Tema 3:Basaltos y rocas relacionadas • Generalidades -Ambientes tectónicos -Abundancia de rocas basálticas • Nomenclatura y mineralogía -Mineralogía de rocas basálticas -Rocas basálticas en el diagrama TAS Generalidades • • • • Ambientes tectónicos diversos Roca volcánica más abundante Productos de la fusión del manto Magmas basálticos: fuente de magmas más evolucionados en la corteza (cristalización fraccionada) Ambientes tectónicos 1. Dorsales oceánicas 2. Rifts intracontinentales 3. Arcos de islas 4. Márgnes continentales activos 5. Cuencas de antearco 6. Islas oceánicas 7. Zonas intracontinentales Abundancia de rocas basálticas Nomenclatura y mineralogía • Definición Basalto: roca ígnea básica de grano fino, constituida esencialmente por augita y plagioclasa cálcica. • Augita: piroxeno rico en Ca (clinopiroxeno) • Plagioclasa cálcica: plagioclasa que contiene más anortita (CaAl2Si2O8)que albita(NaAlSi3O8), en términos molares (An50An100 ) Mineralogía de los basaltos Hawái: Basalto alcalino: olivino + nefelina Tholeita: ortopiroxeno, pigeonita Macdonald and Katsura ( 1964, linea X - Y) y Miyashiro ( 1978, linea X - Z) Alcalino Subalcalino • Procesos eruptivos y estructuras volcánicas -Flujos de lava subaéreos -Lavas almohadilladas y flujo laminar subacuático -Erupciones piroclásticas: conos de escoria • Cristalización de los magmas basálticos -Solubilidad de volátiles y vesicularidad -Vidrio basáltico -Texturas de rocas basálticas Procesos eruptivos y estructuras volcánicas • Los magmas basálticos poseen baja viscosidad. • Menor cantidad de volátiles respecto a magmas más ácidos. • Erupciones subaéreas tranquilas y de baja explosividad. • Erupciones subacuáticas forman lavas almohadilladas y flujos laminares. • Erupciones hidromagmáticas (surtseyanas) forman maares. Flujos de lava subaéreos • Erupciones voluminosas: flujos de lava • 2 categorías morfológicas Flujos pahoehoe Lavas con superficies onduladas o arrugadas Flujos a´a Lavas con estructura brechada Flujos pahoehoe Ondulaciones o arrugas: superficie dúctil durante el flujo de la lava. Pahoehoe “acordonada” Interior vesicular: 20% de vesículas Estructuras lobulares Flujos a´a Estructura brechada: comportamiento frágil durante el flujo de la lava. Formas irregulares, superficie áspera. “ramping” Entablatura Basaltos columnares Estructura columnar radial Lavas almohadilladas y flujo laminar subacuático Erupciones piroclásticas: conos de escoria Cristalización de los magmas basálticos Solubilidad de volátiles y vesicularidad Vesicularidaad post-eruptiva Pele ’ s hair Vidrio basáltico Esferulitas Texturas de rocas basálticas Texturas de rocas basálticas • Ambientes de formación de los basaltos -Elementos traza: firma geoquímica -Basaltos de las dorsales oceánicas (MORB) -Basaltos de islas oceánicas (OIB) -Grandes provincias ígneas (LIP): basaltos de meseta continental y basaltos de mesetas oceánicas -Basaltos de rift continental -Basaltos relacionados a subducción • Origen de los magmas basálticos -Fusión parcial del manto Elementos traza: firma geoquímica • Los basaltos de diferentes ambientes tectónicos difieren en su química. • Los elementos traza varían más que los elementos mayores de un ambiente a otro. • Los elementos traza se dividen de acuerdo a su afinidad con los cristales o con el fundido magmático. • Elementos incompatibles: tienen preferencia por el líquido en un magma. • Elementos compatibles: se incorporan preferencialmente en los minerales que cristalizan de un magma. Un elemento incompatible reside principalmente en la fase líquida, siendo excluido de los minerales •Los elementos incompatibles son los principales trazadores para distinguir los diferentes tipos de basaltos. •Elementos litófilos de radio iónico grande (LILE) (K, Rb, Cs, Ba, Pb2+, Sr, Eu2+). •Elementos de potencial iónico alto (HFSE) (REE, Th, U, Ce, Pb4+, Zr, Hf, Ti, Nb, Ta). Un elemento compatible es más fácilmente acomodado en uno o más minerales que en la fase líquida Radio íonico y carga muy altos para residir fácilmente en una estructura cristalina Localización de los elementos incompatibles en la tabla periódica Spidergram: diagramas de araña Eje x: lista de elementos incompatibles , ordenados de izquierda a derecha en orden de incompatibilidad decreciente. Eje y: concentración de cada elemento en escala logarítmica, para