Que es el magma. Es el material rocoso fundido que contiene cristales (minerales) y gases, se origina por la fusión parcial de las rocas del manto superior a temperaturas entre 1000°C y 1200°C, la cristalización del magma y lava genera las rocas ígneas intrusivas y extrusivas.
El magma corresponde a fundidos más cristales
Origen y formación
El magma debe su origen a los procesos de fusión parcial que afectan a rocas del mato superior, alrededor del 2% al 5% de las rocas del manto superior se funden para formar el magma que trata de ascender hacia la superficie.
El magma es un material que se compone de fundido, cristales (minerales) y gases, es decir que es sólido, líquido y gaseoso.
Procesos de fusión parcial del magma
La fusión parcial del magma ocurre cuando la temperatura que está entre el 1000 °C a 1200 °C, funde las rocas que componen el manto superior, el manto superior consiste de periodistas, rocas compuestas por olivino y piroxeno.
La temperatura hace que los bordes de los minerales se fundan hasta que se convierten en magma y empiezan su ascenso hacia la superficie.
El fundido que proviene de las rocas ultrámaficas, a medida que ocurre la fusión parcial se enriquece en SiO2 y se empobrece en Mg y Fe, por lo que magmas que han pasado por varios procesos de fusión parcial serán rico en sílice, mientras que el magma primario sera rico en Magnesio (Mg)
Diferencia entre lava y magma
Hay también que explicar las diferencias en el significado de magma y lava.
El magma es el material rocoso fundido que cristaliza bajo la superficie (rocas ígneas intrusivas), es decir nunca sale a superficie antes de cristalizar, mientras que la lava es el material rocoso fundido que es expulsado a superficie y cristaliza sobre la corteza (rocas ígneas extrusivas).
Diferencia entre magma y lava
Composición química y tipos de magmas
La composición química del magma (félsica, intermedia, máfica, ultramáfica)
Es importante el estudio de la composición del magma, porque las rocas magmáticas son clasificadas sobre la base de su contenido sílice (SiO2), es así que las rocas enriquecidas en SiO2 son ricas en cuarzo y feldespato, mientras que las rocas pobres en SiO2 contienen muy poco, o casi nada de cuarzo.
Como norma general, los magmas que tienen contenido alto de SiO2 son ricas en minerales félsicos, son llamadas magmas félsicos, tienen contenido relativamente bajo de Fe, Mg y Ca, y contenido relativamente alto de Na y K.
Los magmas máficas y ultramáficas tienen bajo contenido de SiO2, estos magmas son ricos en minerales máficos, y son ricos en minerales de Fe, Mg y Ca, y pobres en Na y K.
Magmas ultramáficos
Tienen menor al 45% de sílice, son empobrecidos en gases, están enriquecidos en minerales máficos como el olivino y son poco viscosos.
Magmas máficos o básicos
Tienen entre el 46% al 52% de sílice, están enriquecidos en minerales máficos como el olivino, el piroxeno y plagioclasas cálcicas, además, son poco viscosos.
Magmas intermedios
Tienen entre el 53% al 63% de sílice, el contenido de gases y el porcentaje de viscosidad aumenta con respecto a los magmas básicos, cristalizan minerales de anfibol y piroxeno principalmente.
Magmas félsicos o ácidos
Tienen más del 63% de sílice, se caracterizan por ser muy viscosos y tener alto contenido de gases, cristalizan minerales de cuarzo, biotita y feldespatos enriquecidos en sodio y potasio
| Composición química del magma | ||||
| Elementos mayores | Ultrabásica | Básica | Intermedia | Félsica (ácida) |
| SiO2 | 44,21 | 49,20 | 57,94 | 72,82 |
| TiO2 | 0,11 | 1,84 | 0,87 | 0,28 |
| Al2O3 | 0,96 | 15,47 | 17,02 | 13,27 |
| Fe2O3 | 1,8 | 3,79 | 3,27 | 1,48 |
| FeO | 9,36 | 7,13 | 4,04 | 1,11 |
| MgO | 32,86 | 6,73 | 3,33 | 0,39 |
| CaO | 8,88 | 9,47 | 6,79 | 1,14 |
| Na2O | 0,11 | 2,91 | 3,48 | 3,55 |
| K2O | 0,01 | 1,1 | 1,62 | 4,3 |
Cristalización del magma
Proceso de cristalización del magma
Durante el ascenso del magma ocurre procesos de diferenciación magmática y cristalización fraccionada, en donde minerales cristalizan a ciertas temperaturas tal y como se explica en la serie de reacciones de Bowen.
