Factores necesarios para la formación del magma

Fusión parcial o anatexis. Es debida a que cada mineral presenta un punto de fusión característico y distinto de los demás. Por ello, la roca no se funde homogéneamente, sino que existe un intervalo de fusión entre el solidus (temperatura de comienzo de la fusión) y el liquidus (temperatura a la que la roca se encuentra totalmente fundida). Entre ambos, habrá en todo momento una mezcla de masa fundida y no fundida.

Principales factores que provocan fusión parcial

• Aumento local de la temperatura. Compensa la presión existente y ocurre por: el ascenso de penachos de roca caliente procedentes de la capa D y la fricción en las zonas de subducción de placas tectónicas.
• Disminución de la presión. Ocurre cuando se forman fracturas profundas que permiten a la roca subyacente expandirse, o cuando una roca asciende porque ha sido calentada y su densidad es menor. Este fenómeno se observa en las dorsales oceánicas o en zonas fracturadas de la corteza asociadas a zonas de subducción de una placa.
• Entrada de vapor de H2O. Ocurre en las zonas de subducción, donde los minerales hidratados de la corteza subducente, debido al calor generado por la fricción, liberan gran cantidad de H2O en estado de vapor.

Tipos de magmas y tectónica de placas

Diferentes tipos de magmas dependen de: la composición química y mineralógica de la roca que se funde, las condiciones fisicoquímicas que provocan la fusión y la zona tectónica donde se origina el magma. Los magmas se pueden agrupar en:

• Magmas silíceos / félsicos: ricos en Si y feldespatos, muy viscosos. Su origen suele ser por fusión parcial de la corteza en las zonas de subducción. Entre ellos se distinguen dos tipos:
  • Magmas andesíticos: mezcla formada por la fusión parcial de la capa basáltica de la corteza oceánica y de las rocas profundas de la corteza continental; las rocas asociadas son, por ejemplo, las andesitas.
  • Magmas riolíticos: origen por fusión parcial de las rocas de la corteza continental en zonas de subducción; las rocas asociadas son el granito y las riolitas.
• Magmas basálticos / máficos: pobres en Si, muy fluidos; resultan de la fusión parcial de peridotitas del manto, con alto contenido en Fe y Mg. Se distinguen dos tipos principales:
  • Magmas alcalinos: origen en zonas intraplaca, a partir de penachos de roca que ascienden desde la capa D. Los basaltos formados son frecuentes en islas volcánicas.
  • Magmas toleíticos: asociados a dorsales oceánicas, se generan al bajar la presión sobre las rocas situadas a profundidades entre 30 y 40 km; las rocas asociadas son el gabro y los basaltos.

Tipos de erupciones volcánicas

Los tipos de erupciones se relacionan con la composición del magma, su viscosidad y el contenido en gases:

• Erupción hawaiana: magmas basálticos, muy fluidos, pobres en gases. Generan coladas de lava que discurren fácilmente; las proyecciones de materiales sólidos son escasas.
• Erupción estromboliana: magmas basálticos, fluidos, con gran cantidad de gases que se liberan de forma explosiva, produciendo grandes cantidades de escorias, bombas y lapilli.
• Erupción vulcaniana: magmas andesíticos de viscosidad intermedia; originan erupciones explosivas que pulverizan la lava y generan grandes cantidades de cenizas volcánicas.
• Erupción vesubiana: magmas silíceos, alta viscosidad y ricos en gases que, al disolverse en el magma, provocan su fragmentación en piroclastos; estos son proyectados junto a gases tóxicos y cenizas. Un ejemplo histórico es la erupción del Monte Vesubio en el año 79 a. C., que enterró Pompeya y Herculano.
• Erupción peleana: magmas riolíticos de extremada viscosidad; se consolidan tan rápido que taponan el cráter. La consecuente explosión es violentísima, destruye la parte superior del cono volcánico y proyecta nubes de piroclastos, cenizas y gases a gran velocidad.

