Locos por la Geología

Como ya estamos avanzando en la Tectónica Global, debo detenerme un momento para aclarar algunos conceptos que nos serán necesarios para comprender todo el tema de manera más completa.

Por eso hoy hablaremos de dos procesos opuestos y complementarios: la diferenciación magmática y la asimilación. Como el tema es extenso, dividiré el post en dos partes. Hoy veremos los siguientes puntos:

¿Qué se entiende por diferenciación magmática?

Ya hemos visto con anterioridad el tema de la Serie de reacción de Bowen, que indica que hay una secuencia natural de solidificación para los materiales que originalmente se encuentran fundidos en un magma, y que formarán minerales según un orden bien establecido en función de sus puntos de fusión decrecientes. Una vez formados, siguen reaccionando con la mezcla, para crear nuevos minerales estables en el nuevo entorno de presión y temperatura.

Uno podría esperar que dado el tiempo suficiente, todos los elementos presentes en el magma terminarían conformando rocas de composición semejante.

Sin embargo, desde el mismo magma pueden, en sucesivas erupciones aparecer rocas volcánicas muy diferentes, y aun los intrusivos originados pueden presentar litologías diferentes.

Se habrán dado cuenta entonces de que ése es precisamente el proceso de diferenciación magmática. Y de él vamos a ocuparnos ahora. Para decirlo brevemente, es el proceso por el cual, desde un mismo magma se generan roca diferentes en su composición.

¿Cómo es que cambian las características de la mezcla fundida?

Los primeros minerales en cristalizar, como ya expliqué en el post en que presenté la serie de reacción, son los de alto punto de fusión, que dan origen a rocas denominadas máficas, pues tienen gran abundancia de Mg y Fe. Los últimos, de bajo punto de fusión, originan rocas félsicas en las que dominan los feldespatos y la sílice.

Pero, en lugar de terminar siendo todas las rocas de este último tipo, las máficas son bastante abundantes. ¿Por qué no llegan a reaccionar hasta ser félsicas? La primera explicación fue que los primeros compuestos dejan de reaccionar con la mezcla residual porque se separan de ella, y la primera causa esgrimida para esa separación fue la denominada sedimentación cristalina, que es muy lógica ya que los primeros minerales de la serie son más densos que el magma y tienden a hundirse en la cámara, donde permanecen en estado sólido.

Sin embargo, muchas rocas máficas llegan a la superficie, lo que puede ocurrir porque se van solidificando en el camino de ascenso a favor de las fracturas de las rocas circundantes, y en algún momento alcanzan la superficie o son descubiertas posteriormente por ascenso tectónico y consecuente erosión.

Estos procesos pueden ocurrir en cualquier etapa de la evolución del magma, con lo cual se produce la diferenciación magmática que genera primero magmas químicamente distintos, y desde ellos una gran variedad de rocas ígneas, tal como se ilustra en la figura que encabeza el post. En ella se observa en el esquema A, un cuerpo magmático con actividad ígnea asociada que genera rocas con una composición similar a la del magma inicial. En B, después de un tiempo, la cristalización y la sedimentación acompañante modifican tanto la composición del magma restante, como la de las rocas resultantes, proceso que se acentúa en C.

¿Hay objeciones y nuevas aproximaciones a esta explicación?

Dos fueron las principales objeciones al modelo inicial de diferenciación magmática basado en sólo los dos mecanismos mencionados hasta aquí, es decir la sedimentación cristalina y la separación por ascenso a lo largo de fracturas.

Esas objeciones fueron, en primer lugar, que el descenso de los cristales ya sólidos en el seno de un magma viscoso, hasta alcanzar el fondo de la cámara sería tan lento que se requerirían muchos millones de años para formar una roca máfica de cierto tamaño. Es por eso que se investigaron otros mecanismos que pudieran segregar los primeros minerales de la serie ya cristalizados, impidiendo que se transformaran en los que les siguen en la secuencia.

Esos mecanismos, además de los mencionados, fueron:

• En una misma cámara magmática la velocidad del enfriamiento no es homogéneo, ya que depende de determinadas condiciones que ya les he relatado en otro post. Eso implica que en determinadas partes de la cámara pueden permanecer fundidos materiales que ya han solidificado en otras.
• También lo inverso es cierto. Grandes masas de rocas pueden fundirse sólo parcialmente en determinadas etapas de su evolución, con lo cual son posibles diferentes composiciones originales como punto de partida del proceso general, y por ende las rocas resultantes también pueden variar en el tiempo. Las razones por las cuales los materiales se funden también fueron explicadas en otro post, y es obvio que en un gran volumen, los puntos críticos de fusión pueden no alcanzarse en el mismo momento geológico.
• Algunos magmas resultan inmiscibles químicamente, y al no mezclarse, cada uno de ellos sigue su propio camino de generación de rocas, con puntos de partida diferentes.
• Algunos magmas que sí se mezclan entre sí, al hacerlo en diferentes momentos pueden complicar todo el curso de la serie de reacción.

La gran conclusión es casi obvia, cada cámara magmática constituye un sistema complejo, con lo cual un modelo lineal no puede explicarlo todo.

La segunda objeción es con relación al origen de los granitos, ya que en el modelo inicial, cabría esperar que bajo un cuerpo granítico extenso, existiera el cuerpo máfico resultante de la sedimentación cristalina de la que hablamos al comienzo. Esto no pudo probarse, salvo en casos muy puntuales.

De allí que se recurriera a otras explicaciones para justificar la existencia de los enormes volúmenes de granito sin relación comprobable con mafitos subyacentes. Esas explicaciones fueron:

• Siendo las áreas subductivas las más proclives a fundir rocas, no debe perderse de vista que en ellas hay un descenso de materiales litosféricos que incluyen sedimentos, metamorfitas y eventualmente también vulcanitas preexistentes, cuya fusión genera nuevamente sistemas muy complejos.
• En el ascenso de materiales magmáticos, habrá siempre un cierto grado de contaminación con los materiales con los que se encuentra en su camino a la superficie, lo cual nos lleva a las preguntas que responderé la semana próxima y que son las siguientes:

¿Alcanza la diferenciación magmática para explicar la gran variabilidad de rocas ígneas que existe?

¿Qué proceso complementa a la diferenciación?

¿Qué es un xenolito?

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es de:

Tarbuck, E. J. y Lutgens, F. K. (1999). «Ciencias de la Tierra». Prentice Hall, Madrid. 616 Pág.