Tema 04 - Magmatisme

Tema 04Magmatisme. Les roques ígnies

més importants.

1. El cicle de les roques.•Etapes del cicle litològic. Meteorització i erosió. Litificació. Metamorfisme. Anatèxia. Mag-matisme.2. Els magmes•Definició de magma. Mecanismes i etapes de formació del magma. Components.•Classificació dels magmes pel contingut en sílice (àcids, intermedis, bàsics, ultrabàsics) i per l’evolució (primaris i secundaris).•Punts de formació del magma. Sèries magmàtiques: alcalina, toleítica i calcoalcalina.•Magmes de les vores constructives.•Magmes de les vores passives.•Magmes dels hot spots.•Magmes de les vores destructives.•Cristal·lització fraccionada del magma. Sèries de Bowen: reaccions continues i discontí-nues.•Fases de la consolidació magmàtica: ortomagmàtica, pneumatolítica i hidrotermal.•Assimilació magmàtica.3. Classificació de les roques magmàtiques.• Segons la zona i velocitat de solidificació: plutòniques, filonianes i volcàniques.• Tipus de textura: afanítica, fanerítica, porfírica, vítria, piroclàstica i pegmatítica.• Composició química. Índex de color. Triangle de Streckeisen.• Roques plutòniques més freqüents: granit, granodiorita, sienita, diorita, gabre, peridotita.• Roques volcàniques més freqüents: riolita, andesita, basalt, obsidiana.• Roques filonianes més freqüents: pegmatites, aplites, pòrfirs, diabasa4. Jaciments i afloraments de roques magmàtiques.•Formes de presentació: roques plutòniques i filonianes (batòlits, filons, dics, sill, lopòlits, facòlits), roques volcàniques (aparells volcànics, calderes, banyons).

Cicle de les roques

Els magmes

Les roques magmàtiques constitueixen el 80 % de la composició de l'escorça terrestre. Podem considerar

dos orígens distints per als materials magmàtics. D'una banda, un origen profund, localitzat en el

mantell, i un altre d'origen més superficial, localitzat en l’escorça i produït per la fusió de materials

corticals per augments locals de temperatura en certes zones específiques.

Els mecanismes pels quals es generen magmes en aquestes zones són de diversos tipus. Per a analitzar-los hem de tenir en compte que una roca no té punt

de fusió (ho posseeix cada un dels seus minerals components), sinó un interval de temperatura en el

que part de la roca està fosa i part està sòlida. El punt en què comença la fusió d'una roca s'anomena punt de solidus i en el que acaba, punt de liquidus;

entre ambdós, una roca està parcialment fosa.

Un magma és un fos de composició silicatada en el que hi ha cristalls i, en alguns casos, fragments de

roques en suspensió, a temperatures entre els 700 i 1200 ºC.

• La fase fosa està format per ions tetraèdrics de SiO4 i en menor quantitat Al2O3, així com diversos

cations metàl·lics (K, Na, Ca, Mg, Fe, etc.).• La fase gasosa està formada per un 90 % d'aigua i

quantitats menors de ClH, CO2, FH, S, SO2, N2, Ar, etc.

• La fase sòlida: cristalls d'olivina, piroxè i altres.

Mecanismes, a partir dels quals es genera un magma:

• L'augment de temperatura de la roca• La disminució de la pressió

• L'addició d'aigua

Classificació del magma pel seu contingut en SiO2:

• Magmes àcids (o fèlsics): amb més del 65 % de sílice.

• Magmes intermedis: 65-50 % de sílice.• Magmes bàsics (o màfics): 50-40 % de sílice.

• Magmes ultrabàsics (o ultramàfics): amb menys del 40% de sílice.

Classificació del magma segons la seva evolució:• Magmes primaris. Són aquells que conserven la composició de la roca que els ha originat. Segons la

zona de procedència hi ha dos grups de magmes primaris: granítics i basàltics.

• Magmes derivats o secundaris. Es produeixen quan hi ha processos de mescla, diferenciació o

assimilació en magmes primaris.

Origen dels magmes

Magmes de les vores constructives

Sèrie volcànica toleítica.és la sèrie més monòtona i extensa:

riolites

dacites

andesites toleítiques (islandites)

Basalt toleític

Magmes dels hot spots

Sèrie volcànica alcalina.És una sèrie complexa i no abundant. A partir del magma primari basàltic alcalí es formen basalts i gabres alcalins; i, per diferenciació, traquibasalts,

traquites, fonolites i riolites.

