Este documento presenta el programa de un curso de Petrología Ígnea. Cubre temas como magmatismo y tectónica de placas, composición y clasificación de rocas ígneas, y procesos de génesis y diferenciación de magmas, incluyendo fusión parcial, cristalización, asimilación y mezcla de magmas. Se enfoca en explicar cómo la fusión parcial en el manto genera diferentes tipos de magmas primarios, y cómo procesos posteriores como la migración, cristalización y

1. Petrología Ignea
Teoría : 3 h
Práctica : 2 h
Dr. Pablo Samaniego
Instituto Geofísico - EPN

2. Programa
PRIMERA PARTE
1. MAGMATISMO Y TECTONICA DE PLACAS
2. COMPOSICION Y CLASIFICACION DE LAS ROCAS IGNEAS
3. PROPIEDADES FISICAS DE LOS MAGMAS
4. HERRAMIENTAS GEOQUIMICAS APLICADAS A LA
PETROGENESIS
5. LOS PROCESOS DE GENESIS Y DIFERENCIACION DE LOS
MAGMAS
– La fusión parcial
– Procesos que controlan la evolución magmática
SEGUNDA PARTE
1. LAS DORSALES MEDIO-OCEANICAS
2. LOS PUNTOS CALIENTES
3. LOS ARCOS VOLCANICOS

3. 5. La génesis de los magmas : la fusión parcial
En cualquier ambiente geodinámico, la génesis de los magmas
ocurre mayoritariamente en el MANTO SUPERIOR

4. 5. La génesis de los magmas : la fusión parcial
Estructura del Manto
superior
• Estudios sismológicos
• Estudios de petrología
experimental

5. 5. La génesis de los magmas : la fusión parcial
Estructura del Manto superior
• Convección en el manto
• Composición del manto

6. 5. La génesis de los magmas : la fusión parcial
Mecanismos de la fusión parcial
• Aumento de la T
• Disminución de la P
• Cambio en la “posición” del solidus

7. 5. La génesis de los magmas : la fusión parcial
La FP en el sistema Fo-Di-En

8. 5. La génesis de los magmas : la fusión parcial
Diferentes tipos de fusión parcial
• Fusión al equilibrio (batch melting) : el líquido producido reacciona y se
equilibra continuamente con el sólido residual. La composición global
del sistema no cambia hasta el momento de la segregación o
extracción del magma.
• Fusión fraccionada (Rayleigh): el líquido producido es extraído
continuamente del sistema, por lo que no existe equilibrio entre el
magma y el residuo sólido. La composición química del sistema
cambia continuamente.

9. 5. La génesis de los magmas : la fusión parcial
Análisis con los elementos mayores : balance de masa
Co = FCl + (1-F)Cs
Co = concentración del elemento i en
el sólido inicial
Cl = concentración del elemento i en
el líquido
Cs= concentración del elemento i en
el lsólido residual
F = grado de FP

10. 5. La génesis de los magmas : la fusión parcial
Distribución de los elementos en trazas
Fusión al equilibrio
A partir de la ecuación de balance de masas:
Fusión modal
Fusión no-modal
Cl y Co son la composición del elemento i en el líquido y en la roca fuente
(“source”), F es la fracción de líquido obtenido y D es el coeficiente de partición
global para la roca fuente

11. 5. La génesis de los magmas : la fusión parcial
Distribución de los elementos en trazas
Fusión fraccionada (Rayleigh)
Fusión modal
Fusión no-modal

12. 5. La génesis de los magmas : la fusión parcial

13. 5. La génesis de los magmas : la fusión parcial
Los diferentes tipos de magmas primarios
•Magmas Toleíticos
•Magmas alcalinos
•Magmas calco-alcalinos
Que controla la composición de los magmas primarios?
•Composición de la fuente
•Relaciones de fases en la fuente (residuo)
•Las modelidades de la FP (profundidad, grado de FP, etc.)

14. 5. La génesis de los magmas : la fusión parcial
Los diferentes tipos de magmas primarios
Peridotita empobrecida Peridotita enriquecida

15. 5. La génesis de los magmas : la fusión parcial
Los diferentes tipos de magmas primarios
Peridotita empobrecida Peridotita enriquecida

16. 6. La diferenciación magmática
•La segregación y migración
•La acumulación
•Los procesos de diferenciación
•Cristalización
•Asimilación
•Mezcla de magmas

17. 6. La diferenciación magmática : la migración
•Los magmas generados por fusión parcial forman una red interconectada entre
los minerales de la roca fuente.
•Se necesita superar un volumen crítico de magma generado para que se
produzca la extracción del magma (i.e. F > 1-2%).

