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UNIDAD NRO. 4: GÉNESIS DE MINERALES

Geoquímica en la clasificación de las rocas ígneas y su petrogénesis

Cálculos geoquímicos

Para los análisis químicos se debe elegir muestras representativas de las rocas que interesan

y determinar los óxidos mayores y los elementos trazas y menores. Normalmente se estudia

varias rocas que están relacionadas entre sí de alguna forma y no una roca aislada. Una vez

obtenidos los datos analíticos se comparan los valores obtenidos para las distintas rocas. En

consecuencia, se reúnen muchos análisis y comparar tablas entre sí suelen ser complicados,

por esta razón, se calculan índices o parámetros que suelen englobar varios óxidos y que la

mayoría de las veces pueden ser representados en forma gráfica.

1.-Contenido de sílice

Uno de los métodos más sencillos para clasificar las rocas ígneas, es aquel basado en

términos del contenido de sílice, que a causa de su gran variabilidad se utiliza con

frecuencia como una sustancia de referencia. De acuerdo a esta base las rocas ígneas se

clasifican en:

a) Ácidas (félsicas o silíceas): SiO2 > 66%

Ejemplo: granito promedio: 73% (riolita)

b) Intermedias : SiO2 entre 52 a 66%

Andesitas promedio: 57% (diorita)

c) Básicas o máficas: SiO2 entre 45 a 52%

Basaltos promedio entre 48 a 51%

d) Ultrabásicas (ultramáficas): SiO2 menor de 45%

Peridotita promedio: 41-42%

2.- Concepto de saturación

La composición química de una roca ígnea, determinada por análisis químicos, se expresa

en función de óxido. El más importante es la sílice (SiO2) seguida de alúmina (Al2O3). Un

importante uso de las normas de cálculo para rocas ígneas es determinar si una roca está o

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no “saturada”. El concepto de “saturación” fue introducido por S.J.Shand (1968) para

clasificar las rocas ígneas.

2.1.-Saturación de sílice

A causa de su gran variabilidad, la sílice se utiliza con frecuencia como una sustancia de

referencia y todos los demás óxidos se representan como variables dependientes del

contenido de sílice al construir los diagramas de variación. Shand (1968) dividió a los

minerales ígneos en dos grupos:

1) Minerales saturados, son aquellos que pueden coexistir en equilibrio con el exceso

de sílice en las condiciones magmáticas y por tanto se asocian comúnmente con el

cuarzo. Son minerales saturados, el feldespato, piroxeno, anfíbol, mica, ilmenita,etc.

2) Minerales no saturados, son aquellos que no pueden coexistir con el exceso de

sílice en las condiciones magmáticas. La leucita, nefelina, sodalita, olivino

magnesiano,piropo,corindón,etc son minerales que no están saturados con respecto

a la sílice. En tal caso los feldespatoides, como la leucita (KAlSi2O8), reaccionan

con el SiO2 para formar feldespato ortosa (KAlSi3O8) que es un mineral saturado.

Sobre esta base las rocas ígneas se clasifican en tres categorías:

Sobresaturada: Son rocas que contienen cuarzo y minerales saturados.

Saturada: Son rocas que contienen cuarzo y un mineral no-saturado.

No saturada: Son rocas que contienen uno o más minerales no-saturados.

2.2.- Saturación de alúmina

Después de la sílice, el siguiente componente en importancia en las rocas ígneas es la

alúmina. Shand (1968) propuso otro tipo de saturación que involucra a la Al2O3 y la

abundancia relativa de K2O, Na2O, y CaO, proporciona otra base significativa para la

clasificación. Shand (1968) propuso cuatro grupos de rocas ígneas en términos de

saturación de alúmina:

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1) Rocas peralumínicas: Al2O3 > Na2O+K2O+CaO

La proporción molecular de [Al2O3 > Na2O+K2O+CaO (valores mayores a 1)

(también se expresa como ASI o ACNK). El corindón aparece en la norma y los

minerales característicos son: muscovita, topacio, turmalina, espesartita, almandino,

sillimanita, andalucita, cordierita, biotita.

