Magma

Debajo de la corteza terrestre existe una región grande y profunda, parecida a un océano semifluido y muy caliente, compuesta por materiales fundidos que constituyen el magma, el cual a veces sale proyectado al exterior con gran intensidad a través de los volcanes.

 

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El nombre de magma designa a la materia en estado semifluido —resultado de la fusión de silicatos que contienen gases y minerales sólidos dispersos y otros compuestos que integran las rocas, encontrándose a temperaturas entre 700 y 1200ºC— que forma la región situada debajo de la corteza terrestre. Cuando se encuentra en el interior de la tierra es nombrado concretamente magma y lava cuando es expulsada a la superficie.

Fases de un magma

Debido a las condiciones a que están sometidos (altas presiones y elevadas temperaturas) los materiales magmáticos muestran propiedades que no corresponden con las del estado sólido y tampoco con las de un estado líquido o fluido, según los principios generales de la física por lo que en un magma pueden distinguirse tres fases:

Fase fundida: contiene principalmente iones SiO4 y en menor cantidad AlO5, así como iones metálicos (Na+, K+ Ca2+, Mg2+, Fe2+).

Fase gaseosa: gases contenidos a presión. El 90% es vapor de agua, seguido de cantidades menores de O2, HCl, Hf, S, SO2N2, Ar y H2BO3.

Fase sólida: formada por minerales que ya han cristalizado a la temperatura a la que se encuentra el magma (los de mayor punto de fusión) o restos de roca sin fundir.

En el magma aparecen en suspensión diferentes tipos de cristales y fragmentos de rocas parcialmente fundidas, así como carbonatos, sulfuros y distintos componentes volátiles disueltos. La interacción de las diversas condiciones físicas determina las características del magma, tanto en lo que se refiere a su composición química como a su viscosidad, resistencia, plasticidad y movimiento.

Formación de magmas

Hay tres sistemas mediante los cuales se puede producir un magma en la tierra:

Aumento de temperatura. Por concentración de elementos radioactivos o por fricción de placas litosféricas.

Disminución de la presión. Ya que disminuye el punto de fusíón.

Adición de agua. Una roca empieza a fundirse antes si contiene agua debido a que los grupos –OH rompen eficazmente los enlaces Si-O.

Una roca está formada por un conjunto de minerales,  cada uno de los cuales tiene un punto de fusión característico por lo que una roca no tiene un punto de fusión único sino un intervalo de temperaturas en el que la roca va fundiéndose en partes, dejando otras partes sólidas. Entre el punto en que una roca sólida comienza a fundirse y el final de fusión (punto líquido) la roca esta parcialmente fundida.

 

Tipos de magmas

Una primera clasificación de los distintos tipos de magmas hace referencia a su contenido en sílice. Los magmas con más de un 60% de anhídrido silícico son los llamados ácidos, mientras que los que poseen menos de dicha cantidad se denominan básicos. La temperatura inicial de una intrusión es controlada en parte por su composición, los magmas básicos también llamados máficos, por su color oscuro,  son más calientes que los magmas ácidos o félsicos (claros).

Según el estado del gas que contienen, se pueden distinguir los siguientes: el hipomagma o magma profundo, no está saturado de gases porque estos se encuentran en disolución debido a que la presión exterior es superior a la tensión de vapor del magma; el piromagma, que está sobresaturado de gases, ya que constituyen una fase en forma de burbujas debido a que la presión exterior es inferior a la tensión de vapor; y el epimagma o magma desgasificado, del que forman parte solamente minerales fundidos (los gases escapan del resto del magma debido a la escasa presión externa).

Cuando el epimagma se proyecta al exterior por los puntos más débiles de la corteza terrestre, las masas de magma dan origen a los volcanes y forman por enfriamiento las rocas magmáticas, también llamadas ígneas o eruptivas, cuyo grado de cristalización es variable, y entre las que se encuentran el granito, el basalto o los pórfidos.

El ascenso de los magmas depende de sus condiciones físico-químicas (viscosidad, densidad, contenido en elementos volátiles, etc.), de las particularidades tectónicas de la región donde se encuentran y de las rocas que han de atravesar. Los magmas ácidos son ligeros y viscosos, ascienden con facilidad y originan grandes depósitos. Los magmas básicos, de mayor densidad, son menos viscosos y ascienden con mayor dificultad que los anteriores.

Evolución del los magmas

La mayoría de los magmas no llega directamente a la superficie desde su zona de origen, sino que se aloja en una cámara magmática relativamente somera (1-5Km de profundidad) donde experimenta una serie de procesos que cambian su composición. Los magmas formados directamente por fusión de las rocas de la corteza terrestre o el manto se denominan magmas primarios y los que resultan de la evolución de estos son magmas secundarios.

Cuando un magma se enfría empiezan a formarse en él cristales, empezando por los de aquellos minerales que tienen  puntos de fusión más altos, a este proceso que se le conoce como cristalización fraccionada.

