Geoquímica Magmática

Procesos Fundamentales de la Geoquímica Magmática Explora los procesos magmáticos esenciales que dan forma a nuestro planeta, desde la separación temprana del núcleo y el manto hasta la génesis de las rocas ígneas en diversos ambientes tectónicos.

Magmas primarios

Descubre cómo la fusión parcial del manto terrestre genera magmas primarios enriquecidos en elementos incompatibles, dejando un residuo empobrecido en ellos. Comprende el papel crucial de los elementos mayores, elementos menores y elementos traza en la caracterización y diferenciación de los magmas.

Cristalización fraccionada

Adéntrate en el mundo de la cristalización fraccionada y las interacciones magmáticas como la mezcla de magmas y la asimilación de rocas intruidas, procesos clave que modifican la composición de los magmas. Aprende sobre el uso de diagramas bivariantes como los diagramas de Harker y los diagramas AFM para identificar series magmáticas (alcalina, subalcalina, toleítica, calco-alcalina).

Reglas de Goldschmidt

Descubre las reglas de Goldschmidt que explican la distribución de los elementos durante los procesos magmáticos. Finalmente, explora la poderosa herramienta de la geoquímica isotópica, utilizando isótopos radiactivos como el Rb-Sr, Sm-Nd y U-Th-Pb para la datación de rocas y la comprensión de la evolución del manto terrestre.

Contenido Detallado:

Elementos Químicos en Geoquímica Magmática

Elementos Químicos en Geoquímica Magmática:
- Listado de diversos elementos químicos relevantes en el contexto de la geoquímica magmática, incluyendo Be, O, Fe, Sc, Ca, Si, Ne, Kr, Ba, Th, U, Pb, Xe, Ir, He, H, Ar, Sr, Rh, Re, Au, Ti, K, Sn, Rn, Na, Mg, Al, Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, Pt, C, N, REE (tierras raras), Bi, Se, gases nobles, Pa.
- Elementos mayores (> 1%): SiO2, Al2O3, FeO, MgO, CaO, Na2O, (K2O, H2O)*.
- Elementos menores (~ 0.1 – 1%): TiO2, MnO, P2O5, CO2.
- Elementos traza (< 0.1%): todos los demás.
- Grupos de elementos traza: HFSE (High Field Strength Elements), elementos altamente compatibles, REE (Rare Earth Elements), metales nobles, LILE (Large Ion Lithophile Elements).
- Elementos incompatibles = LILE + HFSE (+ REE).
- Ejemplos de elementos y su comportamiento geoquímico:
  - Rb imita a K.
  - Ni imita a Mg.
  - Sr se sustituye a Ca en las plagioclasas.
  - Ba se excluye de la mayoría de los minerales salvo los feldespatos alcalinos.
  - Ni, Co, Cr son elementos altamente compatibles concentrados en el olivino (Ni, Co) y espinelo y clinopiroxeno (Cr), indicando una fuente mantélica.
  - Zr, Hf son elementos muy incompatibles.
  - Ba, Rb son elementos incompatibles que se sustituyen a K en feldespatos alcalinos, micas y hornblenda.
  - REE (tierras raras): todas son incompatibles, con LREE (tierras raras livianas) más incompatibles que HREE (tierras raras pesadas). Eu²⁺ se concentra fuertemente en la plagioclasa. El granate concentra las HREE.

Procesos Magmáticos Fundamentales

Procesos Magmáticos Fundamentales:
- Fusión parcial: Proceso que genera el magma primario.
  - Enriquece el líquido (magma) en elementos incompatibles y empobrece en elementos compatibles.
  - Empobrece el residuo sólido en elementos incompatibles y enriquece en elementos compatibles.
  - Tipos de fusión parcial: aumento de temperatura, disminución de presión (descompresión en dorsales medio-oceánicas > MORB), adición de fluidos (agua y/u otros volátiles > magmatismo de subducción).
  - Rangos de fusión: <1% (nefelinitas) a 40% (komatiitas), generalmente 5-30% (basaltos s.l.).
- Procesos que modifican la composición del magma:
  - Cristalización fraccionada: Evolución interna propia del magma.
  - Interacciones con otro magma: mezcla de magmas.
  - Interacciones con la roca intruida: asimilación.
Diagramas y Clasificación de Series Magmáticas:
- Diagramas bivariantes (diagramas de Harker): Útiles para distinguir grupos magmáticos.
- Diagrama total de álcalies (Na2O + K2O) vs. SiO2: Distingue series alcalinas y subalcalinas.
- Diagrama AFM (Alcalies-Fe-Mg): Subdivide la serie subalcalina en toleítica y calco-alcalina.
- Clases de saturación en alúmina basadas en la proporción molar Al2O3/(CaO+Na2O+K2O) (“A/CNK”): peralcalina, alcalina, toleítica, calco-alcalina.
- Contextos tectónicos de las series magmáticas: margen de placa (interior/convergente/divergente oceánica/continental).

