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Las rocas acumuladas son rocas ígneas formadas por la acumulación de cristales de magma, ya sea por sedimentación o flotación. Las rocas acumuladas reciben su nombre según su textura ; la textura de la roca acumulada es un diagnóstico de las condiciones de formación de este grupo de rocas ígneas. Las rocas acumuladas pueden depositarse sobre otras rocas acumuladas más antiguas de diferente composición y color, lo que generalmente le da a la roca acumulada un aspecto estratificado o bandeado.
Las rocas acumuladas son el producto típico de la precipitación de cristales sólidos de una cámara magmática en proceso de fraccionamiento . Estas acumulaciones suelen producirse en el suelo de la cámara magmática, aunque también pueden producirse en los techos si la plagioclasa de anortita es capaz de flotar libre de un material fundido máfico más denso. [1]
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 .
Los acumulativos se nombran según su mineralogía dominante y el porcentaje de cristales respecto de su masa fundamental (Hall, 1996).
Las rocas acumuladas se nombran generalmente según los minerales acumulados en orden de abundancia, y luego según el tipo de acumulación (acumulada, mesoacumulada, ortoacumulada) y, por último, según las fases accesorias o menores. Por ejemplo:
La terminología acumulada es adecuada para describir rocas acumuladas. En intrusiones que tienen una composición uniforme y una estratificación mineralógica y textural mínima o acumulaciones de cristales visibles, no es adecuado describirlas según esta convención.
Las rocas acumuladas, al ser fracciones de un magma parental, no deben utilizarse para inferir la composición del magma del que se formaron. La química de las rocas acumuladas en sí puede informar sobre la composición del material fundido residual, pero es necesario considerar varios factores.
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, así como la química o las especies minerales de los minerales precipitados. [2] Esto se ilustra mejor con un ejemplo;
Por ejemplo, un magma de composición basáltica que precipita acumulaciones de plagioclasa de anortita más piroxeno de enstatita cambia su composición mediante la eliminación de los elementos que forman los minerales precipitados. En este ejemplo, la precipitación de anortita (un feldespato de aluminio y calcio ) elimina el calcio del material fundido, que se empobrece más en calcio. La enstatita que se precipita del material fundido eliminará el magnesio, por lo que el material fundido se empobrece en estos elementos. Esto tiende a enriquecer la concentración de otros elementos, normalmente sodio, potasio, titanio y hierro.
La roca 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 el material fundido está empobrecido en calcio y magnesio. La roca acumulada es un acumulado de plagioclasa-piroxeno (un gabro) y el material fundido ahora tiene una composición más félsica y aluminosa (con tendencia a las composiciones de andesita ).
En el ejemplo anterior, la plagioclasa y el piroxeno no necesitan ser composiciones de miembros terminales puros (anortita-enstatita), y por lo tanto el efecto del agotamiento de elementos puede ser complejo. Los minerales pueden precipitarse en cualquier proporción dentro del acumulado; dichos acumulados pueden tener un 90% de plagioclasa:10% de enstatita, hasta un 10% de plagioclasa:90% de enstatita y seguir siendo un gabro. Esto también altera la química del acumulado y las disminuciones del material fundido residual.
Se puede observar que el efecto sobre la composición del material fundido residual que queda tras la formación del cumulado depende de la composición de los minerales que precipitan, del número de minerales que coprecipitan al mismo tiempo y de la proporción de los minerales que coprecipitan. En la naturaleza, los cumulados suelen formarse a partir de 2 especies minerales, aunque se conocen rangos de 1 a 4 especies minerales. Las rocas cumuladas que se forman a partir de un solo mineral suelen recibir el nombre del mineral; por ejemplo, un cumulado de magnetita al 99 % se conoce como magnetitita.
