Tema 3:Basaltos y rocas relacionadas
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Generalidades -Ambientes tectónicos tectónicos -Abundancia de rocas basálticas basálticas
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Nomenclatura y mineralogía -Mineralogía de rocas basálticas -Rocas basálticas en el diagrama TAS
Generalidades •
Ambientes tectónicos diversos
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Roca volcánica volcánica más abundante
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Productos de la fusión del manto
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Magmas basálticos: fuente de magmas más evolucionados en la corteza (cristalización fraccionada)
Ambientes tectónicos 1. Dorsales oceánicas
5. Cuencas de antear antearco co
2. Rifts intracontinentales
6. Islas oceánicas
3. Arcos de islas
7. Zonas intracontinentales
4. Márgnes continent continentales ales activos
Abundancia de rocas basálticas
Nomenclatura y mineralogía •
Definición
Basalto: roca ígnea básica de grano fino, constituida esencialmente por augita y plagioclasa cálcica. •
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Augita: piroxeno rico en Ca (clinopiroxeno) Plagioclasa cálcica: plagioclasa que contiene más anortita (CaAl2Si2O8)que albita(NaAlSi3O8), en términos molares (An50An100 )
Mineralogía de los basaltos
Hawái: Basalto alcalino: olivino + nefelina Tholeita: ortopiroxeno, pigeonita Macdonald and Katsura ( 1964, linea X - Y) y Miyashiro ( 1978, linea X - Z)
Alcalino Subalcalino
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Procesos eruptivos y estructuras volcánicas -Flujos de lava subaéreos -Lavas almohadilladas y flujo laminar subacuático -Erupciones piroclásticas: conos de escoria
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Cristalización de los magmas basálticos -Solubilidad de volátiles y vesicularidad -Vidrio basáltico -Texturas de rocas basálticas
Procesos eruptivos y estructuras volcánicas •
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Los magmas basálticos poseen baja viscosidad. Menor cantidad de volátiles respecto a magmas más ácidos. Erupciones subaéreas tranquilas y de baja explosividad. Erupciones subacuáticas forman lavas almohadilladas y flujos laminares. Erupciones hidromagmáticas (surtseyanas) forman maares.
Flujos de lava subaéreos •
Erupciones voluminosas: flujos de lava
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2 categorías morfológicas
Flujos pahoehoe
Lavas con superficies onduladas o arrugadas Flujos a´a
Lavas con estructura brechada
Flujos pahoehoe
Ondulaciones o
arrugas: superficie dúctil durante el flujo de la lava. Pahoehoe “acordonada” Interior vesicular: 20% de vesículas Estructuras lobulares
Flujos a´a
Estructura
brechada: comportamiento frágil durante el flujo de la lava. Formas irregulares, superficie áspera. “ramping”
Entablatura
Basaltos columnares
Estructura columnar radial
Lavas almohadilladas y flujo laminar subacuático
Erupciones piroclásticas: conos de escoria
Cristalización de los magmas basálticos
Solubilidad de volátiles y vesicularidad Vesicularidaad post-eruptiva
Vidrio basáltico Pele ’ s hair Esferulitas
Texturas de rocas basálticas
Texturas de rocas basálticas
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Ambientes de formación de los basaltos -Elementos traza: firma geoquímica -Basaltos de las dorsales oceánicas (MORB) -Basaltos de islas oceánicas (OIB) -Grandes provincias ígneas (LIP): basaltos de meseta continental y basaltos de mesetas oceánicas -Basaltos de rift continental -Basaltos relacionados a subducción
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Origen de los magmas basálticos -Fusión parcial del manto
Elementos traza: firma geoquímica •
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Los basaltos de diferentes ambientes tectónicos difieren en su química. Los elementos traza varían más que los elementos mayores de un ambiente a otro. Los elementos traza se dividen de acuerdo a su afinidad con los cristales o con el fundido magmático. Elementos incompatibles: tienen preferencia por el líquido en un magma. Elementos compatibles: se incorporan preferencialmente en los minerales que cristalizan de un magma.
Un elemento incompatible reside principalmente en la fase líquida, siendo excluido de los minerales
Los elementos incompatibles son los principales trazadores para distinguir los diferentes tipos de basaltos. Elementos litófilos de radio iónico grande (LILE) (K, Rb, Cs, Ba, Pb2+, Sr, Eu2+). Elementos de potencial iónico alto (HFSE) (REE, Th, U, Ce, Pb4+, Zr, Hf, Ti, Nb, Ta). •
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Un elemento compatible es más fácilmente acomodado en uno o más minerales que en la fase líquida
Radio íonico y carga muy altos para residir fácilmente en una estructura cristalina
Localización de los elementos incompatibles en la tabla periódica
Spidergram: diagramas de araña
Eje x: lista de elementos incompatibles , ordenados de izquierda a derecha en orden de incompatibilidad decreciente. Eje y: concentración de cada elemento en escala logarítmica, para una muestra de interés y para el manto primitivo (manto no diferenciado, no empobrecido)
Normalización utilizando como referencia el manto primitivo o un meteorito condrítico
Basaltos de las dorsales oceánicas ( MORB)
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Formación de nueva corteza oceánica Longitud total de las dorsales: 60, 000 km (Fowler, 2005). Erupción de lava basáltica: 3 km3 al año (Crisp, 1984).
