1. Formación y Consistencia de Estructuras Ígneas

¿Cómo se forman y en qué consisten las siguientes estructuras ígneas?

1. Batolitos: Cuerpos de material magmático de forma redondeada que se abren hacia la base. Su profundidad es desconocida. Su pendiente va hacia la corteza y poseen más de 100 km² de superficie.

2. Calderas volcánicas: Depresiones que se ubican en la parte superior del volcán, formadas cuando los cráteres superan los 300 metros de diámetro.

3. Hundimiento: Ocurre cuando el magma sale por las grietas y el material interno es eliminado violentamente, produciendo un vacío y, por ende, un hundimiento por gravedad.

4. Diques: Cuerpos tabulares que generalmente se forman cercanos a la superficie (estructuras pasivas). Están compuestos de material de carácter magmático y se introducen en zonas de debilidad o fracturas abiertas.

5. Coladas lávicas: Se forman cuando un magma sale a la superficie de forma relativamente suave, con escasa o ninguna actividad explosiva.

6. Filón manto (Sills): El magma se filtra por fallas, fisuras, debilidades estructurales y/o discontinuidades hasta quedar atrapado entre dos estratos. El magma se sitúa y consolida entre los estratos sin asimilar las rocas preexistentes.

7. Erupciones submarinas: En las erupciones volcánicas submarinas, la lava fluye desde el cráter solidificándose apenas entra en contacto con el agua. Este material se acumula y, cuando su volumen aumenta considerablemente, se agrieta en la superficie, pudiendo formar islas volcánicas.

2. Clasificación de Fragmentos Piroclásticos

¿En qué conceptos se basa la clasificación de los fragmentos piroclásticos?

Fragmentos Piroclásticos: Material de origen volcánico que sale a través de un conducto del volcán.

La clasificación se basa en el tamaño de los fragmentos:

• Bloques: > 64 mm.
• Bombas: 32 – 64 mm.
• Lapilli: 4 – 32 mm.
• Ceniza: < 4 mm.

3. Composición Mineralógica de Rocas Ígneas Esenciales

¿Cuál es la composición mineralógica aproximada (minerales esenciales) de las siguientes rocas ígneas? Obsidiana, Andesita, Monzonita, Granito.

• Obsidiana: Solidifica muy rápidamente, por lo que normalmente no es posible determinar su composición mineralógica debido a su naturaleza vítrea.

• Andesita: Plagioclasa sódica > 2/3 del feldespato total; feldespato potásico < 10%; cuarzo < 10%.

• Monzonita: Feldespato potásico (ortoclasa) está entre 1/3 y 2/3 del feldespato total; cuarzo < 5%.

• Granito: Feldespato potásico > 2/3 del feldespato total y cuarzo > 10%.

5. Factores que Alteran el Proceso de Cristalización Magmática

Los factores que alteran los procesos de cristalización son:

• Un alza de la presión confinante produce un alza en la temperatura de fusión de un mineral o mezcla.
• Un aumento en la concentración de CO₂ o H₂O produce una disminución del punto de fusión. El CO₂ aumenta la viscosidad del magma y el H₂O la disminuye.

7. Composición Química del Magma en Contextos Tectónicos

Según el siguiente esquema de la tectónica global, indique y fundamente la composición química del magma generado en los puntos 1, 6, 4 y 7.

1. Cordilleras Meso-oceánicas: Composición basáltica (ultramáfica). Los magmas observados provienen directamente desde la parte superior del manto, producto de las corrientes de convección en ascenso que hay en dicho punto. Se observan pulsos magmáticos intermitentes de composición alcalina y toleítica. El primero ocurre cuando el magma es rico en álcalis y deficiente en sílice, y el segundo para el caso contrario.

2. Basaltos de Islas Oceánicas: Composición basáltica. Magmas alcalinos y toleíticos, dependiendo de la naturaleza del pulso magmático en ascensión.

3. Zona de Subducción: La fusión parcial de la corteza oceánica subducente y el posterior ascenso de dicho magma produce una mezcla de magmas basálticos y riolíticos, generando magmas calcoalcalinos en dichas zonas. Si el magma presenta altas concentraciones de potasio, su composición se denomina shoshonítica.

4. Hot Spot (Continental): Su composición es diversa según sea la naturaleza del magma ascendente y la de la porción de corteza continental en la que emerge. El magma inicial es un basalto alcalino, rico en álcalis.

10. Generación de Estructuras Ígneas Intrusivas y Extrusivas

¿Cómo se generan las siguientes estructuras ígneas?

