Roca ígnea

Las rocas ígneas se clasifican según el modo de aparición, textura, mineralogía, composición química y geometría de el cuerpo ígneo.

La clasificación de los muchos tipos de rocas ígneas puede proporcionar información importante sobre las condiciones en las que se formaron. Dos variables importantes utilizadas para la clasificación de rocas ígneas son el tamaño de las partículas, que depende en gran medida del historial de enfriamiento, y la composición mineral de la roca. Feldespatos, cuarzo o feldespatoides, olivinos, piroxenos, anfíboles y micas son todos minerales importantes en la formación de casi todas las rocas ígneas, y son básicos para la clasificación de estas rocas. Todos los demás minerales presentes se consideran no esenciales en casi todas las rocas ígneas y se denominan minerales accesorios. Los tipos de rocas ígneas con otros minerales esenciales son muy raros, pero incluyen carbonatitas, que contienen carbonatos esenciales.

En una clasificación simplificada, los tipos de rocas ígneas se separan en función del tipo de feldespato presente, la presencia o ausencia de cuarzo, y en rocas sin feldespato o cuarzo, el tipo de minerales de hierro o magnesio presentes. Las rocas que contienen cuarzo (sílice en composición) están sobresaturadas con sílice. Las rocas con feldespatoides están insaturadas con sílice, porque los feldespatoides no pueden coexistir en una asociación estable con el cuarzo.

Las rocas ígneas que tienen cristales lo suficientemente grandes como para ser vistos a simple vista se denominan faneríticas; aquellos con cristales demasiado pequeños para ser vistos se denominan afaníticos. En términos generales, el fanerítico implica un origen intrusivo; afanítica una extrusiva.

Una roca ígnea con cristales más grandes y claramente discernibles incrustados en una matriz de grano más fino se denomina pórfido. La textura porfirítica se desarrolla cuando algunos de los cristales crecen hasta un tamaño considerable antes de que la masa principal del magma cristalice como material uniforme de grano más fino.

Las rocas ígneas se clasifican en función de su textura y composición. La textura se refiere al tamaño, la forma y la disposición de los granos o cristales minerales que componen la roca.

Textura

La textura es un criterio importante para la denominación de rocas volcánicas. La textura de las rocas volcánicas, incluido el tamaño, la forma, la orientación y la distribución de los granos minerales y las relaciones intergranulares, determinarán si la roca se denomina toba, lava piroclástica o lava simple. Sin embargo, la textura es solo una parte subordinada de la clasificación de rocas volcánicas, ya que la mayoría de las veces se necesita información química obtenida de rocas con masa de suelo de grano extremadamente fino o de tobas de caída de aire, que pueden formarse a partir de ceniza volcánica.

Los criterios de textura son menos críticos en la clasificación de rocas intrusivas donde la mayoría de los minerales serán visibles a simple vista o al menos con una lupa, una lupa o un microscopio. Las rocas plutónicas también tienden a ser menos variadas en textura y menos propensas a mostrar tejidos estructurales distintivos. Los términos de textura se pueden utilizar para diferenciar diferentes fases intrusivas de plutones grandes, por ejemplo, márgenes porfídicos de grandes cuerpos intrusivos, reservas de pórfidos y diques subvolcánicos. La clasificación mineralógica se usa con mayor frecuencia para clasificar rocas plutónicas. Se prefieren las clasificaciones químicas para clasificar rocas volcánicas, con especies de fenocristales utilizadas como prefijo, p. Ej. «picrita con olivino» o «riolita ortoclasa-fírica».

Clasificación mineralógica

La IUGS recomienda clasificar las rocas ígneas por su composición mineral siempre que sea posible. Esto es sencillo para rocas ígneas intrusivas de grano grueso, pero puede requerir el examen de secciones delgadas bajo un microscopio para rocas volcánicas de grano fino, y puede ser imposible para rocas volcánicas vítreas. Luego, la roca debe clasificarse químicamente.

La clasificación mineralógica de una roca intrusiva comienza determinando si la roca es ultramáfica, carbonatita o lamprofira.Una roca ultramáfica contiene más del 90% de minerales ricos en hierro y magnesio, como hornblenda, piroxeno u olivino, y estas rocas tienen su propio esquema de clasificación. Asimismo, las rocas que contienen más del 50% de minerales de carbonato se clasifican como carbonatitas, mientras que los lamprofiros son rocas ultrapotásicas raras. Ambos se clasifican además en base a una mineralogía detallada.

