Les roques ígnies

Què és un magma i quins tres components el formen? Distingeix entre magma i lava.

Una peridotita mantèl·lica (lherzolita composta per un 60 % d'olivina, un 20 % d'ortopiroxè, un 15 % de clinopiroxè i un 5 % d'espinel·la/granat) experimenta fusió parcial per descompressió adiabàtica. Les anàlisis demostren que amb una taxa de fusió del 10 al 15 % s'obté un líquid basàltic toleític (contingut en sílice al voltant del 49 %), deixant com a residu sòlid una harzburgita.

1. a) Justifica per què el fos resultant posseeix una concentració de sílice, alumini i calci superior a la de la peridotita d'origen (~42-44 % SiO2), especificant quines fases minerals es fonen primer i quines romanen al residu.
2. b) Prediu quina composició mineralògica i química tindria el magma si la taxa d'anatèxia mantèl·lica assolís teòricament el 100 %, i raona per què aquest tipus de magmes ultramàfics va ser freqüent sobretot a l'Arqueà (komatiïtes) i és excepcional a la Terra moderna.
3. c) Explica com episodis repetits de fusió parcial i reciclatge de plaques en zones de subducció han conduït a la formació d'una escorça continental mitjana de composició andesítica a partir d'un mantell peridotític.

Analitza les tres dades geològiques següents sobre l'arxipèlag canari:

1. Hi ha una correlació general decreixent entre les edats basals dels complexos submarins/primeres emissions i la posició geogràfica: Fuerteventura (~20 Ma), Gran Canària (~15 Ma), Tenerife (~12 Ma), La Palma (~3,5 Ma) i El Hierro (~1,1 Ma).

2. El vulcanisme holocè i històric no es restringeix a El Hierro i La Palma; es registren erupcions recents a Tenerife (1909), i d'històriques extraordinàriament voluminoses a Lanzarote (Timanfaya, 1730-1736).

3. L'orientació de les dorsals volcàniques («rifts») i els agrupaments de centres d'emissió a les illes segueixen rumbs preferents NNE-SSW i NE-SW, paral·lels a les estructures transpressives tectòniques de la serralada de l'Atles marroquí.

1. a) Justifica per què la dada 1 dona suport a la hipòtesi d'un plomall mantèl·lic fix sota la litosfera oceànica, però la dada 2 contradiu el model clàssic de punt calent tipus Hawaii.
2. b) Avalua com els models geotectònics alternatius (fractura propagant des de l'Atles africà o blocs aixecats per compressió) expliquen la dada 3 i planteja un model unificat que compatibilitzi l'anomalia tèrmica del mantell amb el control tectònic regional.
3. c) Si la placa africana manté el seu vector de desplaçament actual cap a l'est-nord-est a raó d'uns 1,5 cm/any, prediu la localització geogràfica relativa i les característiques fisiogràfiques de la futura illa de l'arxipèlag canari.

Diferencia les roques volcàniques, filonianes i plutòniques segons el lloc on es produeix el refredament, i posa un exemple de cada classe.

El tall mostra un mateix magma refredant-se en tres entorns (1: cambra profunda; 2: conducte estret; 3: colada en superfície), i les lupes, l'aspecte de la roca formada en cadascun. Explica, a partir de l'esquema, per què les roques plutòniques presenten cristalls grans i visibles mentre que en les volcàniques amb prou feines s'aprecien.

Emparella cada roca plutònica amb el seu equivalent volcànic: granit, diorita i gabre. Explica què comparteixen i en què difereixen les roques de cada parella.

Què és un batòlit i què és un lacòlit? En què es diferencien d'un dic i d'un filó capa (sill)?

Un dic de pòrfir quarsífer talla unes calcàries. Explica quin tipus de cos igni és un dic, què indica la textura porfírica sobre la seva història de refredament i quin efecte esperes trobar a les calcàries del contacte.

Alguns basalts contenen xenòlits de peridotita. Explica què són els xenòlits, d'on els va arrencar el magma en el seu ascens i quina informació directa aporten sobre la composició del mantell.

En una cartografia geològica s'estudien tres mostres metapelítiques recollides al llarg d'un transecte de 400 m que s'aproxima perpendicularment al contacte d'un plutó granític postorogènic encaixat en pissarres:

• Mostra 1 (a 350 m del granit): pissarra argilosa amb clivatge ben definit i petits agregats carbonosos mil·limètrics (pissarra clapejada).