Al ser mezclas de diversas sustancias, los magmas no tienen un punto de fusión definido, sino un intervalo de fusión. De igual manera, no se puede hablar de temperatura de cristalización, sino de intervalo de cristalización.

Cristalización magmática. El magma se origina cuando en un lugar de la corteza o del manto superior la temperatura alcanza un punto en el que los minerales con menor punto de fusión empiezan a fundirse (inicio de fusión parcial de las rocas), sin embargo, la temperatura de fusión no depende sólo del tipo de roca, sino también de otros factores como la presión a la que se encuentra o la presencia o ausencia de agua. El incremento de presión en condiciones de ausencia de agua dificulta la fusión, por lo que, con la profundidad, tiende a aumentar la temperatura de fusión de las rocas. Por el contrario, la presencia de agua disminuye el punto de fusión.

Tras su formación el magma asciende pues es menos denso que las rocas que lo rodean. Durante el ascenso se enfría y empieza a cristalizar, formándose minerales cada vez de más baja temperatura, según una secuencia fija y ordenada conocida como serie de cristalización de Bowen que hace referencia a dos grandes líneas de cristalización, una de ellas indica el orden en que se forman los silicatos ricos en hierro y magnesio (llamados ferromagnesianos),  denominada también como serie discontinua porque los cristales formados van siendo sustituidos por otros de estructura distinta y más compleja a medida que desciende la temperatura, y la otra serie de cristalización es la de las plagioclasas que recibe el nombre de serie continua porque los minerales formados sucesivamente tienen la misma estructura y sólo cambia la proporción relativa de sodio y calcio. Al final de la cristalización, a la vez que la plagioclasa sódica (albita) y las micas, se forman el cuarzo y la ortosa. (Ver MINERALES*).

También en su camino, el magma puede fundir porciones de la roca encajonante cambiando su composición, a este proceso se le conoce como Diferenciación magmática. Algunas veces, a medida que se produce la cristalización de un magma si la diferencia de densidad entre los minerales ya formados y el líquido residual es alta y si la viscosidad de éste es baja, los cristales recién formados pueden quedar aislados del resto del magma, que por tanto se verá enriquecido progresivamente en sílice, de continuar el proceso, se obtendrá, a partir de un sólo magma, una serie de rocas ígneas de distinta composición, por cristalización fraccionada a este proceso es denominado diferenciación magmática, y puede originar formación de rocas ácidas a partir de magmas básicos o intermedios.  También puede ocurrir la mezcla de dos magmas de orígenes distintos o, como ocurre mas frecuentemente, de un magma ya diferenciado y un magma primario de la misma fuente.

Fases de cristalización magmática

El enfriamiento de un magma en el interior de la corteza da lugar a una serie de fases sucesivas de cristalización a temperaturas cada vez más bajas. La primera es la denominada fase ortomagmática, que se produce en general por encima de los 700 °C (dependiendo de la composición del resto de las condiciones físicas). En ella cristaliza la mayor parte del magma formando las rocas plutónicas.

La fase pegmatítica tiene lugar más o menos entre los 700 y 550 ºC, a estas temperaturas el residuo fundido está muy enriquecido en volátiles por lo que se introduce a través de grietas donde cristaliza originando yacimientos filonianos de pegmátitas. Los minerales que se forman son silicatos ricos en sílice (cuarzo, ortosa, albita), en grupos hidroxilo (micas) y en elementos como el boro (turmalina), el fósforo (apatito), el flúor (fluorita), etc.

En la tercera fase, denominada neumatolítica, que tiene lugar aproximadamente entre los 550 y 375 °C, el residuo de cristalización está compuesto básicamente por volátiles, que penetran en las rocas encajonantes y dan lugar a filones formados por minerales como la moscovita, el cuarzo, el topacio, óxidos y sulfuros metálicos, etc. Igualmente, los volátiles actúan sobre los minerales de las rocas ígneas o del encajonante transformándolos.

La última fase, llamada hidrotermal, se inicia por debajo de los 375 °C y da lugar a vetas y filones de cuarzo y calcita, a minerales metálicos y a transformaciones de minerales ya formados. 

El magmatismo y la tectónica de placas

El origen del magma se relaciona a menudo con la dinámica global de la corteza y el manto terrestre ya que, en general, tiene lugar en los bordes de placas. En las dorsales el magma se forma básicamente por descompresión de los materiales del manto superior a poca profundidad, y da lugar a rocas básicas (basaltos y gabros).

En las zonas de subducción, el magma se origina a una profundidad de hasta 150 km por fusión parcial de la corteza oceánica y/o del manto y la corteza situados por encima, este proceso da lugar a la formación de rocas en su mayoría intermedias (andesitas y granodioritas).

En las áreas de colisión continental, en relación con los procesos orogénicos, se produce la fusión parcial de la corteza y surgen esencialmente rocas ácidas, como el granito. Existen también zonas concretas de magmatismo de intraplaca, que se deben a la existencia de puntos calientes en el manto.