María del Carmen Cabrera SantanaFrancisco José Pérez Torrado

Universidad de Las Palmas de Gran Canaria

MAGMATISMO: DEFINICIÓN, PROPIEDADES Y PROCESOS

PLUTÓNICOS

• 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

• 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

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)

PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS (III)

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

ÁREAS DE GENERACIÓN DEL MAGMA –MECANISMOS DE FUSIÓN

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)

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)

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

FUSIÓN PARCIAL (I)

Extracción del magma cuando se supera el 7% de fusión parcial

Figuras tomadas de Mehier (1995)

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

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)

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

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)

ASIMILACIÓN ENCAJANTE

MAGMA STOPING - XENOLITOSFavorecido por contraste de densidades magma-roca encajante

Figura tomada de Davidson et al. (2001)

MEZCLA DE MAGMAS

Escenarios posibles de mezclas de magmas (sistemas abiertos)

Parámetros de la mezclaMIXING (química) vs MINGLING (física)

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)

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)

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

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)

ROCAS MAGMÁTICAS O ÍGNEAS

PLUTÓNICAS VOLCÁNICAS

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)

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)

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.