una muestra de interés y para el manto primitivo (manto no diferenciado, no empobrecido) Normalización utilizando como referencia el manto primitivo o un meteorito condrítico Basaltos de las dorsales oceánicas (MORB) • Formación de nueva corteza oceánica • Longitud total de las dorsales: 60, 000 km (Fowler, 2005). • Erupción de lava basáltica: 3 km3 al año (Crisp, 1984). Dorsales y tasas de expansión oceánica •Expansión oceánica lenta: < 3 cm/año •Expansión oceánica rápida: > 4 cm/año •Sin embargo, se han registrado variaciones temporales Morfología de las dorsales oceánicas Expansión rápida Expansión lenta •Relieve suave •Flujos de lava laminares extensos •Cámaras magmáticas continuas •Valle central limitado por fallas •Magmatismo episódico •Cámaras magmáticas discontinuas en espaciotiempo •Volcanes con distribución axial Corteza oceánica y estructura del manto superior Ofiolita típica Petrología de los basaltos MORB • Basaltos tholeíticos de olivino • Afaníticos y Porfidícos con fenocristales de olivino ± cromita ± plagioclasa ± augita • El enfriamiento rápido en el agua marina genera comúnmente una matriz vítrea Geoquímica de los basaltos MORB Diagramas harker: de variación de elementos mayores Table 13-2. Average Analyses and CIPW Norms of MORBs (BVTP Table 1.2.5.2) Oxide (wt%) SiO2 TiO2 Al2O3 FeO* MgO CaO Na2O K2O P2O5 Total All 50.5 1.56 15.3 10.5 7.47 11.5 2.62 0.16 0.13 99.74 MAR 50.7 1.49 15.6 9.85 7.69 11.4 2.66 0.17 0.12 99.68 EPR 50.2 1.77 14.9 11.3 7.10 11.4 2.66 0.16 0.14 99.63 IOR 50.9 1.19 15.2 10.3 7.69 11.8 2.32 0.14 0.10 99.64 Norm q or ab an di hy ol mt il ap 0.94 0.95 22.17 29.44 21.62 17.19 0.0 4.44 2.96 0.30 0.76 1.0 22.51 30.13 20.84 17.32 0.0 4.34 2.83 0.28 0.93 0.95 22.51 28.14 22.5 16.53 0.0 4.74 3.36 0.32 1.60 0.83 19.64 30.53 22.38 18.62 0.0 3.90 2.26 0.23 All: Ave of glasses from Atlantic, Pacific and Indian Ocean ridges. MAR: Ave. of MAR glasses. EPR: Ave. of EPR glasses. IOR: Ave. of Indian Ocean ridge glasses. Geoquímica de los basaltos MORB: elementos traza Petrogénesis de los basaltos MORB Basaltos de islas oceánicas (OIB) • Proceso enigmático y menos voluminoso que en los límites de placa • Cadenas alineadas de volcanismo intraplaca • Asociados comúnmente con Hot spots: puntos calientes (anomalías térmicas) Volcanismo OIB Basaltos tholeíticos con fenocristales de olivino •Fase inicial de volcanismo voluminoso •Volcanes tipo escudo •Volcanismo subaéreo •Erosión •Magmatismo alcalino poco voluminoso Geoquímica de los basaltos OIB •Mayores niveles de los elementos más incompatibles, respecto a los basaltos MORB •Menores niveles en los elementos menos incompatibles •Fuente magmática diferente Modelo de magmatismo oceánico Las grandes provincias ígneas • Corteza oceánica de espesor constante • Plataformas basálticas gigantes (producción magmática colosal) • Volcanismo intraplaca acelerado (lejos de dorsales) basaltos de mesetas oceánicas basaltos de meseta continental Características petrológicas Basaltos porfídicos con fenocristales de olivino y plagioclasa •Basaltos de meseta continental: Basaltos subalcalinos •Basaltos de meseta oceánica: Basaltos tholeíticos con bajos contenidos de K Geoquímica: Comportamiento de elementos incompatibles altamente variable, debido posiblemente a interacción con corteza continental Basaltos de rift continental 1. Extensión causada por hotspots continentales 2. Extensión asociada a colisión continental (perpendicular a la convergencia) 3. Extensión post-subducción • Flujo de calor elevado en una litósfera adelgazada Basaltos alcalinos y transicionales Subsaturados en sílice Basaltos relacionados a subducción • • • Basaltos de arco de islas: Tholeitas de bajo K; basaltos calcialcalinos con contenido intermedio de K (mayoritarios). Basaltos de cuenca de antearco: similares a N-MORB Basaltos en subducción continental: escasos y con características variables. Geoquímica de basaltos de subducción -Comparación entre basaltos de arcos oceánicos -Basaltos de cuencas de antearco all incompatible elements are present at higher concentrations than in IAT; • highly incompatible elements (left - hand side), though variable, are more enriched than moderately incompatible elements; • as in IAT, there is marked depletion in some high fi eld - strength elements, notably niobium (Nb). Origen de los magmas basálticos