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Examen Final PETROLOGIA IGNEA y METAMORFICA 2013
1. [2 pto] Apoyndose en el diagrama adjunto,
segn se van calentando con el enterramiento en
un ambiente continental (shield geotherm) unas
rocas subsaturadas en agua, Qu suceder
cuando en el punto d? Se generar un fundido?
Si la respuesta es afirmativa explica los motivos.
Si la respuesta es negativa, explica cuando se
generara ese fundido y por qu.
Para que se produzca fusin en este sistema (manto
hidratado) necesitamos: (1) H2O libre (que pueda
liberarse de minerales hidratados como horblendas
y flogopitas), y (2) condiciones de T y P suficientes
para fundir (llegar a la lnea de solidus) la lherzolita
saturada en agua.
En d se cumple 1, pero no 2. Deberamos llegar a e.
En condiciones de geoterma ocenica, sucedera
algo parecido pero a menor profundidad.
2. [1 pto] En muchas rocas plutnicas se observan texturas
intersticiales entre cuarzo y
feldespatos. Qu implican estas texturas en trminos de secuencia
de cristalizacin? Explcalo.
Claves: -Secuencia de cristalizacin, y mineraloga: cuarzo y
feldespato (no especifica cual)
En una secuencia clsica de cristalizacin los cristales que
crecen antes tienen mejores formas (ms
euhedrales). Los que crecen tardamente adquieren formas
intersticiales, rellenando espacios entre
los tempranos. Esto no es siempre as, hay ms factores que
influyen (minerales con muy baja
energa superficial forman generalmente cristales euhedrales, ej:
granate, estaurolita), pero es
bastante comn
Otros indicadores de secuencia de cristalizacin puede ser el
tamao (los ms grandes crecieron
primero), la existencia de inclusionesetc.
Hay texturas que son indicativas de crecimiento simultneo, como
por ejemplo las granofricas o
grficas (Intercrecimiento entre cuarzo y feldespato
potsico).
Pero si es entre cuarzo y plagioclasa.. dnde estn estos
minerales en la secuencia de
precipitacin de Bowen?.... esto ya son reacciones secundarias o
de reemplazamieto
Figure 10.6. Phase diagram (partly schematic) for a hydrous
mantle
system, including the H2O-saturated lherzolite solidus, the
dehydration breakdown curves for amphibole and phlogopite, plus
the
ocean and shield geotherms.
6
5
4
3
2
1
0
400 600 800 1000 1200 1400
40
60
80
100
120
140
160
180
Ocean
geoth
erm
phlo
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H O
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2
amphibole
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3. [0.5 ptos] Cul es la diferencia entre un granito y un
granitoide?
Un granitoide es una roca plutnica flsica. Abarca un espectro de
rocas flsicas de grano grueso,
desde tonalitas a sienitas, pasando, por supuesto, por los
granitos.
Vase la diferencia entre un diagrama QAPF para campo y uno
normal
4. [1 pto] Cmo varia la viscosidad de un magma con el contenido
en H2O? Si, tanto un magma
basltico como rioltico tienen un considerable contenido en
voltiles, Por qu las erupciones
riolticas son tpicamente ms explosivas?
Tema 4a, diapo 5
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5. [1 pto] Explica por qu se necesita una cantidad mnima
(fraccin crtica) de fundido antes de
que este pueda separarse de su rea fuente de fusin. Qu factores
favorecen esta separacin
y qu factores la obstaculizan?
Tema 8, diapos 10 y 11.
La fraccin fundido, F, debe alcanzar un valor crtico antes de
que el fundido pueda forman un
entramado intergranular continuo y escape del encajante como
resultado de la flotabilidad que se
obtiene por expansin cuando se funde y a que tiene menos
densidad.
Debe formarse una pelcula continua e interconectada de fundido,
con un volumen suficiente para
que no quede adsorbida a la superficie de los cristales. Esta
cantidad de fundido ser menor en
magmas bsicos, es decir influye la composicin (e.j: %SiO2)
6. [1,5 pto] Las lamproitas son rocas volcnicas y subvolcnicas
muy escasas a nivel mundial
(sureste de Espaa, Italia, Australia, etc.), aunque en nuestro
contexto geogrfico cercano son
relativamente abundantes. Indica cules son sus principales
caractersticas texturales y
composicionales y cul es su ambiente de formacin.
