Roca acumulada

Las rocas acumuladas son rocas ígneas formadas por la acumulación de cristales de un magma ya sea por sedimentación o flotación. Las rocas acumuladas se nombran según su textura; La textura acumulada es diagnóstica de las condiciones de formación de este grupo de rocas ígneas. Los acumulados se pueden depositar encima de otros acumulados más antiguos de diferente composición y color, lo que normalmente le da a la roca acumulada una apariencia de capas o bandas.

Formación

Las rocas acumuladas son el producto típico de la precipitación de cristales sólidos de una cámara de magma de fraccionamiento. Estas acumulaciones suelen ocurrir en el suelo de la cámara de magma, aunque son posibles en los techos si la anortita plagioclasa es capaz de flotar libre de un derretimiento máfico más denso.

Los acumulados se encuentran típicamente en intrusiones ultramáficas, en la base de grandes tubos de lava ultramáfica en flujos de basalto ricos en komatiita y magnesio y también en algunas intrusiones graníticas.

Terminología

Los acumulados se nombran según su mineralogía dominante y el porcentaje de cristales con respecto a su masa fundamental (Hall, 1996).

• Adcumulados son rocas que contienen ~100–93% de cristales magmáticos acumulados en una masa de tierra fina.
• Mesocumulates son rocas con entre 93 y 85% minerales acumulados en una masa de tierra.
• Ortocumulados son rocas que contienen entre 85 y 75% minerales acumulados en masa de tierra.

Las rocas acumuladas generalmente se nombran según los minerales acumulados en orden de abundancia, y luego el tipo de acumulación (acumulado, mesocumulado, ortocumulado) y luego las fases accesorias o menores. Por ejemplo:

• Una capa con 50% de plagioclasa, 40% de piroxeno, 5% de olivina y 5% de tierra (en esencia un gabbro) se denominaría un adcumulado plagioclase-pyroxene con olivino accesorio.
• Una roca que consiste en 80% olivino, 5% magnetita y 15% de tierra es una olivine mesocumulate, (en esencia una peridotita).

La terminología acumulada es apropiada para su uso al describir rocas acumuladas. En intrusiones que tienen una composición uniforme y capas texturales y mineralógicas mínimas o acumulaciones de cristales visibles, no es apropiado describirlas de acuerdo con esta convención.

Geoquímica

Las rocas acumuladas, debido a que son fraccionados de un magma parental, no deben usarse para inferir la composición del magma a partir del cual se formaron. La química del propio acumulado puede informar sobre la composición del fundido residual, pero es necesario considerar varios factores.

Química

La química de un acumulado puede informar sobre la temperatura, la presión y la química de la masa fundida a partir de la cual se formó, pero es necesario conocer la cantidad de minerales que coprecipitan, al igual que la química o las especies minerales del precipitado. minerales. Esto se ilustra mejor con un ejemplo;

Como ejemplo, un magma de composición basáltica que está precipitando acumulados de anortita plagioclasa más enstatita piroxeno está cambiando su composición mediante la eliminación de los elementos que componen los minerales precipitados. En este ejemplo, la precipitación de anortita (un feldespato de calcio y aluminio) elimina el calcio de la masa fundida, que se vuelve más empobrecida en calcio. La enstatita que precipita de la masa fundida eliminará el magnesio, por lo que la masa fundida se agota en estos elementos. Esto tiende a enriquecer la concentración de otros elementos, normalmente sodio, potasio, titanio y hierro.

La roca que esté formada por los minerales acumulados no tendrá la misma composición que el magma. En el ejemplo anterior, el acumulado de anortita + enstatita es rico en calcio y magnesio, y la masa fundida está empobrecida en calcio y magnesio. La roca acumulada es un acumulado de plagioclasa-piroxeno (un gabro) y la masa fundida ahora tiene una composición más félsica y aluminosa (con tendencia hacia composiciones de andesita).

En el ejemplo anterior, la plagioclasa y el piroxeno no necesitan ser composiciones puras de miembros finales (anortita-enstatita) y, por lo tanto, el efecto del agotamiento de los elementos puede ser complejo. Los minerales pueden precipitarse en cualquier proporción dentro del acumulado; dichos acumulados pueden ser 90% plagioclasa: 10% enstatita, hasta 10% plagiclasa: 90% enstatita y seguir siendo un gabro. Esto también altera la química del acumulado y el agotamiento de la masa fundida residual.

Se puede ver que el efecto sobre la composición del fundido residual dejado por la formación del acumulado depende de la composición de los minerales que precipitan, el número de minerales que coprecipitan al mismo tiempo y la proporción de minerales que coprecipitan. En la naturaleza, los acumulados suelen formarse a partir de 2 especies minerales, aunque se conocen rangos de 1 a 4 especies minerales. Las rocas acumuladas que se forman a partir de un solo mineral a menudo reciben el nombre del mineral; por ejemplo, un acumulado de magnetita del 99% se conoce como magnetitita.

Un ejemplo específico es la intrusión de Skaergaard en Groenlandia. En Skaergaard una intrusión de 2500 m de espesor muestra una capa química y mineralógica distinta:

• Plagioclase varía según An₆₆ cerca de la base de An₃₀ cerca de la parte superior (An_xx = porcentaje de anorcita)
  • CaO 10,5% base a 5,1% superior; Na₂O + K₂O 2,3% base a 5,9% superior
• Olivine varía de Fo₅₇ cerca de la base a Fo₀ en la parte superior_xx = porcentaje de forsterita del olivino)
  • MgO 11,6% base a 1,7% superior; FeO 9,3% base a 22,7% superior

Se interpreta que el Skaergaard cristalizó en una única cámara de magma confinada.