2) Rocas meta-alumínicas: CaO+Na2O+K2O > Al2O3 > Na2O+K2O

La proporción molecular de [CaO+Na2O+K2O > Al2O3 > Na2O+K2O (valores

menores a 1). La anortita es prominente en la norma y contienen algunos minerales

oscuros típicos como: biotita, hornblenda, diópsido, titanita y melilita.

3) Rocas peralcalinas: Al2O3 < Na2O+K2O

En las cuales la proporción molecular de [Al2O3 < (Na2O + K2O)]. En la norma se

forman: Acmita, silicato de sodio y raramente silicato de potasio. Contienen

minerales alcalinos ferromagnesianos tales como: aegirina, riebeckita, richterita,

acmita y fluorita.

Dónde:

ANK=Al/(Na+K)

ACNK=Al/(Ca+Na+K)

Figura 1: Diagrama de saturación de alúmina de Shand, según las relaciones de las

proporciones moleculares de alúmina a óxidos de sodio y potasio, versus alúmina a óxidos

de calcio, sodio y potasio, que definen los campos peralcalino, metaluminoso y

peraluminoso.

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3.-Diagramas de representación gráfica del quimismo

Los diagramas en los que se representa de una manera práctica el quimismo de una roca o

serie de rocas, sirven no solamente para darnos una idea de la composición química de una

roca determinada, sino también en la variación del quimismo de una serie de rocas. En los

diagramas se intenta relacionar la variación del quimismo con el proceso de cristalización o

evolución de las series.

Los diagramas de variación deben cumplir las principales condiciones:

- Deben ser simples.

- Deben mostrar claramente las relaciones del quimismo.

- Deben poderse relacionar rápidamente los datos químicos originales y los puntos

del diagrama.

- Deben ser aplicables a la mayor parte de las rocas, es decir, no ser demasiados

específicos.

3.1.-Diagrama álcalis total vs sílice (TAS)

El diagrama álcali total-sílice es uno de los esquemas más utilizados para clasificar

volcánicas. La suma de los contenidos de Na2O y K2O (álcali total) y el contenido de SiO2,

son datos químicos tomados directamente de los análisis de rocas como % de peso y

ploteados sobre el diagrama de clasificación.

Clasificación de Le Maitre

La utilidad del diagrama TAS (total álcali vs sílice) fue demostrada por Cox y otros (1979),

quien demostró que hay razones puramente teóricas para preferir SiO2 y Na2+K2O como

base para la clasificación de las rocas volcánicas. La actual versión según Le Maitre y otros

(1989) se construyó sobre una base de datos de 240000 análisis de rocas volcánicas. Según

el diagrama TAS las rocas volcánicas se dividen en ultrabásicas, básicas, intermedias y

ácidas, sobre la base del contenido de SiO2.

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Figura 2: Diagrama SiO2 vs. Na2O+K2O (TAS) para las rocas volcánicas (Le Maitre y

otros 1984)

Figura 3: Clasificación química y nomenclatura de las rocas plutónicas mostrando álcali

total vs sílice, diagrama de Cox y otros (1979).

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Clasificación de Irvine y Baragar

Las rocas volcánicas son clasificadas por Irvine y Baragar dentro de tres principales grupos:

subalcalinas, alcalinas y peralcalinas (rica en álcalisis), clasificación que se basa en el

contenido de álcalisis de las rocas.

Rocas peralcalinas: Son rocas en las cuales la cantidad molecular de Na2O+K2O>Al2O3

típicamente contienen aegirina o un anfíbol sódico. El contenido de álcalis que separa a los

grupos subalcalinos de los alcalinos varía con el contenido de sílice de las rocas.

Rocas subalcalinas: Este grupo está dividido en dos series: serie calco-alcalina y la serie

toleítica sobre la base del contenido de Fe en el diagrama AFM (Figura 5) donde A=

Na2O+K2O, F=FeO+Fe2O3, y M=MgO.

