Andesita

La andesita es una roca volcánica extrusiva de composición intermedia. En sentido general, es el tipo intermedio entre el basalto y la riolita. Tiene una textura de grano fino (afanítica) a porfídica y está compuesta predominantemente de plagioclasa rica en sodio más piroxeno u hornblenda.

La andesita es el equivalente extrusivo de la diorita plutónica. Característica de las zonas de subducción, la andesita representa el tipo de roca dominante en los arcos de islas. La composición media de la corteza continental es andesítica. Junto con los basaltos, las andesitas son un componente de la corteza marciana.

El nombre andesita se deriva de la cordillera de los Andes, donde este tipo de roca se encuentra en abundancia. Fue aplicado por primera vez por Christian Leopold von Buch en 1826.

Descripción

La andesita es una roca ígnea afanítica (de grano fino) que tiene un contenido intermedio de sílice y bajo en metales alcalinos. Tiene menos del 20% de cuarzo y el 10% de feldespatoide por volumen, con al menos el 65% del feldespato en la roca que consiste en plagioclasa. Esto coloca a la andesita en el campo de basalto/andesita del diagrama QAPF. La andesita se distingue además del basalto por su contenido de sílice superior al 52%.Sin embargo, a menudo no es posible determinar la composición mineral de las rocas volcánicas, debido a su tamaño de grano muy fino, y la andesita se define químicamente como roca volcánica con un contenido de 57% a 63% de sílice y no más del 6% aproximadamente. óxidos de metales alcalinos. Esto coloca a la andesita en el campo O2 de la clasificación TAS. La andesita basáltica, con un contenido de 52% a 57% de sílice, está representada por el campo O1 de la clasificación TAS pero no es un tipo reconocido en la clasificación QAPF.

La andesita suele ser de color gris claro a oscuro, debido a su contenido de hornblenda o minerales de piroxeno. pero puede exhibir una amplia gama de sombras. La andesita más oscura puede ser difícil de distinguir del basalto, pero una regla general común, utilizada fuera del laboratorio, es que la andesita tiene un índice de color inferior a 35.

La plagioclasa en la andesita varía ampliamente en contenido de sodio, desde la anortita hasta la oligoclasa, pero es típicamente andesina, en la que la anortita constituye aproximadamente el 40 % mol de la plagioclasa. Los minerales de piroxeno que pueden estar presentes incluyen augita, pigeonita u ortopiroxeno. La magnetita, el circón, la apatita, la ilmenita, la biotita y el granate son minerales accesorios comunes. El feldespato alcalino puede estar presente en cantidades menores.

La andesita suele ser porfídica y contiene cristales más grandes (fenocristales) de plagioclasa formados antes de la extrusión que trajo el magma a la superficie, incrustados en una matriz de grano más fino. También son comunes los fenocristales de piroxeno o hornblenda. Estos minerales tienen las temperaturas de fusión más altas de los minerales típicos que pueden cristalizar a partir de la masa fundida y, por lo tanto, son los primeros en formar cristales sólidos. La clasificación de las andesitas se puede refinar según el fenocristal más abundante. Por ejemplo, si la hornblenda es el principal mineral fenocristalino, la andesita se describirá como andesita de hornblenda.

Vulcanismo andesítico

La lava de andesita normalmente tiene una viscosidad de 3,5 × 10 cP a 1200 ° C (2190 ° F). Esto es ligeramente mayor que la viscosidad de la mantequilla de maní suave. Como resultado, el vulcanismo andesítico es a menudo explosivo, formando tobas y aglomerados. Los respiraderos de andesita tienden a formar volcanes compuestos en lugar de los volcanes en escudo característicos del basalto, con una viscosidad mucho más baja como resultado de su menor contenido de sílice y su temperatura de erupción más alta.

Los flujos de lava en bloque son típicos de las lavas andesíticas de los volcanes compuestos. Se comportan de manera similar a los flujos ʻaʻā, pero su naturaleza más viscosa hace que la superficie se cubra con fragmentos angulares (bloques) de lados lisos de lava solidificada en lugar de clinker. Al igual que con los flujos ʻaʻā, el interior fundido del flujo, que se mantiene aislado por la superficie del bloque solidificado, avanza sobre los escombros que caen del frente del flujo. También se mueven mucho más lentamente cuesta abajo y tienen una profundidad más gruesa que los flujos ʻaʻā.

Generación de fundidos en arcos de islas

Aunque la andesita es común en otros entornos tectónicos, es particularmente característica de los márgenes de placas convergentes. Incluso antes de la revolución de la tectónica de placas, los geólogos habían definido una línea de andesita en el Pacífico occidental que separaba el basalto del Pacífico central de la andesita más al oeste. Esto coincide con las zonas de subducción en el límite occidental de la Placa del Pacífico. El magmatismo en las regiones de arco de islas proviene de la interacción de la placa en subducción y la cuña del manto, la región en forma de cuña entre las placas en subducción y superior. La presencia de márgenes convergentes dominados por andesita es tan característica de la tectónica de placas única de la Tierra que la Tierra ha sido descrita como un "planeta de andesita".