Tomando en cuenta la figura de arriba, primero ocurre la generación de los magmas primarios mediante procesos de fusión parcial, en la temperatura de 1050 °C la rocas están completamente fundidas.
Cuando el magma primario empieza a ascender, la temperatura y presión disminuyen y empiezan a cristalizar pequeños minerales (cristales marrones), tomando como ejemplo un magma primario basáltico, los primeros minerales en cristalizar son los olivinos.
A medida que el magma se enfría, van cristalizando nuevos minerales, y el fundido restante se va enriqueciendo en sílice (SiO2) y se empobrece en magnesio (Mg) y hierro (Fe), como resultado es que la roca final que cristaliza tiene composición granítica.
Cuando la temperatura ha descendido hasta 986°C, los minerales formados han crecido hasta tamaños relativamente grandes.
También hay que tener en cuenta que a mayor tiempo de cristalización, mayor sera el tamaño de grano.
Los procesos magmáticos indican como evoluciona el magma con el tiempo, es decir, desde su origen, migración, cristalización y eventual salida a la superficie.
Fusión Parcial
Procesos de fusión parcial del magma
Tomando en cuenta que el manto superior de la tierra se encuentra representado por peridotitas (rocas enriquecidas en minerales de olivino, en este caso los granos verdes) y de piroxeno (en este caso granos negros), explicaremos como ocurre la fusión parcial para la generación del magma.
A una temperatura aproximada de 1557 °C se genera el primer fundido a lo largo de los bordes de los piroxenos, los piroxenos empiezan a fundirse, sin embargo los olivino pueden resistir la temperatura, ocurre la siguiente reacción:
Piroxeno= fundido + olivino
Cuando todo el piroxeno se funde, se forma el magma (fundido) y empieza su ascenso a través de las fracturas y espacios de las rocas.
El resultado es que el nuevo fundido se empobrece en magnesio (Mg) y hierro (Fe) y se enriquece en sílice (SiO2)
El proceso de generación de fundido en el manto superior se repite en varios sectores, es así que pequeños volúmenes de fundido ascienden y se unen, formando volúmenes más grandes de magma que ascienden por los espacios entre las rocas debido a su menor densidad.
Ocasionalmente el fundido llega a superficie a manera de erupciones volcánicas, sin embargo el mayor volumen de fundido sufre varios procesos de diferenciación magmática y cristaliza bajo al superficie.
Características
¿Por qué ascienden los magmas?
Pro regla general, el magma tiene densidad menor que las rocas circundantes (rocas que rodean al magma), por lo tanto, el magma tiende a moverse hacia arriba a través de las fracturas y espacios entre las rocas.
Sin embargo, también el proceso de ascenso, hace que las fuerzas que produce el magma en su intento por ascender, fracturen las rocas y así puedan continuar con su camino.
Xenolitos
En el camino de ascenso del magma hacia la superficie, puede ocurrir que pedazos de las rocas encajonantes o circundantes se fracturen y caigan dentro del magma, los fragmentos de roca extraños o ajenos pueden fundirse totalmente, sin embargo cuando no se funden y el magma cristaliza, se genera lo xenolitos.
Es decir que los xenolitos se generan cuando trozos de roca encajonante caen dentro del magma, no se funden y quedan atrapados mientras el magma cristaliza.
Contaminación magmática
A medida que el magma asciende, debido al calor que generan los cuerpos magmáticos pueden causar la fusión de las rocas circundantes (rocas caja), las rocas circundantes pueden tener composición química y mineralógica distinta a la del magma que va en ascenso.
El resultado es que el magma fundido (resultado de la fusión de las rocas de caja) se incorpora al magma inicial y cambia su composición química inicial.
También puede ocurrir que pedazos de rocas encajonantes caigan dentro del magma inicial, estos se funden totalmente, y el resultado es el mismo,ocurre el cambio de la composición química inicial del magma.
Mezcla de magmas
Como se ha mencionado anteriormente, la fusión parcial de rocas ocurre en diferentes zonas de la corteza, esto genera magmas con variada composición química que ascienden hacia superficie, cuando magmas de distinto origen y composición se encuentran en su ascenso, pueden mezclarse.
La mezcla de magmas, da como resultado la generación de un nuevo fundido con distintas propiedades físicas y químicas.
