variarla, cambiando de composición o disolviéndose para recombinar sus iones y formar minerales nuevos. A este cambio se le llama reacción y la serie ordenada de tales cambios, series de reacción •
Bowen en 1922 determinó el orden de cristalización de los silicatos de un magma de composición intermedia a medida que disminuía la temperatura. • Hay dos tipos de series de cristalización de Bowen: Continua y Discontinua. •
Serie Continua: Un mineral cambia de composición mediante la sustitución de iones sin que el mineral se destruya, como es el caso de las plagioclasas. Se denomina así porque las plagioclasas cálcicas se transforman en las sódicas sin variar la estructura constituyendo una serie isomórfica, en la que el Na va a sustituir al Ca, según el Al deja de sustituir en la base estructural de estos tectosilicatos al Si, por lo cual se produce un defecto de carga que tienen que ser compensado normalmente por el Na, Ca y K dando origen a los feldespatos. Las reacciones totalmente continuas son difíciles durante el enfriamiento porque: • a. La difusión entre sólidos suele ser más lenta que el crecimiento de los cristales. • b. Los cristales se separan frecuentemente del líquido.
Serie Discontinua: Un mineral estable deja de serlo al disminuir la temperatura y reacciona con el magma formando un mineral de distinta composición al primero, como por ejemplo, el olivino pasa a piroxeno. Son de más alto punto de cristalización y la diferencia con la anterior es que aquí la estructura si va cambiando hacia estructuras más polimerizadas según va enfriándose el magma y reaccionando con el sílice sobrante y el agua, si la reacción no es completa se forman cristales concéntricos, en los que aparece un núcleo de olivino rodeado de piroxeno y este a su vez rodeado por anfibol, sustitución de un mineral por el siguiente de la serie. • Al final de cristalización las dos series confluyen en una sola ya que la sílice sobrante, que en los magmas ácidos e intermedios puede ser apreciable, junto con el H2O y otros elementos mayoritarios, forma la ortosa, moscovita y cuarzo.
Todos los minerales de la serie de Bowen no aparecen finalmente en la misma roca, pues los minerales formados primero a temperatura alta y estable en el momento de su formación tienden a reaccionar con la fracción líquida restante, a medida que la temperatura disminuye.
La serie de reacción de Bowen
La serie de reacción de Bowen
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La serie de reacción de Bowen A diferencia del hielo que se cristaliza a una temperatura, parte del magma comienza a cristalizarse a una temperatura y continua cristalizándose a través de mas de 200° C de diferencia. Los minerales se cristalizan de manera sistemática de acuerdo con su punto de fusión. La serie de reacción de Bowen nos muestra que los primeros minerales en cristalizarse tienen una composición de magma basáltica.
La serie de reacción de Bowen El primer mineral en cristalizarse de un magma basáltico es el mineral ferromagnético “olivino”.
Al continuar enfriándose el magma, se van formando los minerales “piroxeno” y “feldespato de plagioclasa rico en calcio”.
Según baja la temperatura se siguen formando minerales y va alterando la química del magma.
La serie de reacción de Bowen •
Pueden ocurrir dos situaciones: – 1.-Segregación de los
cristales que se van formando – 2.-Que no se segreguen y continué la Serie de reacción de Bowen
La serie de reacción de Bowen
Magma
X A B C Cuando se han cristalizado los olivinos la composición química del magma restante es
El magma evoluciona según los minerales que se van cristalizando. El magma original tiene en su composición todos los minerales , los primeros minerales se cristalizan y la química del magma cambia . Los primeros minerales en cristalizarse son ricos en hierro, magnesio y calcio dejando un magma rico en sodio, potasio y sílice.
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La serie de reacción de Bowen • No segregación • En este caso los cristales que se han formado y permanecen suspendidos en el magma continúan reaccionando con esta y son alterados a otros minerales. Olivino, continua reaccionando para formar piroxeno. Al continuar bajando la temperatura los piroxenos continúan reaccionando para formar anfíbol. El cual con disminución de la temperatura formara biotita
Tetraedros Independientes Los tetraedros independientes están unidos por un ion positivo y no comparten sus oxígenos. • Ej. Olivino Olivina •
Cadenas simples
Cada tetraedro comparte dos oxígenos restando una carga de (-2). Como la unión dentro de cada cadena es fuerte y la unión entre cadenas mas débil; estos minerales tienden a tener clivaje. • Ej. piroxeno •
Una cadena doble se forma cuando tetraedros adyacentes comparten dos oxígenos y un tercer oxigeno es compartido con otra cadena de tetraedros. • Ej. Hornablenda (tipo de anfíbol) •
Cadenas Dobles
Capas de Tetraedros •
Los tres oxígenos en la base del tetraedro son compartidos. El cuarto oxigeno esta libre para unirse a un ion de carga positiva. • Ej. Mica (biotita, moscovita)
En resumen la serie de reacción de Bowen •
Olivino
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Tetraedros independientes
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Piroxeno
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Cadenas simples
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Anfíbol
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Cadenas dobles
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Biotita
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Capas de tetraedros
A
A
B
B
A- Una peridotita es una roca formada por olivino y piroxeno la temperatura del magma por lo general asociada al manto. B- Un basalto esta compuesto por olivino, piroxeno y feldespato de plagioclasa.
