Petrología Ignea y Metamórfica

Examen Final PETROLOGIA IGNEA y METAMORFICA 2013

1. [2 pto] Apoyndose en el diagrama adjunto,

segn se van calentando con el enterramiento en

un ambiente continental (shield geotherm) unas

rocas subsaturadas en agua, Qu suceder

cuando en el punto d? Se generar un fundido?

Si la respuesta es afirmativa explica los motivos.

Si la respuesta es negativa, explica cuando se

generara ese fundido y por qu.

Para que se produzca fusin en este sistema (manto

hidratado) necesitamos: (1) H2O libre (que pueda

liberarse de minerales hidratados como horblendas

y flogopitas), y (2) condiciones de T y P suficientes

para fundir (llegar a la lnea de solidus) la lherzolita

saturada en agua.

En d se cumple 1, pero no 2. Deberamos llegar a e.

En condiciones de geoterma ocenica, sucedera

algo parecido pero a menor profundidad.

2. [1 pto] En muchas rocas plutnicas se observan texturas intersticiales entre cuarzo y

feldespatos. Qu implican estas texturas en trminos de secuencia de cristalizacin? Explcalo.

Claves: -Secuencia de cristalizacin, y mineraloga: cuarzo y feldespato (no especifica cual)

En una secuencia clsica de cristalizacin los cristales que crecen antes tienen mejores formas (ms

euhedrales). Los que crecen tardamente adquieren formas intersticiales, rellenando espacios entre

los tempranos. Esto no es siempre as, hay ms factores que influyen (minerales con muy baja

energa superficial forman generalmente cristales euhedrales, ej: granate, estaurolita), pero es

bastante comn

Otros indicadores de secuencia de cristalizacin puede ser el tamao (los ms grandes crecieron

primero), la existencia de inclusionesetc.

Hay texturas que son indicativas de crecimiento simultneo, como por ejemplo las granofricas o

grficas (Intercrecimiento entre cuarzo y feldespato potsico).

Pero si es entre cuarzo y plagioclasa.. dnde estn estos minerales en la secuencia de

precipitacin de Bowen?.... esto ya son reacciones secundarias o de reemplazamieto

Figure 10.6. Phase diagram (partly schematic) for a hydrous mantle

system, including the H2O-saturated lherzolite solidus, the

dehydration breakdown curves for amphibole and phlogopite, plus the

ocean and shield geotherms.

6

5

4

3

2

1

0

400 600 800 1000 1200 1400

40

60

80

100

120

140

160

180

Ocean

geoth

erm

phlo

gop

it e

H O

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rate

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Shiel

d ge

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P (

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(km

)

T oC

a b

c

d

e

Rin

gw

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Oce

an

ge

othe

rm

2

amphibole


3. [0.5 ptos] Cul es la diferencia entre un granito y un granitoide?

Un granitoide es una roca plutnica flsica. Abarca un espectro de rocas flsicas de grano grueso,

desde tonalitas a sienitas, pasando, por supuesto, por los granitos.

Vase la diferencia entre un diagrama QAPF para campo y uno normal

4. [1 pto] Cmo varia la viscosidad de un magma con el contenido en H2O? Si, tanto un magma

basltico como rioltico tienen un considerable contenido en voltiles, Por qu las erupciones

riolticas son tpicamente ms explosivas?

Tema 4a, diapo 5


5. [1 pto] Explica por qu se necesita una cantidad mnima (fraccin crtica) de fundido antes de

que este pueda separarse de su rea fuente de fusin. Qu factores favorecen esta separacin

y qu factores la obstaculizan?

Tema 8, diapos 10 y 11.

La fraccin fundido, F, debe alcanzar un valor crtico antes de que el fundido pueda forman un

entramado intergranular continuo y escape del encajante como resultado de la flotabilidad que se

obtiene por expansin cuando se funde y a que tiene menos densidad.

Debe formarse una pelcula continua e interconectada de fundido, con un volumen suficiente para

que no quede adsorbida a la superficie de los cristales. Esta cantidad de fundido ser menor en

magmas bsicos, es decir influye la composicin (e.j: %SiO2)

6. [1,5 pto] Las lamproitas son rocas volcnicas y subvolcnicas muy escasas a nivel mundial

(sureste de Espaa, Italia, Australia, etc.), aunque en nuestro contexto geogrfico cercano son

relativamente abundantes. Indica cules son sus principales caractersticas texturales y

composicionales y cul es su ambiente de formacin.

