Geología Profunda: Formación y Clasificación de Rocas Magmáticas y Metamórficas

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Magmatismo: Origen y Evolución del Magma

El magmatismo es el conjunto de procesos relacionados con la formación, evolución y consolidación de los magmas.

¿Qué es el Magma?

El magma es una mezcla de óxidos a elevada temperatura (+800ºC), en estado sólido o gaseoso disuelto. Los óxidos más abundantes son el de silicio (sílice) y le sigue el óxido de aluminio (alúmina).

Clasificación del Magma según la Proporción de Sílice

  • Magmas Ultrabásicos: Contienen menos del 45% de sílice. Se producen por la fusión del manto en zonas más profundas de las dorsales oceánicas y en el choque de placas continentales. Cuando solidifican, forman peridotitas (ej. Sierra Bermeja).
  • Magmas Básicos: Contienen entre 45-55% de sílice. También llamados magmas basálticos, se forman por la fusión de la litosfera en superficie (dorsales y arcos insulares).
  • Magmas Intermedios: Contienen entre 55-65% de sílice. Se forman por la mezcla de magma basáltico y granítico, dando lugar al magma andesítico, que forma las andesitas.
  • Magmas Ácidos: Contienen más del 65% de sílice. También llamados magmas graníticos, son magmas secundarios formados por la fusión de la litosfera continental.

Factores que Condicionan la Génesis del Magma

Bajo ciertas circunstancias, la corteza puede pasar a estado líquido. Los magmas primarios provienen de la fusión del manto, mientras que los magmas secundarios proceden de la corteza. Los factores clave son:

  • Aumento de Temperatura: Origina magmas secundarios. Al hundirse rocas de la corteza, la temperatura aumenta. A 40 km de profundidad, las altas temperaturas funden la litosfera.
  • Pérdida de Presión: Provoca la fusión de materiales sin cambio de temperatura. Forma magmas primarios.
  • Presencia de Líquidos Volátiles: El agua a alta temperatura está líquida por la presión y puede movilizar átomos de minerales, destruyéndolos y convirtiéndolos en óxidos líquidos.

El lugar donde se origina el magma se llama cámara magmática, con un volumen inmenso. Las masas ascienden lentamente y, si se encuentran con fracturas, se introducen formando cavidades secundarias más pequeñas que el plutón (cámara magmática). Estas estructuras se llaman filones y a veces alcanzan la superficie formando un volcán. Así, aparecen rocas plutónicas (intrusivas en el interior), filonianas y volcánicas (efusivas en el exterior).

Evolución Magmática

Desde su formación, el magma asciende, alejándose de su lugar de origen y de las condiciones fisicoquímicas en que se formó. Pierde temperatura y los óxidos reaccionan entre ellos, originando silicatos (cristales sólidos). Este proceso incluye:

  • Diferenciación Gravitatoria: El magma se diferencia a medida que va cristalizando silicatos y cambiando su composición química, perdiendo temperatura.
  • Asimilación Magmática: El magma asciende, intruyendo en rocas preexistentes. La presión lo inserta en pequeñas grietas, ampliándolas y provocando el desprendimiento de rocas de la periferia de la cámara magmática, mezclándolas con el magma. Estas rocas, llamadas xenolitos, se funden parcial o totalmente (licúan los silicatos cuyo punto de fusión sea menor que la temperatura del magma).
  • Mezcla de Magmas: Ocurre en zonas de subducción de litosfera oceánica y continental. El magma basáltico asciende y se mezcla con el granítico, formando el andesítico.

Fases de Consolidación Magmática

La consolidación del magma se produce en varias fases:

  • Ortomagmática: La mayor parte del magma consolida en el plutón. Los cristales se forman bajo presión y no suelen crecer mucho.
  • Pegmatítica/Neumatolítica: La presión forma fisuras. El magma se cristaliza, excepto una parte que se introduce en las grietas y cristaliza, haciendo bajar la presión.
  • Hidrotermal: Agua a 250ºC, líquida por alta presión y con iones disueltos. Quedan óxidos que forman filones, teniendo gran importancia económica (como el oro).