• Mostra 2 (a 120 m): roca amb porfiroblasts prismàtics d'andalusita en varietat quiastolita orientats a l'atzar, tallant la foliació prèvia.

• Mostra 3 (en el contacte directe): corniana dura i massissa amb fàbrica granoblàstica, composta per cordierita, andalusita, biotita i feldespat potàssic, sense cap esquistositat visible.

1. a) Justifica la desaparició progressiva de la foliació tectònica en apropar-se al plutó i interpreta les condicions relatives de pressió i temperatura que van controlar aquest metamorfisme.
2. b) Prediu quins canvis mineralògics i texturals s'observarien a la Mostra 3 si la intrusió granítica hagués tingut lloc a 25 km de profunditat sota un règim orogènic compressiu actiu en lloc d'a 3 km en una escorça fràgil i estàtica.
3. c) Un estudiant classifica el silicat d'alúmina de la Mostra 2 com a distena (cianita). Utilitzant les relacions de fase dels polimorfs d'Al2SiO5, refuta raonadament la seva identificació en aquest ambient geològic.

La sèrie de reacció de Bowen té una branca contínua (plagiòclasis) i una branca discontínua (olivina, piroxè, amfíbol, biotita). Explica la diferència entre ambdues branques i què passa amb un cristall d'olivina que reacciona amb el fos residual fins a quedar-ne aïllat (corona de reacció).

En un sondeig realitzat en una intrusió ígnia bandejada s'han extret dues mostres a diferent profunditat:

• Mostra A (profunda): roca ultramàfica composta per un 75 % d'olivina forsterítica i un 25 % de plagiòclasi rica en anortita.

• Mostra B (més somera): roca fèlssica rica en quars, feldspat potàssic i biotita.

1. a) Justifica, a partir de la sèrie de Bowen i dels processos de diferenciació magmàtica per gravetat, com un únic magma parental basàltic homogeni va poder generar tots dos tipus de roques.
2. b) Prediu quina anomalia composicional presentaria la roca B si els cristalls primerencs d'olivina no s'haguessin segregat del fos i haguessin reaccionat contínuament amb ell durant un refredament molt lent en un sistema tancat.
3. c) Un informe petrològic preliminar afirma: «Com que l'olivina és un silicat, la seva precipitació massiva esgota ràpidament la sílice del fos residual». Rebat aquesta afirmació emprant raons estequiomètriques comparatives entre la proporció de sílice de l'olivina i la del magma basàltic original.

L'estudi geoquímic i textural d'un batòlit granodiorític ha revelat les dades següents:

1. La relació isotòpica 87Sr/86Sr varia de manera gradual des de 0,7045 al centre del plutó fins a 0,7110 a les vores, on encaixa en metasediments corticals antics amb 87Sr/86Sr = 0,7250.

2. S'observen fenocristalls de plagioclasa amb zonació oscil·latòria complexa i discontinuïtats de reabsorció recobertes per re-creixements més rics en anortita (textura en garbell), juntament amb xenocristalls de quars arrodonits orlats per corones de microcristalls de clinopiroxè.

1. a) Interpreta quin procés d'evolució magmàtica explica l'anomalia isotòpica perimetral i dedueix si aquest mecanisme va provocar una evolució cap a termes més fèlsecs o més màfics.
2. b) Justifica a quin fenomen petrogenètic responen les textures de corrosió i desequilibri mineralògic observades a la plagioclasa i al quars.
3. c) Un informe tècnic sosté que tota la variabilitat d'aquest plutó es deu exclusivament a cristal·lització fraccionada en un sistema tancat. Rebat aquesta afirmació aportant almenys dos arguments basats en les dades facilitades.

En un dipòsit piroclàstic plinià s'extreu un fenocristall de plagioclasa de 2,5 mm i s'analitza mitjançant microsonda electrònica al llarg d'un perfil transversal des del nucli fins a la vora:

• Nucli: composició homogènia An45 (andesina), euèdric.

• Zona intermèdia: vora interna corroïda amb reabsorció cel·lular (textura en garbell), seguida d'una banda abrupta amb composició An80 (bytownita).

• Vora externa: zonació contínua normal que descendeix gradualment d'An80 a An62 en els darrers 40 micròmetres.

