Texturas ianeas 11 1

I & Afanitica -

B. Faneritica

D. Vitrea

A flgura 4.2 Texturas de las rocas igneas. A. Afanitica (grano fino). B. Fanerkica (grano grueso). C. Porfidica (granos grandes rodeados por una rnatriz). D. Vitrea (enfriarniento demasiado ripido para formar cristales). (Fotos de E. j. Tarbuck.)

L

.+ suelen utilizar una lupa que les ayuda a identificar 10s mi- nerales de grano grueso.) Dado que las rocas faneriticas se forman en el interior de la corteza terrestre, su aflora- miento en la superficie de la Tierra s610 ocurre despuQ de que la erosidn elimina el recubrimiento de rocas que una vez rodearon la cimara magmitica.

Textolra porfidica. Una gran masa de magma localizada profundamente puede necesitar de decenas a centenares de miles de aiios para solidificar. Dado que 10s diferentes minerales cristalizan a temperaturas diferentes (asi como a velocidades diferentes) es posible que algunos cristales se hagan bastante grandes rnientras que otros estkn em-

112 C A P I T U L O 4 Rocasianeas

pezando a formarse. Si el magma que contiene algunos cristales grandes cambia de condiciones (por ejemplo, saliendo a la superficie) la porci6n liquida restante de la lava se enfriarl relativamente ripido. Se dice que la roca resultante, que tiene grandes cristales incrustados en una matriz de cristales mls pequeiios, tiene una textura porfidica (Figura 4.2C). Los grandes cristales que hay en una roca de este tipo se denominan fenocristales @heno = mostrar; &aI = cristal), mientras que la ma- triz de cristales m b pequefios se denornina pasta. Una roca con una textura de este tip0 se conoce como fir- fido.

Textzwa vitrea. Durante algunas erupciones volclnicas la roca fundida es expulsada hacia la atrn6sfera donde se enfria rlpidamente. Este enfriamiento rlpido puede ge- nerar rocas que tienen una textura vitrea. Como indica- rnos antes, el vidrio se produce cuando 10s iones desor- denados se <<congelan>> antes de poder unirse en una estructura cristalina ordenada. La obsidiana, un tip0 comun de vidrio natural, es de aspect0 similar a una pieza oscura de vidrio corriente o manufacturado (Figu- ra 4.2D).

En algunos lugares aparecen capas de obsidiana (denominadas coladas de obsidiana) de varias decenas de centimetros (Figura 4.3). Por tanto, el enfriarniento ripi- do no es el unico mecanismo mediante el cual puede for- marse una textura vitrea. Como regla general, 10s mag- mas con un elevado contenido en silice tienden a formar estructuras largas y en cadena antes de que la cristaliza- ci6n sea completa. Esms estructuras, a su vez, impiden el transporte i6nico y aumentan la viscosidad del m a h a . (La viscosidad es una medida de la resistencia del fluido a fluir.)

El magma granitico, que es rico en dice, puede ser emitido como una masa extremadamente viscosa que aca- ba solidificando como un vidrio. Por el contrario, el mag- ma baslltico, que contiene poco silice, forma lavas muy fluidas que, tras enfriarse, suelen generar rocas cristalinas de grano fino. Sin embargo, la superficie de la lava basll- tica puede enfriarse con la suficiente rapidez como para dar lugar a una fina capa vitrea. Ademis, 10s volcanes ha- waiianos a veces emiten fuentes de lava que arrojan la lava baslltica decenas de metros en el aire. Una actividad de este tip0 puede producir hilos de vidrio volclnico deno- minado cabellos de Pek, que reciben su nombre de la diosa hawaiiana de 10s volcanes.

Texnra pirocldsrica. Algunas rocas igneas se forman por la consolidaci6n de fragmentos de roca individuales que son ernitidos durante erupciones volcinicas violen- tas. Las particulas expulsadas pueden ser cenizas muy finas, gotas fundidas o grandes bloques angulares arran- cados de las paredes de la chimenea volcinica durante la erupci6n. Las rocas igneas formadas por estos fragmen- tos de roca se dice que tienen una textura pirocl6stica o fragmental (Figura 4.4).

