El problema de la salaEditar
La fuente última de magma es la fusión parcial de la roca del manto superior y de la corteza inferior. Esto produce un magma que es menos denso que su roca madre. Por ejemplo, un magma granítico, con alto contenido en sílice, tiene una densidad de 2,4 Mg/m3, mucho menos que los 2,8 Mg/m3 de las rocas metamórficas de alto grado. Esto confiere al magma una enorme flotabilidad, de modo que el ascenso del magma es inevitable una vez que se ha acumulado suficiente magma. Sin embargo, la cuestión de cómo grandes cantidades de magma son capaces de apartar la roca del país para hacerse un hueco (el problema del espacio) sigue siendo objeto de investigación.
La composición del magma y de la roca del país y las tensiones que afectan a la roca del país influyen en gran medida en los tipos de intrusiones que tienen lugar. Por ejemplo, cuando la corteza está sometida a extensión, el magma puede subir fácilmente a las fracturas tensionales de la corteza superior para formar diques. En cambio, cuando la corteza está sometida a compresión, el magma a poca profundidad tenderá a formar lacolitos, penetrando el magma en los lechos menos competentes, como los de pizarra. Los diques anulares y las láminas de conos se forman sólo a poca profundidad, donde se puede elevar o bajar un tapón de roca del país subyacente. Los inmensos volúmenes de magma implicados en los batolitos sólo pueden forzar su ascenso cuando el magma es altamente silícico y flotante, y es probable que lo hagan como diapiros en la corteza profunda dúctil y a través de una variedad de otros mecanismos en la corteza superior frágil.
Intrusiones múltiples y compuestasEditar
Las intrusiones ígneas pueden formarse a partir de un único evento magmático o de varios eventos incrementales. Pruebas recientes sugieren que la formación incremental es más común en las grandes intrusiones. Por ejemplo, el Palisades Sill nunca fue un único cuerpo de magma de 300 metros de espesor, sino que se formó a partir de múltiples inyecciones de magma. Un cuerpo intrusivo se describe como múltiple cuando se forma a partir de inyecciones repetidas de magma de composición similar, y como compuesto cuando se forma a partir de inyecciones repetidas de magma de composición diferente. Un dique compuesto puede incluir rocas tan diferentes como el granófilo y la diabasa.
Aunque a menudo hay poca evidencia visual de inyecciones múltiples en el campo, hay evidencia geoquímica. La zonificación del circón proporciona una evidencia importante para determinar si un único evento magmático o una serie de inyecciones fueron los métodos de emplazamiento.
Las grandes intrusiones félsicas probablemente se forman a partir de la fusión de la corteza inferior que ha sido calentada por una intrusión de magma máfico del manto superior. Las diferentes densidades del magma félsico y del magma máfico limitan la mezcla, de modo que el magma silícico flota sobre el magma máfico. Esta mezcla limitada da lugar a las pequeñas inclusiones de roca máfica que suelen encontrarse en los granitos y granodioritas.
EnfriamientoEditar
Una intrusión de magma pierde calor a la roca del país circundante a través de la conducción de calor. Cerca del contacto del material caliente con el material frío, si el material caliente tiene inicialmente una temperatura uniforme, el perfil de temperatura a través del contacto viene dado por la relación
T / T 0 = 1 2 + 1 2 erf ( x 2 k t ) {\displaystyle T/T_{0}={frac {1}{2}}+{frac {1}{2}}operatoratorname {erf} ({\frac {x}{2{sqrt {kt}}}})}
donde T 0 {\displaystyle T_{0}}
es la temperatura inicial del material caliente, k es la difusividad térmica (típicamente cercana a 10-6 m2 s-1 para la mayoría de los materiales geológicos), x es la distancia desde el contacto, y t es el tiempo desde la intrusión. Esta fórmula sugiere que el magma cercano al contacto se enfriará rápidamente mientras que la roca del país cercana al contacto se calentará rápidamente, mientras que el material más alejado del contacto se enfriará o calentará mucho más lentamente. Así, a menudo se encuentra un margen frío en el lado de la intrusión del contacto, mientras que una aureola de contacto se encuentra en el lado de la roca del país. El margen frío es de grano mucho más fino que la mayor parte de la intrusión, y puede tener una composición diferente, reflejando la composición inicial de la intrusión antes de que la cristalización fraccionada, la asimilación de la roca del país, o posteriores inyecciones magmáticas modificaran la composición del resto de la intrusión. Las isotermas (superficies de temperatura constante) se propagan lejos del margen según una ley de raíz cuadrada, de modo que si el metro más externo del magma tarda diez años en enfriarse hasta una temperatura determinada, el siguiente metro hacia el interior tardará 40 años, el siguiente 90 años, y así sucesivamente.
Esta es una idealización, y procesos como la convección del magma (donde el magma enfriado junto al contacto se hunde hasta el fondo de la cámara magmática y el magma más caliente ocupa su lugar) pueden alterar el proceso de enfriamiento, reduciendo el espesor de los márgenes enfriados mientras se acelera el enfriamiento de la intrusión en su conjunto. Sin embargo, está claro que los diques finos se enfrían mucho más rápido que las intrusiones más grandes, lo que explica por qué las pequeñas intrusiones cercanas a la superficie (donde la roca del país está inicialmente fría) son a menudo de grano casi tan fino como la roca volcánica.
Las características estructurales del contacto entre la intrusión y la roca del país dan pistas sobre las condiciones en las que se produjo la intrusión. Las intrusiones catazonales tienen una gruesa aureola que se adentra en el cuerpo intrusivo sin un margen definido, lo que indica una considerable reacción química entre la intrusión y la roca del terreno, y a menudo tienen amplias zonas de migmatitas. Las foliaciones de la intrusión y de la roca del terreno circundante son aproximadamente paralelas, con indicaciones de una deformación extrema en la roca del terreno. Se interpreta que este tipo de intrusiones se sitúan a gran profundidad. Las intrusiones mesozonales tienen un grado de metamorfismo mucho menor en sus aureolas de contacto, y el contacto entre la roca del país y la intrusión es claramente discernible. Las migmatitas son raras y la deformación de la roca del país es moderada. Se interpreta que estas intrusiones se producen a media profundidad. Las intrusiones epizonales son discordantes con la roca del país y tienen contactos agudos con márgenes enfriados, con sólo un metamorfismo limitado en una aureola de contacto, y a menudo contienen fragmentos xenolíticos de roca del país que sugieren una fracturación frágil. Tales intrusiones se interpretan como que ocurren a poca profundidad, y están comúnmente asociadas con rocas volcánicas y estructuras de colapso.
CumuladosEditar
Una intrusión no cristaliza todos los minerales a la vez, sino que existe una secuencia de cristalización que se refleja en la serie de reacción de Bowen. Los cristales formados al principio del enfriamiento son generalmente más densos que el magma restante y pueden depositarse en el fondo de un gran cuerpo intrusivo. Esto forma una capa acumulada con una textura y composición distintivas. Estas capas acumuladas pueden contener valiosos depósitos de mineral de cromita. El vasto complejo ígneo de Bushveld, en Sudáfrica, incluye capas de cúmulos de un tipo de roca poco común, la cromitita, compuesta en un 90% por cromita,