En la gran mayoría de los casos, la roca tiene una composición mineral más típica, con importantes cuarzos, feldespatos o feldespatoides. La clasificación se basa en los porcentajes de cuarzo, feldespato alcalino, plagioclasa y feldespatoide de la fracción total de la roca compuesta por estos minerales, ignorando todos los demás minerales presentes. Estos porcentajes colocan la roca en algún lugar del diagrama QAPF, que a menudo determina inmediatamente el tipo de roca. En algunos casos, como el campo de diorita-gabro-anortita, se deben aplicar criterios mineralógicos adicionales para determinar la clasificación final.

Cuando se puede determinar la mineralogía de una roca volcánica, se clasifica utilizando el mismo procedimiento, pero con un diagrama QAPF modificado cuyos campos corresponden a tipos de rocas volcánicas.

Clasificación química y petrología

Cuando no es práctico clasificar una roca volcánica por mineralogía, la roca debe clasificarse químicamente.

Hay relativamente pocos minerales que son importantes en la formación de rocas ígneas comunes, porque el magma a partir del cual cristalizan los minerales es rico solo en ciertos elementos: silico n, oxígeno, aluminio, sodio, potasio, calcio, hierro y magnesio. Estos son los elementos que se combinan para formar los minerales de silicato, que representan más del noventa por ciento de todas las rocas ígneas. La química de las rocas ígneas se expresa de manera diferente para elementos mayores y menores y para oligoelementos. Los contenidos de elementos mayores y menores se expresan convencionalmente como porcentaje en peso de óxidos (por ejemplo, 51% de SiO2 y 1,50% de TiO2). La abundancia de oligoelementos se expresa convencionalmente como partes por millón en peso (por ejemplo, 420 ppm de Ni y 5,1 ppm de Sm). El término «oligoelemento» se utiliza típicamente para los elementos presentes en la mayoría de las rocas en abundancias inferiores a 100 ppm aproximadamente, pero algunos oligoelementos pueden estar presentes en algunas rocas en abundancias superiores a 1000 ppm. La diversidad de las composiciones de las rocas ha sido definida por una gran cantidad de datos analíticos; se puede acceder a más de 230.000 análisis de rocas en la web a través de un sitio patrocinado por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. p> El componente más importante es la sílice, SiO2, ya sea en forma de cuarzo o combinada con otros óxidos como feldespatos u otros minerales. Tanto las rocas intrusivas como las volcánicas se agrupan químicamente según el contenido total de sílice en amplias categorías.

• Las rocas félsicas tienen el mayor contenido de sílice y están compuestas predominantemente por minerales félsicos, cuarzo y feldespato. Estas rocas (granito, riolita) suelen ser de color claro y tienen una densidad relativamente baja.
• Las rocas intermedias tienen un contenido moderado de sílice y están compuestas predominantemente de feldespato. Estas rocas (diorita, andesita) son típicamente de color más oscuro que las rocas félsicas y algo más densas.
• Las rocas máficas tienen un contenido de sílice relativamente bajo y están compuestas principalmente de piroxenos, olivinos y plagioclasa cálcica. Estas rocas (basalto, gabro) suelen ser de color oscuro y tienen una densidad más alta que las rocas félsicas.
• La roca ultramáfica es muy baja en sílice, con más del 90% de minerales máficos (komatiita, dunita).

Esta clasificación se resume en la siguiente tabla:

El porcentaje de óxidos de metales alcalinos (Na2O más K2O) ocupa el segundo lugar después de la sílice en su importancia para clasificar químicamente Roca volcanica.Los porcentajes de sílice y óxido de metal alcalino se utilizan para colocar la roca volcánica en el diagrama TAS, que es suficiente para clasificar inmediatamente la mayoría de las rocas volcánicas. Las rocas en algunos campos, como el campo de traquiandesita, se clasifican además por la proporción de potasio a sodio (de modo que las traquiandesitas potásicas son latitas y las traquiandesitas sódicas son benmoreitas). Algunos de los campos más máficos se subdividen o definen mediante la mineralogía normativa, en la que se calcula una composición mineral idealizada para la roca en función de su composición química. Por ejemplo, basanita se distingue de tefrita por tener un alto contenido normativo de olivino.

Otros refinamientos a la clasificación básica TAS incluyen:

En terminología más antigua, las rocas sobresaturadas de sílice se llamaban silícicas o ácido donde el SiO2 era superior al 66% y el término familiar cuarzolita se aplicó a los más silícicos. Un feldespatoide normativo clasifica una roca como insaturada con sílice; un ejemplo es la nefelinita.

Los magmas se dividen a su vez en tres series:

• La serie toleítica – andesitas basálticas y andesitas.
• La serie calco-alcalina – andesitas.
• La serie alcalina – subgrupos de basaltos alcalinos y las raras lavas con alto contenido de potasio (es decir, shoshoníticas).