• Cuello Volcánico: Si un volcán cesa repentinamente su actividad, el conducto central de magma, o chimenea, se solidifica formando una estructura rígida al interior del cono volcánico. Si el volcán es sometido a la acción meteorológica y diversos factores erosivos, el cono volcánico desaparece, dejando en la superficie la chimenea consolidada o cuello de volcán.

• Stock: Ascenso masivo de material magmático proveniente de un batolito del manto superior. El magma asimila las rocas preexistentes para luego consolidar. Si la estructura en stock abarca más de 100 km², se le denomina batolito.

• Sill: El magma se filtra por fallas, fisuras, debilidades estructurales y/o discontinuidades hasta quedar atrapado entre dos estratos. El magma se sitúa y consolida entre los estratos sin asimilar las rocas preexistentes.

• Dique: El magma asciende por fallas, fisuras, debilidades y/o discontinuidades, asimilando las rocas preexistentes y cortando los estratos más antiguos.

11. Comparación y Clasificación de Erupciones Volcánicas (Chaitén y Llaima)

Compare las explosiones de los volcanes Chaitén y Llaima y clasifíquelas según el tipo de esquema de erupciones conocido (hawaiano, stromboliano, vulcaniano, pliniano, peleano, freáticas, fisurales o submarinas).

Llaima: Su lava es más fluida, con bajas cantidades de gases (corresponden a magmas más básicos).

Chaitén: Gran cantidad de gases y ceniza volcánica (magma con gran contenido de SiO₂).

Clasificación:

• Llaima: Tipo de erupción Stromboliano, ya que no está todo el tiempo activo, produce pocos gases y su lava es fluida.

• Chaitén: Tipo de erupción Peleano o Vulcaniano, ya que produce mucha ceniza (material piroclástico) pero no existe una explosión violenta característica del tipo Pliniano.

14. Mecanismos de Ascenso de los Magmas Basálticos

¿Indique y explique el mecanismo de ascenso de los magmas basálticos?

Existen tres tipos teóricos sobre los mecanismos de ascenso del magma:

1. Flotabilidad: Se supone que el magma es de menor densidad que la de la corteza, y por esta diferencia de densidad ascendería. Esto solo explica el ascenso del magma granítico, por lo cual se formarían cuarzos y feldespatos.

2. Flujo de los Gases: Existiría un enriquecimiento de los volátiles en el magma basáltico, lo que provocaría un aumento del volumen, disminución de la densidad y disminución de la presión confinante. Esta disminución en la densidad haría ascender el magma.

3. Esfuerzos Tectónicos: Cualquier esfuerzo tectónico que se produzca en la cámara magmática hará que el magma pueda subir a la superficie.

15. Comportamiento de Mezclas Binarias en la Cristalización Magmática

En el proceso de cristalización magmática, las mezclas binarias de minerales se pueden comportar como mezclas de estructuras cristalinas semejantes o como mezclas de estructuras diferentes. Explique y grafique el comportamiento de mezclas de estructuras semejantes e indique y explique qué factores pueden alterar estos procesos de cristalización dentro de la cámara magmática.

Mezclas donde las redes cristalinas son parecidas:

1. Mezclas que forman series isomorfas a cualquier temperatura (T) con miscibilidad completa.
2. Mezclas que forman series isomorfas con miscibilidad completa solo a temperaturas elevadas.

Factores que pueden alterar este proceso:

• Presión: La disminución de la presión produce una disminución en el punto de fusión de los minerales.

• Agua: Los minerales, al combinarse con el agua, bajan su punto de fusión.

• Elementos Volátiles (CO₂): Los minerales, al combinarse con elementos volátiles como el dióxido de carbono, logran alcanzar su punto de fusión.

12. Clasificación y Correlación de Volcanes

Indique y explique la clasificación de los volcanes según su morfología y según el tipo de erupción y correlacione ambas clasificaciones.

Clasificación por Morfología

1. Conos de Ceniza: Estos conos se forman por el apilamiento de escorias o ceniza durante las erupciones basálticas, en las que predominan los materiales calientes solidificados en el aire, que caen en las proximidades del centro de emisión. Las paredes de un cono no pueden tener pendientes muy altas, por lo que generalmente tienen ángulos comprendidos entre 30° y 40°. Son de forma cónica, base circular, y no pocas veces exceden los 300 metros de altura.

2. Volcanes en Escudo: Son aquellos cuyo diámetro es mucho mayor que su altura. Se forman por la acumulación sucesiva de corrientes de lava muy fluidas, por lo que son de poca altura y pendiente ligera. Su topografía es suave y su cima forma una planicie.

