CARACTERISTICILE MINERALOGICE SI STRUCTURALE ALE ROCILOR MAGMATICE

CARACTERISTICILE MINERALOGICE SI STRUCTURALE ALE ROCILOR MAGMATICE

1. Consideratii generale

Rocile magmatice sunt formate din faze minerale solide, cristaline si amorfe (sticle vulcanice, opal etc.). Este bine de precizat, distinctia care exista intre mineralele primare ale rocilor magmatice (care rezulta direct din magma) si cele secundare (care se formeaza pe seama primelor, ca urmare a transformarilor in domeniul subsolidus). In cadrul mineralelor primare poate fi facuta o distinctie clara: exista minerale primare cu o importanta deosebita in edificarea rocii magmatice, numite minerale principale. Exista de asemenea, minerale primare care apar frecvent in roci, dar in proportii foarte mici, nesemnificative pentru definirea si sistematica rocilor, numite minerale accesorii. Ele pot sau nu sa apara, prin urmare pot sau nu sa fie determinante pentru roca respectiva. Mai pot apare minerale accidentale. Un rol foarte important il joaca mineralele secundare, adica mineralele care se formeaza prin alterarea mineralelor primare. Acest lucru poate fi usor observat si prin gradul de alterare a rocii.

La fel de bine, exista minerale primare (feldspatii potasici, muscovitul, cuartul,etc.) care se pot forma in ambele domenii, magmatic si subsolidus. De asemenea, exista minerale primare [apatit (Ap), zircon (Zr), spineli (Sp), sfen (Sf)] care sunt minerale accesorii in granite (g), riolite (ρ ), andezite (a), dar pot deveni principale in roci nefelinice, dunite, hornblendite.

Pentru rezolvarea problemelor de sistematica, s-a admis criteriul de culoare distinct in cadrul mineralelor primare. Exista prin urmare:

1. - minerale primare deschise la culoare (salice sau felsice) numite leucocrate.

2 - minerale primare inchise la culoare (mafice sau femice) numite melanocrate (mafice). Denumirea aceasta provine de la cei doi componenti principali din compozitia chimica a mineralelor, adica Mg si Fe, elemente care imprima acestora proprietati distincte cum ar fi: culoare (inchisa), greutate specifica (mare) etc..

In cadrul mineralelor leucocrate, se pot distinge patru grupe principale, dupa cum urmeaza: grupa silicei sau a cuartului (Q), grupa feldspatilor alcalini (A), grupa feldspatilor plagioclazi (P) si respectiv grupa feldspatoizilor (F). In acelasi timp, din grupa mineralelor melanocrate fac parte: grupa olivinelor (Ol), grupa piroxenilor (Px), grupa amfibolilor (Amf), grupa micelor (numai biotitul si micele litifere), grupa mineralelor accesorii reprezentate prin spineli (Sp), zircon (Zr), rutil (Ru), sfen (Sf), apatit (Ap), magnetit (Mgn) si respectiv grupa melilitelor si a calcitului primar. La cele doua grupuri se mai adauga si masa amorfa, adica necristalizata, denumita sticla vulcanica. Mentionam ca acest lucru este valabil numai pentru rocile vulcanice sau subvulcanice, adica cele formate direct din lava in apropierea suprafetei sau la suprafata crustei terestre.

MINERALELE LEUCOCRATE:

1). Minerale din grupa silicei (SiO₂) : α, β cuart, tridimit, cristobalit.

Fazele de stabilitate ale SiO₂ sunt redate in fig. 30 - plansa VIII La anumite temperaturi bine determinate, cuartul prezinta cele patru faze mineralogice:

α Q 573⁰ β Q

β Q 870⁰ tridimit

tridimit 1470⁰ cristobalit

Se poate obtine experimental o silice numita coesit, la presiune foarte inalta. Este posibila existenta sa in manta (fig. 30 - plansa VIII).