Evolución de los magmas

Tras formarse en el interior de la Tierra, los magmas tienden a ascender hacia la superficie, pues su densidad es menor que la de las rocas que los rodean. El ascenso es lento y, a menudo, no llegan a alcanzar la superficie, sino que se acumulan a pocos kilómetros de profundidad en las cámaras magmáticas.

A medida que el magma asciende y se enfría puede sufrir procesos que cambien su composición y que se conocen con el nombre genérico de diferenciación magmática. Sus principales mecanismos son:

• Cristalización fraccionada. Al disminuir la temperatura, los distintos minerales van cristalizando. Primero lo hacen aquellos con mayor punto de fusión. Los cristales que se van formando se separan del resto del magma por un mecanismo de diferenciación gravitatoria: al cristalizar, su densidad aumenta en relación con la de los minerales aún fundidos, por lo que sedimentan en la cámara magmática y la composición de la masa fundida cambia. Se produce así una elevación progresiva en el porcentaje de Si libre, que presenta un menor punto de fusión.
• Mezcla de magmas. Proceso que tiene lugar en la misma cámara magmática, debido al aporte de nuevos magmas circundantes que modifican la composición del magma original.
• Asimilación magmática. Durante el ascenso, el magma puede fundir las rocas encajantes que halla a su paso; estas serán integradas en el magma y cambiarán su composición.

Serie de cristalización fraccionada de Bowen

La serie de cristalización de Bowen se puede subdividir en dos grandes ramas:

• Rama o serie discontinua. Indica el orden en que se forman los silicatos máficos, ricos en Fe y Mg. Se llama así porque, a medida que desciende la temperatura, los cristales van siendo sustituidos por otros de estructura diferente y más compleja.
• Rama o serie continua. Indica el orden de cristalización de las plagioclasas. Recibe este nombre porque los minerales formados sucesivamente tienen la misma estructura, y solo cambia la proporción relativa de Na y Ca.

Ambas series convergen en un tronco común que corresponde a la cristalización del feldespato potásico y, finalmente, al cuarzo, siempre el último en cristalizar por ser el que presenta el menor punto de fusión.

Ambientes metamórficos

Metamorfismo: conjunto de transformaciones estructurales y mineralógicas que experimenta una roca, sin cambiar de estado (sigue sólida), como respuesta al ascenso de la presión, de la temperatura o de ambas, acompañado, en ocasiones, de fluidos químicamente activos.

Factores del metamorfismo

• Presión. La presión a la que están sometidas las rocas se debe a: la presión de confinamiento por enterramiento, a la presión que ejercen los fluidos contenidos en ellas y a la presión tectónica, originada por esfuerzos dirigidos en las zonas de falla o en los límites convergentes de placas.
• Temperatura. Depende de la profundidad (a mayor profundidad, mayor temperatura), de la proximidad a un foco magmático y de la fricción generada en las zonas de falla o de subducción. Para que haya metamorfismo la temperatura debe estar comprendida entre un valor mínimo (por debajo de él ocurre la diagénesis) y un valor máximo (por encima de él comienza la fusión de las rocas: magmatismo).

Efectos del metamorfismo sobre las rocas

• Reorientación: efectos de la presión. El aumento de la presión deforma las rocas y dispone los minerales de forma perpendicular a la dirección de la fuerza, produciendo la foliación típica de muchas rocas metamórficas.
• Metasomatismo: efectos de fluidos químicamente activos. Estos fluidos llevan iones disueltos que pueden reemplazar a otros de tamaño similar presentes en los minerales de la roca de origen, modificando así su composición química.
• Recristalización: efectos de la temperatura. El aumento de la temperatura rompe enlaces entre átomos y favorece las reacciones químicas. Como consecuencia se produce la recristalización, que consiste en la formación de nuevos cristales más estables en las nuevas condiciones, sin perder el estado sólido. Va asociado a dos procesos:
  • Deshidratación: pérdida de moléculas de agua de la estructura de los minerales.
  • Polimorfismo: modificación de las estructuras cristalinas manteniendo la misma composición química. Los minerales así formados se denominan polimorfos.