Rocas Igneas

1. • Objetivos:
• Conocer los procesos y las herramientas fundamentales que
permiten determinar el origen y la evolución de las rocas
ígneas
• Aprender a utilizar las herramientas y los fundamentos de
la geoquímica para elaborar interpretaciones geológicas con
ellos
Petrogénesis Ígnea
Teresa Orozco y Arturo Gómez-Tuena

2. Definiciones y Principios
• Petrología
• Petrografía
• Petrología Ígnea
• Magma
• Rocas Ígneas
• Petrogénesis Ígnea
• Geoquímica

3. ¿Por qué utilizar la geoquímica?
• Cuantitativa
• Reproducible
¿Da mayor validez a los argumentos?
Objetividad
Geoquímica (Ciencia): Observaciones+Teorías
Brecha Conglomerado
Discordancia de Hutton

4. Problemas abordados a través de la
Geoquímica
Cuantificación de la escala de tiempo geológico
Formación de la Tierra – Química meteoritos
Temperatura y profundidad de cámaras magmáticas
Existencia de plumas del manto
Sedimentos se subducen y se reciclan en las rocas de arco
Presión y temperatura de rocas metamórficas
Tasas de levantamiento y erosión de cadenas montañosas
Origen de la atmósfera, corteza, manto y núcleo
Origen de la vida en la tierra y ¿en otros planetas?
Origen de los recursos no renovables (minerales, petróleo)

5. Geoquímica y Desarrollo Tecnológico
Tecnología Geoquímica
Simbiosis
• Microsonda y microscopio electrónico
• Difracción de r-X, resonancia magnética y espectrometría raman
(orden y enlaces atómicos)
• Fluorescencia de R-X e ICP-MS (Concentración elementos)
• Espectrómetros de masas con colectores múltiples (rel. Iso.)
• Computadoras

6. Herramientas Geoquímicas
(Primera Parte del Curso)
– Termodinámica
– Cinética
– Geoquímica de elementos traza
– Geoquímica Isotópica
100MPa=1Kb=~3Km
90 km

7. • Composición de la Tierra I: El manto y el núcleo
• Composición de la Tierra II: La corteza
• Petrogénesis y Tectónica de Placas (seminarios)
La Composición de la Tierra
(Segunda parte del Curso)

8. Comenzando desde el principio...
• Elemento:
– Sustancia fundamental con la que se constituye la materia
• Átomo:
– Partícula más pequeña de la materia que retiene las
propiedades químicas de un elemento
Átomo de Silicio tomado con un
microscopio de fuerza atómica
10-10 m = 0.0000000001 metros
Átomo:
Protones (Z+)
Neutrones (No)
Electrones (e-)
Núcleo

9. La Tabla Periódica de los Elementos
• Las propiedades químicas de los elementos son una
función periódica del número atómico...
D.I. Mendeleyev (1834 – 1907)

10. Propiedades de los elementos
• Número Atómico (Z):
- Es el número de protones presentes en un átomo
- Es la propiedad más importante de un átomo pues controla
su configuración electrónica (número de electrones) y por
lo tanto sus propiedades químicas

11. Propiedades de los elementos
• Masa Atómica:
Número
Atómico
(Z)
Isótopos
Isotones Isóbaros
Número de Neutrones (N)
• Es la suma de neutrones y protones en un
átomo (Z+N)
• La masa atómica de los elementos es variable y depende
del número de neutrones presentes

12. El Peso Atómico
– Peso en Unidades de Masa Atómica (amu)
– 1 amu = 1/12 de la masa del 12C
– Peso atómico del 12C = 12 amu
– Peso atómico  Masa atómica
– Peso Atómico depende:
Peso de cada isótopo (amu)
Abundancia (%)
Peso Abundan Peso x Ab
35Cl 34.96885 0.7577 26.4958
37Cl 36.96590 0.2423 8.9568
Peso Atómico del Cl = 35.453 amu
Nota Bene: 1 Gramo = 600,000,000,000,000,000,000,000 amu

13. Configuración electrónica de los elementos
– Número Atómico determina el número de electrones
– Estructura electrónica determinada por 4 números cuánticos:
Principal (n=1,2,3...). Energía y distancia desde el núcleo
Azimutal (l=0,1,2,...n-1). Momento angular y forma del orbital
Magnético (m=-l...+l). Orientación de la órbita
Spin (s=+1/2 o –1/2). Sentido del Giro
– Principio de exclusión de Pauli
Wolfgang Pauli (1900-1958)

