Roca acumulada

La química de un acumulado puede informar sobre la temperatura, la presión y la química del fundido del que se formó, pero es necesario conocer el número 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 anortita , plagioclasa y enstatita , experimenta un cambio en su composición debido a la eliminación de los elementos que conforman los minerales precipitados. En este caso, la precipitación de anortita (un feldespato de calcio y aluminio ) elimina el calcio del magma, que se empobrece en este elemento. La precipitación de enstatita a partir del magma elimina el magnesio, lo que provoca un empobrecimiento en este elemento. Esto tiende a enriquecer la concentración de otros elementos, generalmente 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 cúmulo de anortita y enstatita es rico en calcio y magnesio, mientras que el magma es pobre en estos minerales. La roca acumulada es un cúmulo de plagioclasa-piroxeno (un gabro) y el magma ahora tiene una composición más félsica y aluminosa (con tendencia a la composición andesítica ).

En el ejemplo anterior, la plagioclasa y el piroxeno no tienen por qué ser composiciones puras de miembros extremos (anortita-enstatita), por lo que el efecto del agotamiento de elementos puede ser complejo. Los minerales pueden precipitarse en cualquier proporción dentro del acumulado; estos pueden tener una composición de 90 % plagioclasa:10 % enstatita, o incluso de 10 % plagioclasa:90 % enstatita, y seguir siendo un gabro. Esto también altera la química del acumulado y el agotamiento del fundido residual.

Se observa que el efecto sobre la composición del fundido residual tras la formación del cúmulo depende de la composición de los minerales que precipitan, del número de minerales que coprecipitan simultáneamente y de la proporción entre ellos. En la naturaleza, los cúmulos suelen formarse a partir de dos especies minerales, aunque se conocen casos con entre una y cuatro. Las rocas cúmulas formadas por un solo mineral suelen recibir el nombre de dicho mineral; por ejemplo, un cúmulo de magnetita al 99 % se denomina magnetita.

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 ]}

• La plagioclasa varía desde An ₆₆ cerca de la base hasta An ₃₀ cerca de la parte superior (An _xx = porcentaje de anortita).
  • CaO 10,5% base a 5,1% superior; Na ₂ O + K ₂ O 2,3% base a 5,9% superior
• La olivina varía desde Fo ₅₇ cerca de la base hasta Fo ₀ en la parte superior (Fo _xx = porcentaje de forsterita en la olivina).
  • MgO 11,6% base a 1,7% capa superior; FeO 9,3% base a 22,7% capa superior

Se interpreta que el Skaergaard cristalizó a partir de una única cámara magmática confinada. ^{[ 3 ]}

Una forma de inferir la composición del magma que creó las rocas acumuladas es medir la química de la matriz, pero muestrear dicha química resulta problemático o imposible. De lo contrario, se deben utilizar cálculos complejos para promediar las capas acumuladas, lo cual es un proceso complejo. Como alternativa, la composición del magma puede estimarse asumiendo ciertas condiciones químicas y contrastándolas con diagramas de fases mediante la química mineral medida. Estos métodos funcionan bastante bien para los cúmulos formados en condiciones volcánicas (por ejemplo, las komatiitas ). Investigar las condiciones del magma en grandes intrusiones ultramáficas estratificadas presenta más dificultades.

Estos métodos presentan inconvenientes, principalmente que se basan en ciertas suposiciones que rara vez se cumplen en la naturaleza. El principal problema radica en que, en grandes intrusiones ultramáficas, la asimilación de las rocas encajantes tiende a alterar la composición química del magma con el paso del tiempo, por lo que la medición de la composición de la matriz puede resultar inexacta. Los cálculos de balance de masas mostrarán desviaciones respecto a los rangos esperados, lo que podría indicar asimilación; sin embargo, para cuantificar estos hallazgos, es necesario realizar análisis químicos adicionales.

En segundo lugar, las grandes intrusiones ultramáficas rara vez son sistemas sellados y pueden estar sujetas a inyecciones regulares de magma primitivo fresco, o a la pérdida de volumen debido a la migración ascendente del magma (posiblemente para alimentar chimeneas volcánicas o enjambres de diques ). En tales casos, el cálculo de la composición química del magma puede no revelar más que la presencia de estos dos procesos que han afectado a la intrusión.

Aunque cristaliza a alta temperatura, el cumulado puede volver a fundirse cuando posteriormente es intruido por un sill o dique de magma. ^{[ 4 ]}

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 tan puras de anortita que se explotan para obtener feldespato , que se utiliza en materiales refractarios , fabricación de vidrio, semiconductores y otros usos diversos ( pasta de dientes , cosméticos , etc.).

Los cúmulos de minerales de óxido se forman en 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 ocurrir debido al enriquecimiento fraccional del fundido en hierro , titanio o cromo .

Estas condiciones se generan por la fracción a alta temperatura de olivino o piroxeno con alto contenido de magnesio, lo que provoca un enriquecimiento relativo de hierro en el fundido residual. Cuando el contenido de hierro del fundido es suficientemente alto, cristalizan magnetita o ilmenita y, debido a su alta densidad, forman rocas acumuladas. La cromita se forma generalmente durante la fracción de piroxeno a bajas presiones, donde el cromo se separa de los cristales de piroxeno.

Estas capas de óxido forman depósitos 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, magnetita , ilmenita o cromitita . Estrictamente hablando, se trataría de ortocúmulos de magnetita, ortocúmulos de ilmenita y ortocúmulos de cromita.

Los cúmulos de minerales sulfurados en intrusiones estratificadas constituyen una importante fuente de níquel , cobre , elementos del grupo del platino y cobalto . Se forman depósitos con una matriz mixta masiva o mixta de sulfuro-silicato compuesta de pentlandita , calcopirita , pirrotita y/o pirita , ocasionalmente con cobaltita y sulfuros de platino-telurio. Estos depósitos se forman por la inmiscibilidad de fundidos entre fundidos de sulfuro y silicato en un magma saturado de azufre.

No se trata estrictamente de rocas acumuladas, ya que el sulfuro no precipita como mineral sólido, sino como líquido inmiscible . Sin embargo, se forman mediante los mismos procesos y se acumulan debido a su alta densidad , pudiendo formar extensos arrecifes de sulfuro. Los minerales de sulfuro generalmente forman una matriz intersticial en un cúmulo de silicatos.

Las segregaciones de minerales de sulfuro solo se forman cuando un magma alcanza la saturación de azufre. En rocas máficas y ultramáficas, forman depósitos económicos de níquel, cobre y metales del grupo del platino (EGP), ya que estos elementos son calcófilos y se distribuyen fuertemente en el fundido de sulfuro. En raras ocasiones, 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 mineralización de cobre. Es muy raro, pero no desconocido, encontrar rocas de sulfuro acumuladas en intrusiones graníticas.