Magmatismo y Tectónica de Placas

El magmatismo está relacionado con la tectónica de placas, originando volcanes en los bordes, o con la convección del manto, dando lugar a vulcanismo intraplaca.

Magmatismo Asociado a Bordes de Placa

  • Dorsales Oceánicas: La bajada de presión da lugar a magma que, por diferenciación, se hace basáltico arriba y peridotítico abajo.
  • Zonas de Subducción: El magma se forma por fusión. La litosfera se funde y se convierte en magma basáltico, ascendiendo y fundiendo la corteza continental, mezclándose con magma granítico y dando lugar a magma andesítico. En zonas de subducción de litosfera oceánica, solo se forma magma basáltico.

Magmatismo de Intraplaca

Asociado con plumas del manto, con diferentes efectos sobre la litosfera según el tipo:

  • Una pluma localizada en litosfera oceánica se funde y forma un volcán.
  • Si una pluma alcanza la litosfera continental, forma un rift continental, mezclando el magma con la corteza continental y provocando vulcanismo andesítico. A medida que las placas se separan, se hacen más delgadas y sale el magma basáltico, formando litosfera oceánica.

Rocas Magmáticas: Composición y Estructura

Las rocas magmáticas están formadas por silicatos y aluminosilicatos. Los silicatos están formados por sílice + óxidos. Dependiendo de la temperatura a la que se forme el mineral, las estructuras no se unen entre sí, sino por cationes de magnesio. Si la proporción de sílice es baja, los minerales se forman antes y se funden a altas temperaturas (ej. olivino = nesosilicato doble de hierro y magnesio).

Tipos de Silicatos según su Estructura

  • Nesosilicatos: (ej. olivino)
  • Sorosilicatos: Tetraedros de dos en dos, compartiendo un oxígeno.
  • Ciclosilicatos: Se forman a menor temperatura que los sorosilicatos y nesosilicatos, compartiendo dos oxígenos y formando anillos de 3, 4 o 5 tetraedros.
  • Inosilicatos: Cadena simple (piroxenos) o cadena doble (anfíboles).
  • Filosilicatos: Cuando la temperatura baja más, forman filosilicatos que comparten tres oxígenos (micas).
  • Tectosilicatos: Si la temperatura baja aún más, comparten todos los oxígenos y forman estructuras tridimensionales (solo silicatos: cuarzo; también aluminosilicatos: plagioclasas u ortoclasas).

Principales Rocas Magmáticas

Dependiendo de dónde solidifique el magma, se clasifican en:

  • Plutónicas: Se forman a mayor profundidad en grandes masas, como los plutones.
  • Filonianas: Se forman en grietas, en pequeñas masas relacionadas con el plutón.
  • Volcánicas: Se enfrían en superficie, también llamadas efusivas.

Rocas Plutónicas

Cristalizaron en condiciones semejantes, con un período de cristalización lento. Por ello, están enteramente cristalizadas y sus minerales tienen el mismo tamaño. La mayoría presenta textura holocristalina/granular, pero en el techo del plutón, el agua hace que los cristales crezcan más (textura pegmatítica). Tipos:

  • Granito: Roca ácida, la más importante de la corteza continental. Proviene de magma ácido y casi nunca llega a la superficie. Su composición incluye cuarzo, biotita (mica negra) y feldespatos potásicos (ortosa).
  • Sienita: De aspecto rosado, compuesta por ortosa, plagioclasa y algo de biotita.
  • Granodiorita: Menos ácida, con menos cuarzo que el granito, mica y feldespato, y añade plagioclasa sódica.
  • Diorita: Formada por magma intermedio, menos ácida que la anterior, de color más oscuro y con más calcio.
  • Gabro: Roca plutónica básica. Abunda poco en la corteza continental y sí abunda en la corteza oceánica. Compuesta por piroxenos, plagioclasa cálcica y olivino.
  • Peridotitas: Roca plutónica más básica, con olivino y plagioclasa cálcica. Se localizan en lugares donde choques de placas arrancan fragmentos del manto.