Lamproitas: rocas volcnicas o subvolcnicas ricas en potasio,
magnesio y voltiles , es decir, con
olivino, anfboles sdicos, flogopitas, biotita, clinopiroxenos
(dipsido), feldespatos potsicos
(sanidina), leucita,etc.
Rocas tpicamente volcnicas, donde se reconocen fenocristales de
flogopita, y alguna
mineralizacin asociada (hematites, apatito,etc)
Ejemplos: Jumillitas, cancalitas, veritas, fortunitas,. Todas
reciben su nombre del sureste
peninsular
Ambiente: Magmatismo intracontinental alcalino
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7. [1,5 pto] En qu sentido el magmatismo en las zonas de
subduccin es una paradoja? Cmo se
soluciona esa paradoja?
Tema 10, diapos 50-59 y figura de la pregunta 1.
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8. [1,5 pto] En la evolucin de un magma , desde el punto de
vista termodinmico:
Tema 5, diapos 26-28 Energa libre de Gibbs:
La energa libre de Gibbs (G) es una medida de la estabilidad
qumica relativa para una fase
Se puede determinar G para cada fase midiendo la entalpia (H) y
la entropa (S) en la
reaccin en la que se genera dicha fase a partir de unos
componentes
Por lo que se puede determinar G para cualquier T y P
Si conocemos G de varias fases podemos determinar cul es la ms
estable
- Qu ser ms estable segn aumenta la presin? el fundido o el
slido? por qu? El slido, porque tiene menos volumen (ver figura
arriba)
- Qu ser ms estable a alta temperatura? por qu? El lquido,
porque tiene mas entropa (ver figura arriba)
- Cul es el efecto de aumentar la presin en un proceso de
fusin?
Tema 6, diapo 30. Si aumenta P, el sistema responde disminuyendo
V. - A alta P sern ms estables las fases que ocupen menor volumen
molar (cristales). - Al bajar P, el lquido, que generalmente ocupa
mayor volumen molar, ser ms estable (ej. fusin por
descompresin).
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9. [2 pto] En la tabla inferior aparecen los anlisis qumicos de
una serie de rocas volcnicas, en concreto una suite de rocas
cogenticas en un contexto de subduccin: 1. Representa en un
diagrama TAS las rocas y clasificarlas. 2. Construye el diagrama
Harker para la serie. 3. Indica la composicin del magma parental 4.
Se trata de un proceso de fusin fraccionada? Justifcalo
Magma parental:
BASALTICO
NO, se trata de una
cristalizacin fraccionada.
Justificacin: todas las lneas
(rectas o curvas suaves)
indican una curva de
evolucin del liquido segn se
van extrayendo (cristalizando) minerales.
xido 1 2 3 4 5 6 1: basalto
2: andesita basltica
3: andesita
4: dacita
5: rio-dacita
6: riolita
SiO2 50.2 54.3 60.1 64.9 66.2 71.5
TiO2 1.1 0.8 0.7 0.6 0.5 0.3
Al20
3 14.9 15.7 16.1 16.4 15.3 14.1
Fe2O
3 10.4 9.2 6.9 5.1 5.1 2.8
MgO 7.4 3.7 2.8 1.7 0.9 0.5
CaO 10 8.2 5.9 3.6 3.5 1.1 Na
2O 2.6 3.2 3.8 3.6 3.9 3.4
K2O 1 2.1 2.5 2.5 3.1 4.1
LOI 1.9 2 1.8 1.6 1.2 1.4
total 99.5 99.2 100.6 100 99.7 99.2
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10. [3 ptos] Dibuja un esquema geodinmico global, situando las
prinpipales asociaciones tectono-
gneas y series magmticas (con sus exponentes volcnicos y
plutnicos)
Tema 10, ltimas diapos: Son algunos ejemplos de lo que se
pide
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11. [4 ptos 0.25 cada apartado] Considera los minerales
hipotticos a, b, c, w, x, p, z, con las siguientes formulas qumicas
(A, B y C son elementos qumicos ficticios):
a: ASiO3 b: BSiO3 c: CSiO2(OH)2 w: C2ASi2O7 x: BCSi2O6 p:
A2BCSi4O12 z: ABSi2O6 En un rea de campo encontramos las siguientes
asociaciones minerales en equilibrio:
a-x-z b-x-z a-x-c
Resuelve las siguientes cuestiones:
a. Sita los siete minerales en un diagrama triangular cuyos
vrtices sean A-B-C. Asume que el cuarzo est presente en todas las
rocas en exceso (diagrama proyectado desde el cuarzo).
