Composición del Manto Terrestre

El manto terrestre se compone principalmente de peridotitas, que son rocas ultramáficas. Entre las peridotitas, podemos distinguir:

1. Dunita: Compuesta casi exclusivamente por olivino (ol), se forma tras un proceso de fusión.
2. Harzburgita: Constituida por ortopiroxeno (ortopx) y olivino (ol). Es un residuo refractario, es decir, que resiste la fusión.
3. Lherzolita: Considerada el manto fértil primitivo no modificado. Contiene olivino (ol), ortopiroxeno (ortopx) y clinopiroxeno (clpx).
4. Wherlita: Compuesta principalmente por clinopiroxeno (clpx).

La fusión de la lherzolita, con la consecuente pérdida de clinopiroxeno (clpx), la convierte en un material refractario, dando lugar a la harzburgita.

Magma: Nucleación y Crecimiento de Cristales

El magma es una solución compleja y ordenada de minerales disueltos en estado fundido. La formación de cristales a partir del magma, conocida como nucleación, comienza con la formación de un embrión crítico.

Un alto grado de sobreenfriamiento y una alta saturación del magma favorecen una mayor densidad de núcleos. La difusión iónica en el líquido magmático proporciona los nutrientes esenciales para la formación de cristales. Sin embargo, un sobreenfriamiento elevado reduce la temperatura y, por ende, disminuye la difusión iónica.

El tamaño de los cristales depende del grado de sobreenfriamiento:

• Enfriamiento rápido: Grano fino, alta densidad de núcleos.
• Enfriamiento lento: Grano grueso, baja densidad de núcleos.

Los magmas siempre cristalizan en condiciones de equilibrio.

Punto Peritéctico

Un punto peritéctico es un punto de reacción donde una fase mineral se destruye y se forma otra. Este proceso depende exclusivamente de la temperatura.

Andesitas: ¿Magmas Primarios?

Las andesitas son rocas volcánicas asociadas a zonas de subducción, sistemas volcánicos explosivos, con alto contenido de agua y de naturaleza calcoalcalina. Son ricas en sílice (Si) y comunes en arcos isla. Existe un debate sobre su origen:

• Algunos autores sostienen que se forman mediante procesos de asimilación o cristalización fraccionada, a partir de la evolución de un magma primario o secundario.
• Otros proponen la existencia de tres tipos de magmas primarios:

1. Magmas basálticos: Formados por fusión parcial de peridotitas.
2. Magmas intermedios: Generados en márgenes subductivos, como andesitas y dacitas.
3. Magmas riolíticos: Originados por fusión cortical.

Balance Energético en la Nucleación de Cristales

Para que se forme un núcleo cristalino, es necesario superar las condiciones de equilibrio, es decir, que la energía libre de cristalización (ΔG) sea menor que cero. La formación de un embrión implica la existencia de una energía interfacial (σ) adicional, que tiende a contrarrestar el valor negativo de ΔG. Mientras que la energía libre depende del volumen, la energía interfacial depende de la superficie cristal/líquido.

Fusión por Ascenso Adiabático del Manto

El ascenso del manto ocurre a una velocidad mayor que su capacidad de perder calor. Al ascender, la presión disminuye, pero la temperatura se mantiene, intersectando la curva de fusión. La temperatura no es la variable independiente en este proceso porque el manto se mueve adiabáticamente.

Estructuras Granoblásticas en Rocas Ígneas

Sí, es posible encontrar estructuras granoblásticas o uniones triples en rocas ígneas. Esto se debe a la maduración textural de rocas que han cristalizado a gran profundidad en la corteza, adoptando texturas típicas de rocas metamórficas.

Diagrama de Cristalización de Rocas Magmáticas

El diagrama muestra las relaciones entre la energía libre de cristalización (ΔG) y el radio (r) de los núcleos cristalinos en procesos de nucleación homogénea. La energía de superficie se representa en la parte superior y la energía de volumen en la inferior. La energía de superficie dificulta la cristalización, mientras que la energía de volumen, cuando es negativa, impulsa la formación de cristales. La suma de ΔG se vuelve negativa cuando se supera un radio crítico, a partir del cual los cristales son viables. Los núcleos que no alcanzan este radio crítico son reabsorbidos.

Series de Rocas Ígneas

Una serie ígnea es un conjunto de rocas relacionadas en espacio y tiempo, con características químicas y mineralógicas comunes, indicando un origen común.

• Serie Tholeítica: Formada a partir de magmas basálticos, rica en SiO₂ y pobre en álcalis. Presenta poca diferenciación debido a un rápido enfriamiento. Se forman basaltos y gabros. Es típica de dorsales oceánicas.
• Serie Alcalina: Formada a partir de magmas basálticos alcalinos, ricos en Na y K. Muestra una buena diferenciación, desde rocas básicas hasta ácidas. Es típica de zonas intraplaca.
• Serie Calcoalcalina: No proviene de un magma primario. Contiene una gran cantidad de minerales hidratados, predominando rocas intermedias como las andesitas. Es típica de zonas de subducción.
• Serie Transicional: Contiene más álcalis de los necesarios para la formación de feldespatos y feldespatoides. Na + K > Al.
• Serie Shoshonítica: Rica en K y baja en TiO₂.

Mecanismo de Fusión del Manto

Descompresión

El manto asciende adiabáticamente (descompresión adiabática), se mantiene caliente y se funde debido a su baja conductividad térmica y al lento transporte de calor.

Adición de Fluidos

En zonas de subducción, la adición de agua modifica las relaciones de fases, disminuyendo el punto de fusión del manto (adición de volátiles). La litosfera oceánica antigua, más fina y densa, subduce bajo la corteza continental. La velocidad de subducción es mayor que la capacidad de difusión térmica, provocando la refracción de las isotermas. Los minerales hidratados en la parte superior de la zona de slab liberan agua, que asciende a zonas de menor presión. La presencia de agua facilita la fusión parcial de los materiales, modificando la línea»solidu» a»solidus + H₂«, intersectando con la inversión del gradiente geotérmico y produciendo la fusión parcial del manto.

Asociaciones Paragenéticas Comunes

Las facies metamórficas se caracterizan por una asociación mineral específica. Estas asociaciones se representan en diagramas triangulares.