Magmes de les vores destructives

Sèrie calcoalcalinaÉs l'única de les tres sèries que no prové clarament d'un magma primari. És la sèrie millor coneguda, i s'ha pogut establir una clara correlació entre els

termes efusius i plutònics.

Roques volcàniques

Riolites

Dacites

Andesites

Basalts

Roques plutòniques

Granits

Granodiorites

Diorites

Gabres

Cristal·lització fraccionada

Fases de consolidació magmàtica.

Les reaccions precedents apareixen en el supòsit que es mantingui l'equilibri entre els cristalls i el

líquid residual. No obstant això, en qualsevol moment de la consolidació, els cristalls ja formats

poden ser separats del líquid. Quan això passa, l'equilibri es pertorba i apareixen canvis importants en la seqüència de cristal·lització. En separar-se la

fase sòlida de la líquida, cada una d'elles forma roques completament distintes entre si i també

diferents del magma inicial.

Com que a dins d'un magma els primers minerals que se separen són els silicats ferromagnesians de baix

contingut en sílice, el magma en el procés de diferenciació evoluciona cap a composicions més riques en sílice i en elements alcalins, i les roques formades per l'acumulació de les primeres fases sòlides són més bàsiques que les últimes. D'altra

banda, la proporció de volàtils del magma augmenta també en el transcurs de la cristal·lització,

concentrant-se en els fluids residuals. Aquests són rics en volàtils, donen lloc a la formació de minerals

diferents dels constituents essencials de les roques ígnies i que tenen gran importància perquè poden

formar jaciments d'interès econòmic.

S'han proposat diversos mecanismes per a separar cristalls i magma residual: els més citats són la

diferenciació gravitatòria (els cristalls cauen al fons de la cambra magmàtica), el filtrat a pressió (el

magma migra de la cambra pel fet que està comprimida) i el transport gasós (bombolles de gas poden transportar alguns elements, com el sodi i el

potassi, cap al sostre de la cambra magmàtica).

Fase ortomagmàtica.Es realitza a partir de minerals que cristal·litzen a

temperatures superiors als 500 °C. Cristal·litzen tots els silicats segons les sèries de Bowen donant lloc a la formació de roques, des de gabres a granits. Aquesta fase de consolidació primària no és molt propicia per a la formació de bons jaciments. No obstant, pot passar que els minerals formats de pes espe-cífic més elevat que el magma se'n vaguin al fons per l'ano-menada diferenciació per gravetat o segregació magmàtica (minerals de crom i pirrotina que contenen platí).

Si la fracció metàl·lica s'introdueix en fractures, falles o zones de cisalla de la roca encaixant, dóna lloc a

injeccions, de formes més o menys filonianes.

Quan els minerals neoformats tenen un pes específic igual o menor que el líquid magmàtic, queden surant,

i en solidificar, aquests minerals apareixen disseminats en el si de la roca. En general no tenen

interès llevat que es tracti de minerals molt valuosos com el diamant.

Fase pneumatolíticaEs deu a l'acció de gasos i solucions magmàtiques

sotmeses a elevada pressió i temperatura que oscil·la entre 400-600 °C. L'entrada de gasos o

solucions en les fissures de les roques circumdants provoquen reaccions que poden donar lloc a

importants concentracions d'un mineral explotable per impregnació de la roca encaixant per part dels fluids a alta pressió que s'escapen del magma. A

aquests processos també se'ls anomena pegmatítics per coincidir amb la formació de les

pegmatites.

Fase hidrotermal.Resulta de l'activitat de solucions aquoses en un

interval de temperatura de 100-400 °C. La pressió i la temperatura a les que es troben sotmeses són molt

variables, i van descendint conforme ens allunyem de la cambra magmàtica.

Les solucions aquoses, a vegades en estat col·loïdal, contenen diversos cations, àcid silícic i anió sulfur, que són transportats a través d’esquerdes i falles o porus des de la cambra magmàtica fins a la mateixa

superfície. Les causes principals de deposició o precipitació de les

substàncies dissoltes són el refredament, l'evaporació del medi dissolvent, la pèrdua d'alguns components,

com el CO2, que actuen com a dissolvents, la trobada de dues solucions que reaccionen entre si i les

reaccions amb les roques encaixants.