b. Traza las tie-lines que definen las tres
paragnesis existentes en el rea de estudio.
c. puede una roca contener simultneamente z y c en su
paragnesis? por qu? qu controla que
una roca contenga z y/o c? No, porque z y c pertenecen a dos
paragnesis diferentes separadas por una tie-line, por lo que
ninguna roca podr contener z y c en la misma asociacin estable. En
una roca existir z o c segn la cantidad de cationes B y C que
contenga la composicin qumica de la roca. Si posee mayor cantidad
de B, la paragnesis de la roca ser azx o bzx, mientras que si
predomina C, la paragnesis de la roca ser axc.
d. Al desplazarnos a zonas con mayor grado metamrfico
atravesamos la isograda w-in (isograda #1). Representa en el
diagrama ABC las paragnesis posibles en las reas ubicadas por
encima de la isograda #1.
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e. Escribe la reaccin que se produce en la isograda #1. De qu
tipo es?. a + c w + H2O ASiO3 + CSiO2(OH)2 C2ASi2O7 + H2O Se trata
de una reaccin de DESHIDRATACIN
f. Ilustra en un grfico la dependencia entre la temperatura de
reaccin (T) de la reaccin anterior (apartado e) y la composicin de
los fluidos contenidos en los poros (Xco2). Indica en el grfico
cada una de las fases minerales presentes antes, durante y despus
de la isograda #1 (en caso de haber varias posibilidades, debes
indicarlas todas).
g. Analizando la porosidad de la roca, el grado de conexin de
los poros y la permeabilidad de la misma determinamos que la roca
constituye un sistema cerrado. Si deducimos que el sistema es
cerrado, cmo es la porosidad y la permeabilidad, por lo tanto, en
dicha roca (alta/baja, abierta/cerrada, etc)?. Analizando el grado
de hidratacin de los minerales y la naturaleza de los fluidos
presentes en inclusiones fluidas deducimos que los poros estaban
llenos de CO2 y H2O al 40% y 60%, respectivamente. Discute cmo
variar la temperatura de reaccin para la reaccin del apartado e
conforme aumente la temperatura del sistema.
La porosidad en un sistema cerrado es muy baja (roca poco
porosa) y preferentemente cerrada. A su vez la permeabilidad debe
ser muy baja tambin (roca muy poco permeable). Ambos factores hace
que el flujo de fluidos a su travs est muy imposibilitado.
Cuando la temperatura del sistema alcance la temperatura de
reaccin a+cw+H2O, comenzar sta (la temperatura de reaccin ser la
correspondiente a una roca con un 40% de CO2 en los poros). Al ser
un sistema cerrado, la reaccin de deshidratacin aportar agua a los
poros, por lo que la temperatura de reaccin aumentar
progresivamente hasta que los poros estn llenos prcticamente por
agua, donde la temperatura ser mxima.
h. Bajo las condiciones descritas en el apartado g, la reaccin
que ocurre en la isograda #1 es continua o discontinua? por qu?
Discontinua, porque la reaccin ocurre entre un rango de
temperaturas (comienza a una temperatura y finaliza a otra
temperatura diferente)
i. podemos considerar la isograda #1 como un geotermmetro
absoluto? (es decir, asociar una temperatura fija y exclusiva a la
primera aparicin del mineral w) por qu?
No, porque la aparicin de w en campo puede haber ocurrido dentro
del rango de temperaturas de la reaccin continua. Podemos acotar
aproximadamente el rango de temperatura del sistema para el momento
de la aparicin de w, pero no podemos ofrecer una temperatura nica y
exclusiva.
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j. Avanzamos en nuestra zona de campo hacia reas con mayor grado
metamrfico y observamos que los minerales a y x se tornan
inestables y reaccionan entre s, siendo incompatible encontrarlos
juntos formando paragnesis estable. Sin embargo, no aparece ninguna
fase mineral nueva. Dibuja en el diagrama ABC las nuevas
asociaciones minerales posibles para nuestra zona de campo por
encima de la isograda definida por esta reaccin (isograda #2).
k.Escribe la reaccin qumica que se produce en la isograda #2
(sin ajustar). a+x z+w
l. La isograda #2 es poco precisa y es posible que en campo nos
cueste cartografiarla. por qu? Justifica brevemente tu respuesta.
Para ello, enumera las diferentes texturas que podemos encontrar en
las rocas metamrficas que permiten identificar fases relictas.