Un tip0 comlin de roca piroclistica denominada toba sokfada esd compuesta por finos fragmentos de vi- drio que permanecieron lo suficientemente calientes du- rante su vuelo como para fundirse juntos tras el impacto. Otras rocas piroclbticas estin compuestas por fragmen- tos que se solidificaron antes del impacto y se cementa- ron juntos a l g h tiempo despub. Dado que las rocas pi- rocllsticas estin compuestas de pam'culas o fragrnentos indiduales antes que de cristales interconectados, sus texturas suelen ser mis parecidas a las de las rocas sedi- mentarias que a las de las otras rocas igneas.

I Figura 4.5 tsta colaaa de ODSldlana e ernitida desde una chimenea a lo largo

I de la pared rneridional de la caldera New

Bery, Oreg6n. Obshrvese la carretera para escala. (Foto de E. J. Tarbuck.)

Com~osiciones ianeas 11 3

A Figura 4.4 Textura piroclistica. Esta roca volcdnica consiste en fragrnentos de roca angulares englobados en una matriz de cenizas de color ciaro. (Foto de E. j . Tarbuck.)

Textllra pegmatitica. Bajo condiciones especiales, pue- den formarse rocas igneas de grano especialmente grue- so, denominadas pegmatitas. Esas rocas, que estin com- puestas por cristales interconectados todos mayores de un centirnetro de diametro, se dice que tienen una textu- ra pegmatitica. La mayoria de las pegmatitas se encuen- tra alrededor de 10s mirgenes de las rocas plut6nicas como pequefias masas o venas delgadas que c o r n h e n - te se extienden en la roca huQped adyacente.

Las pegmatitas se forman en las 6ltimas etapas de la cristalizaci6n, cuando el agua y otros vol6tiles, como el cloro, el fl6or y el azufre, forman un porcentaje inusual- mente elevado del fundido. Dado que la migraci6n i6nica aurnenta en estos ambientes ricos en liquido, tos cristales que se forman son anormalmente grandes. Por tanto, 10s grandes cristales de las pegmatitas no son consecuencia de

historias de enfriamiento excesivamente largas, sino que son consecuencia del ambiente rico en liquido en el que tiene lugar la cristalizacibn.

La composici6n de la mayor parte de las pegmatitas es parecida a la del granito. Por tanto, las pegmatitas con- tienen cristales grandes de cuarzo, feldespato y moscovi- ta. Sin embargo, algunas contienen cantidades signifi ca- tivas de minerales comparativamente raros y, por tanto, valiosos (vi'ase Recuadro 4.1).

Composiciones igneas

Las rocas igneas estin cornpuestas fundamentalmente por silicatos. Ademis, la composici6n mineral de una roca ignea concreta est6 determinada en ultima instancia por la composici6n quimica del magma a partir del cual cristaliza. Recordemos que el magma esti compuesto fundamentalrnente por 10s ocho elementos quirnicos que son 10s principales constituyentes de 10s silicatos. El ani- lisis quimico demuestra que el oxigeno y el silicio (nor- malmente expresado como contenido en silice [Si02] de un magma) son 10s constituyentes mayoritarios de las ro- cas igneas. Estos dos elernentos, rnis 10s iones aluminio (Al), calcio (Ca), sodio (Na), potasio (K), magnesio (Mg), hierro (Fe) constituyen aproxirnadarnente el 98 por cien- to en peso de muchos magmas. Ademis, el magma con- - tiene pequeiias cantidades de ~iluchos otros elementos, entre ellos el titanio y el manganese, y trazas de muchos elernentos rnis raros, como oro, plata y uranio.