A partir de la cambra magmàtica es formen jaciments hipotermals a les temperatura i pressions més altes dins

de l'interval hidrotermal, mesotermal a temperatura mitges, i epitermal, a temperatura baixes. Els dipòsits no sols omplen esquerdes o falles (filons), o impregnen roques poroses o fracturades, sinó també substitueixen

per metasomatisme als minerals de les roques que travessen. Els jaciments considerats com hidrotermals són molt nombrosos i importants: calcopirita (CuFeS2), galena (PbS), esfalerita (ZnS), cinabri (HgS), cassiterita

(SnO2), wolframita (FeWO4) i scheelita (CaWO4), molibdenita (MoS2), etc.

Assimilació magmàtica

Classificació de les roques magmàtiques

Zona i velocitat de solidificació

• Roques profundes (plutòniques o abissals). Es formen quan el magma que puja es solidifica a una

profunditat major (1-10 km), sota la superfície terrestre en forma d'una cambra de magma més o

menys regular. Això porta a la creació de complexos rocosos de gra mitjà a gros, sovint de

mida considerable, les dimensions dels quals arriben a desenes de milers de metres.

• Les roques filonianes (subvulcàniques o hipabissals), es troben a una profunditat terrestre menor, i per tant han solidificat ràpidament. En

general tendeixen a omplir esquerdes obertes, sent anomenades aleshores filons. De vegades també

sorgeixen com a cossos en forma de lents, semblant petits cims o també com a formacions, en

les vores dels plutons majors.

• Roques volcàniques (vulcanites, efusives o extrusives). Es formen per la sortida del magma

(lava), cap a la superfície terrestre. Les dimensiones cobertes per aquestes roques volcàniques varien des dels petits corrents de lava refredada fins els

complexos efusius gegants, que poden cobrir molts centenars de quilòmetres quadrats de la superfície

terrestre.

Textura

És el conjunt de relacions entre tots els minerals components d’una roca que s'observen al

microscopi, en funció de la mida, forma i ordenament dels seus cristalls. La textura de les roques

constitueix una dada molt explícita de les condicions de formació de les mateixes.

• Textura afanítica: de gra fi. La presenten les roques que refreden ràpidament a la superfície. Els

cristalls són tan petits que no es distingeixen a ull nu i per això l’única forma de caracteritzar la roca és en

funció del color. En moltes roques afanítiques es poden observar espais buits deixats pel gas que s’escapa quan el magma es solidifica. Es parla

aleshores de textura vesicular.

• Textura fanerítica: de gra gruixut. Característica de roques que solidifiquen lentament

a gran profunditat. Tots els cristalls tenen semblants dimensions i són relativament grans, fins a 1 cm. La textura holocristal·lina pot ser xenomorfa

o idiomorfa, segons els cristalls tinguin contorns irregulars o es presentin en les seves formes

característiques; el cas més freqüent és l'intermedi, amb cristalls dels dos tipus: aquesta textura rep el

nom de hipidiomorfa.

• Textura porfírica: típica de roques que cristal·litzen en dues fases de velocitat diferenciada. Es caracteritza

per la presència de grans cristalls (fenocristalls) visibles, envoltats per una pasta de fons integrada per

vidre volcànic o micròlits. Els fenocristalls són idiomorfs i representen les fases primerenques de la consolidació magmàtica, els micròlits es formen per cristal·lització ràpida de la fase líquida deguda a un

brusc refredament.

• Textura vítria: en algunes erupcions volcàniques la lava és expulsada a l’atmosfera, on es refreda molt

ràpidament. Està constituïda quasi exclusivament per vidre volcànic, on difícilment es pot reconèixer la

naturalesa d'alguns micròlits. La varietat perlítica sorgeix quan, per retracció de la lava en refredar-se, apareixen

fissures concèntriques.

• Textura piroclàstica: formada per fragments de roques individuals que s’han consolidat durant una

erupció volcànica violenta, i que poden ser de mides molt variades (des de cendres molt fines a

grans blocs angulars).

• Textura pegmatítica: en condicions especials (última etapa de la consolidació magmàtica, rica en fluids) els

cristalls presenten mides grans, superiors al centímetre de diàmetre.

Composició química

Roques plutòniques

GRANIT

Minerals clars: Q (20-60%), A (ortòclasi, albita, 35-90%), P (oligòclasi, 10-65%), moscovita. Minerals foscos: biotita,

hornblenda, granat, andalusita,sil·limanita. Minerals accessoris: zircó, apatita, topazi, turmalina,

pirita, magnetita. Característiques:color blanc, gris. Grans hipidiomorfs.