Lamproitas: rocas volcnicas o subvolcnicas ricas en potasio, magnesio y voltiles , es decir, con

olivino, anfboles sdicos, flogopitas, biotita, clinopiroxenos (dipsido), feldespatos potsicos

(sanidina), leucita,etc.

Rocas tpicamente volcnicas, donde se reconocen fenocristales de flogopita, y alguna

mineralizacin asociada (hematites, apatito,etc)

Ejemplos: Jumillitas, cancalitas, veritas, fortunitas,. Todas reciben su nombre del sureste

peninsular

Ambiente: Magmatismo intracontinental alcalino


7. [1,5 pto] En qu sentido el magmatismo en las zonas de subduccin es una paradoja? Cmo se

soluciona esa paradoja?

Tema 10, diapos 50-59 y figura de la pregunta 1.


8. [1,5 pto] En la evolucin de un magma , desde el punto de vista termodinmico:

Tema 5, diapos 26-28 Energa libre de Gibbs:

La energa libre de Gibbs (G) es una medida de la estabilidad qumica relativa para una fase

Se puede determinar G para cada fase midiendo la entalpia (H) y la entropa (S) en la

reaccin en la que se genera dicha fase a partir de unos componentes

Por lo que se puede determinar G para cualquier T y P

Si conocemos G de varias fases podemos determinar cul es la ms estable

- Qu ser ms estable segn aumenta la presin? el fundido o el slido? por qu? El slido, porque tiene menos volumen (ver figura arriba)

- Qu ser ms estable a alta temperatura? por qu? El lquido, porque tiene mas entropa (ver figura arriba)

- Cul es el efecto de aumentar la presin en un proceso de fusin?

Tema 6, diapo 30. Si aumenta P, el sistema responde disminuyendo V. - A alta P sern ms estables las fases que ocupen menor volumen molar (cristales). - Al bajar P, el lquido, que generalmente ocupa mayor volumen molar, ser ms estable (ej. fusin por descompresin).


9. [2 pto] En la tabla inferior aparecen los anlisis qumicos de una serie de rocas volcnicas, en concreto una suite de rocas cogenticas en un contexto de subduccin: 1. Representa en un diagrama TAS las rocas y clasificarlas. 2. Construye el diagrama Harker para la serie. 3. Indica la composicin del magma parental 4. Se trata de un proceso de fusin fraccionada? Justifcalo

Magma parental:

BASALTICO

NO, se trata de una

cristalizacin fraccionada.

Justificacin: todas las lneas

(rectas o curvas suaves)

indican una curva de

evolucin del liquido segn se

van extrayendo (cristalizando) minerales.

xido 1 2 3 4 5 6 1: basalto

2: andesita basltica

3: andesita

4: dacita

5: rio-dacita

6: riolita

SiO2 50.2 54.3 60.1 64.9 66.2 71.5

TiO2 1.1 0.8 0.7 0.6 0.5 0.3

Al20

3 14.9 15.7 16.1 16.4 15.3 14.1

Fe2O

3 10.4 9.2 6.9 5.1 5.1 2.8

MgO 7.4 3.7 2.8 1.7 0.9 0.5

CaO 10 8.2 5.9 3.6 3.5 1.1 Na

2O 2.6 3.2 3.8 3.6 3.9 3.4

K2O 1 2.1 2.5 2.5 3.1 4.1

LOI 1.9 2 1.8 1.6 1.2 1.4

total 99.5 99.2 100.6 100 99.7 99.2


10. [3 ptos] Dibuja un esquema geodinmico global, situando las prinpipales asociaciones tectono-

gneas y series magmticas (con sus exponentes volcnicos y plutnicos)

Tema 10, ltimas diapos: Son algunos ejemplos de lo que se pide


11. [4 ptos 0.25 cada apartado] Considera los minerales hipotticos a, b, c, w, x, p, z, con las siguientes formulas qumicas (A, B y C son elementos qumicos ficticios):

a: ASiO3 b: BSiO3 c: CSiO2(OH)2 w: C2ASi2O7 x: BCSi2O6 p: A2BCSi4O12 z: ABSi2O6 En un rea de campo encontramos las siguientes asociaciones minerales en equilibrio:

a-x-z b-x-z a-x-c

Resuelve las siguientes cuestiones:

a. Sita los siete minerales en un diagrama triangular cuyos vrtices sean A-B-C. Asume que el cuarzo est presente en todas las rocas en exceso (diagrama proyectado desde el cuarzo).