Recuadro 4.1 b Entender la Tierra

Peg matitas -

Pegmatita es un nornbre dado a una roca ignea cornpuesta por cristales anorrnal- mente grandes. 2QuC se entiende por grande? Los cristales de la rnayoria de muestras de pegmatita tienen rnis de un centirnetro de diirnetro. En algunas muestras, son cornunes 10s cristales que tienen un diirnetro de un metro o su- perior. Se han encontrado cristales he- xagonales gigantes de rnoscovita que miden unog pocos metros de diirnetro en Ontario, Canadd. En las colinas Ne- gras de Dakota del Sur, se han extraido cristales tan grandes como un poste te- lef6nico del mineral rico en litio espo-

aurnena. El rnis granae ae esros crls les media rnis de 12 metros de longi- tud. Adernis, se han extraido rnasas de feldespato del tarnaiio de casas de una pegrnatita localizada en Carolina del Norte.

La mayor parte de pegmatitas tiene la cornposicidn del granito yes poco habi- tual que contenga cristales grandes de cuarzo, feldespato y rnoscovita. Adernis de ser una fuente importante de rnues- tras rninerales excelentes, las pegmatitas graniticas se han explotado por sus cons- tituyentes rninerales. El feldespato, por ejemplo, se utiliza en la produccidn de

- ceramics, y la rnoscovita se utiliza p r ~ d aislarniento elictrico. Aunque Ias peg- rnatitas graniticas son las rnis cornunes, tarnbiCn se conocen pegrnatitas con cornposiciones quimicas parecidas a las de otras rocas igneas. Adernis, las peg- rnatitas pueden contener cantidades sig- nificativas de algunos de 10s elementos rnenos abundantes. Asi, ademis de 10s silicatos cornunes, se conocen pegmati- tas con rninerales que contienen 10s ele- rnentos litio, cesio, uranio y tierras raras. Adernis, a veces se encuentran piedras sernipreciosas corno el berilo, el topacio y la turrnalina.

Conforme el magma se enfria y solidifica, esos ele- mentos se combinan para formar dm g r u p importantes de silicatos. Los s ih tos osmrw (o faronrgn-) son minerales r i m a hiem y en mpgnesio, o en mbos, y nor- malmente con bajo cmtenido en silice. El &wino, el piro- xens el mj%d y la birtiu san los constituyentes ferromag- nesianos cornunes de la comza terrestre. Por el contrario, los silicam claros contienen mayores cantidades de pota- sio, sodio y calcio que de hierro y magnesia. Como p p o , esos minerales son mlis ricos en s%ce que los silicatos 0s- curos. Entre 10s silicatos c k o s se cuentan el cumm, la momvita y el grupo mineral mds abundante, losfekzhputtos. Los feldespatos constimyen a1 menos el 40 por ciento de la mayoria de las rocas igneas. Por tantu, ademb did feldes- pato, las rocas igneas contienen alguna cambinaci6n de 10s o m s si!imtos claros y o w p s que se ban eeawereda,

Composiciones graniticas frente a composiciones basilticas Pese a su gran diversidad cornposiciona~ las rocas igneas (y 10s magmas de 10s que se formag) pueden clasificarse

grosso modo en funci6n de sus proporciones de rmnera- les oscuros y claros. Cerca de uno de 10s extremos se en- cuentran las rocas compuestas fundamentalmente por si- licatos de colores claros: cuaru, y feldespatos. Las rocas igneas en las que Qtos son 10s minerales dominates tie- nen m a composicidn gmdtica. Los gedlogos tambiCn se refieren a las rocas gm'ticas como filsicas, un &mi- no derivado de feldespato y dice (cuarzo). Ademlis del cuarm y el feldespato, la mayoria de las rocas igneas con- tiene alrededor del 10 por ciento de silicatos oscuros, normalmente biotita y anfiol. Las rocas gradticas son ricas en sflice (aproximadamente el 70 por ciento) y son constituyentes principales de la corteza continental.