Feldspatii alcalini (A):

Feldspatii alcalini potasici (F_K), au formula generala KAlSi₃O_8. Acestia cristalizeaza in cadrul a doua sisteme, dupa cum urmeaza:

monoclinic: - sanidina (de temperatura mare) - ortoza (de temperatura mare) KAlSi₃O₈

triclinic : - microclin (de temperatura mica).

Feldspati alcalini sodici (F_Na): albit (monoalbit), NaAlSi₃O_8.

Feldspati alcalini micsti (F_Na,K): anortoza (Na,K)AlSi₃O_8.

3). Feldspatii plagioclazi (P) reprezinta un amestec miscibil intre doi termeni extremi, albit (Ab) cu formula chimica NaAlSi₃O₈ si respectiv anortit (An) cu formula chimica CaAl₂Si₂O_8. Functie de proportia unuia sau altuia (dintre cei doi termeni), feldspatii plagioclazi pot fi: acizi (albit cu anortit > 5 % si respectiv oligoclaz), neutrii (andezin) si bazici (labrador, bitownit, anortit).

4). Feldspatoizii sau foidele (F) sunt in general minerale carora nu le place de obicei compania cuartului (SiO₂). Iata cateva exemple:

leucit : KAlSi ₂O₆

nefelin: NaAlSiO₄ sodalit: Na₆Al₆Si₆O₂₄ 2NaCl

cancrinit: Na₆Al₆Si₆O₂₄ Na₂SO₄

La cei principali, se mai adauga: nosean, hauyn, pseudoleucit.

Formarea mineralelor felsice, corespunde in cea mai mare parte, tipului de cristalizare cu formare de cristale mixte, in timp ce formarea celor mafice, tipului fara cristale mixte.

Din punct de vedere chimic, sensul evolutiei in timpul cristalizarii magmelor este acela de trecere la produse din ce in ce mai bogate in SiO₂, adica la produse din ce in ce mai acide.

Modul "ideal" de desfasurare a procesului de cristalizare in magme, ar conduce in mod obligatoriu la un numar limitat de asociatii naturale de minerale; in realitate insa, consolidarea magmelor are loc in conditii si in moduri diverse. Acest lucru determina o larga varietate si in ceea ce priveste asocierea mineralelor si prin urmare, tipurile de roci care apar. Gama asociatiilor de minerale in roci magmatice este foarte larga. Exista numeroase posibilitati de asociere naturala a mineralelor magmatice prin variatii atat de natura calitativa, cat si de natura cantitativa. Asa se explica numarul destul de mare de specii petrografice si de varietati ale acestora.

Succesiunea de cristalizare a principalelor minerale in magme

Olivina Bitownit K - Sanidina

Ortopiroxeni Labrador Sanidina

Clinopiroxeni Andezin Na -Anortoza

Amfiboli Oligoclaz Anortoza

Biotit Albit

3. MINERALE MELANOCRATE (M)

Dintre acestea foarte importante sunt urmatoarele:

1. Olivinele: seria forsterit - fayalit (Mg₂SiO₄ - Fe₂SiO₄) care se pot substitui in orice proportie.

3Mg₂SiO₄ Fe₂SiO₄ + 4H₂O = MgSi₄O₁₀(OH)₈ + 2FeO

Fo Fa Serpentina

2. Piroxeni rombici : seria enstatit - bronzit - hypersten.

3. Piroxeni monoclinici: diopsid - egirin - augit, egirin - augit, seria pigeonitelor.

De regula, in rocile magmatice se regasesc urmatorii termeni:

MgSiO₃ - enstatit (En)

FeSiO₃ - ferosilit (Fs)

CaMgSi₂O₆ - diopsid (Di)

CaFeSi₂O₆ - hedenbergit (He)

NaFe³Si₂O₆ - egirin = acmit (Eg)

NaAlSi₂O₆ - jadeit (Jd)

La toti acestia este posibila inlocuirea Si⁴⁺ cu Ti⁴⁺ si formarea de piroxeni titaniferi.

4. Amfiboli : - Hb _co : hornblenda comuna;

- Hb _bazaltice: bruna sau oxidata;

- Hb _alcaline: arfvedsonit, crosit, riebeckit.

