Rocha ígnea

Províncias geológicas do mundo ( USGS)

Escudo   Plataforma   Orogen   Bacia   Grande província ígnea   Extensão crosta

Crosta oceânica:   0-20 Mamãe   20-65 Ma   > 65 Ma

Rocha ígnea (derivado do latim ignis palavra que significa fogo) é um dos três principais tipos de rochas , os outros são sedimentar e rocha metamórfica . Rocha ígnea é formada pelo resfriamento e solidificação do magma ou a lava . Rocha ígnea podem formar com ou sem cristalização, quer abaixo da superfície como intrusivo ( plutonic) ou rochas na superfície como extrusive ( vulcânicas) rochas. Este magma pode ser derivada a partir de fundidos parciais de rochas pré-existentes em qualquer um planeta 's manto ou crosta . Tipicamente, a fusão é causada por uma ou mais de três processos: um aumento da temperatura, uma redução da pressão, ou uma mudança na composição. Mais de 700 tipos de rochas ígneas foram descritos, a maioria deles tendo formado sob a superfície da Terra crosta.

Significado geológico

Ígnea e rochas metamórficas compõem 90-95% dos top 16 km de crosta da Terra por volume.

As rochas ígneas são geologicamente importante porque:

• os minerais e química global de dar informação sobre a composição do manto, a partir dos quais algumas rochas ígneas são extraídos, bem como as condições de temperatura e pressão que permitiram esta extracção, e / ou de outro rocha pré-existente que derretido;
• suas idades absolutas podem ser obtidos a partir de várias formas de datação radiométrica e, portanto, pode ser comparado com geológica adjacente estratos, permitindo uma seqüência temporal dos eventos;
• suas características são geralmente característica de um ambiente tectônico específica, permitindo reconstituições tectônicas (veja a tectônica de placas );
• em algumas circunstâncias especiais que sediar importantes depósitos minerais ( minérios): por exemplo, tungstênio , estanho e urânio são comumente associados a granitos e dioritos, enquanto que os minérios de crómio e platina são comumente associados com gabros.

Morfologia e composição

Em termos de modos de ocorrência, rochas ígneas podem ser tanto intrusivo (plutonic), extrusive ( vulcânica) ou hypabyssal.

Intrusivo

Close-up de granito (uma rocha ígnea intrusiva) exposto em Chennai , na Índia.

Rochas ígneas intrusivas são formados a partir de magma que resfria e se solidifica dentro da crosta de um planeta. Rodeado por rocha pré-existente (chamado country rock), o magma esfria lentamente, e como resultado, estas rochas são grosseiro. O mineral em grãos tais rochas podem geralmente ser identificadas a olho nu. Rochas intrusivas também podem ser classificados de acordo com a forma eo tamanho do corpo intrusivo e sua relação com o outro formações em que se intromete. Intrusivas formações típicas são batólitos , ações, laccoliths, soleiras e diques.

Os núcleos centrais das principais cadeias de montanhas consistem em rochas ígneas intrusivas, geralmente de granito. Quando exposto pela erosão, esses núcleos (chamadas batólitos ) podem ocupar grandes áreas da superfície da Terra.

Grosseiro rochas ígneas intrusivas que formam a profundidade no interior da crosta são denominados como abissal; intrusivas rochas ígneas que formam perto da superfície são denominados hypabyssal.

Extrusive

Extrusive rocha ígnea é feito de lava liberado por vulcões

Basalto (rocha ígnea extrusiva, neste caso); faixas coloridas luz mostram a direção do fluxo de lava.

Extrusivas rochas ígneas são formadas na superfície da crosta, como resultado da fusão parcial de rochas dentro do manto e crosta. Extrusive rochas ígneas legal e solidificar mais rápido do que rochas ígneas intrusivas. Uma vez que as rochas arrefecer muito rapidamente, eles são de granulação fina.

A rocha fundida, com ou sem cristais em suspensão e bolhas de gás, é chamado magma . Ela sobe porque é menos denso do que a rocha da qual ele foi criado. Quando o magma atinge a superfície por baixo de água ou ar, que é chamado de lava . Erupções de vulcões para a atmosfera são denominadas subaerial, ao passo que aqueles que ocorrem debaixo do oceano são denominados submarino. Fumarolas negras e dorsal meso-oceânica basalto são exemplos de atividade vulcânica submarina.

