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• Daniel Mena Ascui

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RECONOCIMIENTO, ESTUDIO Y CARACTERIZACIÓN DE ROCAS Y MINERALES

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“AÑO DEL DEBER CIUDADANO”

ALUMNO

:

Rafael Martin Osorio Simpe.

CURSO

:

Geología General.

TEMA

:

Reconocimiento, estudio y caracterizaciónide rocas y minerales.

PROFESOR

:

Ing. Luis Velásquez Villegas.

CENTRO DE ESTUDIOS

:

Universidad Nacional de Ingeniería.

ESPECIALIDAD

:

Ingeniería de Petróleo y Gas Natural.

FECHA DE PRESENTACIÓN :

24/09/2007

LIMA – PERÚ 2007

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DEDICATORIA El presente trabajo está dedicado a toda la generación de geólogos y estudiosos que hicieron posible los conocimientos sobre rocas y minerales que hoy en día posemos.

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CONTENIDO

TÍTULO……………………………………………….……………….……………. I PORTADA………...……………………………….………………………………. II DEDICATORIA……………………………………….……………………………. III INTRODUCCIÓN……………………………….………………………........……. V Petrología y Petrografía…………………………………………………………. 1 Definición de Roca………………………………………………………….……. 1 Clasificación de las Rocas………………………………………………..……. 3 Minerales……………………………………………………………………..……. 42 Propiedades de los minerales………………………….……………..……….. 43 Descripción de minerales más importantes……………….……..…………. 45 Principales elementos químicos constituyentes de los minerales.......... 51 Conclusiones…………………………………………………….………………... 55 BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………….……. 55 GLOSARIO…………………………………………………………………….……. 56 APÉNDICE…………………………………………………….……………….……. 59

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INTRODUCCIÓN

La Tierra tiene una estructura diferenciada en capas. Estas capas poseen diferentes composiciones químicas y comportamiento geológico. Su naturaleza puede estudiarse a partir de la propagación de ondas sísmicas en el interior terrestre y a través de las medidas de los diferentes momentos gravitacionales. Los geólogos han diseñado dos modelos geológicos que establecen una división de la estructura terrestre: el modelo geostático y el modelo geodinámico. Ambos modelos convergen en el estudio de la composición de la estructura terrestre. Es precisamente en la estructura de la Tierra donde sobresale un hito conceptual, el concepto de ROCA. De hecho las rocas se encuentran constituyendo el manto y la corteza terrestre o dicho de otra forma, componiendo la litósfera que constituye las masas continentales y el fondo de las cuencas oceánicas. Son bien distinguidas tres tipos de rocas esenciales: ígneas, sedimentarias y metamórficas que son resultado de un proceso dinámico dado a través de miles de millones de años de vida terrestre. El estudio de las rocas es importante porque brinda una extensa información en diferentes campos de la Ingeniería así como de la historia. Por ejemplo gracias al estudio de las rocas se ha podido determinar de cierta forma la antigüedad de nuestro planeta, varios de los fenómenos por los que atravesó a lo largo de millones de años; también ha habido un aporte mutuo de estudio entre los fósiles y las rocas. En ciertos campos de la ingeniería como en la Ingeniería de Petróleo y en la Ingeniería de Minas su estudio tiene por objeto asociar los tipos de rocas con yacimientos de minerales o hidrocarburos existentes. En Ingeniería Civil el estudio de las rocas es clave para determinar que materiales son favorables en una construcción y sobre que suelo es más recomendable una construcción. Conocer las rocas, implica conocer los minerales que las constituyen y conocer los minerales implica conocer los elementos químicos que los forman. Es una relación: roca, mineral y elemento químico. Las ciencias geológicas que se dedican al estudio de las rocas y los minerales son la petrología y la mineralogía respectivamente. El presente informe de investigación pretende ampliar de una manera más minuciosa y profunda el estudio sobre las rocas y minerales, destacando sus tipos, características y estructura.

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1. PETROLOGÍA Y PETROGRAFÍA La petrología es la rama de la geología que se encarga del estudio de las propiedades físicas, químicas, mineralógicas, espaciales y cronológicas de las asociaciones rocosas y de los procesos responsables de su formación. La petrografía al igual que la petrología es otra rama de la geología que se ocupa del estudio e investigación de las rocas, en especial en cuanto respecta a su aspecto descriptivo, su composición mineralógica y su estructura. Se complementa así con la petrología, disciplina que se centra principalmente en la naturaleza y origen de las rocas.