Rocas alcalinas: Están divididas en dos series: basalto olivino alcalino y serie nefelina,

leucita, analcita. Las rocas de esta última serie típicamente contienen menos de 45% de

SiO2.

Uso de TAS para Discriminar entre series de rocas volcánicas alcalinas y subalcalinas:

Figura 4: Ploteo álcali-

sílice (% peso) con la

línea de separación de los

campos de rocas alcalinas

y subalcalinas

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Diagrama para la subdivisión de las rocas subalcalinas:

Figura 5: Diagrama AFM para la

discriminación entre series calco-

alcalinas (Ca) y toleíticas (T). Datos

en peso.

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4.-Aplicación de los diagramas

Ejemplo:

Para los análisis químicos efectuados en rocas volcánicas cretácicas se utilizaron las

siguientes muestras:

Identificar el tipo de roca volcánica y si es alcalina o subalcalina.

Respuesta:

El estudio geoquímico de las

manifestaciones volcánicas permitió

clasificarlas como tefritas basaníticas,

con fuerte afinidad alcalina.

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Ejercicios:

Para los análisis químicos efectuados en rocas volcánicas del Grupo Choiyoi se utilizaron

las siguientes muestras:

Identificar el tipo de roca volcánica y si es alcalina o subalcalina.

muestra 1 2 3 4 5 6 7 8

SiO2 76.09 76.7 74.95 73.73 69.36 80.84 80.71 66.41

TiO2 0.21 0.06 0.26 0.55 0.5 0.24 0.26 1.01

Al2O3 11.31 11.8 11.94 13.34 13.77 9.7 9.73 15.1

FeO 1.5 0.7 1.56 2.94 2.89 2.14 2.45 5.94

MnO 0.04 0.03 0.04 0.06 0.16 0 0 0.12

MgO 0.17 0.05 0.11 0.63 0.76 0.32 0.39 2.48

CaO 0.15 0.27 0.77 1.53 5.27 0.66 0.47 0.84

Na2O 2.62 4.13 2.38 4.91 5.02 1.95 2.48 2.88

K2O 6.06 4.19 5.56 2.22 2.28 4.16 3.52 5.22

P2O5 0.14 0.12 0.15

TOTAL 98.29 98.05 97.72 99.91 100.01 100.01 100.01 100

Para una roca plutónica, identifique la roca y clasifique la roca de acuerdo a la saturación

de alúmina

muestra 1 2 3 4 5 6 7 8

SiO2 75.87 74.51 76.71 77.31 75.57 75.68 74.83 71.89

TiO2 0.2 0.19 0.15 0.27 0.25 0.24 0.1 0.31

Al2O3 12.73 13.03 12.06 12.85 13.86 13.13 12.52 13.39

FeO 1.14 0.65 0.8 1.1 1.15 1.57 1.02 1.78

MnO 0.03 0 0.03 0.03 0.05 0.14 0.04 0.1

MgO 0.26 0.01 0.14 0.26 0.33 0.21 0.1 0.41

CaO 0.62 0.28 0.43 0.28 0.35 0.67 0.58 1.15

Na2O 4.21 4.52 3.87 4.04 4.28 4.24 3.89 4.43

K2O 3.84 4.19 4.86 3.85 4.17 4.14 4.59 4.06

P2O5 0.14 0.16 0.14 0 0 0 0.02 0.08

TOTAL 99.04 97.54 99.19 99.99 100.01 100.02 97.69 97.6

Para los análisis químicos efectuados en rocas volcánicas de la Unidad Barroso inferior,

identifique la roca

muestra 1 2 3

SiO2 68.5 63.5 65.5

TiO2 0.37 0.46 0.31

Al2O3 13.7 14.3 12.6

Fe2O3 1.45 3.44 0.52

FeO 1.12 1.12

MnO 0.17 0.17 0.1

MgO 2.57 2.53 5.88

CaO 0.8 1.97 0.8

Na2O 0.23 4.6 5.33

K2O 6.82 3.9 0.94

P2O5 0.31 0.22 0.08

TOTAL 94.92 96.21 93.18

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