Dorsales y tasas de expansión oceánica Expansión oceánica lenta: < 3 cm/año
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Expansión oceánica rápida: > 4 cm/año
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Sin embargo, se han registrado variaciones temporales
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Morfología de las dorsales oceánicas Expansión rápida
Relieve suave Flujos de lava laminares extensos Cámaras magmáticas continuas • •
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Expansión lenta
Valle central limitado por fallas Magmatismo episódico Cámaras magmáticas discontinuas en espaciotiempo Volcanes con distribución axial •
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Corteza oceánica y estructura del manto superior
Ofiolita típica
Petrología de los basaltos MORB •
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Basaltos tholeíticos de olivino Afaníticos y Porfidícos con fenocristales de olivino ± cromita ± plagioclasa ± augita El enfriamiento rápido en el agua marina genera comúnmente una matriz vítrea
Geoquímica de los basaltos MORB Diagramas harker: de variación de elementos mayores
Table 13-2.
Average Analyses and CIPW Norms of MORBs (BVTP Table 1.2.5.2)
Oxide (wt%) SiO2
All 50.5
MAR 50.7
EPR 50.2
IOR 50.9
TiO2
1.56
1.49
1.77
1.19
Al2O3 FeO* MgO CaO Na2O
15.3 10.5 7.47 11.5 2.62
15.6 9.85 7.69 11.4 2.66
14.9 11.3 7.10 11.4 2.66
15.2 10.3 7.69 11.8 2.32
K2O
0.16
0.17
0.16
0.14
P2O5 Total
0.13 99.74
0.12 99.68
0.14 99.63
0.10 99.64
Norm q or ab an di hy ol mt il ap
0.94 0.95 22.17 29.44 21.62 17.19 0.0 4.44 2.96 0.30
0.76 1.0 22.51 30.13 20.84 17.32 0.0 4.34 2.83 0.28
0.93 0.95 22.51 28.14 22.5 16.53 0.0 4.74 3.36 0.32
1.60 0.83 19.64 30.53 22.38 18.62 0.0 3.90 2.26 0.23
All: Ave of glasses from Atlant ic, Pacific and Indian Ocean ridges. MAR: Ave. of MAR glasses. EPR: Ave. of EPR glasses.
Geoquímica de los basaltos MORB: elementos traza
Petrogénesis de los basaltos MORB
Basaltos de islas oceánicas (OIB)
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Proceso enigmático y menos voluminoso que en los límites de placa Cadenas alineadas de volcanismo intraplaca Asociados comúnmente con Hot spots: puntos calientes (anomalías térmicas)
Volcanismo OIB
Basaltos tholeíticos con fenocristales de olivino
Fase inicial de volcanismo voluminoso Volcanes tipo escudo Volcanismo subaéreo Erosión Magmatismo alcalino poco voluminoso •
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Geoquímica de los basaltos OIB
Mayores niveles de los elementos más incompatibles, respecto a los basaltos MORB Menores niveles en los elementos menos incompatibles Fuente magmática diferente •
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Modelo de magmatismo oceánico
Las grandes provincias ígneas
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Corteza oceánica de espesor constante
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Plataformas basálticas gigantes (producción magmática colosal)
basaltos de mesetas oceánicas
basaltos de meseta continental
Características petrológicas Basaltos porfídicos con fenocristales de olivino y plagioclasa Basaltos de meseta continental: Basaltos subalcalinos Basaltos de meseta oceánica: Basaltos tholeíticos con bajos contenidos de K •
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Geoquímica: Comportamiento de elementos incompatibles altamente variable, debido posiblemente a interacción con corteza continental
Basaltos de rift continental 1. Extensión causada por hotspots continentales 2. Extensión asociada a colisión continental (perpendicular a la convergencia) 3. Extensión post-subducción Flujo de calor elevado en una litósfera adelgazada •
Basaltos alcalinos y
transicionales Subsaturados en sílice
Basaltos relacionados a subducción
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Basaltos de arco de islas: Tholeitas de bajo K; basaltos calcialcalinos con contenido intermedio de K (mayoritarios). Basaltos de cuenca de antearco: similares a N-MORB Basaltos en subducción continental: escasos y con características variables.
Geoquímica de basaltos de subducción
-Comparación entre basaltos de arcos oceánicos -Basaltos de cuencas de antearco
all incompatible elements are present at higher concentrations than in IAT; • highly incompatible elements (left - hand side), though variable, are more enriched than moderately incompatible elements; • as in IAT, there is marked depletion in some high fi eld - strength elements, notably
Origen de los magmas basálticos