Química de fusión residual

Una forma de inferir la composición del magma que creó las rocas acumuladas es medir la química de la masa subterránea, pero esa química es problemática o imposible de muestrear. De lo contrario, se deben utilizar cálculos complejos de capas acumuladas promedio, lo cual es un proceso complejo. Alternativamente, la composición del magma se puede estimar asumiendo ciertas condiciones de la química del magma y probándolas en diagramas de fases utilizando química mineral medida. Estos métodos funcionan bastante bien para acumulados formados en condiciones volcánicas (es decir, komatiitas). La investigación de las condiciones del magma de grandes intrusiones ultramáficas en capas está más plagada de problemas.

Estos métodos tienen sus inconvenientes, principalmente que todos deben hacer ciertas suposiciones que rara vez son ciertas en la naturaleza. El principal problema es que en grandes intrusiones ultramáficas, la asimilación de las rocas de la pared tiende a alterar la química del fundido a medida que pasa el tiempo, por lo que medir las composiciones de la masa del suelo puede resultar insuficiente. Los cálculos del balance de masa mostrarán desviaciones de los rangos esperados, lo que puede inferir que se ha producido una asimilación, pero luego se debe emprender más química para cuantificar estos hallazgos.

En segundo lugar, las grandes intrusiones ultramáficas rara vez son sistemas sellados y pueden estar sujetas a inyecciones regulares de magma fresco y primitivo, o a una pérdida de volumen debido a una mayor migración ascendente del magma (posiblemente para alimentar respiraderos volcánicos o enjambres de diques). En tales casos, el cálculo de la química del magma puede resolver nada más que la presencia de estos dos procesos que afectaron la intrusión.

Aunque cristaliza a alta temperatura, el acumulado puede volver a fundirse cuando más tarde es invadido por un umbral o dique de magma.

Importancia económica

La importancia económica de las rocas acumuladas está mejor representada por tres clases de depósitos minerales que se encuentran en intrusiones estratificadas desde ultramáficas hasta máficas.

• Cumulados minerales silicatos
• Cumulados minerales de óxido
• Sulfide melt cumulates

Acumulación de minerales de silicato

Los minerales de silicato rara vez son lo suficientemente valiosos como para justificar su extracción como mineral. Sin embargo, algunas intrusiones de anortosita contienen concentraciones de anortita tan pura que se extraen para obtener feldespato, para su uso en refractarios, fabricación de vidrio, semiconductores y otros usos diversos (pasta de dientes, cosméticos, etc.).

El mineral de óxido se acumula

Los minerales de óxido se acumulan en intrusiones en capas cuando la cristalización fraccionada ha progresado lo suficiente como para permitir la cristalización de minerales de óxido que son invariablemente una forma de espinela. Esto puede ocurrir debido al enriquecimiento fraccionado de la masa fundida en hierro, titanio o cromo.

Estas condiciones son creadas por el fraccionamiento a alta temperatura de olivino o piroxeno altamente magnesiano, lo que provoca un enriquecimiento relativo de hierro en la masa fundida residual. Cuando el contenido de hierro de la masa fundida es suficientemente alto, la magnetita o la ilmenita cristalizan y, debido a su alta densidad, forman rocas acumuladas. La cromita generalmente se forma durante el fraccionamiento de piroxeno a bajas presiones, donde el cromo se rechaza de los cristales de piroxeno.

Estas capas de óxido forman depósitos lateralmente continuos de rocas que contienen más del 50% de minerales de óxido. Cuando los minerales de óxido exceden el 90% del volumen del intervalo, la roca se puede clasificar según el mineral de óxido, por ejemplo magnetitita, ilmenitita o cromitita. En sentido estricto, se trataría de ortoacumulados de magnetita, ortoacumulados de ilmenita y ortoacumulados de cromita.

Segregaciones de minerales sulfurados

Los minerales de sulfuro acumulados en intrusiones estratificadas son una fuente importante de níquel, cobre, elementos del grupo del platino y cobalto. Los depósitos de una 'matriz' de sulfuro-silicato mixto, masivo o mixto. de pentlandita, calcopirita, pirrotita y/o pirita, ocasionalmente con cobaltita y sulfuros de platino-telurio. Estos depósitos se forman por la inmiscibilidad de la fusión entre sulfuros y silicatos fundidos en un magma saturado de azufre.

No son estrictamente una roca acumulada, ya que el sulfuro no se precipita como un mineral sólido, sino como un líquido de sulfuro inmiscible. Sin embargo, se forman mediante los mismos procesos y se acumulan debido a su alto peso específico, pudiendo formar "arrecifes" de sulfuro lateralmente extensos. Los minerales de sulfuro generalmente forman una matriz intersticial para formar un acumulado de silicato.

Las segregaciones de minerales sulfurados sólo pueden formarse cuando un magma alcanza la saturación de azufre. En las rocas máficas y ultramáficas forman depósitos económicos del grupo del níquel, el cobre y el platino (PGE), porque estos elementos son calcófilos y están fuertemente divididos en la masa fundida de sulfuro. En casos raros, las rocas félsicas se saturan de azufre y forman segregaciones de sulfuro. En este caso, el resultado típico es una forma diseminada de mineral de sulfuro, generalmente una mezcla de pirrotita, pirita y calcopirita, que forma una mineralización de cobre. Es muy raro, pero no desconocido, ver rocas de sulfuro acumuladas en intrusiones graníticas.