Las rocas que contienen cantidades sustanciales de silicatos oscuros y plagioclasa rica en calcio (pero no cuarzo) se dice que tienen una composicidn basailtica (Figura 4.5). Dado que las rocas basilticas contienen un elevado porcentaje de minerales ferromagnesianos, 10s ge6logos pueden referirse tambiCn a ellas como rocas m6ficas (de magnesium y ferrum, el nombre en latin para el hierro). Debido a su contenido en hierro, las ro-

A m-4.5 -@rreqlogfa de las r-s fgneas cornunes y de 10s magmas a partir de los que se forman. Uornado de Dietr~h, Daily y Larsen.)

Denominaci6n de las rocas faneas 11 5

cas mlficas son normalmente mls oscuras y densas que otras rocas igneas. Los basaltos constituyen el suelo oceinico, asi como muchas de las islas volclnicas locali- zadas dentro de las cuencas ocelnicas. Los basaltos se encuentran tambiCn en 10s continentes.

Otros grupos composicionales Como se puede observar en la Figura 4.5, las rocas con una composici6n comprendida entre las rocas graniticas y las basllticas se dice que tienen una composici6n in- termedia o andesitica, por la roca volclnica c o m h an- Lsita. Las rocas intermedias contienen al menos un 25 por ciento de silicatos oscuros, principalmente anfiiol, piroxeno y biotita, el otro mineral dominante es la pla- gioclasa. Esta importante categoria de rocas igneas se asocia con la actividad volclnica que normalmente se lo- caliza en 10s mlrgenes de 10s continentes.

Otra roca ignea importante, la peridotita, contiene rundamentalmente olivino y piroxeno, y por tanto se en- cuentra en el lado opuesto del espectro composicional de las rocas graniticas (Figura 4.5). Dado que la peridotita esd compuesta casi por completo por minerales ferro- magnesianos, se hace referencia a su composici6n quimi- ca como ultram6fica. Aunque las rocas ultramlficas son infrecuentes en la superficie de la Tierra, se Cree que las peridotitas son el constituyente principal del manto su- perior.

El contenido de silice como indicador

Un aspect0 importante de la composici6n quimica de las rocas igneas es su contenido en silice (SiO,). Recordemos que el silicio y el oxigeno son 10s dos elementos mls abundantes de las rocas igneas. Normalmente, el conte- nido en silice de las rocas de la corteza oscila entre un porcentaje por debajo del45 por ciento, en las rocas ul- tramificas, y un porcentaje por encima del70 por ciento, en las rocas fklsicas (Figura 4.5). El porcentaje de sflice de las rocas igneas varia en realidad de una manera sisteml- tica, que es paralela a la abundancia de 10s otros elemen- tos. Por ejemplo, rocas con contenido comparativamente bajo en silice contienen cantidades grandes de hierro, magnesio y calcio. Por el contrario, rocas con elevado contenido en silice contienen cantidades muy pequeiias de estos elementos y, en cambio, estin enriquecidas en sodio y potasio. Por consiguiente, la composicidn quimi- ca de una raca ignea puede deducirse directamente de su contenido en silice.

Ademb, la cantidad de silice presente en un magma condiciona en gran medida su comportamiento. El mag- ma granitico, que tiene un contenido elevado en silice, es bastante viscoso (pegajoso) a temperaturas de tan solo

700 "C. Por otro lado, 10s magmas basllticos tienen bajo contenido en silice y generalmente son mls fluidos. Ade- mls, 10s magmas basllticos cristalizan a temperaturas su- periores que 10s magmas graniticos y son completamente sdlidos cuando se enfrian a 1.000 "C.

A VECES C 4LUMNOS PRE6p 4.

A veces he oido describir c o agraniticass a algunas rocas bneas. i Todas /as r as graniticas son granito? ii - TCcnicamente no. El verdadero granito es una roca intrusi- va de grano grueso con un determinado porcentaje de mine- rales clave, principalmente cuarzo de color claro y feldespato, con otros minerales oscuros secundarios. Sin embargo, entre 10s ge6logos se ha convertido en algo habitual aplicar el tCr- rnino granito a cualquier roca intrusiva de grano gmeso corn- puesta predominantemente por minerales silicatados de color claro. Ademis, algunas rocas se pulen y se venden como gra- nit0 para encimeras o como losas, cuando, ademis de no ser granito, jni siquiera son rocas igneas!