O volume de rocha extrusive irrompeu anualmente por vulcões varia com placa ambiente tectônico. Rocha extrusivo é produzido nas seguintes proporções:

• limite divergente: 73%
• limite convergente ( zona de subducção): 15%
• ponto de acesso: 12%.

Magma, que entra em erupção de um vulcão se comporta de acordo com a sua viscosidade, determinada pela temperatura, a composição e conteúdo de cristal. Magma de alta temperatura, a maioria dos quais é de basalto em composição, se comporta de uma forma semelhante ao óleo espesso e, à medida que arrefece, melado. , Fluxos de basalto longos e finos com pahoehoe superfícies são comuns. Magma composição intermédia, tal como andesite tende a formar cones de escória de entremeado cinzas, tuff e lava, e pode ter viscosidade semelhante à espessura, frio melaço ou mesmo borracha quando entrou em erupção. Magma Félsico tal como rhyolite geralmente é explodiu a baixa temperatura e é até 10.000 vezes mais viscosos como basalto. Vulcões com magma rhyolitic comumente entrar em erupção explosiva, e fluxos de lava riolíticos normalmente são de forma limitada e tem margens íngremes, porque o magma é tão viscoso.

Magmas félsicos e intermediários que surgem muitas vezes fazê-lo violentamente, com explosões impulsionado pela liberação de gases dissolvidos-normalmente água, mas também o dióxido de carbono . Explosivamente irrompeu material de piroclástica é chamada tephra e inclui tufo, aglomerar e ignimbrite. Belas cinzas vulcânicas também está em erupção e formas cinzas depósitos de tufo que muitas vezes podem cobrir vastas áreas.

Porque lava resfria e cristaliza rapidamente, é de granulação fina. Se o arrefecimento foi tão rápida como para impedir a formação de pequenos cristais, mesmo depois da extrusão, a rocha resultante pode ser principalmente de vidro (tal como a rocha obsidiana). Se o arrefecimento da lava aconteceu lentamente, as rochas seria de granulação grossa.

Porque os minerais são principalmente de grão fino, é muito mais difícil distinguir entre os diferentes tipos de rochas ígneas extrusivas do que entre diferentes tipos de rochas ígneas intrusivas. Geralmente, os constituintes minerais de rochas ígneas extrusive refinadas só pode ser determinado por exame de secções finas da rocha sob um microscópio , para que apenas uma classificação aproximada pode normalmente ser feito no campo.

Hypabyssal

Hypabyssal rochas ígneas são formados a uma profundidade de entre o plutonic e rochas vulcânicas. Estes são formados devido ao resfriamento e solidificação do magma resultante apenas sob a superfície da terra. Hipabissais rochas são menos comuns do que as rochas plutônicas ou vulcânicas e muitas vezes forma diques, soleiras, laccoliths, lopoliths, ou phacoliths.

Classificação

Rochas ígneas são classificados de acordo com o modo de ocorrência, textura, mineralogia, composição química, e a geometria do corpo ígnea.

A classificação dos diversos tipos de diferentes rochas ígneas pode nos fornecer informações importantes sobre as condições sob as quais se formaram. Duas variáveis importantes utilizados para a classificação das rochas ígneas são do tamanho de partícula, que em grande parte depende da história de refrigeração, bem como a composição mineral da rocha. feldspatos , quartzo ou feldspatóides, olivinas, piroxênios, anfíbolas, e micas são todos os minerais importantes na formação de quase todas as rochas ígneas, e eles são fundamentais para a classificação destas rochas. Todos os outros minerais presentes são considerados como não essencial em quase todas as rochas ígneas e são chamados minerais acessórios. Tipos de rochas ígneas com outros minerais essenciais são muito raros, e essas rochas raras incluem aqueles com essenciais carbonatos .

Em uma classificação simplificada, tipos de rochas ígneas são separados com base no tipo de feldspato presente, a presença ou ausência de quartzo , e em rochas sem feldspato ou quartzo, o tipo de minerais de ferro ou magnésio presentes. Rochas contendo quartzo (sílica na composição) estão saturado em sílica. Rochas com feldspatóides são sílica-subsaturadas, porque feldspatóides não podem coexistir em uma associação estável com o quartzo.