Rocas Volcánicas

No enfrían todas a la misma velocidad, presentando distintas texturas:

  • Microcristalina: Cristales no se ven a simple vista, de naturaleza básica y enfriamiento lento.
  • Porfídica: Formada por magmas básicos, contiene cristales formados en la cámara magmática. Tiene una matriz microcristalina con cristales más grandes (fenocristales).
  • Vítrea: Magmas ácidos que afloran en superficies a altas temperaturas y no tienen tiempo para formar cristales, formando vidrio volcánico.
  • Vacuolar: Magma viscoso que cristaliza sin perder gases, formando cavidades llenas de gas y de baja densidad.

Tipos de rocas volcánicas:

  • Riolita: Rara, porque se forma a partir de magma granítico. Es difícil que alcance la superficie con la misma composición que el granito. Textura microcristalina.
  • Traquita: Composición parecida a la sienita.
  • Basalto: Roca microcristalina de composición similar al gabro.
  • Andesita: Textura porfídica, similar a la diorita.

Rocas Filonianas

Se forman en grietas de la roca al encajarse el magma. La presión es similar a la del plutón, pero el enfriamiento es más rápido. Puede tener textura porfídica de matriz cristalina (formadas en el filón) y textura microcristalina (formada en chimeneas volcánicas).

Metamorfismo: Transformación de Rocas

El metamorfismo es la transformación de cualquier roca cuando es sometida a condiciones de presión y temperatura diferentes a las que se formó. Es probable en rocas sedimentarias. La transformación debe ocurrir en estado sólido, sin que la materia se funda. Si se funde, se produce la anatéxia, un proceso que origina magmas secundarios. Actúan factores metamórficos o de metamorfismo:

  • Presión: De diversos orígenes:
    • Presión Litostática: De rocas suprayacentes, que es omnidireccional.
    • Presión de Fluidos: Debido a la movilización de líquidos de rocas que tienden a escapar hacia arriba, aumentando la presión por donde pasan.
    • Presión Tectónica: Debido a la presión de placas, unidireccional.
  • Temperatura: De varios orígenes:
    • Debido a la profundidad (gradiente geotérmico), desestabiliza minerales formados a valores inferiores de temperatura, aumentando la vibración molecular y recomponiendo rocas más estables.
    • También puede deberse a la cercanía de magma, que las calienta formando aureolas de contacto (entre 800-2000ºC).
  • Presencia de Fluidos o Volátiles: En zonas más profundas, pueden reaccionar con minerales, transformándolos en un proceso llamado metasomatismo.

Procesos Metamórficos

  • Brechificación o Rotura: Trituración de rocas preexistentes causada por presiones tectónicas, asociadas a planos de fallas. Debido al choque, las rocas se trituran.
  • Foliación: La roca debe poseer minerales laminares; los materiales se reorientan y adquieren una estructura característica.
  • Recristalización: Aumento del tamaño de los cristales; no varían los minerales, la roca se hace más cristalina.
  • Reajustes Mineralógicos o Formación de Nuevos Minerales (Neogénesis Mineral): Bajo ciertas condiciones de presión y temperatura, el mineral original desaparece y sus átomos se reordenan, produciendo un mineral nuevo.
  • Deshidratación y Descarbonatación: (No tienen por qué ocurrir a la vez). Las rocas con minerales arcillosos (compuestos hidratados) sometidas a elevada presión se deshidratan; el agua escapa a niveles superiores, causando transformaciones. Los minerales carbonatados, por efecto de la presión, rompen el carbonato, liberando CO2 y agua (y CO2 si se trata de bicarbonato).

Facies Metamórficas

Los procesos ocurren en un amplio campo de presión y temperatura, con diversos grados de metamorfismo: metamorfismo de alta presión y bajas temperaturas, y de altas temperaturas y baja presión. En el campo intermedio, hay 4 tipos: bajo grado, medio, alto y muy alto.