En resumen, las rocas fgneas pueden dividirse gros- so mod0 en grupos de acuerdo con las proporciones de minerales claros y oscuros que contengan. Las rocas gra- niticas (filsicas), que estln casi totalmente compuestas por 10s minerales claros cuarzo y feldespato, se encuen-

-wan en un extremo del espectro composicional (Figura 4.5). Las rocas basllticas (mlficas), que contienen abun- dantes silicatos oscuros ademBs de plagioclasa, forman el otro grupo principal de rocas igneas de la corteza terres- me. Entre estos grupos se encuentran las rocas con una composici6n intermedia (andesitica), mientras que las ro- cas ultramlficas, que no contienen minerales claros, se si- t5an en el extremo opuesto del espectro composicional de las rocas graniticas.

Denominaci6n de las rocas igneas - 0 f Rocas igneas

I E r Denorninaci6n de lar rocas igneas ? C

Como indicamos anteriormente, las rocas igneas son cla- sificadas, o agrupadas, en funci6n de su textura y de su composici6n mineral (Figura 4.6). Las diferentes texturas igneas son consecuencia fundamentalmente de distintas historias de enfriamiento, mientras que la composici6n mineral 16gica de una roca ignea es consecuencia del con- tenido quimico de su magma primario (ve'are Recuadro 4.2). Dado que las rocas igneas se clasifican en funci6n de

116 C A P C T U L O 4 Rocasianeas

iminas delgadas e identificaci e las

Las rocas fgneas se clasifican en funci6n crascopio) de una limina delgada de gra- m6s de ayudar a1 estudio de las rocas ig- de su composici6n mineral y de su tex- nito mostrada bajo luz polarizada. Los neas, las t c n i a s microsc6picasseutilizan tura. Cuando analizan las muestras, 10s constituyentes minerales se identifican por con gran 6 i t o en el anilisis de las rocas se- gedlogos las examinan de cerca para sus peculiares propiedades 6pticas. Ade- dirnentarias y metarnbrficas. identificar 10s minerales presentes v de- terminar el tamaiio y la disposici6n de I - 10s cristales. Si esto ocurre en el c a m p , / + 11 cm-4 10s geBlogos utilizan tCcnicas megnrco'pi- cnr para estudiar las rocas. Las caracte- 1 3 risucas megasdpicas de las rocas son 10s rasgos que pueden determinarse a simple vista o utilizando una lupa de poco au- I / mento ( x 10). Cuando resulta prBctico t

hacerlo asi, los ge6logos recogen mues- /

tras de mano que pueden llevarse a1 la- j - ! boratorio, donde pueden emplear mCto- dos mimscdpicos Q de gran aumento. El I I

I earnen microsc6pico es importante para ( lentificar 10s minerales, asi como 10s I ~sgos texturales que son demasiado pe- , uefios para verse a simple vista.

Dado que la mayoria de Ias rocas no I In transparentes, el mbajo microsc6pi- _A- Muestra de mano de - g r m i t ~ - 3 precisa la preparaci6n de un corte b L

muy delgado de la roca conocido como I h i n a delgada (Figura 4.4. En primer gar, se utiIiza una sierra con diamantes

en su hoja para cortar una I h n a fina de -

- B. L6mina delgada ' la muestra. A continuaci6n, un lado de la limina se pule utilizando polvo de pulir y

lego se peg a un portaobjetos pira mi- croscopio. Una vez que la muestra mon- tada esd firmemente sujeta, el otro lado

s pulido hasta un grosor de unos 0,03 rnihetros. Cuando una secci6n de roca es de este grosor, suele ser transparente. No obstante, algunos minerales medli- cos, como la pirita y la magnetita, siguen I .;endo opacos.