As rochas ígneas que têm cristais grandes o suficiente para ser visto a olho nu são chamados fanerítica; aqueles com cristais muito pequenos para serem vistos são chamados afanítica. De um modo geral, fanerítica implica uma origem intrusiva; um um afanítica extrusive.

Uma rocha ígnea com maiores cristais, claramente discerníveis embebidas numa matriz de granulação mais fina é denominado pórfiro. Textura porfirítica desenvolve-se quando alguns dos cristais crescem ao tamanho considerável antes que a massa principal do magma cristaliza como, material uniforme mais refinado.

Classificaremos rochas ígneas com base em textura e composição. Textura refere-se ao tamanho, forma e disposição dos grãos minerais ou cristais de que a pedra é composta.

Textura

Espécime mostrando Gabbro textura fanerítica; Rock Creek Canyon, oriental Sierra Nevada, Califórnia; barra de escala é de 2,0 cm.

A textura é um critério importante para a nomeação de rochas vulcânicas. O textura de rochas vulcânicas, incluindo o tamanho, a forma, a orientação e a distribuição dos minerais grãos e as relações intergrain, irão determinar se a rocha é denominado um tufo, uma lava piroclástico ou uma simples lava .

No entanto, a textura é apenas uma parte subordinada de classificação de rochas vulcânicas, como na maioria das vezes é necessário que haja informação química adquirida a partir de rochas com extremamente refinado groundmass ou de airfall tufos, que podem ser formados a partir de cinza vulcânica.

Critérios texturais são menos críticos em classificar rochas intrusivas onde a maioria dos minerais serão visíveis a olho nu ou, pelo menos, usando uma lente de mão, lupa ou microscópio. Rochas plutônicas também tendem a ser menos texturally variada e menos propenso a ganhar tecidos estruturais. Termos de textura pode ser utilizado para diferenciar diferentes fases intrusivas de grande plutons, por exemplo margens porfiríticos a grandes corpos intrusivos, stocks de pórfiro e subvolcanic diques (apófises). Classificação mineralógica é usada mais freqüentemente para classificar rochas plutônicas. Classificações químicas são preferidos para classificar rochas vulcânicas, com espécies phenocryst utilizado como um prefixo, por exemplo, "picrite olivina-bearing" ou "rhyolite ortoclase-phyric".

• Veja também Lista de texturas de rock e Texturas ígneas

Esquema de classificação básico para rochas ígneas em sua mineralogia. Se as frações volume aproximado de minerais na rocha são conhecidos o nome rock e teor de sílica pode ser lido no diagrama. Este não é um método exato porque a classificação das rochas ígneas também depende de outros componentes do que sílica, mas na maioria dos casos, é um bom primeiro palpite.

Classificação química

As rochas ígneas podem ser classificados de acordo com os parâmetros químicos ou mineralógicas:

Química: teor total de álcali-sílica ( TAS diagrama) para classificação rocha vulcânica usada quando modal ou dados mineralógica não está disponível:

• rochas ígneas felsic com um elevado teor de sílica, maior do que 63% de _SiO2 (exemplos granito e riolito)
• rochas ígneas intermediárias contendo entre 52-63% _SiO2 (exemplo andesite e dacito)
• rochas ígneas máficas têm baixa sílica 45-52% e tipicamente alto teor de ferro - teor de magnésio (exemplo gabro e basalto )
• ultramáficas rochas ígneas rocha com menos de 45% de sílica. (exemplos picrite, komatiítica e peridotito)
• rochas ígneas alcalinas com 5-15% alcalino (K ₂ O + Na ₂ O) ou com um conteúdo proporção molar de alcali à sílica maior do que 1: 6. (exemplos phonolite e trachyte)

Classificação química também se estende a diferenciação rochas que são quimicamente semelhantes de acordo com o diagrama de TAS, por exemplo;

• Ultrapotássico; rochas contendo molar _K2O / _Na2O> 3
• Peralkaline; rochas contendo molar (K ₂ O + Na ₂ O) / Al ₂ O _3> 1
• Peraluminoso; rochas contendo molar (K ₂ O + Na ₂ O) / Al ₂ O ₃ <1