Diferenciación magmática
La diferenciación magmatica se explica cuando minerales cristalizan desde un fundido inicial (con una masa inicial y composición química inicial), el resultado es que el nuevo fundido (fundido final) tiene menos masa y diferente composición química.
Procesos de diferenciación magmática
En el ejemplo, se muestra la cristalización del olivino a partir de un fundido inicial, es así que cuando el olivino empieza a cristalizar, es retirado MgO (parte del olivino) del fundido inicial, el resultado es que el fundido final se empobrece en MgO y pierde la masa del olivino, es decir sufre diferenciación magmática.
Tal como una operación básica de matemáticas, se resta del fundido inicial la masa del olivino y se quita MgO (correspondiente al mismo olivino), el resultado un nuevo fundido empobrecido en MgO y con menor masa.
Ahora expliquemos la diferenciación magmática con números, supongamos que la masa del fundido inicial era 100g, y que la masa del cristal de olivino que formó es de 10 gramos, entonces la masa final es de 90 gramos.
En general se puede decir que, que en la diferenciación magmática ocurre durante la cristalización de un fundido, el contenido de SiO2 del fundido aumenta, mientras que sus contenidos de FeO y MgO disminuyen.
Cristalización fraccionada
La cristalización fraccionada es otra forma de explicar los procesos de diferenciación magmática, durante la cristalización fraccionada, no hay intercambio de elementos entre el fundido y los minerales antes formados.
Procesos de cristalización fraccionada
Durante la cristalización fraccionada, los cristales que se forman son inmediatamente aislados del fundido (magma), de tal forma tal que ninguna reacción ocurre entre los minerales y el fundido magmático después de la formación del mineral.
A medida que la temperatura disminuye mientras el magma asciende, ocurre la cristalización de distintos tipos de minerales, esto es bien explicado en la serie de reacciones de Bowen.
Ejemplo
En la imagen de arriba se muestra una cámara magmática llena de fundido de composición basáltica.
A medida que ocurre la disminución de temperatura (enfriamiento), los primeros minerales que empiezan a cristalizar desde el magma son los olivinos, mientras esto ocurre, debido a la densidad, los olivinos se van hacia el fondo a manera de una capa.
Cuando ya han cristalizado todos los olivinos, empiezan a cristalizar las plagioclasas cálcicas, igualmente son aislados del fundido magmático hundiéndose hacia el fondo y depositándose sobre la capa de los olivinos.
Como resultado de la cristalización del olivino y las plagioclasas que se han asentado en el fondo de la cámara magmática, el fundido final se empobrece en Mg, Fe y Ca, pero se enriquece en Si, Na y K, es decir que el magma ha se ha diferenciado hacia una composición andesítica (intermedia).
La parte de más baja de la secuencia es representada por la roca rica en olivino, que es recubierta por la roca rica en plagioclasa, la parte más alta de la secuencia es representada por una roca enriquecida en Si, Na y K, pero sin en Mg, Fe y Ca.
Que es el magma. Series de reacción de Bowen
En 1928 N. L. Bowen presentó un modelo que podría explicar como un rango de composiciones del magma y tipos de roca podían formarse durante la diferenciación de un magma basáltico.
Series de Bowen cristalización del magma
Tal y como se muestra en la imagen, el primer mineral se cristaliza a partir del magma basáltico es típicamente el olivino.
Luego, son los los cristales de plagioclasa rica en calcio (Ca) las que cristalizan a partir del fundido, durante el proceso algo de Mg, Fe y Ca ha sido retirado del fundido, sin embargo sigue siendo basáltico.
La plagioclasa continúa cristalizándose mientras la temperatura desciende, y su contenido de Na aumenta, en una serie de reacciones químicas continuas.
Posteriormente, el piroxeno empieza a cristalizarse, el fundido se ha diferenciado a una composición andesítica, si el fundido es retirado, queda una roca compuesta de piroxeno, plagioclasa y olivino, esto es un gabro.
El fundido diferenciado continúa cristalizando anfíbol y posteriormente biotita, además, se forma plagioclasa rica en Na, el resultado de esto es la diferenciación adicional del fundido y generación de una roca de composición granítica.
La cantidad pequeña del fundido granítico restante se cristaliza formando plagioclasa rica en Na, feldespato de K, moscovita y cuarzo, distribuidas en el gabro. Alternativamente, el fundido granítico puede escapar para formar intrusiones graníticas más arriba en corteza.
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