Una vez hechas, las secciones delgadas : examinan bajo un microscopio, ape -

~ialmente diseiiado, denominado IJrros- copzo a2 pokzdida . Dicho instrumento

ene una fuente de luz debajo de la pla- ma , de manera que la luz puede trans- rnitirse hacia arriba a trav6.s de Ia I6mina delgada. Dado que los minerales tienen es- aucturas cristalinas que in fluyen en la 1~ polarizada de una vanera medible, este procedimiento permite identificar porci6n plana mediante una sierra de diamante. B. Esta porci6n se pega a un portaobjetos a componentes menores de una roca. El siendo sometida a desbaste hasta hacerse transparente a la luz (aproximadamente 0,03

apamdo C de la Figura 4.A es una micro- mm de grosor). Esta porci6n muy fina de roca se denomina secci6n o ltimina delgada. fotografia (fotografia tomada con un mi- C. L6mina delgada de granito observada con luz polarizada. (Fotos de E. I. Tarbuck.)

Denominacidn de las rocas igneas 11 7

I Granito

Riolita

r Rgura 4.6 Clasificacidn de 10s principales grupos de rocas igneas seglin su composici6n mineral y su textura. Las rocas de gnno grueso

I an plutdnicas y solidifican en profundidad debajo de la supetficie. Las rocas de grano fino son volchnicas o solidifican corno pequeiios phrtones. Las rocas ultramhficas son oscuras y densas, compuestas casi en su totalidad por minerales que contienen hierro y magnesia. Aunque son relativamente poco comunes en la superficie terrestre, estas ratas son constituyentes principales del manto superior.

su composici6n mineral y de su textura, dos rocas pueden tener 10s mismos constituyentes minerales per0 diferen- tes texturas y, por consiguiente, nombres diferentes. Por ejemplo, el granito, una roca plut6nica de grano grueso, tiene un equivalente volcinico de grano fino denomina- do riolita. Aunque estas rocas son mineral6gicamente idknticas, tienen texturas diferentes y no tienen en abso- luto la misma apariencia (Figura 4.7).

Rocas fklsicas (graniticas)

Granito. El granito es quiz6 la rnejor conocida de to- das las rocas igneas (Figura 4.7A). Esto se debe en par- te a su belleza natural, que se intensifica cuando se pule, yen parte a su abundancia en la corteza continental. Las losas de granito pulido se utilizan habitualmente para las tumbas y 10s monumentos y corno piedras de cons- trucci6n. Son zonas bien conocidas de Estados Unidos de donde se extrae el granito, entre otras, Barre, Ver- mont; el monte Airy, Carolina del Norte, y Saint Cloud, Minnesota.

El granito es una roca Fanen'tica compuesm por d- rededor del25 por ciento de cuano y aproximadamente el 65 por ciento de feldespato, principalmente las varie- dades ricas en potasio y sodio. Los cristales de cuano, de forrna aproxirnadamente esferica, suelen ser vitreos y de color claro a gris claro. Por el contrario, 10s cristales de feldespato no son vitreos, tienen un color generalmente de blanco a gris o rosa salm6n, y exhiben una forma rec- tangular mis que esferica. Cuando el feldespato potAsico domina y es de color rosa oscuro, el granito es casi rojizo. Esta variedad es popular corno piedra de consaucci6n. Sin embargo, 10s granos de feldespato suelen ser de color blanco a gris, de mod0 que cuando se rnezclan con canti- dades menores de silicatos oscuros, el granito parece te- ner un color gris claro.

Otros constituyentes menores del granito son la moscovita y algunos silicatos oscuros, en particular la biotita y el anfiibol. Aunque 10s componentes oscuros constituyen generalmente menos de! 10 por ciento de la mayor parte de 10s granitos, 10s minerales oscuros desta- can m6s de lo que indicaria su porcentaje.