b. Traza las tie-lines que definen las tres

paragnesis existentes en el rea de estudio.

c. puede una roca contener simultneamente z y c en su paragnesis? por qu? qu controla que

una roca contenga z y/o c? No, porque z y c pertenecen a dos paragnesis diferentes separadas por una tie-line, por lo que ninguna roca podr contener z y c en la misma asociacin estable. En una roca existir z o c segn la cantidad de cationes B y C que contenga la composicin qumica de la roca. Si posee mayor cantidad de B, la paragnesis de la roca ser azx o bzx, mientras que si predomina C, la paragnesis de la roca ser axc.

d. Al desplazarnos a zonas con mayor grado metamrfico atravesamos la isograda w-in (isograda #1). Representa en el diagrama ABC las paragnesis posibles en las reas ubicadas por encima de la isograda #1.


e. Escribe la reaccin que se produce en la isograda #1. De qu tipo es?. a + c w + H2O ASiO3 + CSiO2(OH)2 C2ASi2O7 + H2O Se trata de una reaccin de DESHIDRATACIN

f. Ilustra en un grfico la dependencia entre la temperatura de reaccin (T) de la reaccin anterior (apartado e) y la composicin de los fluidos contenidos en los poros (Xco2). Indica en el grfico cada una de las fases minerales presentes antes, durante y despus de la isograda #1 (en caso de haber varias posibilidades, debes indicarlas todas).

g. Analizando la porosidad de la roca, el grado de conexin de los poros y la permeabilidad de la misma determinamos que la roca constituye un sistema cerrado. Si deducimos que el sistema es cerrado, cmo es la porosidad y la permeabilidad, por lo tanto, en dicha roca (alta/baja, abierta/cerrada, etc)?. Analizando el grado de hidratacin de los minerales y la naturaleza de los fluidos presentes en inclusiones fluidas deducimos que los poros estaban llenos de CO2 y H2O al 40% y 60%, respectivamente. Discute cmo variar la temperatura de reaccin para la reaccin del apartado e conforme aumente la temperatura del sistema.

La porosidad en un sistema cerrado es muy baja (roca poco porosa) y preferentemente cerrada. A su vez la permeabilidad debe ser muy baja tambin (roca muy poco permeable). Ambos factores hace que el flujo de fluidos a su travs est muy imposibilitado.

Cuando la temperatura del sistema alcance la temperatura de reaccin a+cw+H2O, comenzar sta (la temperatura de reaccin ser la correspondiente a una roca con un 40% de CO2 en los poros). Al ser un sistema cerrado, la reaccin de deshidratacin aportar agua a los poros, por lo que la temperatura de reaccin aumentar progresivamente hasta que los poros estn llenos prcticamente por agua, donde la temperatura ser mxima.

h. Bajo las condiciones descritas en el apartado g, la reaccin que ocurre en la isograda #1 es continua o discontinua? por qu?

Discontinua, porque la reaccin ocurre entre un rango de temperaturas (comienza a una temperatura y finaliza a otra temperatura diferente)

i. podemos considerar la isograda #1 como un geotermmetro absoluto? (es decir, asociar una temperatura fija y exclusiva a la primera aparicin del mineral w) por qu?

No, porque la aparicin de w en campo puede haber ocurrido dentro del rango de temperaturas de la reaccin continua. Podemos acotar aproximadamente el rango de temperatura del sistema para el momento de la aparicin de w, pero no podemos ofrecer una temperatura nica y exclusiva.


j. Avanzamos en nuestra zona de campo hacia reas con mayor grado metamrfico y observamos que los minerales a y x se tornan inestables y reaccionan entre s, siendo incompatible encontrarlos juntos formando paragnesis estable. Sin embargo, no aparece ninguna fase mineral nueva. Dibuja en el diagrama ABC las nuevas asociaciones minerales posibles para nuestra zona de campo por encima de la isograda definida por esta reaccin (isograda #2).

k.Escribe la reaccin qumica que se produce en la isograda #2 (sin ajustar). a+x z+w

l. La isograda #2 es poco precisa y es posible que en campo nos cueste cartografiarla. por qu? Justifica brevemente tu respuesta. Para ello, enumera las diferentes texturas que podemos encontrar en las rocas metamrficas que permiten identificar fases relictas.