2. DEFINICIÓN DE ROCA Una roca es un material constituido como un sólido cohesionado natural de uno o más minerales. Las rocas son los materiales constituyentes del manto y la corteza de la Tierra, y las partes equivalentes de otros cuerpos planetarios semejantes. Las rocas generalmente están formadas por varias especies mineralógicas llamadas rocas compuestas, pero también existen rocas constituidas por un solo mineral llamadas rocas monominerálicas. Las rocas suelen ser materiales duros, pero también pueden ser blandas, como ocurre en el caso de las rocas arcillosas o las arenas.

Composición de una roca.

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En la corteza terrestre se distinguen tres tipos de rocas: • •

•

Rocas ígneas: rocas formadas por la solidificación de magma o de lava (magma desgasificado). Rocas metamórficas: rocas formadas por alteración en estado sólido de rocas ya consolidadas de la corteza de la Tierra, cuando quedan sometidas a un ambiente energético muy diferente del de su formación. Rocas sedimentarias: rocas formadas por la consolidación de sedimentos, materiales procedentes de la erosión de rocas anteriores, o de precipitación a partir de una disolución.

Las rocas están sometidas a continuos cambios por las acciones de los agentes geológicos, según un ciclo cerrado (el ciclo de las rocas), llamado ciclo petrológico, en el cual intervienen incluso los seres vivos. I.

EL CICLO PETROLÓGICO Los materiales que forman la corteza de la Tierra pueden evolucionar, a lo largo del tiempo geológico, de un tipo a otro tipo de roca; pueden incluso completar un ciclo a través de las tres principales categorías de rocas. Por ejemplo, una roca volcánica puede ser intemperizada y sus fragmentos acarreados en forma de sedimentos hasta un sitio en donde se acumulen y sean sepultados. Una vez que los sedimentos se han endurecido o litificado, se puede considerar al material como una roca sedimentaria. Si la roca sedimentaria es sometida a altas presiones y temperaturas, pude sufrir transformaciones minerales y texturales que la conviertan en una roca metamórfica. En ciertas condiciones cuando la temperatura de metamorfismo es alta, la roca puede llegar a fundirse y producir magmas. El ascenso de los magmas y su posterior solidificación completarían el ciclo de las rocas en la corteza.

3. LASIFIC N DE ROCAS Las se pueden clasificar

C ACIÓ LAS rocas

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atendiendo a criterios tales como la composición química, la textura, la permeabilidad, etc. En cualquier caso, el criterio más usado es el origen, es decir, el mecanismo de su formación. De acuerdo con este criterio se clasifican en ígneas (o magmáticas), sedimentarias y metamórficas. I.

ROCAS ÍGNEAS La corteza de tierra alcanza un promedio de cerca de 35 kilómetros de grueso bajo los continentes pero alcanza sólo unos 7-10 kilómetros debajo del océanos. La corteza continental está compuesta primariamente de rocas sedimentarias descansando sobre una base cristalina, formada de una gran variedad de rocas metamórficas, e ígneas, incluyendo granulito y granito. La corteza oceánica es compuesta primariamente de basalto y gabro. Ambas cortezas, continental y oceánica descansan en la peridotita del manto. Las rocas pueden derretirse en respuesta a una disminución en la presión, a un cambio en la composición tal como una adición de agua, a un aumento en temperatura ó a una combinación de éstos procesos. Otros mecanismos, tales como fusión de impacto de un meteorito, son menos importantes hoy pero impactos durante el crecimiento de la Tierra, llevaron a la fusión extensa y varios cientos de kilómetros (externos) de nuestra Tierra temprana fueron probablemente un océano del magma. Impactos de grandes meteoritos en los pocos y últimos cientos millones de años, han sido propuestos como un mecanismo responsable del extensivo magmatismo basáltico de varias grandes regiones ígneas. La fusión por descompresión ocurre debido a una disminución de la presión. Las temperaturas de los sólidos para la mayoría de las rocas se incrementan con el aumento de la presión en la ausencia de agua. La peridotita en la profundidad en el manto de la Tierra puede ser más caliente que su temperatura de sólido en un cierto nivel más bajo. Estudios experimentales en muestras apropiadas de peridotita documentan que las temperaturas de los sólidos se incrementan en 3°C a 4°C por kilómetro. Si la roca es levantada suficientemente lejos ésta podrá comenzar a fundirse. Las gotitas de éste derretimiento, podrán unirse en volúmenes mayores y volverse intrusiva hacia arriba. Este proceso de fusión, en el movimiento ascendente del manto sólido es crítico en la evolución de la Tierra. La fusión por descompresión crea la corteza oceánica en los cantos oceánicos centrales. La fusión por descompresión, causada por el levantamiento de plumas de manto, es responsable también de la creación de islas oceánicas, como las islas hawaiianas. La fusión por descompresión relacionada a las "plumas", también es la explicación más común, para las inundaciones basálticas, y las placas oceánicas, aunque otras causas tales como la fusión relacionada al impacto de meteoritos ha sido propuesta para algunos de estos enormes volúmenes de roca ígnea. 8