Un ejemplo específico es la intrusión de Skaergaard en Groenlandia . En Skaergaard, una intrusión estratificada de 2500 m de espesor muestra una estratificación química y mineralógica distintiva: [3]
Se interpreta que el Skaergaard cristalizó a partir de una única cámara de magma confinada. [3]
Una forma de inferir la composición del magma que creó las rocas acumuladas es medir la química de la masa fundamental, pero esa química es problemática o imposible de muestrear. De lo contrario, se deben utilizar cálculos complejos de promedios de capas acumuladas, lo que 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 fase utilizando la química mineral medida. Estos métodos funcionan bastante bien para acumulaciones formadas en condiciones volcánicas (es decir, komatitas ). Investigar las condiciones del magma de grandes intrusiones ultramáficas en capas es más problemático.
Estos métodos tienen sus inconvenientes, principalmente que todos ellos deben hacer ciertas suposiciones que rara vez se cumplen en la naturaleza. El problema principal es que en las grandes intrusiones ultramáficas, la asimilación de las rocas de la pared tiende a alterar la química del material fundido a medida que pasa el tiempo, por lo que la medición de las composiciones de la masa fundamental puede resultar insuficiente. Los cálculos del balance de masa mostrarán desviaciones de los rangos esperados, lo que puede inferir que se ha producido la asimilación, pero luego se deben realizar más análisis químicos 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 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 han afectado a la intrusión.
Aunque se cristaliza a alta temperatura, el cumulado puede volver a fundirse cuando más tarde es invadido por un umbral o dique de magma. [4]
La importancia económica de las rocas acumuladas está mejor representada por tres clases de depósitos minerales que se encuentran en intrusiones estratificadas ultramáficas a máficas.
Los minerales de silicato rara vez son lo suficientemente valiosos como para justificar su extracción como mena. Sin embargo, algunas intrusiones de anortosita contienen concentraciones de anortita tan puras que se extraen de ellas para obtener feldespato , que se utiliza en refractarios , fabricación de vidrio, semiconductores y otros usos diversos ( pasta de dientes , cosméticos , etc.).
Los minerales de óxido se acumulan en forma de intrusiones estratificadas cuando la cristalización fraccionada ha avanzado lo suficiente como para permitir la cristalización de minerales de óxido que invariablemente son una forma de espinela . Esto puede suceder debido al enriquecimiento fraccional de la masa fundida en hierro , titanio o cromo .
Estas condiciones se crean mediante el fraccionamiento a alta temperatura de olivino o piroxeno altamente magnésico, 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 se forma generalmente durante el fraccionamiento de piroxeno a bajas presiones, donde el cromo es rechazado de los cristales de piroxeno.
Estas capas de óxido forman depósitos laterales continuos de rocas que contienen más del 50% de minerales de óxido. Cuando los minerales de óxido superan el 90% del volumen del intervalo, la roca puede clasificarse según el mineral de óxido, por ejemplo, magnetitita , ilmenitita o cromitita . Estrictamente hablando, estas serían ortocumulados de magnetita, ortocumulados de ilmenita y ortocumulados de cromita.
Los minerales de sulfuro acumulados en intrusiones estratificadas son una fuente importante de níquel , cobre , elementos del grupo del platino y cobalto . Se forman depósitos de una "matriz" mixta de sulfuro-silicato o de masas mixtas de pentlandita , calcopirita , pirrotita y/o pirita , ocasionalmente con cobaltita y sulfuros de platino y telurio. Estos depósitos se forman por inmiscibilidad de la masa fundida entre sulfuros y silicatos fundidos en un magma saturado de azufre.
No son estrictamente rocas acumuladas, ya que el sulfuro no se precipita como mineral sólido, sino como sulfuro líquido inmiscible . Sin embargo, se forman por los mismos procesos y se acumulan debido a su alta gravedad específica , y pueden formar "arrecifes" de sulfuro extensos lateralmente. Los minerales de sulfuro generalmente forman una matriz intersticial en un acumulado de silicato.
Las segregaciones minerales de sulfuro sólo pueden formarse cuando un magma alcanza la saturación de azufre. En rocas máficas y ultramáficas forman depósitos económicos de níquel, cobre y platino (PGE) porque estos elementos son calcófilos y están fuertemente repartidos en el sulfuro fundido. 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, normalmente una mezcla de pirrotita, pirita y calcopirita, que forma mineralización de cobre. Es muy raro, pero no desconocido, ver rocas de sulfuro acumuladas en intrusiones graníticas.