Una facies metamórfica es un conjunto de minerales (metamórficos o no) que aparecen caracterizando unas rocas formadas a una presión y temperatura concretas.

Tipos de Metamorfismo y Tectónica de Placas

  • Metamorfismo de Presión / Dinámico / Dinamometamorfismo: Provoca presión dirigida (presión tectónica), asociado a planos de falla inversa. Las rocas constituyentes de los labios de falla son trituradas, disipando la tensión por fracturación de la roca. La fricción muy intensa aumenta la temperatura y produce vitrificación en los minerales.
  • Metamorfismo de Temperatura / Termometamorfismo: Interviene la temperatura, que aumenta, producido por intrusión magmática. Cuanto más cerca del magma, más caliente. Estas rocas, sin llegar a fundirse, se hacen metamórficas. La estructura formada se llama aureola de contacto y el tipo de roca formado depende del grado de metamorfismo/cristalización.
  • Metamorfismo Regional / de Presión y Temperatura: Llamado regional porque afecta a regiones o masas rocosas. Afecta a los geosinclinales, que debido a su tamaño y situación, están sometidos a presiones que los comprimen y a altas temperaturas por el plano de Benioff, aumentando la temperatura y presión de las rocas.

Rocas Metamórficas: Texturas y Tipos

Las rocas metamórficas presentan dos tipos de texturas:

Texturas No Orientadas

  • Granoblástica: Parecida a la textura granular de las plutónicas (holocristales); toda la roca está formada por cristales de gran tamaño, típica de rocas formadas por termometamorfismo.
  • Cataclástica: Hecha de cristales, parecida a la anterior pero con minerales en trozos de cristales irregulares.

Texturas Orientadas

  • Pizarrosa: Foliación evidente pero no se ven cristales a simple vista; rocas de bajo grado metamórfico, cristalización menos intensa y la roca dividida en láminas.
  • Esquistosa: Foliación evidente, granos minerales de mayor tamaño porque se forman a mayor temperatura y presión; minerales vistos a simple vista (minerales de neoformación); tiene un plano de foliación más irregular.
  • Gneísica: Grado de recristalización tan alto que la foliación deja de ser evidente, pero sigue siendo observable; minerales como feldespato.
  • Migmatítica: Grado de recristalización más alto; muy pocos minerales orientados; se aprecian minerales de recristalización y la foliación no se nota a simple vista.

Si el proceso continúa y elimina minerales, se forman anatexitas con textura granular, parecida a la plutónica porque ha pasado por estado fluido. Se diferencian estructuralmente de las rocas plutónicas adyacentes.

Tipos de Rocas Metamórficas según su Roca Original

Las rocas metamórficas se forman a partir de rocas preexistentes, directamente relacionadas con la composición química de la roca original.

  • Rocas Silicatadas: Hechas de silicato y pueden proceder de dos rocas sedimentarias, arenisca o arcillosa.
    • Serie Pelítica (Arcilla):
      • Pizarra: Roca metamórfica de foliación evidente, bajo grado metamórfico, textura pizarrosa; no se aprecian minerales; color gris claro a negro y planos de pizarrosidad ligeramente brillantes.
      • Esquistos: Grado medio; la recristalización hace que los minerales se vean a simple vista, dispuestos en planos paralelos evidentes; el desarrollo de mica blanca o moscovita hace que sean brillantes y no hay minerales de neoformación.
      • Gneis: Alto grado; cristalización extendida; foliación menos evidente, se observa el bandeado pero alterna con núcleos de recristalización intensa.
      • Migmatita: Alto grado; textura migmatítica; intenso proceso de recristalización que oculta la foliación.
    • Areniscas:
      • Cuarcitas: Textura granoblástica, grado alto; hechas de cuarzo pero pueden tener minerales complementarios y color claro.
  • Rocas Carbonatadas:
    • Caliza = Mármol: Alto grado; textura granoblástica formada por calcita; color blanco cuando solo hay calcita, aunque no hay mucho mármol blanco porque los minerales accesorios dan colores diversos; tienen vetas de color que recuerdan la foliación.

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