Um mineralogia idealizada (o mineralogia normativo) pode ser calculada a partir da composição química, e o cálculo é útil para rochas muito refinadas ou também alterados para a identificação de minerais que cristalizou a partir da massa fundida. Por exemplo, quartzo normativa classifica como uma rocha oversaturated-gel; um exemplo é o riolito. Numa sílica terminologia mais antiga rochas sobressaturadas foram chamados ácido silícico ou onde o SiO ₂ foi superior a 66% e o termo quartzolite família foi aplicado à maioria dos silícico. A normativa feldspathoid classifica como uma rocha subsaturada-gel; um exemplo é nephelinite.

História da classificação

Em 1902, um grupo de petrógrafos americanos propôs que todas as classificações existentes de rochas ígneas deverá ser descartado e substituído por uma classificação "quantitativa", baseado na análise química. Eles mostraram como vago e não-científico, muitas vezes era muito da terminologia existente e argumentou que como a composição química de uma rocha ígnea foi sua característica mais fundamental deve ser elevada a posição privilegiada.

Ocorrência geológica, estrutura, constituição-os critérios até agora aceites mineralógicas para a discriminação de espécies de rock-foram relegados para segundo plano. A análise é completada rocha primeiro a ser interpretada em termos dos minerais formadores de rochas que podem ser esperados a ser formado quando o magma cristaliza, por exemplo, feldspatos de quartzo, olivina, akermannite, feldspatóides, magnetite, corindo e assim por diante, e as rochas são divididos em grupos estritamente de acordo com a proporção relativa destes minerais uns aos outros.

Classificação mineralógica

Para rochas vulcânicas, mineralogia é importante na classificação e nomenclatura lavas. O critério mais importante é a espécies phenocryst, seguido pela mineralogia groundmass. Muitas vezes, onde a é groundmass afanítica, classificação química deve ser utilizado para identificar corretamente uma rocha vulcânica.

Conteúdos mineralógicos - felsic contra mafic

• rocha félsica, maior teor de silício , com predomínio de quartzo, alcalino feldspato e / ou feldspatóides: os minerais félsicos; estas rochas (por exemplo, granito, rhyolite) são geralmente de cor clara, e têm baixa densidade.
• mafic rock, menor teor de silício em relação ao rochas félsicas, com predomínio de minerais máficos piroxênios, olivinas e calcic plagioclase; estas rochas (exemplo, basalto, gabro) são geralmente de cor escura, e têm uma densidade maior do que rochas félsicas.
• ultramafic rocha, teor mais baixo de silício, com mais de 90% de minerais mafic (por exemplo, dunite).

Para intrusiva, plutonic e, geralmente, rochas ígneas faneríticas onde todos os minerais são visíveis, pelo menos, através de microscópio, a mineralogia é usada para classificar a rocha. Isto ocorre geralmente em diagramas ternários, onde as proporções relativas dos três sais minerais são utilizados para classificar a rocha.

A tabela a seguir é uma simples subdivisão de rochas ígneas de acordo tanto com a sua composição e modo de ocorrência.

Para uma classificação mais detalhada ver Diagrama QAPF.

Exemplo de classificação

Granito é uma rocha ígnea intrusiva (cristalizado em profundidade), com composição felsic (rico em sílica e predominantemente de quartzo mais ricos em potássio feldspato mais ricos em sódio plagioclase) e fanerítica, textura subeuhedral (minerais são visíveis a olho nu e geralmente alguns deles mantêm formas cristalográficas originais).

Magma originação

Médias crosta da Terra cerca de 35 quilômetros de espessura sob os continentes , mas apenas algumas médias de 7-10 quilômetros abaixo da oceanos. A crosta continental é composto principalmente de rochas sedimentares que descansam no embasamento cristalino formado por uma grande variedade de rochas metamórficas e ígneas incluindo granulite e granito. Crosta oceânica é composta principalmente de basalto e gabro. Ambos crosta continental e oceânica no resto peridotito do manto.

Rochas pode derreter em resposta a uma diminuição da pressão, a uma mudança na composição, tal como uma adição de água, a um aumento da temperatura, ou a uma combinação destes processos.