1. a) Interpreta la història tèrmica i composicional de la cambra magmàtica que va quedar registrada cronològicament a l'interior d'aquest cristall.
2. b) Prediu quin fenomen va actuar probablement com a detonant físic de l'erupció volcànica final i justifica la teva resposta atenent al contrast de densitat, temperatura i contingut en volàtils entre els magmes implicats.
3. c) S'estima mitjançant models de difusió de Fe-Mg a la plagioclasa que el lapse entre la injecció del fos anortític i la sortida del magma a superfície va ser de només 15 dies. Justifica com es pot aplicar aquesta informació petrològica al disseny i a la interpretació de xarxes de vigilància sísmica i geodèsica prèvies a una erupció.

Què és la lava i en què es diferencien les colades de superfície rugosa (aa) i les de superfície cordada (pahoehoe)? Què controla cada morfologia?

Què són els piroclasts i quines roques formen en consolidar-se (tofes, ignimbrites)? Quin tipus d'erupció els emet?

Quins gasos emet un volcà i quin és el mésRelease? Per què el contingut en gasos influeix en el caràcter explosiu de l'erupció?

Relaciona el contingut en sílice d'un magma amb la seva viscositat i amb l'estil eruptiu: explica per què els magmes basàltics produeixen erupcions efusives i els riolítics, erupcions explosives.

Descriu les diferències entre una erupció hawaiana i una de pliniana: tipus de magma, productes emesos, forma de l'edifici volcànic i perills associats.

El basalt flueix formant colades llargues; la riolita, doms i colades curtes i gruixudes. Relaciona aquestes morfologies amb la viscositat de cada lava i amb el seu contingut en sílice.

Les disjuncions columnars del basalt formen prismes hexagonals. Explica com s'originen per contracció tèrmica en refredar-se la colada i què indica la seva orientació sobre la direcció de refredament.

Les laves en coixí (pillow lavas) es formen típicament en erupcions submarines. Explica el seu mecanisme de formació i què indiquen quan apareixen a l'interior d'una serralada, lluny del mar actual.

El complex Teide-Pico Viejo (Tenerife) és un estratovolcà amb erupcions explosives de laves fonolítiques i doms viscosos, mentre que l'erupció de Tajogaite (La Palma, 2021) va formar un con d'escòries amb laves basanítiques molt fluides. Tenint en compte que totes dues illes comparteixen un origen lligat al punt calent canari:

1. a) Justifica com és possible que a partir de magmes primaris mantèl·lics similars es generin edificis volcànics i dinamismes eruptius tan radicalment dispars en dues illes del mateix arxipèlag.
2. b) Dissenya una hipòtesi sobre l'arquitectura del sistema d'alimentació magmàtica (cambres, reservoris i temps de residència) sota Tenerife enfront del de La Palma que expliqui la presència de magmes altament evolucionats en un cas i magmes primitius en l'altre.
3. c) Prediu quins perills volcànics específics derivats de la reologia i composició del magma (més enllà de l'avanç de colades basàltiques) s'han de preveure en el mapa de risc de l'entorn del Teide que no van ser determinants en l'erupció de Tajogaite.

Durant la transició Permià-Triàsic (fa ~252 Ma), els Trapps Siberians van abocar més de 3.000.000 km³ de laves basàltiques en menys d'un milió d'anys. Aquest esdeveniment coincideix amb l'extinció massiva més gran del Fanerozoic, una brusca excursió negativa en el δ13C en els sediments mundials i un escalfament global d'uns 8 °C a 10 °C.

1. a) Contrasta l'escala temporal i el cabal d'emissió magmàtica d'una Gran Província Ígnia (LIP) amb el vulcanisme de dorsal mitjana oceànica actual, justificant per què les dorsals no provoquen extincions globals tot i generar enormes volums d'escorça basàltica.
2. b) El volum de CO2 desgasat directament pel magma basàltic no és suficient per explicar el salt tèrmic dràstic ni la signatura isotòpica del δ13C observada en el registre geològic. Dissenya una hipòtesi termodinàmica que involucri l'efecte dels sills i dics basàltics sobre les conques sedimentàries encaixants (riques en carbó, esquistos bituminosos i evaporites) per resoldre aquest desajust.
3. c) Justifica la concatenació causa-efecte que connecta el pols magmàtic amb l'anòxia i acidificació de les aigües marines somes que van aniquilar la major part dels invertebrats bentònics.