En geología , una intrusión ígnea (o cuerpo intrusivo [1] o simplemente intrusión [2] ) es un cuerpo de roca ígnea intrusiva que se forma por cristalización de magma que se enfría lentamente debajo de la superficie de la Tierra . Las intrusiones tienen una amplia variedad de formas y composiciones, ilustradas por ejemplos como Palisades Sill de Nueva York y Nueva Jersey ; [3] las Montañas Henry de Utah ; [4] el Complejo Ígneo Bushveld de Sudáfrica ; [5] Shiprock en Nuevo México ; [6] la intrusión de Ardnamurchan en Escocia; [7] y el Batolito de Sierra Nevada de California . [8]
Debido a que la roca sólida en la que penetra el magma es un excelente aislante , el enfriamiento del magma es extremadamente lento y la roca ígnea intrusiva es de grano grueso ( fanerítica ). Las rocas ígneas intrusivas se clasifican por separado de las rocas ígneas extrusivas , generalmente en función de su contenido mineral . Las cantidades relativas de cuarzo , feldespato alcalino , plagioclasa y feldespatoide son particularmente importantes en la clasificación de rocas ígneas intrusivas. [9] [10]
Las intrusiones deben desplazar el country rock existente para hacerse espacio. La cuestión de cómo se produce esto se denomina problema de la habitación y sigue siendo objeto de investigación activa en muchos tipos de intrusiones. [11]
El término plutón está mal definido [12] , pero se ha utilizado para describir una intrusión emplazada a gran profundidad; [13] como sinónimo de todas las intrusiones ígneas; [14] como categoría de basurero para intrusiones cuyo tamaño o carácter no están bien determinados; [15] o como nombre de una intrusión muy grande [16] o de una cámara de magma cristalizado . [17] Un plutón que ha invadido y oscurecido el contacto entre un terreno y la roca adyacente se llama plutón de costura .
Las intrusiones se dividen en términos generales en intrusiones discordantes , que atraviesan la estructura existente de la roca del país, e intrusiones concordantes que se introducen paralelas a la ropa de cama o la tela existente . [18] Estos se clasifican además según criterios tales como tamaño, modo evidente de origen o si tienen forma tabular. [1] [2]
Una suite intrusiva es un conjunto de intrusiones relacionadas en el tiempo y el espacio. [19] [20] [21]
Los diques son intrusiones tabulares discordantes, que toman la forma de láminas que atraviesan lechos de roca existentes. [22] Suelen resistir la erosión, por lo que destacan como muros naturales en el paisaje. Su espesor varía desde películas de un milímetro hasta más de 300 metros (980 pies) y una hoja individual puede tener un área de 12.000 kilómetros cuadrados (4.600 millas cuadradas). También varían ampliamente en composición. Los diques se forman por fractura hidráulica de la roca rural por magma bajo presión, [23] y son más comunes en regiones de tensión de la corteza terrestre . [24]
Los diques de anillo [25] y de láminas de cono son diques con formas particulares que se asocian a la formación de calderas . [26]
Los cuellos volcánicos son conductos de alimentación de volcanes que han quedado expuestos por la erosión . Las exposiciones superficiales suelen ser cilíndricas, pero la intrusión a menudo se vuelve elíptica o incluso en forma de trébol en la profundidad. Los diques a menudo irradian desde un cuello volcánico, lo que sugiere que los cuellos tienden a formarse en las intersecciones de los diques donde el paso del magma está menos obstruido. [11]
Los diatremas y los tubos de brecha son cuerpos de brecha en forma de tubos que se forman por tipos particulares de erupciones explosivas . [27] Como han llegado a la superficie, en realidad son extrusiones, pero el material que no entró en erupción es una intrusión y, de hecho, debido a la erosión, puede ser difícil de distinguir de una intrusión que nunca llegó a la superficie cuando era magma/lava. El material de la raíz de una diatrema es idéntico al material intrusivo cercano, si existe, que nunca alcanzó la superficie cuando se formó.