En la isograda #2 se produce una reaccin entre dos fases minerales (a + x) para dar lugar a otras dos diferentes (z+w), sin embargo, hay dos motivos por los que es una isograda poco prctica. Por una parte, una de las dos fases minerales que aparecen ya preexiste en la asociacin mineral previa a la isograda #2, y una de las fases reactivas (a o x) no desparecer totalmente (porque una de ellas estar en exceso, respecto la otra). Por otra parte, la fase mineral que aparece (ya sea z o w) no era totalmente ajena a la paragnesis preexistente, ya que tambin era una fase estable bajo las condiciones imperantes. Por ello, la aparicin de la nueva fase mineral no es exclusivamente indicativo de un grado metamrfico mayor. Tambin se puede explicar por un cambio qumico en el protolito, que provoca un cambio en la paragnesis estable. Adems, siempre quedar restos de los reactivos en forma de fases relictas. Las texturas en las que pueden prevalecer fases previas de la reaccin son: poiquiloblastos; inclusiones; coronas; y pseudomorfismo parcial.

m. Cmo nombraras la isograda #2? Se podra nombrar de cuatro formas diferentes: Si la paragenesis inicial es axz y la final azw, se puede llamar w-in o x-out. Si la paragnesis inicial es axw y la final azw, se puede llamar z-in o x-out. Si la paragnesis inicial es axz y la final xwz, se puede llamar w-in o a-out. Si la paragnesis inicial es axw y la final xwz, se puede llamar z-in o a-out. (cualquiera de estas opciones sera dada por buena en el examen).


n. Seguimos avanzando en campo hacia reas de grado metamrfico an mayor, y atravesamos la isograda p-in (isograda #3). Dibuja en el diagrama ABC las paragnesis posibles en rocas ubicadas por encima de la isograda #3.

o. Escribe las tres posibles reacciones (sin ajustar) que definen la isograda #3. a+z+w a+z+p a+z+w a+w+p a+z+w z+w+p

p. Consideras que la isograda #3 es mejor o peor, desde un punto de vista prctico, que la isograda #2 para cartografiar la zona metamrfica estudiada? Por qu?

Es ms prctica, ya que implica la aparicin de una fase totalmente nueva (p) fcilmente reconocible. La nueva fase mineral (p) no era estable a condiciones PT anteriores, por lo que su aparicin es exclusivamente debida al aumento de P o T.

12. [1 pto 0.25 cada apartado]

La paragnesis de una roca es Estaurolita y Cloritoide. Contesta las siguientes preguntas segn

la red petrogentica correspondiente:


2.a. Sombrea el rea de estabilidad de dicha paragnesis.

2.b. cules son los rangos P-T de estabilidad de dicha paragnesis?

Temperatura: 470C 575C

Presin: 1 kbar 16 kbar

2.c. Esta paragnesis constituye un buen geotermmetro, geobarmetro, o ninguno? Por

qu?

Un buen geotermmetro porque el rango de temperatura en el que la paragnesis es estable

es mucho menor que el rango de presin.

2.d. Sera posible encontrar una roca en campo con la paragnesis St-Ctd-Ky-Sil-And?

S sera posible porque el punto invariante de los aluminosilicatos (Ky-Sil-And) se encuentra

dentro del rea de estabilidad de la Ctd-St.

13. [0.5 pto] Es posible encontrar en un complejo orognico una migmatita de facies Prehenita-Pumpellyita? por qu?

No, porque una migmatita es una roca metamrfica formada por anatexis a condiciones de

PT muy elevadas, mientras que la facies Prehenita-Pumpellyita es exclusiva de rocas

metamrfica de muy bajo grado metamrfico. Ambos trminos son contradictorios.

14. [1.5 ptos] Dispongo de dos rocas A y B (esquistos). La paragnesis de A es cuarzo-albita-clorita-moscovita. La paragnesis de B es Clorita-Actonilita-Epidota-albita. Ambas rocas estn catalogadas como facies de esquistos verdes. Responde las siguientes preguntas:

4.a. Si A y B son dos rocas diferentes, por qu poseen la misma facies metamrfica?