14. Orbital Max No. electrones
l=0 (s) 2
l=1 (p) 6
l=2 (d) 10
l=3 (f) 14
Configuración electrónica de los elementos
– Electrones ocupan distintos niveles o capas, correspondientes al
número cuántico n. Cada capa a su vez está formada por diversos
orbitales definidos por el número cuántico l.
– Se acostumbra definir el orbital de cada electrón con una letra:
Hidrógeno Carbono
1s1 1s22s22p2
Max. Num. Electrones por capa =2n2

15. Na, Gpo 1, tiene 11
e-, 1 e- en su capa
externa
Al, Gpo 13, tiene 13
e-, 3 e- en su capa
externa
Mg, Gpo 2, tiene 12
e-, 2 e- en su capa
externa
Si
P
S
Cl
Ar, Gpo 18, tiene 18 e-, 8
e- en su capa externa
Grupo 14
Periodo 3
C, tiene 2
capas
Si, tiene 3
capas
Ge, tiene
4 capas
Sn, tiene
5 capas
Pb, tiene
6 capas
Configuración
electrónica
La posición de un elemento en
la tabla periódica nos permite
conocer sus propiedades
químicas...
• Periodos:
– Distintos niveles
energéticos (capas)
• Grupos:
– Misma configuración
en la capa más externa
15

16. Algunas propiedades químicas de los elementos
– Potencial de Ionización: Energía que se requiere para quitar un
electrón de la capa más externa. Energía para formar cationes.
– Electronegatividad: Cuantifica la capacidad de un elemento para
atraer un electrón y compartirlo con otro elemento.
¡Algunas de las moléculas más comunes están formadas por átomos
localizados en los extremos de la tabla!

17. Algunas propiedades químicas de los elementos
– Valencia: El número de electrones que un átomo es capaz de ceder o
aceptar.
– Radio Iónico: Se deduce a partir de la distancia del enlace cuando un
átomo está unido con otro. Controla:
Las sustituciones en las redes cristalinas
La solubilidad
+Radio
r(anión)=d-r(catión)

18. – Grupo 18. No participa en ningún enlace químico.
– Grupo 1. Altamente reactivos pues ceden 1 electrón con facilidad. Son muy solubles y
forman soluciones alcalinas.
– Grupo 2. Similar al 1 pero con moderación.
– Grupo 17. Altamente reactivos y solubles. Son electronegativos pues ganan fácilmente un
electrón.
– Grupos 13-16 Son relativamente menos reactivos y forman enlaces covalentes
– Grupos 3-12. Son muy variables. En general no son solubles ni muy reactivos.
– Las tierras raras. Tienen 2 electrones libres en su orbital 6s y por lo tanto se comportan de
forma similar. Su radio iónico decrece sistemáticamente.
En Resumen

19. Enlaces Químicos
Enlace Iónico Enlace Covalente
Enlace Metálico
Enlace de Hidrógeno
H2O

20. Los Materiales Terrestres
Elemento Tierra Manto+Corteza
O 29.7% 44%
Fe 31.9% 6.3%
Mg 15.4% 23%
Si 14.2% 21%
Ni 1.8% Trazas
Ca 1.7% 2.5%
Al 1.6% 2.4%
Total 96.3 99.2
– La mayor parte del Fe y Ni están en el núcleo
– La tierra rocosa (manto+corteza) está formada de silicatos
O-2
O-2
O-2 Si+4
O-2

21. Filosilicatos. Comparten tres oxígenos
y forman hojas. Micas, arcillas.
Biotita= K(Mg,Fe)3AlSi3O10(OH)2
Tipos de Silicatos
Nesosilicatos. Tetraedros Independientes.
Unidos por cationes (Fe, Mg, Zr). Olivino= (Mg, Fe)2SiO4
Inosilicatos. Tetraedros en cadena. Comparten un oxígeno.
Piroxenos. Opx= (Mg, Fe) SiO3 y Cpx= Ca(Mg, Fe) Si2O6
Inosilicatos dobles. Tetraedros en cadena doble unidos por las esquinas.
Anfíboles. Hornblenda= Ca2Na(Mg,Fe)4Al3Si8O22(OH)2
Tectosilicatos. Comparten los 4
oxígenos y forman estructuras.
Cuarzo, feldespato. Ab=NaAlSi3O8
Sorosilicatos.
Comparten 1 oxígeno.
Epidota.
Ciclosilicatos. Anillos.
Turmalina.
Otros