Fusión y entorno tectónico
Fusión y tectónica de placas
La mayor parte del magma se origina en el manto
superior de la Tierra, por lo que efectivamente, la mayoría del magma es originalmente de una misma composición: basáltica. Los lugares donde se origina el magma es en los límites de las
placas, porque es ahi donde se dan las condiciones para que el material terrestre pueda fundirse.
En los límites divergentes, el origen del magma está asociado con la expansión
del fondo oceánico y, en las zonas de subducción, se asocia con el descenso de la
litosfera oceánica hacia el manto. Enseguida se explican como es que ocurren tales condiciones para la fusión en estas zonas
¿Cómo ocurre la fusión?
Para entender la fusión debemos considerar primero, como bien entendieron los primeros mineros, que la temperatura de la Tierra aumenta con la profundidad, lo que se conoce como, Gradiente Geotérmico. Esta tasa de incremento, en la corteza superior, es de de alrededor de 20 a 30°C por cada kilómetro y a mayor profundidad la tasa es menos pronunciada. En la corteza continental esta tasa de aumento es más lenta, en tanto que en la corteza oceánica se llegan a mas altas temperaturas a menor profundidad.
Izquierda: gráfica que ilustra el gradiente geotérmico a profundidad en comparación con la curva de fusión de la peridotita.
Derecha isométrico del interior de la Tierra que ilustra la variación del aumento de temperatura a profundidad bajo la corteza continental y oceánica
Si comparamos la curva del
gradiente geotérmico con la curva del punto de fusión de la peridotita, que es la roca que
se tiene en el manto, podemos notar que mientras la temperatura de fusión sea más alta que el
gradiente geotérmico, el manto permanece sólido, en estas condiciones no se podrían fundir las rocas del interior de la Tierra. Sin embargo, los
procesos tectónicos pueden desencadenar la fusión.
Esto es debido a que hay procesos, en ciertas condiciones tectónicas, que inducen condiciones fìsicas que reducen el punto de fusión o, que incrementan el calentamiento de la corteza. De tal forma que las causa físicas que pueden generar magma son:
(1) La disminución de presión (descompresión), lo que produce que la temperatura de fusión baje.
(2) La introducción de
agua, lo cual reduce la temperatura de fusión.
(3) El calentamiento
de las rocas de la corteza por encima de su temperatura de fusión, lo que produce magma
¿Cuáles son los procesos tectónicos en los que se dan estas condiciones fìsicas?
1.- Fusión por
descompresión.
La presión en las rocas del interior de la Tierra se produce por el peso de las rocas superiores, esto es, debido al confinamiento. Pero si la presión disminuye debido a algún proceso tectónico, la temperatura de fusión baja.
¿Donde ocurre?Dondequiera que la roca sólida y caliente del manto tenga la posibilidad de ascender, desplazándose así a regiones de menor presión.
Por ejemplo en las zonas de tensión a lo largo de las dorsales
oceánicas, donde las placas, ya sea oceánicas o continentales divergen. Debajo de la dorsal (o rift continental), la roca caliente del
manto asciende y se funde generando un magma que rellena los huecos de las rocas
que se desplazaron horizontalmente, alejándose de la dorsal.
También ocurre este tipo de fusión cuando las columnas ascendentes del manto alcanzan el manto superior, si
alcanza la superficie se genera vulcanismo de punto caliente.
2.- Fusión por adición de
agua.- El agua y los volátiles disminuyen el punto de fusión de las rocas. Es
decir, si agregamos agua a una roca, ésta se funde a una temperatura menor.
¿Donde ocurre?
La introducción de
agua en la roca capaz de bajar el punto de fusión y generar magma, ocurre
en los limites de placas. Durante la subducción las placas frías arrastran agua
del oceáno y al hundirse, el calor y la presión expulsan el agua del trozo (slab) de
corteza oceánica que se hunde. Los fluidos migran hacia arriba, donde se encuentra una cuña del manto, o parte más baja de la litosfera con composición del manto. Esto ocurre a profundidades de alrededor de 100 km, donde por el gradiente geotérmico se tiene una alta
temperatura, de tal forma que al añadirse el agua "exprimida" del slab que está por abajo, esto es suficiente para que se provoque una
fusión parcial, generando un magma basáltico.
Una vez formado el magma, asciende con fuerza a la superficie, sin embargo queda frecuentemente atrapado en "bolsas" debajo de la corteza, la cual tiene rocas de menor densidad y ya muy cercanas a su punto de fusión. De esta forma el magma basáltico calienta a las rocas superiores de la corteza, fundiéndolas parcialmente e incorporándolas al magma, generando así un magma más silíceo. Como este magma es menos denso y más viscoso (andesítico a riolítico), cuando tiene oportunidad de alcanzar la superficie, tiende a producir las erupciones explosivas que asociamos con los limites de placas convergentes.
Formación de magma por descompresión en dorsales oceánicas y puntos calientes y
por incorporación de agua en las zonas de subducción de placas
Si las rocas de la corteza se calientan por encima de su punto de fusión, se produce magma.
¿Donde ocurre?
En los limites de placas continentales se producen colisiones que dan lugar a cinturones montañosos (orógenos), engrosándose la corteza considerablemente. A profundidades considerables puede ocurrir fusión parcial, formándose magmas graníticos con erupciones explosivas. Esta fusión puede además ser inducida en ocasiones, por columnas ascendentes del manto (plumas), que sobrecalientan la corteza inferior y generar por asimilación magmas de composición riolítica con erupciones muy explosivas.
Asimilación y mezcla de magmas
Trabajos más recientes
indican que, adicionalmente a la diferenciación magmática que vimos atrás, una
vez que se forma un cuerpo de magma, la incorporación de material extraño
también puede cambiar su composición. Por ejemplo, en entornos cercanos a la
superficie donde las rocas son frágiles, el magma que empuja hacia arriba, puede
causar numerosas fracturas en la roca suprayacente. La fuerza del magma
inyectado suele ser suficiente para desalojar e incorporar la roca madre
circundante.
Mezcla de magmas en tiempo separados el cuerpo 1 del 2 y en tiempo 2 se unen los cuerpos y mezclan los magmas
La fusión e incorporaciónde bloques de la corteza, es lo que se denomina asimilación magmática, con ello cambia la composición química general del cuerpo de magma.
Otro medio por el cual se puede alterar la composición del magma se llama mezcla de magma. Esto puede ocurrir durante el ascenso de dos cuerpos de magma químicamente distintos, a medida que la el cuerpo de masa más boyante supera al cuerpo que asciende más lentamente. Una vez que se unen ambos los magmas de ambos cuerpos, el fluido convectivo los agita mezclándolos, con lo que se genera una masa única que tiene una composición intermedia.
Asimilación de la roca encajonante de un magma (foto modificada de Wikipedia:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/01/Diff%C3%A9renciation_magmatique.png)