GRANODIORITA

Minerals clars: Q (20-60%), A (ortòclasi 10-35%), P (oligòclasi o andesina, 65-90%), moscovita. Minerals foscos: hornblenda, biotita, augita. Minerals

accessoris: magnetita, apatita, esfèn, allanita, zircó. Característiques: gris clar. Textura granular hipidiomorfa a

porfírica

SIENITA

Minerals clars: A (ortòclasi, 65-90%), P (oligòclasi, andesina, labradorita, 10-35%) Q (0-5%) Minerals foscos: biotita,

hornblenda, augita, olivina.Minerals accessoris: diòpsid, magnetita, corindó, granat, zircó, apatita, fluorita. Característiques: colors clars (gris a rosa). Gra

mitjà

DIORITA

Minerals clars: A (ortòclasi 0-10%), P (oligòclasi, andesina, 90-100%), Q (0-5%). Minerals foscos: hornblenda, biotita, augita.

Minerals accessoris:esfèn, allanita, apatita, zircó, magnetita. Característiques: gris

fosc cap a negre. Textura massiva hipidiomorfa.

GABRE

Minerals clars: P (labradorita, 90-100%), A (ortòclasi, 0-10%), Q(0-5%). Minerals foscos: clinopiroxè (diòpsid, augita), olivina,

hornblenda, magnetita. Minerals accessoris: pirrotina, calcopirita, pirita, cromita, apatita. Característiques: color gris

fosc. Gra petit o gruixut.

PERIDOTITA

Minerals foscos: més del 90%: Olivina, ortopiroxens, clinopiroxè (diòpsid). Minerals accessoris: hornblenda, flogopita, espinela,

granat. Característiques: color verdós

Roques volcàniques

RIOLITA

Minerals clars: Q (20-60%), A (sanidina, 35-90%), P (oligòclasi, andesina, 10-65%). Minerals foscos: biotita, hornblenda, augita,

hiperstena, granat, olivina. Minerals accessoris: magnetita, hematies, zircó, apatita, esfèn. Varietats: pedra tosca.

Característiques: roca clara, de gra dens a fi

ANDESITA

Minerals clars: P (labradorita, oligòclasi, 90-100%), A (ortòclasi, 0-10%), Q (0-20%). Minerals foscos: bronzita, hiperstena, augita.

Minerals accessoris: granat, cordierita, titanomagnetita. Característiques: textura porfírica o de gra fi. Color gris a negre

BASALT

Minerals clars: P (labradorita, 90-100%), A (0-10%), Q(0-5%). Minerals foscos: augita, olivina, biotita. Minerals accessoris:

apatita, titanomagnetita, ilmenita. Característiques: gra dens a mitjà, de vegades porfíric. Color gris fosc a negre

OBSIDIANA

Minerals: quimisme similar a la riolita de feldspat alcalí. En forma fresca <3-4% aigua. Característiques: color negre, translúcid.

Fractura concoide.

Roques filonianes

PEGMATITES

Minerals principals: quars, felsdpats potàssics, albita, oligòclasi, moscovita, biotita. Minerals accessoris: miques de liti, topazi,

turmalina,beril·le. Característiques: gra gruixut a gegant, per refredament

en filons amb un elevat component aquós.

APLITES

Minerals clars: quars, ortòclasi, oligòclasi, labradorita, nefelina. Minerals foscos: escassos (<10%). Augita, hornblenda, biotita. Minerals accessoris: apatita, zircó, ilmenita, titanomagnetita. Característiques: color blanc, gris clar a fosc. Gra molt petit.

PÒRFIRS

Minerals principals: quars, feldspats potàssics, (ortosa, microclina). Minerals accessoris: biotita, moscovita, plagiòclasi, apatita, zirconi. Característiques: colors clars, gris rosat, textura

porfírica.

DIABASA

Minerals principals: feldspats (labradorita), piroxens. Minerals accessoris: amfíbols, olivina, hornblenda, serpentina, òxids de ferro. Característiques:roca de quimisme bàsic, color fosc (entre verd i negre) i textura

freqüentment porfírica.

Jaciments i afloraments

Roques plutóniques i

filonianes

• Batòlits • Filons i dics.

• Lacòlits. • Sill.

• Lopòlits. • Facòlits

Roques volcàniques

• Aparells volcànics

• Calderes

• Banyons volcànics