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Petrografìa - Rocas magmáticas - Clasificación química

Mediante un análisis de la fábrica de la roca se puede determinar si se trata de una roca plutónica o volcánica.

Para saber de cual roca plutónica o cual roca volcánica se trata, hay que analizar además la composición química de la roca.

En la gran mayoría de los casos, el magma se compone de silicatos fundidos (se conoce magma de súlfuros y magma de carbonatos, pero ambos son muy escasos). Según el contenido de SiO₂, magma se clasifica en:

• Magma básico < 52 % SiO₂
• Magma mediano 52 - 65 % SiO₂
• Magma acido > 65 % SiO₂

(¡Los porcentajes se refieren al SiO₂ total de la roca, no al porcentaje del mineral cuarzo! - La mayoría del óxido de silicio forma parte de los minerales del grupo de los silicatos como por ejemplo la Ortosa KAlSi₃O₈.)

Otros elementos químicos importantes del magma son:

• Aluminio (Al),
• Calcio (Ca),
• Sodio (Na),
• Potasio (K),
• Hierro (Fe),
• Magnesio (Mg)

y algunos otros, además agua y componentes volátiles.

De la misma forma se habla de una roca básica, mediana o ácida (o félsica). Las rocas ácidas contienen tanto SiO₂, que después de la cristalización de los silicatos todavía hay un superávit que se presenta en la roca como cuarzo libre. Las rocas intermedias pueden o no tener cuarzo mientras las rocas básicas no tienen cuarzo entre sus componentes.

Ejemplos de la composición de rocas:

Los minerales que tienen un mayor porcentaje de SiO₂ son los siguientes:

• Cuarzo
• Ortosa
• Plagioclasa (de Na, de Ca y de Na-Ca)
• Los "Feldespatoides". A este grupo pertenecen minerales (no tan frecuentes) con características parecidas a los feldespatos, como por ejemplo los minerales Sodalita, Leucita, Nefelina, entre otros.

Estos minerales se conoce como los minerales "sálicos" (o "minerales claros").

Los minerales que contienen menos SiO₂ pero la mayor parte del Hierro y Magnesio son por ejemplo: Biotita, Anfíbola, Piroxeno, Olivino, minerales de mena, además la Apatita, Calcita, etc. Estos minerales se conoce como los minerales "máficos" (o "minerales oscuros").

Esta diferenciación no parece muy lógica (Calcita es de color blanco, por lo tanto un mineral "claro", pero pertenece a los minerales máficos). Sin embargo, la clasificación es muy útil para la identificación y clasificación de las rocas magmáticas. Según porcentaje de minerales máficos se clasifican las rocas en:

• 0 - 35 % minerales máficos : roca leucocrática
• 35 - 65 % : r. mesocrática
• 65 - 90 % : r. melanocrática
• 90 - 100 % : r. ultramáfica (o hipermelánica)

El diagrama de Streckeisen (diagrama QAPF)

La clasificación desarrollada por el petrógrafo suizo Albert Streckeisen se basa en los siguientes principios:

a) Para la clasificación de las rocas magmáticas es suficiente conocer el porcentaje de los minerales sálicos (=felsicos) de la roca. El porcentaje de los minerales máficos no importa, excepto cuando supera los 90 % de los minerales de la roca. Por lo tanto, los minerales utilizados para la clasificación son:

• Quarz (=Cuarzo)
• Alkalifeldspat (=Feldespato Alcalino, =Ortosa o Ortoclasa)
• Plagioklas (=Plagioclasa)
• Feldspatvertreter / Foide (=Feldespatoide)

b) Es importante saber que no existe ninguna roca que contiene todos estos minerales juntos. Es imposible que los minerales Cuarzo y Feldespatoide se encuentren juntos, dado que los feldespatoides se forman solamente cuando el magma tiene un déficit de SiO₂. Es lógico que una roca con un déficit de SiO2 no puede tener Cuarzo (fórmula química: SiO₂).

c) Se diseña un diagrama triangular para las rocas que contienen los minerales QAP y otro diagrama triangular para rocas que contienen los minerales APF. En ambas diagramas se proyectan los porcentajes corregidas que ocupa cada uno de estos minerales en la roca. Ambos diagramas se combinan para crear el diagrama de rauta o doble-triángulo QAPF. Los porcentajes se pueden determinar de diferentes formas:

• estimar (importante sobre todo en terreno)
• contar (microscopio)
• calcular (a base de datos de análisis químico o de rayos-X)

d) El diagrama QAPF se divide en 15 campos. Cada campo corresponde a una roca plutónica o su equivalente volcánico. Ejemplo: una roca se proyecta según los porcentajes de Cuarzo, Plagioclasa y Ortosa en el campo 3. El campo 3 corresponde a las rocas Granito (roca plutónica) y Riolita (roca volcánica). Mediante un análisis de la fábrica de la roca se puede saber el tipo de la roca.

e) Rocas que contienen más de 90 % de minerales máficos no se puede proyectar dentro del diagrama, sino en un campo "16" fuera del doble-triángulo.