Durante la subducción, la corteza oceánica subducida está sujeta a un aumento de la presión y la temperatura, lo que lleva al metamorfismo. Los minerales hídricos como los anfíboles, las zeolitas o la clorita (que están presentes en la litosfera oceánica) se deshidratan a medida que cambian a formas anhidras más estables, liberando agua y elementos solubles en la cuña suprayacente del manto. El flujo de agua en la cuña reduce el solidus del material del manto y provoca una fusión parcial. Debido a la menor densidad del material parcialmente fundido, sube a través de la cuña hasta que alcanza el límite inferior de la placa superior. Los fundidos generados en la cuña del manto son de composición basáltica, pero tienen un enriquecimiento distintivo de elementos solubles (por ejemplo, potasio (K), bario (Ba) y plomo (Pb)) que provienen del sedimento que se encuentra en la parte superior del placa en subducción. Aunque hay evidencia que sugiere que la corteza oceánica en subducción también puede derretirse durante este proceso, la contribución relativa de los tres componentes (corteza, sedimento y cuña) a los basaltos generados sigue siendo un tema de debate.

El basalto así formado puede contribuir a la formación de andesita a través de cristalización fraccionada, fusión parcial de la corteza o mezcla de magma, todo lo cual se analiza a continuación.

Génesis de andesita

Las rocas volcánicas intermedias se crean a través de varios procesos:

1. Cristalización fraccionada de un magma padre máfico.
2. Derretimiento parcial del material de la corteza.
3. Mezcla de magma entre magmas riolíticos félsicos y basálticos máficos en un reservorio de magma
4. Fusión parcial del manto metasomatizado

Cristalización fraccionada

Para lograr la composición andesítica a través de la cristalización fraccionada, un magma basáltico debe cristalizar minerales específicos que luego se eliminan del fundido. Esta eliminación puede tener lugar de varias formas, pero lo más común es que se produzca por sedimentación de cristales. Los primeros minerales en cristalizar y ser removidos de un padre basáltico son los olivinos y los anfíboles. Estos minerales máficos se asientan fuera del magma, formando acumulaciones máficas. Hay evidencia geofísica de varios arcos de que grandes capas de acumulaciones máficas se encuentran en la base de la corteza.Una vez que se han eliminado estos minerales máficos, la masa fundida ya no tiene una composición basáltica. El contenido de sílice de la masa fundida residual se enriquece con respecto a la composición de partida. Los contenidos de hierro y magnesio se agotan. A medida que continúa este proceso, el fundido se vuelve más y más evolucionado y eventualmente se vuelve andesítico. Sin embargo, sin la adición continua de material máfico, la masa fundida eventualmente alcanzará una composición riolítica. Esto produce la asociación característica de basalto-andesita-riolita de arcos de islas, siendo la andesita el tipo de roca más distintivo.

Derretimiento parcial de la corteza.

El basalto parcialmente fundido en la cuña del manto se mueve hacia arriba hasta que alcanza la base de la corteza superior. Una vez allí, el derretimiento basáltico puede colocar debajo de la corteza, creando una capa de material fundido en su base, o puede moverse hacia la placa superior en forma de diques. Si cubre la corteza, el basalto puede (en teoría) provocar el derretimiento parcial de la corteza inferior debido a la transferencia de calor y volátiles. Sin embargo, los modelos de transferencia de calor muestran que los basaltos de arco colocados a temperaturas de 1100 a 1240 °C no pueden proporcionar suficiente calor para derretir la anfibolita de la corteza inferior. Sin embargo, el basalto puede derretir el material de la corteza superior pelítica.

Mezcla de magmas

En los arcos continentales, como los Andes, el magma a menudo se acumula en la corteza superficial creando cámaras de magma. Los magmas en estos depósitos evolucionan en composición (dacítica a riolítica) a través del proceso de cristalización fraccionada y fusión parcial de la roca circundante. Con el tiempo, a medida que continúa la cristalización y el sistema pierde calor, estos depósitos se enfrían. Para permanecer activas, las cámaras de magma deben tener una recarga continua de fundido basáltico caliente en el sistema. Cuando este material basáltico se mezcla con el magma riolítico evolucionado, la composición vuelve a andesita, su fase intermedia. La presencia de fenocristales en algunas andesitas que no están en equilibrio químico con el fundido en el que se encuentran proporciona evidencia de mezcla de magma.

Fusión parcial del manto metasomatizado

Las andesitas con alto contenido de magnesio ( boninitas ) en los arcos de islas pueden ser andesitas primitivas, generadas a partir del manto metasomatizado. La evidencia experimental muestra que la roca del manto empobrecido expuesta a fluidos alcalinos, como los que podría desprender una losa en subducción, genera magma que se asemeja a las andesitas con alto contenido de magnesio.

Andesita en otras partes del Sistema Solar

En 2009, los investigadores revelaron que se encontró andesita en dos meteoritos (numerados GRA 06128 y GRA 06129) que se descubrieron en el campo de hielo de Graves Nunataks durante la temporada de campo de búsqueda de meteoritos en la Antártida de EE. UU. 2006/2007. Esto posiblemente apunta a un nuevo mecanismo para generar corteza de andesita.

Junto con los basaltos, las andesitas son un componente de la corteza marciana. La presencia de domos distintivos de lados empinados en Venus sugiere que la andesita puede haber erupcionado desde grandes cámaras de magma donde podría tener lugar el asentamiento de cristales.