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A baja temperatura el magma es enriquecido en sílice produciendo una composición félsica. El Magma félsico produce granito como roca intrusiva y riolita cuando es roca extrusiva. Esto porque el material que se derrite a esa temperatura es de composición félsica
Temperatura Rocas del manto
Rocas de hot spot o dorsal oceánica Rocas de un arco de islas, zonas de subducción Rocas de zonas de subducción, continentes
Rocas máficas como el gabro y el basalto están compuestas de olivino o anfíbol , piroxenos y feldespato de plagioclasa.
CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS ÍGNEAS
Ejemplo de Rocas Ígneas Complemento de las Exposiciones
Peridotita- Ultramáfica
Olivino
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Compuesta esencialmente por olivino y piroxeno.
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El color de la roca es verdoso por el olivino que es verde y porque los piroxenos son verde oscuro.
Pirógeno
Komatiíta - Ultramáfica Komatiíta es una roca extrusiva. • Es una roca poco común que por lo general tiene edades de mas de 3 billones de años. Esto quiere decir que se formó cuando nuestro planeta y su superficie estaban lo suficientemente calientes permitiendo que se formara en la superficie. •
Gabro-Máfica •
Gabro es una roca ígnea, el equivalente intrusivo de basalto. No tiene cuarzo, y en este caso casi toda la roca esta compuesta de piroxeno y olivino (minerales oscuros).
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En la microfotografía podemos ver los minerales de colores (olivino y piroxeno en colores brillantes por el uso de un polarizador) y los feldespatos (rayas en blanco y negro).
Basalto con cristales de olivino Máfica •
Esta roca se forma cuando un magma en el cual ya se habían cristalizado los olivinos, es extruído a la superficie por un volcán formando un flujo basáltico.
Diorita- Intermedia
La diorita, aunque parecida al granito, no tiene cuarzo visible a simple vista (pero si en cristales microscópicos). Los cristales blancos son feldespato de plagioclasa ricos en sodio y los negros son anfíbol. También tiene el mineral biotita • Note que la cantidad de feldespato y anfíbol son iguales. •
Andesita- Intermedia Las andesitas son por lo general gris claro y en P.R. por lo general un poco violetas en color. • Textura porfirítica con cristales de plagioclasa, de color blanco a gris, y/o augita negros y biotita. • No tiene cuarzo. Si encuentran cuarzo, posiblemente es una riolita. • Ocurren en zonas de subducción. Los cristales blancos son feldespato de plagioclasa, el marrón es biotita. •
Granito- Félsica El granito esta compuesto por feldespato de potasio, plagioclasa rica en sodio y cristales de cuarzo. En adición tiene cristales de moscovita y puede tener en pequeñas cantidades biotita. • En la microfotografía los cristales blancos a grises, lisos, son cuarzo., los cristales grises o negros con textura son feldespato de potasio y los amarillos son moscovita •
Riolita - Félsica La riolita es extruida a una temperatura baja. Esta compuesta por silicatos de colores claros como los feldespatos de potasio y cuarzo. • Fluye bien lento formando franjas o capas de flujo. • Por lo general tiene una textura donde los cristales no se pueden ver y de tener alguno son cuarzo, mica y feldespato de potasio . •
Obsidiana •
La obsidiana se forma cuando un magma rico en sílice es extruida y se enfría rápidamente.
Pumita o Piedra Pómez Roca volcánica de textura vidriosa. Ocurre cuando un magma con alta cantidad de gases escapa a la superficie generando una especie de espuma. Esta se forma cuando los gases comienzan a escapar de la solución formando burbujas. • Debido a la gran cantidad de espacios vacíos, en ocasiones pequeños, la roca puede flotar en el agua. • Esta asociada con erupciones explosivas . •