Una acción es una intrusión discordante no tabular cuya exposición cubre menos de 100 kilómetros cuadrados (39 millas cuadradas). Aunque esto parece arbitrario, particularmente porque la exposición puede ser sólo la punta de un cuerpo intrusivo más grande, la clasificación es significativa para cuerpos que no cambian mucho en área con la profundidad y que tienen otras características que sugieren un origen y modo de emplazamiento distintivos. [28]
Los batolitos son intrusiones discordantes con un área expuesta superior a 100 kilómetros cuadrados (39 millas cuadradas). Algunos son de tamaño realmente enorme y sus contactos inferiores rara vez quedan expuestos. Por ejemplo, el Batolito Costero del Perú tiene 1.100 kilómetros (680 millas) de largo y 50 kilómetros (31 millas) de ancho. Suelen formarse a partir de magma rico en sílice , y nunca de gabro u otra roca rica en minerales máficos, pero algunos batolitos están compuestos casi en su totalidad por anortosita . [29]
Un alféizar es una intrusión tabular concordante, que normalmente toma la forma de una lámina paralela a los lechos sedimentarios. Por lo demás, son similares a los diques. La mayoría son de composición máfica , relativamente baja en sílice, lo que les confiere la baja viscosidad necesaria para penetrar entre lechos sedimentarios. [23]
Un lacolito es una intrusión concordante con una base plana y un techo abovedado. Los lacolitos normalmente se forman a poca profundidad, menos de 3 kilómetros (1,9 millas), [30] y en regiones de compresión de la corteza. [24]
Los lopolitos son intrusiones concordantes con forma de platillo, algo parecido a un lacolito invertido, pero pueden ser mucho más grandes y formarse mediante diferentes procesos. Su inmenso tamaño promueve un enfriamiento muy lento, y esto produce una segregación mineral inusualmente completa llamada intrusión en capas . [31]
La fuente última de magma es el derretimiento parcial de la roca en el manto superior y la corteza inferior . Esto produce magma que es menos denso que su roca fuente. Por ejemplo, un magma granítico, que tiene un alto contenido de sílice, tiene una densidad de 2,4 Mg/m 3 , mucho menos que los 2,8 Mg/m 3 de la roca metamórfica de alta ley. Esto le da al magma una tremenda flotabilidad, de modo que el ascenso del magma es inevitable una vez que se ha acumulado suficiente magma. Sin embargo, la cuestión de cómo grandes cantidades de magma son capaces de desplazar las rocas rurales para hacerse espacio (el problema del espacio ) sigue siendo un tema de investigación. [11]
La composición del magma y la roca rural y las tensiones que afectan a la roca rural influyen fuertemente en los tipos de intrusiones que tienen lugar. Por ejemplo, cuando la corteza está experimentando extensión, el magma puede elevarse fácilmente hacia fracturas tensionales en la corteza superior para formar diques. [11] Cuando la corteza está bajo compresión, el magma a poca profundidad tenderá a formar lacolitos, y el magma penetrará en los lechos menos competentes, como los lechos de esquisto. [24] Los diques anulares y las láminas cónicas se forman sólo a poca profundidad, donde se puede elevar o bajar un tapón de roca suprayacente. [32] Los inmensos volúmenes de magma involucrados en los batolitos pueden abrirse camino hacia arriba sólo cuando el magma es altamente silícico y flotante, y probablemente lo hagan como diapiros en la corteza profunda dúctil y a través de una variedad de otros mecanismos en la corteza superior frágil. . [33]
Las intrusiones ígneas pueden formarse a partir de un único evento magmático o de varios eventos incrementales. La evidencia reciente sugiere que la formación incremental es más común en el caso de grandes intrusiones. [34] [35] Por ejemplo, Palisades Sill nunca fue un solo cuerpo de magma de 300 metros (980 pies) de espesor, sino que se formó a partir de múltiples inyecciones de magma. [36] Un cuerpo intrusivo se describe como múltiple cuando se forma a partir de inyecciones repetidas de magma de composición similar, y como compuesto cuando se forma a partir de inyecciones repetidas de magma de composición diferente. Un dique compuesto puede incluir rocas tan diferentes como granofiro y diabasa . [37]
Si bien a menudo hay poca evidencia visual de múltiples inyecciones en el campo, existe evidencia geoquímica. [38] La zonificación del circón proporciona evidencia importante para determinar si un solo evento magmático o una serie de inyecciones fueron los métodos de emplazamiento.