Distribución de los Elementos Traza

Distribución de los Elementos Traza:
- Reglas de Goldschmidt: Simplificaciones útiles para entender la distribución de los iones entre fases sólidas y líquidas.
- Fraccionación química: Distribución desigual de un ión entre dos fases en equilibrio.
- Coeficiente de distribución (D): D = Csol / Cliq. Elementos incompatibles (D << 1) se concentran en el líquido, elementos compatibles (D ≥ 1) se concentran en el sólido.
- Factores que afectan el coeficiente de partición: los minerales, la presión (P), la temperatura (T).
Tierras Raras (REE):
- Todas las REE son incompatibles, con LREE más incompatibles que HREE.
- Diagramas de REE: concentración normalizada vs. número atómico, mostrando el grado de incompatibilidad decreciente de izquierda a derecha.
- Anomalía de Europio (Eu): puede ser negativa o positiva dependiendo de la presencia de plagioclasa como fenocristal o fase residual.
Spider-Diagramas:
- Extensión del espectro de REE a una mayor cantidad de elementos, normalizados generalmente a condrita y ordenados por incompatibilidad decreciente (con variaciones en el orden).
- También existen spider-diagramas normalizados al MORB.
- Útiles para identificar la roca fuente o minerales involucrados en la fusión parcial o cristalización fraccionada.
Aplicación de los Elementos Traza en Sistemas Ígneos:
- Se usan en diagramas de variaciones para documentar cristalización fraccionada y asimilación.
- Son más sensibles que los elementos mayores debido a sus mayores variaciones.
- Permiten identificar la roca fuente o minerales específicos involucrados en la fusión parcial o cristalización fraccionada.
- Ejemplos de elementos traza y su uso como indicadores petrogenéticos (Ni, Co, Cr, V, Ti, Zr, Hf, Ba, Rb, Sr, REE, Y).
- Utilidad de los elementos traza para determinar contextos paleotectónicos, especialmente los elementos inmóviles durante el metamorfismo de bajo a medio grado.

Geoquímica Isotópica

Geoquímica Isotópica:
- Isótopos inestables decaen a otros nucleidos a una tasa constante.
- Variaciones isotópicas entre rocas debido a:
  - Fraccionación por masa (efectiva solo para isótopos livianos: H, He, C, N, O, S).
  - Hijos producidos en proporciones variables por procesos de fraccionación química (ej: cristalización fraccionada).
  - El tiempo.
- La técnica de los isócronos proporciona la edad de las rocas y el valor inicial de la razón isotópica (ej: ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)₀.
- Sistemas isotópicos importantes:
  - Rb-Sr: ⁸⁷Rb → ⁸⁷Sr.
  - Sm-Nd: ¹⁴⁷Sm → ¹⁴³Nd (evolución opuesta al Rb-Sr, Nd más incompatible que Sm).
  - U-Th-Pb: ²³⁸U → ²⁰⁶Pb, ²³⁵U → ²⁰⁷Pb, ²³²Th → ²⁰⁸Pb (U, Th, Pb son elementos incompatibles).
Tierra y Planetas Similares:
- La separación núcleo-manto primitivo ocurrió muy temprano (evidencias en meteoritos irons y stony-irons).
- Equilibración final núcleo-manto (Tierra): 4.533 Ga.
- La composición del manto primitivo (BSE) refleja un enriquecimiento en litófilos en comparación con las condritas.
- Procesos posteriores removilizan partes del BSE y extraen material del manto por escape de gases y fusión parcial.

Autor y Fecha de Publicación:

Autor: Thierry Sempere (información del nombre del archivo)
Fecha de Publicación: 2003

Link de descarga: Aquí