18. 6. La diferenciación magmática : la migración
•El “motor” del ascenso de los magmas desde la zona fuente es el contraste de
densidades
•La acumulación de los magmas se produce cuando se igualan las densidades.
•A nivel del manto/corteza inferior ? El transporte del magma se puede asociar
con un flujo en un medio poroso (Ley de Darcy):

19. 6. La diferenciación magmática : la cristalización
Las cámaras magmáticas - tamaños (hasta 105 km3)- tipos:
•Sills, dikes
•Necks, plugs, stocks
•Plutones, batolitos
La cristalización magmática:

20. 6. La diferenciación magmática : la cristalización

21. 6. La diferenciación magmática : la cristalización
Skaergaard, Greenland
Edad 55.7 Ma
6-11 km
3500 m expuestos

22. 6. La diferenciación magmática : la cristalización
Evidencias
•Evidencias geoquímicas (rupturas de pendiente en diagramas de Harker)
•Diagramas de fase

23. 6. La diferenciación magmática : la cristalización
Evidencias
•Zonación en los minerales
•Orden de cristalización en las series magmáticas
Mecanismos que inducen la separación de los minerales
•Segregación gravitacional - Ley de Stokes:
•Segregación por flujo - gradiente de velocidad
•Gradientes de presión
•Convección - diferencia de densidades

24. 6. La diferenciación magmática : la cristalización
Análisis con los elementos mayores : balance de masas
Co = FCl + (1-F)Cs
Co = concentración del elemento i en
el líquido inicial
Cl = concentración del elemento i en
el líquido residual
Cs= concentración del elemento i en
el cumulato
F = fracción de líquido residual
X = 1-F = grado de CF

25. 6. La diferenciación magmática : la cristalización
Análisis con los elementos mayores : balance de masas

26. 6. La diferenciación magmática : la cristalización
Análisis con los elementos mayores : balance de masas

27. 6. La diferenciación magmática : la cristalización
Análisis con los elementos mayores : balance de masas
………
Sistema de n ecuaciónes con n
incognitas
-> Mínimos cuadrados
Sólido poli-mineral

28. 6. La diferenciación magmática : la cristalización
Distribución de los elementos en trazas
Cristalización al equilibrio
Cristalización fraccionada (Rayleigh)
Cl y Co son la composición del elemento i en el líquido inicial (parent) y en líquido
final (daughter), F es la fracción de líquido remanente y D es el coeficiente de
partición global para el cumulato

29. 6. La diferenciación magmática : la cristalización

30. 6. La diferenciación magmática : la cristalización
Discriminación entre fusión parcial
(PM) y cristalización fraccionada (FC)

31. 6. La diferenciación magmática : la asimilación
Evidencias
•Presencia de xenolitos crustales
•Evidencia isotópica
Se requiere un exceso de calor :
•Inyecciones de nuevo magma
•Cristalización fraccionada : proceso exotérmico

32. 6. La diferenciación magmática : la asimilación
Distribución de los elementos en traza durante
un proceso de Asimilación - Cristalización
Fraccionada (AFC)
La ecuación de AFC para un elemento en traza (De
Paolo, 1981) es la siguiente:
Cl = Co f + (r/(r-1+D)) i
* (1-f)
Cl, Co, C* son las composiciones del elemento i en el
líquido residual, en el líquido inicial y en el
contaminante respectivamente; r es la razón entre la
taza de asimilación y la taza de cristalización, y D es
el coeficiente de partición global.
f se define como:
f = F - (r - 1 + D)/(r - 1)
siendo F la fracción de magma residual.

33. 6. La diferenciación magmática : la mezcla de
magmas
Evidencias
•Bandeamiento composicional
•Zonaciones muy fuertes en los
minerales - xenocristales
•Tendencias lineares en una serie
magmática

34. 6. La diferenciación magmática : la mezcla de
magmas
Distribución de los elementos en traza
La mezcla entre dos magmas se expresa por una ecuación de balance de
masas de este tipo:
CM =XACA + (1-XA)CB
en donde CM, CA y CB son la composición del elemento i en la fase híbrida
(mezclada), así como en los polos A y B de la mezcla. XA es la fracción del
componente A en la mezcla.