Es probable que se formen grandes intrusiones félsicas a partir del derretimiento de la corteza inferior que ha sido calentada por una intrusión de magma máfico del manto superior. Las diferentes densidades del magma félsico y máfico limitan la mezcla, de modo que el magma silícico flota sobre el magma máfico. La mezcla tan limitada que tiene lugar da como resultado pequeñas inclusiones de roca máfica que se encuentran comúnmente en granitos y granodioritas. [39]
Una intrusión de magma pierde calor hacia la roca circundante a través de la conducción de calor. Cerca del contacto de material caliente con material frío, si el material caliente tiene inicialmente una temperatura uniforme, el perfil de temperatura a través del contacto viene dado por la relación
donde es la temperatura inicial del material caliente, k es la difusividad térmica (típicamente cercana a 10 −6 m 2 s −1 para la mayoría de los materiales geológicos), x es la distancia desde el contacto y t es el tiempo desde la intrusión. Esta fórmula sugiere que el magma cercano al contacto se enfriará rápidamente mientras que la roca cercana al contacto se calienta rápidamente, mientras que el material más alejado del contacto tardará mucho más en enfriarse o calentarse. [40] Así, a menudo se encuentra un margen frío en el lado de intrusión del contacto, [41] mientras que una aureola de contacto se encuentra en el lado de la roca rural. El margen enfriado tiene un grano mucho más fino que la mayoría de la intrusión y puede tener una composición diferente, lo que refleja la composición inicial de la intrusión antes de que la cristalización fraccionada, la asimilación de la roca rural o nuevas inyecciones magmáticas modificaran la composición del resto de la intrusión. [42] Las isotermas (superficies de temperatura constante) se propagan fuera del margen según una ley de la raíz cuadrada, [40] de modo que si el metro más exterior del magma tarda diez años en enfriarse hasta una temperatura determinada, el siguiente metro hacia dentro tardará diez años en enfriarse hasta una temperatura determinada. 40 años, el próximo tardará 90 años, y así sucesivamente.
Esto es una idealización, y procesos como la convección del magma (donde el magma enfriado junto al contacto se hunde hasta el fondo de la cámara de magma y el magma más caliente ocupa su lugar) pueden alterar el proceso de enfriamiento, reduciendo el espesor de los márgenes enfriados y acelerando al mismo tiempo el enfriamiento del magma. la intrusión en su conjunto. [43] Sin embargo, está claro que los diques delgados se enfriarán mucho más rápido que las intrusiones más grandes, lo que explica por qué las pequeñas intrusiones cerca de la superficie (donde la roca rural está inicialmente fría) suelen ser casi tan finas como la roca volcánica.
Las características estructurales del contacto entre la intrusión y la roca dan pistas sobre las condiciones en las que tuvo lugar la intrusión. Las intrusiones catazonales tienen una aureola espesa que desciende hacia el cuerpo intrusivo sin un margen definido, lo que indica una reacción química considerable entre la intrusión y la roca rural, y a menudo tienen amplias zonas de migmatita . Las foliaciones en la intrusión y la roca rural circundante son aproximadamente paralelas, con indicios de deformación extrema en la roca rural. Se interpreta que estas intrusiones se han producido a gran profundidad. Las intrusiones mesozonales tienen un grado mucho menor de metamorfismo en sus aureolas de contacto, y el contacto entre el country rock y la intrusión es claramente discernible. Las migmatitas son raras y la deformación de las rocas rurales es moderada. Se interpreta que estas intrusiones se producen a media profundidad. Las intrusiones epizonales son discordantes con la roca rural y tienen contactos agudos con márgenes fríos, con metamorfismo limitado en una aureola de contacto y, a menudo, contienen fragmentos xenolíticos de roca rural que sugieren una fractura frágil. Se interpreta que tales intrusiones ocurren a poca profundidad y comúnmente están asociadas con rocas volcánicas y estructuras de colapso. [44]
Una intrusión no cristaliza todos los minerales a la vez; más bien, hay una secuencia de cristalización que se refleja en la serie de reacciones de Bowen . Los cristales formados al principio del enfriamiento son generalmente más densos que el magma restante y pueden depositarse en el fondo de un gran cuerpo intrusivo. Esto forma una capa acumulada con textura y composición distintivas. [45] Estas capas acumuladas pueden contener valiosos depósitos de mineral de cromita . [46] [47] El vasto complejo ígneo de Bushveld de Sudáfrica incluye capas acumuladas del tipo de roca rara, cromitita, compuesta de 90% de cromita, [48]