3. Volcanes Estratificados (Estratovolcanes): Son los formados por capas de material fragmentario y corrientes de lava intercaladas, lo que indica que surgieron en épocas de actividad explosiva, seguidas por otras donde se arrojaron corrientes de lava fluida.

Tipos de Erupciones

La clasificación tradicional se basa en los nombres de los volcanes de los cuales constituyen una actividad típica, o de alguna erupción históricamente famosa.

• Hawaiana: Fluidos (basáltico). Similar a la Islandiana, pero con actividad central más pronunciada. Frecuente aparición de grandes fuentes de lava. (Correlación: Volcanes en Escudo).

• Stromboliana: Moderadamente fluido, dominan los basaltos. Erupciones más explosivas que las Hawaianas, con una mayor proporción de fragmentos y piroclastos. La actividad puede ser rítmica o continua. Producen conos de escoria de tamaño pequeño a regular. Ejemplo: Paricutín, 1943. (Correlación: Conos de Ceniza).

• Vulcaniana: Viscoso. Explosividad moderada a violenta con emisiones de fragmentos sólidos o semisólidos de lava juvenil, bloques líticos, cenizas y pómez. Producen conos de ceniza, de bloques o combinaciones. Ejemplos: El Chichón, marzo 28 de 1982. (Correlación: Estratovolcanes).

• Peleana: Viscoso. Similar a la vulcaniana, pero más explosiva, con emisiones de violentos flujos piroclásticos. Produce domos, espinas y conos de ceniza y pómez. (Correlación: Estratovolcanes).

• Erupciones Fisurales: Se originan a lo largo de una fractura o grieta de la corteza terrestre, que puede tener varios kilómetros de longitud. Las lavas, en general, son muy fluidas y se derraman a lo largo de la grieta, formando coladas casi horizontales de muchos kilómetros de extensión. Estas erupciones están relacionadas con lavas basálticas que son propias de las dorsales oceánicas, donde se expulsa material procedente del manto superior. (Correlación: Mesetas de lava).

• Erupciones Freáticas: Ocurren cuando, durante la ascensión del magma a la superficie, este entra en contacto con rocas del subsuelo impregnadas en agua. Se origina entonces una enorme cantidad de vapor que se acumula a gran presión y puede provocar explosiones mayores que las del tipo Peleano.

• Erupciones Submarinas: La lava fluye al cráter solidificándose apenas se pone en contacto con el agua. Este material se va acumulando y, cuando aumenta mucho su volumen, se agrieta en la superficie. Como resultado de estas erupciones pueden aparecer islas volcánicas.

17. Causas de la Producción del Magma

Indique y explique las causas de producción del magma.

1. Ascenso de las Corrientes de Convección: Debido al calor que irradia el núcleo al manto, el material más caliente va ascendiendo, calentando la superficie y saliendo en las fosas.

2. Liberación de Esfuerzo en el Manto: Se encuentran en las zonas de subducción, en las cuales una placa roza con otra. Al liberarse la energía, disminuye la presión, el punto de fusión de algunos materiales desciende, lo que, unido al aumento de temperatura producido por el roce, forma una masa fundida.

3. Fusiones Parciales en el Manto (Puntos Calientes): En las zonas llamadas puntos calientes hay fusiones parciales, formando fases gaseosas, lo que hace que este material aumente de volumen y disminuya su densidad, ascendiendo a la superficie como una ampolla. Esto se realiza tanto en la corteza oceánica como continental (magma basáltico o granítico).

19. Clasificaciones Químicas de las Rocas Ígneas

¿En qué conceptos se basan las clasificaciones químicas de las rocas ígneas? Indique y explique los tres tipos conocidos.

Clasificación Química: Esta clasificación entrega información sobre el origen y la evolución de los magmas, pero no proporciona información sobre las texturas y los minerales de la roca. Se realiza en base a los elementos químicos más abundantes de la corteza terrestre: Si, O, Al.

1. Saturación de Sílice (SiO₂)

• Saturados: Aquellos minerales que coexisten con el cuarzo, es decir, cristalizan con el cuarzo.

• No Saturados: Nunca o casi nunca podrían cristalizar con el cuarzo, debido a que su secuencia de temperatura de cristalización no permite la coexistencia. Ejemplo: olivino – cuarzo.

Subtipos de Saturación:

• Sobresaturados: Son aquellos que contienen cuarzo y minerales saturados. Ej.: biotita, anfíbolas.