Formarea lor este conditionata de existenta in magme a unor presiuni mari a vaporilor de apa. Scaderea presiunii vaporilor de apa duce la formarea piroxenilor si oxizilor.

5. Micele: dintre toate, numai biotitul (Bi) pare sa se fi format direct din magma:

flogopit + annit biotit El este stabil la presiuni mari ale vaporilor de apa. Scaderea acestora duce la:

a) flogopit forsterit + leucit + KAlSi O₄ + 2H₂O - daca magma este deficitara in silice.

b) biotit + SiO₂ piroxeni + sanidina + H₂O - daca magma este suprasaturata in silice.

6. Conventional, in categoria mineralelor mafice sunt incluse si mineralele accesorii: magnetit, cromit, spineli, sfen, zircon, apatit, perowskit, etc..

Intamplator pot fi gasite diverse alte minerale: cordierit, topaz, granati, epidot, pirita, pirotina, corindon, carbonati, staurolit, wollastonit.

MINERALE SECUNDARE :

In produsele postmagmatice, pe seama mineralelor primare, se pot forma minerale secundare. Ele sunt foarte importante pentru intelegerea originii si evolutiei rocilor:

ex.: olivina, piroxenii trec in serpentine;

piroxenii si biotitul trec in clorite;

feldspatii alcalini si cei plagioclazi trec in muscovit, sericit, pirofilit, minerale argiloase;

olivina magneziana trece in talc, magnezit;

diopsid (Di), augit (Aug) trec in actinot sau in uralit;

feldspatii plagioclazi trec in calcit, epidot (Ep).

Aceste minerale sunt foarte importante, deoarece ele pot sugera gradul pe alterare a rocii, fenomen care arata anumite conditii noi termo-barice si respectiv chimice. Uneori, procesul de alterare poate fi atat de profund, incat este foarte greu de recunoscut roca initiala. Se spune in acest caz ca roca este complet alterata, si prin urmare, mineralele secundare sunt omniprezente.

5. CONSIDERATII DE ORDIN MINERALOGIC

Numarul speciilor care contribuie la alcatuirea rocilor magmatice este foarte mic fata de numarul mineralelor cunoscute. Numarul lor este redus deoarece si numarul elementelor chimice, care au un rol important in alcatuirea rocilor magmatice, este mic.

Circa 60% din minerale il reprezinta feldspatii. Urmeaza cuartul, piroxenii, amfibolii, micele si foarte putin din celelalte grupe. Modul ideal de desfasurare a proceselor de cristalizare in magme ar conduce la un numar redus de asociatii minerale. In realitate, asa cum s-a vazut, consolidarea magmelor este un proces complex si diversificat. Exista numeroase posibilitati de natura calitativa si cantitativa in ceea ce priveste asocierea naturala a mineralelor magmatice. De aici se poate deduce si marea varietate a speciilor petrografice din acest domeniu.

Pentru cele doua domenii distincte, plutonic si vulcanic, exista trasaturi mineralogice foarte bine delimitate. Iata, in cele ce urmeaza cateva dintre acestea:

Pentru domeniul plutonic:

1. frecventa relativ mare a mineralelor hidroxilate (hornblenda, biotit);

2. lipsa modificatiilor de inalta temperatura a mineralelor primare: sanidina, β cuart, pigeonit etc.;

3. lipsa mineralelor de presiune scazuta: leucit, cristobalit, tridimit, augitul subcalcic, leucit-cuart, olivina-cuart;

4. dunitele, anortozitele si piroxenitele, nu au echivalent din punct de vedere mineralogic, in domeniul vulcanic.

Este evident ca, ceea ce nu convine domeniului plutonic, este agreat de cel vulcanic.

CARACTERISTICI STRUCTURALE (TEXTURALE)

Rocile magmatice se deosebesc intre ele, pe langa compozitia chimica si minerala, si prin diverse consideratii, care rezulta din modul de aranjare a substantei in roca. Acest lucru este evident incepand de la aranjarea atomilor sau moleculelor si terminand cu aranjarea cristalelor si gruparilor de cristale. Aceste configuratii sunt desemnate prin termenii de structura si textura.