En la isograda #2 se produce una reaccin entre dos fases
minerales (a + x) para dar lugar a otras dos diferentes (z+w), sin
embargo, hay dos motivos por los que es una isograda poco prctica.
Por una parte, una de las dos fases minerales que aparecen ya
preexiste en la asociacin mineral previa a la isograda #2, y una de
las fases reactivas (a o x) no desparecer totalmente (porque una de
ellas estar en exceso, respecto la otra). Por otra parte, la fase
mineral que aparece (ya sea z o w) no era totalmente ajena a la
paragnesis preexistente, ya que tambin era una fase estable bajo
las condiciones imperantes. Por ello, la aparicin de la nueva fase
mineral no es exclusivamente indicativo de un grado metamrfico
mayor. Tambin se puede explicar por un cambio qumico en el
protolito, que provoca un cambio en la paragnesis estable. Adems,
siempre quedar restos de los reactivos en forma de fases relictas.
Las texturas en las que pueden prevalecer fases previas de la
reaccin son: poiquiloblastos; inclusiones; coronas; y
pseudomorfismo parcial.
m. Cmo nombraras la isograda #2? Se podra nombrar de cuatro
formas diferentes: Si la paragenesis inicial es axz y la final azw,
se puede llamar w-in o x-out. Si la paragnesis inicial es axw y la
final azw, se puede llamar z-in o x-out. Si la paragnesis inicial
es axz y la final xwz, se puede llamar w-in o a-out. Si la
paragnesis inicial es axw y la final xwz, se puede llamar z-in o
a-out. (cualquiera de estas opciones sera dada por buena en el
examen).
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Examen Final PETROLOGIA IGNEA y METAMORFICA 2013
n. Seguimos avanzando en campo hacia reas de grado metamrfico an
mayor, y atravesamos la isograda p-in (isograda #3). Dibuja en el
diagrama ABC las paragnesis posibles en rocas ubicadas por encima
de la isograda #3.
o. Escribe las tres posibles reacciones (sin ajustar) que
definen la isograda #3. a+z+w a+z+p a+z+w a+w+p a+z+w z+w+p
p. Consideras que la isograda #3 es mejor o peor, desde un punto
de vista prctico, que la isograda #2 para cartografiar la zona
metamrfica estudiada? Por qu?
Es ms prctica, ya que implica la aparicin de una fase totalmente
nueva (p) fcilmente reconocible. La nueva fase mineral (p) no era
estable a condiciones PT anteriores, por lo que su aparicin es
exclusivamente debida al aumento de P o T.
12. [1 pto 0.25 cada apartado]
La paragnesis de una roca es Estaurolita y Cloritoide. Contesta
las siguientes preguntas segn
la red petrogentica correspondiente:
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Examen Final PETROLOGIA IGNEA y METAMORFICA 2013
2.a. Sombrea el rea de estabilidad de dicha paragnesis.
2.b. cules son los rangos P-T de estabilidad de dicha
paragnesis?
Temperatura: 470C 575C
Presin: 1 kbar 16 kbar
2.c. Esta paragnesis constituye un buen geotermmetro,
geobarmetro, o ninguno? Por
qu?
Un buen geotermmetro porque el rango de temperatura en el que la
paragnesis es estable
es mucho menor que el rango de presin.
2.d. Sera posible encontrar una roca en campo con la paragnesis
St-Ctd-Ky-Sil-And?
S sera posible porque el punto invariante de los
aluminosilicatos (Ky-Sil-And) se encuentra
dentro del rea de estabilidad de la Ctd-St.
13. [0.5 pto] Es posible encontrar en un complejo orognico una
migmatita de facies Prehenita-Pumpellyita? por qu?
No, porque una migmatita es una roca metamrfica formada por
anatexis a condiciones de
PT muy elevadas, mientras que la facies Prehenita-Pumpellyita es
exclusiva de rocas
metamrfica de muy bajo grado metamrfico. Ambos trminos son
contradictorios.
14. [1.5 ptos] Dispongo de dos rocas A y B (esquistos). La
paragnesis de A es cuarzo-albita-clorita-moscovita. La paragnesis
de B es Clorita-Actonilita-Epidota-albita. Ambas rocas estn
catalogadas como facies de esquistos verdes. Responde las
siguientes preguntas:
4.a. Si A y B son dos rocas diferentes, por qu poseen la misma
facies metamrfica?