• Saturados: Contienen minerales saturados, pero no contienen cuarzo.

• Subsaturados: Contienen minerales no saturados y que eventualmente pueden contener minerales saturados.

2. Contenido de Sílice (SiO₂)

Se trata de la relación del mineral con la roca (porcentaje en peso):

• Ácido: > 66%
• Intermedio: 52% – 65%
• Básico: 45% – 52%
• Ultra Básico: < 45%

3. Extrasaturación de Aluminio (Al₂O₃)

Se basa en las relaciones molares de Al₂O₃ respecto a los óxidos alcalinos y alcalinotérreos (Na₂O, K₂O, CaO):

• Peraluminosa: Al₂O₃ > Na₂O + K₂O + CaO

• Metaluminosa: Na₂O + K₂O < Al₂O₃ < Na₂O + K₂O + CaO

• Subaluminosa: Al₂O₃ / (K₂O + Na₂O) ≈ 1

• Peralcalina: Al₂O₃ / (Na₂O + K₂O) < 1

20. Marcos Tectónicos del Volcanismo Activo en Chile

Indique los marcos tectónicos que controlan el volcanismo activo en Chile.

El volcanismo activo en Chile está controlado por zonas de convergencia (subducción). Afloran magmas calcoalcalinos y, posteriormente, magmas ricos en potasio (K) en dichas zonas de subducción.

21. Estructuras Ígneas (Lacolitos, Coladas, Depósitos y Diques)

¿Cómo se forman y en qué consisten las siguientes estructuras ígneas (1, 2, 3, 4)?

1. Lacolitos: (Pasivo) Son estructuras concordantes, cuerpos ígneos que se ubican entre capas estratificadas viscosas y generan un plegamiento por efecto de la presión hidrostática de las capas que la cubren. La base es plana y la parte superior está curvada. El magma es incapaz de fluir lateralmente.

2. Coladas Lávicas: Se forman cuando un magma sale a la superficie de forma relativamente suave, con escasa o ninguna actividad explosiva. Son cuerpos tabulares delgados que se adaptan sobre la superficie donde se depositan y toman diferentes formas.

3. Depósitos Volcánicos: Pueden generarse a partir de conductos centrales o por salida de lava por fisuras en la corteza terrestre. Estos pueden ser:

   • Fragmentos Piroclásticos: Corresponde a material de origen volcánico que sale a través de un conducto del volcán con distinto tamaño. Se clasifican por los fragmentos de forma explosiva:

     • Bloques (brechas): > 64 mm.
     • Bombas (aglomerados): 32 – 64 mm.
     • Lapilli (tobas de lapilli): 4 – 32 mm.
     • Ceniza (tobas cenizas): < 4 mm.

4. Diques: Cuerpos tabulares que generalmente se forman cercanos a la superficie (pasivas) y están formados de material de carácter magmático y con zonas de debilidad o fracturas abiertas (donde se introduce el magma).

22. Etapas de Consolidación del Magma y Asociaciones Mineralógicas

Dentro de las etapas de consolidación del magma, ¿en cuál de ellas se habrían formado las siguientes asociaciones mineralógicas y por qué?

• Piroxeno magnésico + Labradorita: La asociación mineralógica podría haberse formado en la etapa Ortomagmática, la cual ocurre sobre los 800°C. Se forman a altas temperaturas y en ausencia de agua.

• Biotita + Feldespato potásico: La asociación mineralógica podría haberse formado en la etapa Hidrotermal, la cual ocurre a 400-100ºC. Se caracteriza por el aumento de concentración de agua, reacciones hidrolíticas y el equilibrio entre fases gaseosa y parte cristalina.

• Piroxeno férrico + Andesina: Se puede haber formado en la etapa Pegmatítica, ya que son minerales de puntos de fusión altos (800 a 600°C). Estos, por lo general, cristalizan en presencia de agua.

• Biotita + Feldespato sódico: La asociación mineralógica podría haberse formado en la etapa Hidrotermal, la cual ocurre a 400-100ºC. Se caracteriza por el aumento de concentración de agua, reacciones hidrolíticas y el equilibrio entre fases gaseosa y parte cristalina.

• Anortita + Piroxeno magnésico: La asociación mineralógica podría haberse formado en la etapa Ortomagmática, la cual ocurre sobre los 800°C. Se forman a altas temperaturas y en ausencia de agua.

• Albita: Se forma a bajas temperaturas (< 100ºC) en la etapa Deutérica. Consiste en la eliminación de elementos volátiles y también lleva a la generación de vetillas de calcita y de sílice.

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