Doble triángulo QAPF:

Dentro del campo 1 prácticamente no se proyectan rocas, si las hay, son escasas (eventualmente, un dique de cuarzo cabe en este campo). Las rocas más frecuentes se encuentran dentro de los campos 2 - 10. Para la diferenciación de las rocas del campo 10, hay que estudiar aparte de los minerales QAPF el contenido de minerales máficos. A veces, los campos 6 - 10 se divide en 6 a, b, c etc., según presencia de cuarzo o feldespatoides.

Para proyectar una roca al diagrama, hay que seguir los siguientes pasos:

a) Se identifica los minerales que componen las rocas y se estima los porcentajes de cada uno de ellos.

Ejemplo: Plagioclasa 29 % Ortosa 24 % Cuarzo 32 % Biotita 10 % Anfíbola 3 % Otros 2%

b) Para la proyección se usa solamente los minerales QAPF, mientras los minerales máficos (=todos los demás minerales) no se considera:

Plagioclasa 29 % Ortosa 24 % Cuarzo 32 % Biotita 10 % Anfíbola 3 % Otros 2%

c) La suma de los porcentajes de Plagioclasa, Ortosa y Cuarzo debe ser 100 para poder proyectar la roca al diagrama, por lo tanto hay que realizar un cálculo para corregir estos porcentajes:

Plagioclasa 29 %

Ortosa 24 %

Cuarzo 32 %

suma: 85 %

100 / 85 = 1,18 (= factor de corrección)

Plagioclasa 29 % x 1,18 = 34,22 % ->34 %

Ortosa 24 % x 1,18 = 28,32 % -> 28 %

Cuarzo 32 % x 1,18 = 37,76 -> 38 %

control: 34 + 28 + 38 = 100

Depende del diseño del diagrama QAPF, se proyecta sin decimales o con una o dos décimas. Una exactitud exagerada no es necesaria. En el ejemplo, hay una línea (negra delgada) por cada incremento de 10%. Valores entremedio de estas líneas se traza "al ojo" (o con ayuda de una regla):

d) En el doble-triángulo QAPF, cada punto de esquina correspondo al 100 % del mineral indicado, cada línea opuesta al 0 % del mismo mineral.

Ejemplo:

Si después del cálculo anterior resulta Plagioclasa = 100 %, la roca se proyecta exactamente en el vértice a la derecha del diagrama (X).

Si resulta Plagioclasa = 0 %, Ortosa = 30 % y Cuarzo = 70 %, se proyecta sobre la arista que une los puntos Q y A (X)

(lo más alto el porcentaje de uno de los componentes, lo más cerca se proyecta al vértice correspondiente):

Una vez que se conoce los porcentajes, se busca las tres líneas que corresponden a los porcentajes corregidos:

• Plagioclasa aprox 34 %
• Ortosa aprox 28 %
• Cuarzo aprox 38 %

Las tres líneas siempre se cruzan en un solo punto, que es el punto donde se proyecta la roca al diagrama. Si no se cruzan, hay un error o en el cálculo o en la proyección.

e) Como último paso, se revisa en cual segmento del diagrama (del 1 al 15) cabe el punto proyectado, para saber el nombre de la roca (hay que saber si se trata de una roca plutónica o volcánica). En el ejemplo, el punto cabe dentro del campo nº 3, que corresponde a un granito (roca plutónica) o riolita (roca volcánica).