La serie alcalina se distingue de las otras dos en el diagrama TAS, siendo mayor en óxidos alcalinos totales para un contenido de sílice dado, pero las series toleitica y calc-alcalina ocupan aproximadamente la misma parte del diagrama TAS. Se distinguen por comparar el álcali total con el contenido de hierro y magnesio.

Estas tres series de magma ocurren en un rango de configuraciones de placas tectónicas. Las rocas de la serie de magma tholeitic se encuentran, por ejemplo, en dorsales oceánicas, cuencas de arco posterior, islas oceánicas formadas por puntos calientes, arcos de islas y grandes provincias ígneas continentales.

Las tres series se encuentran en regiones relativamente cercanas proximidad entre sí en las zonas de subducción donde su distribución está relacionada con la profundidad y la edad de la zona de subducción. La serie de magma toleítico está bien representada por encima de las zonas de subducción jóvenes formadas por magma de una profundidad relativamente baja. Las series calco-alcalina y alcalina se observan en zonas maduras de subducción y están relacionadas con magmas de mayor profundidad. La andesita y la andesita basáltica son las rocas volcánicas más abundantes en el arco insular, lo que es indicativo de magmas calco-alcalinos. Algunos arcos de islas han distribuido series volcánicas como se puede ver en el sistema de arcos de islas japonés donde las rocas volcánicas cambian de tholeiita —calc-alcalina — alcalina al aumentar la distancia desde la fosa.

Historia de la clasificación

Algunos nombres de rocas ígneas datan de antes de la era moderna de la geología. Por ejemplo, el basalto como descripción de una composición particular de roca derivada de lava data de Georgius Agricola en 1546 en su obra De Natura Fossilium. La palabra granito se remonta al menos a la década de 1640 y se deriva de granito francés o granito italiano, que significa simplemente «roca granulada». El término riolita fue introducido en 1860 por el viajero y geólogo alemán Ferdinand von Richthofen. La denominación de nuevos tipos de rocas se aceleró en el siglo XIX y alcanzó su punto máximo a principios del siglo XX.

Gran parte de la clasificación temprana de rocas ígneas se basó en la edad geológica y la ocurrencia de las rocas. Sin embargo, en 1902, los petrólogos estadounidenses Charles Whitman Cross, Joseph P. Iddings, Louis V. Pirsson y Henry Stephens Washington propusieron que todas las clasificaciones existentes de rocas ígneas deberían descartarse y reemplazarse por una clasificación «cuantitativa» basada en el análisis químico. Mostraron cuán vaga, y a menudo poco científica, gran parte de la terminología existente y argumentaron que, dado que la composición química de una roca ígnea era su característica más fundamental, debería elevarse a una posición privilegiada.

Ocurrencia geológica, la estructura, la constitución mineralógica, los criterios hasta ahora aceptados para la discriminación de especies de rocas, quedaron relegados a un segundo plano. El análisis de rocas completo debe interpretarse primero en términos de los minerales formadores de rocas que se pueden esperar que se formen cuando el magma cristalice, por ejemplo, feldespatos de cuarzo, olivino, akermannita, feldespatoides, magnetita, corindón, etc., y el las rocas se dividen en grupos estrictamente de acuerdo con la proporción relativa de estos minerales entre sí. Este nuevo esquema de clasificación causó sensación, pero fue criticado por su falta de utilidad en el trabajo de campo, y el esquema de clasificación fue abandonado en la década de 1960.Sin embargo, el concepto de mineralogía normativa ha perdurado, y el trabajo de Cross y sus coinvestigadores inspiraron una serie de nuevos esquemas de clasificación.

Entre ellos se encontraba el esquema de clasificación de MA Peacock, que dividió las rocas ígneas en cuatro series. : el álcali, el álcali-cálcico, el calco-álcali y el cálcico. Su definición de la serie álcali, y el término calco-álcali, continúan en uso como parte de la clasificación Irvine-Barager ampliamente utilizada, junto con W.Q. Kennedy.

Para 1958, había unos 12 esquemas de clasificación separados y al menos 1637 nombres de tipos de rocas en uso. En ese año, Albert Streckeisen escribió un artículo de revisión sobre clasificación de rocas ígneas que finalmente llevó a la formación de la Subcomisión de Sistemática de Rocas Ígneas de la IUGG. Para 1989 se había acordado un sistema único de clasificación, que se revisó en 2005. El número de nombres de rocas recomendados se redujo a 316. Estos incluían varios nuevos nombres promulgados por la Subcomisión.