El trmino facies metamrfica hace referencia a las condiciones PT alcanzadas por una

roca, independientemente del protolito del que parta. Segn la qumica del protolito, la

mineraloga alcanzada por la roca metamrfica al someterla a las condiciones PT tpicas de la

facies metamrfica ser diferente.

4.b. Cul es el protolito del esquisto A y del esquisto B? segn este protolito y la

mineraloga de A y B, cul es el grupo composicional de ambas rocas?

Protolito A: lutita

Protolito B: basalto (rocas bsicas)


4.c. Siendo dos roca con mineraloga diferente, cmo es posible que las dos sean esquistos?

El trmino esquisto hace referencia a la textura de la roca, no a la composicin

mineralgica. El hecho de que ambas rocas sean esquistos nos indica que poseen grano de

blasto fino-medio y una esquistosidad bien definida, independientemente de los minerales

que formen ambas rocas.

15. [0.5 pto] Estamos estudiando una secuencia de Greenstones, procedente de la metamorfizacin de unos basaltos. Observamos la siguiente sucesin de minerales ndice: Actinolita (anf) > Hornblenda (anf) > Granate > Augita (px) > Clinopiroxeno (px). Corresponde a una sucesin prograda o retrgrada? Justifica brevemente tu respuesta.

Prograda, porque pasamos de minerales hidratados (anf) a minerales deshidratados (px).

Este hecho es caracterstico de una sucesin prograda, en la que vamos a condiciones de

mayor P y mayor T.

16. [1.5 pto] Un terreno metamrfico est formado por las siguientes litologas: pizarras con clorita, filitas con granate y clorita, esquistos con estaurolita y granate, esquistos con distena y granate, A qu Serie de Facies Metamrfica corresponde? Esquematiza toda la informacin que tengas sobre esta Serie de Facies Metamrfica (mximo: 20 lneas): protolito caracterstico; facies metamrficas; minerales ndice; zonas minerales; rango de P/T; gradiente geotrmico en el que se da esta Serie; etctera

Serie Barrowiense

La serie barrowiense es la secuencia de facies metamrficas caracterstica de metamorfismo

en reas de moderado gradiente geotrmico (entre 20 y 40C/km). La secuencia comprende

las facies de Ceolitas + Prehnita-Pumpellyita + Esquistos Verdes + Granulitas. Esta Serie de

Facies Metamrficas se difiere de la serie de Buchan porque la serie de Barrow se defini para

procesos metamrficos de presin moderada-alta; minetras que la de Buchan fue de presin

moderada-baja. Esto da lugar a diversas diferencias mineralgicas durante la Serie, pero la

ms significativa es la presencia del polimorfo de alumnisilicato de alta presin en la serie de

Barrow, minetras que el de baja presin (andalucita) se indicativo de la serie de Buchan.

Inicialmente, la Serie de Barrow se defini sobre rocas pelticas (como las del enunciado), por

lo que actualmente es la serie caracterstica de rocas pelticas en reas de metamorfismo

regional.

El incremento del grado metamrfico est marcado por la aparicin y desparacin de

determinados minerales ndice:


17. [1 pto] En Japn encontramos dos complejos de rocas metamrficas prximos entre s y con orientaciones paralelas. Uno de ellos est formado por la paragnesis Jadeta-Lawsonita-Aragonito. El otro por Clorita-Almandino-Andalucita. Contextualiza geodinmicamente los dos complejos metamrficos. Cul se encuentra ms prximo al ocano? reconoces alguna Facies Metamrfica?

Japn constituye una zona de margen continental activo y de arco isla. En estas zonas es

caracterstica la presencia de dos cinturones metamrficos paralelos:

Uno de los cinturones es de alta presin, mientras que el otro es de baja presin, si bien partes de

cada uno de ellos pueden presentar caracteres de presin intermedia.

Normalmente, el cinturn de alta presin est ms cerca del ocano que el de baja presin.

El cinturn de baja presin (gradiente geotrmico > 25C/km); el de alta presin ( 10C/km); el

intermedio ( 20C/km).

La paragnesis Jadeta-Lawsonita-Aragonito es caracterstica de la Facies Metamrfica de Esquisto

Azul (alta presin baja temperatura).

La paragnesis Clorita-Almandino-Andalucita se puede encontrar tanto en la facies de Esquisto

verde como la de Anfibolita (presiones y temperaturas moderadas).

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