El trmino facies metamrfica hace referencia a las condiciones PT
alcanzadas por una
roca, independientemente del protolito del que parta. Segn la
qumica del protolito, la
mineraloga alcanzada por la roca metamrfica al someterla a las
condiciones PT tpicas de la
facies metamrfica ser diferente.
4.b. Cul es el protolito del esquisto A y del esquisto B? segn
este protolito y la
mineraloga de A y B, cul es el grupo composicional de ambas
rocas?
Protolito A: lutita
Protolito B: basalto (rocas bsicas)
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4.c. Siendo dos roca con mineraloga diferente, cmo es posible
que las dos sean esquistos?
El trmino esquisto hace referencia a la textura de la roca, no a
la composicin
mineralgica. El hecho de que ambas rocas sean esquistos nos
indica que poseen grano de
blasto fino-medio y una esquistosidad bien definida,
independientemente de los minerales
que formen ambas rocas.
15. [0.5 pto] Estamos estudiando una secuencia de Greenstones,
procedente de la metamorfizacin de unos basaltos. Observamos la
siguiente sucesin de minerales ndice: Actinolita (anf) >
Hornblenda (anf) > Granate > Augita (px) > Clinopiroxeno
(px). Corresponde a una sucesin prograda o retrgrada? Justifica
brevemente tu respuesta.
Prograda, porque pasamos de minerales hidratados (anf) a
minerales deshidratados (px).
Este hecho es caracterstico de una sucesin prograda, en la que
vamos a condiciones de
mayor P y mayor T.
16. [1.5 pto] Un terreno metamrfico est formado por las
siguientes litologas: pizarras con clorita, filitas con granate y
clorita, esquistos con estaurolita y granate, esquistos con distena
y granate, A qu Serie de Facies Metamrfica corresponde? Esquematiza
toda la informacin que tengas sobre esta Serie de Facies Metamrfica
(mximo: 20 lneas): protolito caracterstico; facies metamrficas;
minerales ndice; zonas minerales; rango de P/T; gradiente geotrmico
en el que se da esta Serie; etctera
Serie Barrowiense
La serie barrowiense es la secuencia de facies metamrficas
caracterstica de metamorfismo
en reas de moderado gradiente geotrmico (entre 20 y 40C/km). La
secuencia comprende
las facies de Ceolitas + Prehnita-Pumpellyita + Esquistos Verdes
+ Granulitas. Esta Serie de
Facies Metamrficas se difiere de la serie de Buchan porque la
serie de Barrow se defini para
procesos metamrficos de presin moderada-alta; minetras que la de
Buchan fue de presin
moderada-baja. Esto da lugar a diversas diferencias mineralgicas
durante la Serie, pero la
ms significativa es la presencia del polimorfo de alumnisilicato
de alta presin en la serie de
Barrow, minetras que el de baja presin (andalucita) se
indicativo de la serie de Buchan.
Inicialmente, la Serie de Barrow se defini sobre rocas pelticas
(como las del enunciado), por
lo que actualmente es la serie caracterstica de rocas pelticas
en reas de metamorfismo
regional.
El incremento del grado metamrfico est marcado por la aparicin y
desparacin de
determinados minerales ndice:
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17. [1 pto] En Japn encontramos dos complejos de rocas
metamrficas prximos entre s y con orientaciones paralelas. Uno de
ellos est formado por la paragnesis Jadeta-Lawsonita-Aragonito. El
otro por Clorita-Almandino-Andalucita. Contextualiza
geodinmicamente los dos complejos metamrficos. Cul se encuentra ms
prximo al ocano? reconoces alguna Facies Metamrfica?
Japn constituye una zona de margen continental activo y de arco
isla. En estas zonas es
caracterstica la presencia de dos cinturones metamrficos
paralelos:
Uno de los cinturones es de alta presin, mientras que el otro es
de baja presin, si bien partes de
cada uno de ellos pueden presentar caracteres de presin
intermedia.
Normalmente, el cinturn de alta presin est ms cerca del ocano
que el de baja presin.
El cinturn de baja presin (gradiente geotrmico > 25C/km); el
de alta presin ( 10C/km); el
intermedio ( 20C/km).
La paragnesis Jadeta-Lawsonita-Aragonito es caracterstica de la
Facies Metamrfica de Esquisto
Azul (alta presin baja temperatura).
La paragnesis Clorita-Almandino-Andalucita se puede encontrar
tanto en la facies de Esquisto
verde como la de Anfibolita (presiones y temperaturas
moderadas).