Outros mecanismos, como o derretimento do impacto de um meteorito, são menos importantes hoje, mas impactos durante acreção da Terra levou a grande fusão, e os exteriores várias centenas de quilômetros de nossa Terra primitiva provavelmente era um oceano de magma. Impactos das grandes meteoritos nos últimos cem milhões de anos têm sido propostos como um mecanismo responsável pela extensa magmatism basalto de vários grandes províncias ígneas.

Descompressão

Descompressão fusão ocorre devido a uma diminuição da pressão. O temperatura solidus da maioria das rochas (as temperaturas abaixo do qual eles são completamente sólidos) aumentar com o aumento da pressão na ausência de água. Peridotito em profundidade no Manto da Terra pode ser mais quente do que a temperatura solidus em algum nível mais raso. Se tal rocha aumenta durante o convecção do manto sólido, ele vai esfriar um pouco como ele se expande em um processo adiabático, mas o resfriamento é de apenas cerca de 0,3 ° C por quilômetro. Estudos experimentais de apropriado amostras peridotite documentar que o aumento temperaturas solidus de 3 ° C a 4 ° C por quilómetro. Se a rocha sobe longe o suficiente, ele vai começar a derreter. Gotículas de fusão pode se aglutinam em volumes maiores e ser penetrado para cima. Este processo de fusão do movimento para cima do manto sólido é crítica na evolução da Terra.

Descompressão fusão cria a crosta oceânica em cristas médio-oceânicas. Ele também causa vulcanismo em regiões intraplaca, como Europa, África e do fundo do mar do Pacífico. Lá, ele é diversamente atribuída quer ao aumento de plumas mantélicas (a "hipótese Plume") ou a extensão intraplate (a "hipótese Plate").

Efeitos de água e dióxido de carbono

A alteração da composição de rock mais responsável pela criação de magma é a adição de água. A água diminui o temperatura solidus de rochas a uma determinada pressão. Por exemplo, a uma profundidade de cerca de 100 km, peridotite começa a derreter perto de 800 ° C, na presença de excesso de água, mas perto ou acima de cerca de 1500 ° C, na ausência de água. A água é expulsa do oceânica litosfera em zonas de subducção, e que provoca a fusão no manto sobrejacente. Magmas hidratado de composição de basalto e andesito são produzidas diretamente e indiretamente, como resultado de desidratação durante o processo de subducção. Tais magmas e aqueles derivados a partir deles acumular arcos insulares, como os da Anel de Fogo do Pacífico. Estes magmas formam rochas da série cálcio-alcalina, uma parte importante da crosta continental .

A adição de dióxido de carbono é relativamente uma causa muito menos importante de formação de magma que a adição de água, mas génese de alguns magmas subsaturada-de sílica tem sido atribuída ao predomínio de dióxido de carbono sobre a água em suas regiões de origem manto. Na presença de dióxido de carbono, as experiências documentam que a temperatura solidus peridotite diminui por cerca de 200 ° C, num intervalo estreito de pressão a pressões correspondentes a uma profundidade de cerca de 70 km. A maiores profundidades, o dióxido de carbono pode ter mais efeitos: a profundidades de cerca de 200 km, as temperaturas de fusão inicial de uma composição peridotite carbonatada foram determinados como sendo 450 ° C a 600 ° C mais baixa do que para a mesma composição sem dióxido de carbono. Magmas de tipos de rochas, como nephelinite, Carbonatítico, e kimberlito estão entre aqueles que podem ser obtidos na sequência de um afluxo de dióxido de carbono no manto em profundidades superiores a cerca de 70 km.

O aumento de temperatura

Aumento de temperatura é o mecanismo mais comum para a formação de um magma dentro da crosta continental. Tais aumentos de temperatura podem ocorrer devido à intrusão de magma para cima do manto. Temperaturas também pode exceder o Solidus de uma rocha crustal na crosta continental engrossado por compressão em um limite de placa . O limite de placa entre as massas continentais indianos e asiáticos fornece um exemplo bem estudado, como a Platô tibetano ao norte da fronteira tem crosta cerca de 80 quilômetros de espessura, aproximadamente o dobro da espessura da crosta continental normal. Estudos de elétrica deduzida da resistividade dados magnetotelúricos ter detectado uma camada que parece conter silicato de derreter e que se estende por pelo menos 1.000 km dentro da crosta média ao longo da margem sul do planalto tibetano. Granito e riolito são tipos de rocha ígnea comumente interpretados como produtos de fusão da crosta continental por causa de aumentos de temperatura. O aumento da temperatura pode também contribuir para a fusão de litosfera arrastado para baixo em um zona de subducção.