Termenii structurali exprima gradul de cristalizare a rocii magmatice, dimensiunile si formele cristalelor, iar termenii texturali redau multiplele configuratii determinate de aranjamentul spatial al constituientilor minerali. Atat termenii de structura, cat si cei de textura sunt numerosi, insa cei mai des utilizati in descrierea rocilor magmatice sunt cei prezentati in cele ce urmeaza.

Pentru domeniul plutonic sunt de evidentiat cateva trasaturi, unele dintre acestea fiind tipice numai acestuia:

1. structuri exclusiv holocristaline si faneritice la care se adauga o structura echigranulara, relativ grosiera. Aceste caractere se datoresc ritmului lent de racire a magmei;

2. prezenta in cadrul rocilor bazice a structurilor tipic gabbroid (allotriomorf granulara) si respectiv structura granitoidica (hipidiomorf granulara) la rocile acide;

3. prezenta relativ mare a structurilor de concrestere (dezamestec) de tipul structurilor grafice si mirmekitelor, care sunt prezente numai in cadrul rocilor plutonice;

4. larga dezvoltare a structurilor de dezamestec la feldspatii alcalini (ex.: pertite);

5. lipsa structurilor poroase;

6. lipsa (sau slaba dezvoltare) a zonalitatii in cristalele apartinand mineralelor mixte (plagioclazi, piroxeni);

7. nu exista un corespondent plutonic al structurilor veziculare, desi si in cadrul acestora exista cavitati (goluri) libere. Un exemplu il constituie chiar granitele, care prezinta cavitati diseminate, captusite cu cristale. Aceasta situatie este echivalenta cu structura miarolitica, specifica numai rocilor plutonice;

prezenta structurii gnaisice.

Pentru domeniul vulcanic, sunt de facut doua remarci pentru a le diferentia practic de rocile domeniului plutonic. Este evident insa ca, atat din punct de vedere structural, cat si textural, rocile domeniului vulcanic au trasaturi aparte.

Trasaturi structurale si texturale (exclusiv la rocile vulcanice):

1. structura afanitica care le deosebeste de rocile plutonice. Fenocristalele rocilor vulcanice, atunci cand exista, apartin, in general, stadiilor timpurii ale cristalizarii magmatice;

2. frecventa structurilor hialine si hipocristaline, datorate racirii rapide a magmelor;

foarte multe roci vulcanice sunt ciuruite de cavitati sferulitice sau tabulare, formate prin degajarea basicutelor de vapori de apa si gaze (datorata scaderii presiunii la suprafata sau in apropierea ei). Aceasta este structura veziculara, intalnita numai la rocile vulcanice.

Structuri si texturi intalnite de preferinta la rocile vulcanice:

1. zonalitati puternice la plagioclazi, hornblende, piroxeni, datorate repartitiei unor componenti chimici intr-un mod cu totul aparte;

2. frecventa mare a structurilor porfirice, datorate cristalizarii discontinue, in etape. Fenocristalele corespund etapei de cristalizare din adancime, iar masa fundamentala, cristalizarii la suprafata;

3. prezenta texturilor fluidale, determinate de curgerea lavelor in conditii de suprafata.

ex. textura trahitica la dacite;

textura pilotaxitica a bazaltelor;

4. prezenta structurilor specifice existentei sticlei (in special la vulcanitele acide).

ex. structura perlitica - pentru perlite;

structura sferulitica - la riolite.

Chiar in sticla se pot distinge uneori inceputuri de cristalizare, forme descrise sub numele de baculite, trichite, globulite etc., ori fisuratii, datorate procesului de racire (fig. 31 - plansa VIII).

Evident ca mai exista si alte diferente sau caracteristici specifice pentru fiecare domeniu in parte. Acestea sunt deosebiri de finete care au la baza elemente petrogenetice si respectiv petrochimice de extrema importanta.