En terreno resulta difícil estimar el porcentaje exacto. En todo caso, se puede realizar una clasificación preliminar de la roca. Los siguientes gráficos sirven como ayuda en la estimación de porcentajes de minerales. Los puntos blancos y negros en cada dibujo corresponden al porcentaje indicado:

	% minerales máficos	% minerales claros
2 %
5 %
10 %
20 %
40 %

(todas los graficos anteriores: www.joachim.cl)

En consecuencia de lo anterior, la composición de una roca del mismo nombre puede variar dentro de límites más un menos amplios. Por ejemplo, un granito que se proyecta aproximadamente en el centro del campo No 3 tiene la siguiente composición:

La mayoría de los granitos que se encuentran en la naturaleza tienen relaciones de minerales que bordean estos valores. Sin embargo, en teoría, las variedades de granitos pueden ser bastante diferentes entre sí en cuanto a porcentajes de minerales. Esto queda claro cuando se observa las respectivas composiciones de diferentes granitos que se proyecta en los cuatro puntos esquina del campo No 3. Estas diferencias se manifiestan macroscopicamente por tonos de color y grados de oscuridad de la roca predominantes:

Composición esquina 1 (sin considerar minerales máficos) Composición esquina 1 (con 10 % minerales máficos) % Cuarzo 60 Plagioclasa 3 Ortosa 37 % Cuarzo 54 Plagioclasa 2,7 Ortosa 33,3 Biotita y otros 10				Composición, esquina 2 (sin considerar minerales máficos) Composición esquina 2 (con 10 % minerales máficos) % Cuarzo 60 Plagioclasa 25 Ortosa 15 % Cuarzo 54 Plagioclasa 22,5 Ortosa 13,5 Biotita y otros 10
Composición, esquina 3 (sin considerar minerales máficos) Composición esquina 3 (con 10 % minerales máficos) % Cuarzo 20 Plagioclasa 6 Ortosa 74 % Cuarzo 18 Plagioclasa 5,4 Ortosa 66,6 Biotita y otros 10				Composición, esquina 4 (sin considerar minerales máficos) Composición esquina 4 (con 10 % minerales máficos) % Cuarzo 20 Plagioclasa 51 Ortosa 29 % Cuarzo 18 Plagioclasa 45,9 Ortosa 26,1 Biotita y otros 10

Otras consideraciones generales del diagrama QAPF:

a) Una diferenciación entre rocas muy similares como granito y granodiorita puede resultar complicada. Por otro lado, se puede diferenciar perfectamente entre granito, monzonita, tonalita, granito de feldespato alcalino o diorita.

b) Las rocas diorita-andesita y gabro-basalto se proyecta en el mismo campo. Para su diferenciación hay que considerar otros factores:

• La andesita (y la diorita) contienen más plagioclasa de sodio (=Albita) que plagioclasa de calcio (=Anortita), además contienen más anfíbola y biotita (minerales máficos hidratados = con moléculas de agua incorporado a su estructura cristalina). Por lo general tienen un aspecto gris-verdoso de tono mediano.
• El basalto (y el gabro) contienen más plagioclasa de calcio (=Anortita) que plagioclasa de sodio (=Albita), además contienen más piroxeno y olivino (minerales máficos no-hidratodos, sin moléculas de agua incorporado a su estructura cristalina). Característico para ambos es la presencia del mineral olivino en alto porcentaje. Su color suele ser notablemente más oscuro que andesita y diorita, respectivamente. Por lo general tienen un aspecto gris-verdoso de tono oscuro, en caso de basalto puede ser casi negro.

La relación entre albita y anortita no se puede determinar con métodos de terreno pero mediante estudios de secciones transparentes.

Un criterio de terreno útil es el analisis de presencia o ausencia de olivino: con olivino = basalto / gabro, sin olivino = andesita / diorita.

c) Basalto y Gabro son grupos de roca de características similares, pero la diferenciación fina dentro de cada uno de estos grupos no se puede realizar con métodos de terreno.

d) Las rocas con exceso de minerales máficos (> 90 % minerales máficos) se llaman "rocas ultramáficas" y se proyectan sin cálculo inmediatamente en el campo Nº 16 (fuera del doble-triángulo). Para la diferenciación de las rocas ultramáficas se usan otros diagramas triangulares basados en las relaciones entre olivino y diferentes variedades de piroxeno (clinopiroxeno y ortopiroxeno). Para estos estudios se requiere un análisis de secciones transparentes de rocas, en terreno no se puede diferenciar estas rocas detalladamente.

e) El siguiente gráfico demuestra en forma esquemática la identificación de una roca plutónica, basada en los principios del diagrama QAPF. Para este ejemplo se asume que por la observación de las características de la fábrica de la roca, se logró la identificación como roca plutónica. La identificación se realiza solamente mediante observaciones de terreno, reconociendo los minerales más abundantes de las diferentes rocas y estimando el volumen que ocupan en la roca analizada. En práctica, el resultado suele ser satisfactorio para una identificación preliminar de una roca.

(Un esquema análogo se puede aplicar también a las rocas volcánicas.)