Evolução Magma

Diagramas esquemáticos que indiquem os princípios atrás cristalização fraccionada de um magma . Durante o arrefecimento, o magma evolui na composição porque diferentes minerais cristalizar a partir da massa fundida 1.: olivina cristaliza; 2: olivina e piroxênio cristalizar; 3: piroxênio e plagioclase cristalizar; 4: plagioclase cristaliza. Na parte inferior do reservatório de magma, uma formas de rock acumuladas.

A maioria dos magmas única inteiramente derreter para pequenas partes de suas histórias. Mais tipicamente, são misturas de fusão e cristais, e por vezes também de bolhas de gás. Derreter, cristais e bolhas geralmente têm densidades diferentes, e assim eles podem separar como magmas evoluir.

Como magma esfria, minerais tipicamente cristalizar a partir da massa fundida a temperaturas diferentes ( cristalização fraccionada). Como cristalizar minerais, a composição do material fundido residual normalmente muda. Se separar cristais de massa fundida, em seguida, o material fundido residual irá diferir em composição a partir do magma pai. Por exemplo, um magma de composição gabbroic pode produzir um material fundido residual de granito composição se os cristais formados são separados mais cedo a partir do magma. Gabbro pode ter um temperatura de fusão próximo de 1200 ° C, e o derivado de fusão granito composição pode ter uma temperatura de fusão tão baixo quanto cerca de 700 ° C. Elementos incompatíveis estão concentradas nos últimos resíduos de magma durante a cristalização fraccionada e nos primeiros derrete produzidas durante a fusão parcial: ou processo pode formar o magma que cristaliza a pegmatite, um tipo de rocha comumente enriquecido em elementos incompatíveis. Série de reacções de Bowen é importante para a compreensão da sequência idealizada de cristalização fraccionada de um magma.

Composição do magma pode ser determinada por factores que a fusão parcial e processos de cristalização fraccionada. Por exemplo, magmas comumente interagir com rochas que se intrometem, tanto por derreter as pedras e fazendo reagir com eles. Magmas de composições diferentes podem misturar um com o outro. Em casos raros, derrete pode separar em duas derrete imiscíveis de composições de contraste.

Existem relativamente poucos minerais que são importantes na formação de rochas ígneas comuns, porque o magma a partir do qual os sais minerais cristalizar é rica em apenas certos elementos: silício , oxigénio , de alumínio , de sódio , potássio , cálcio , ferro e magnésio . Estes são os elementos que se combinam para formar o minerais de silicatos, que respondem por mais de noventa por cento de todas as rochas ígneas. A química de rochas ígneas é expresso de forma diferente para elementos maiores e menores e de oligoelementos. Índice de elementos maiores e menores são convencionalmente expressos como óxidos cento em peso (por exemplo, 51% SiO _2, e 1,50% TiO _2). Abundâncias de oligoelementos são convencionalmente expressa em partes por milhão em peso (por exemplo, 420 ppm Ni, e 5,1 ppm Sm). O termo "elemento de rastreio" é tipicamente utilizada para a maioria dos elementos presentes em rochas em abundâncias menos do que 100 ppm ou menos, mas alguns oligoelementos podem estar presentes em algumas rochas em abundâncias superiores a 1000 ppm. A diversidade de composições de rock foi definido por uma enorme massa de dados analítico-mais de 230.000 análises de rocha pode ser acessado na web através de um site patrocinado pela Fundação Nacional de Ciência dos EUA (veja o link externo para EarthChem).

Etimologia

A palavra "ígnea" é derivado do latim ignis, que significa "de fogo". As rochas vulcânicas são nomeados após Vulcan, o Roman nome para o deus do fogo. Rochas intrusivas são também chamados de "rochas plutônicas", em homenagem Plutão, o deus romano do submundo.