El cambio de composición de la roca más responsable por la creación del magma es la adición de agua. El agua baja la temperatura de las rocas sólidas, a una presión dada. Por ejemplo, en una profundidad de cerca de 100 kilómetros, la peridotita comienza a fundirse cerca de los 800°C en presencia de exceso de agua, pero cerca ó sobre los 1500°C en ausencia de agua. El agua es expulsada de la litosfera oceánica, en zonas de subducción, y ésta causa la fusión en manto sobrepuesto. Magmas acuosos de basalto y andesitas son resultado de la deshidratación durante, el proceso de subducción. Tales magmas y aquellos derivados de ellos fueron construidos como acumulación de islas arcos tales como en el círculo de fuego del Pacífico. Éstos magmas forman rocas de la serie cálcica -alcalina, una parte importantes de la corteza continental. La adición de dióxido de carbono, es relativamente una menos importante causa de la formación de magma que la adición de agua pero génesis de algunos magmas silicio bajosaturados han atribuido a la dominación del dióxido de carbono sobre el agua en sus regiones de fuente del manto. En presencia de dióxido de carbono, experimentos documentan que la peridotita sólida disminuye en alrededor de 200°C en un intervalo estrecho de presión a presiones que corresponden a una profundidad de cerca de 70 kilómetros. Magmas de tipos de roca, como por ejemplo nefelinita, carbonatita, y kimberlita están entre los que pueden ser generados luego de un influjo de dióxido de carbono en el manto a volumen y profundidad mayores de 70 kilómetros. Las rocas ígneas se forman cuan o el magma, se enfría y solidifica, con ó sin cristalización, bajo la superficie como rocas intrusivas o plutónicas, ó en la superficie como rocas extrusivas o volcánicas. Este magma se puede derivar de los derretimientos parciales de rocas pre-existentes en cualquier capa, ó en la corteza de la Tierra. Originalmente, el derretimiento es causado por uno, ó más procesos como un aumento de temperatura, una disminución de la presión, ó un cambio en la composición. De acuerdo al modo de enfriamiento presentan distintos tipos de cristalización: -

Cristales visibles a simple vista: Cuando el enfriamiento en las rocas es lento. Cristales de estructura vítrea: Producidos por una violenta reducción de temperatura en el curso de una erupción volcánica.

Por lo general las rocas ígneas, junto con las metamórficas, son más competentes que las sedimentarias en lo que a construcción se refiere. Son ejemplos de rocas ígneas: la diorita, la riolita, el porfido, el gabro, el basalto y la sienita. Las rocas ígneas componen aproximadamente, el 95% de la parte superior de la corteza terrestre, pero su gran abundancia, es ocultada en la superficie de la 9

Tierra, por una capa relativamente fina, pero extensa de rocas sedimentarias, y metamórficas. Las rocas ígneas, son geológicamente importantes porque: •

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• •

A.

Sus minerales, y química global dan información sobre la composición del manto, de la cual algunas rocas ígneas, son extraídas, y de la temperatura, y condiciones de presión, que permitieron esta extracción, y/o de otra roca pre -existente que se fundió. Sus edades absolutas, pueden ser obtenidas de varias formas, de datado radiométrico, y así puede ser comparado, con estratos geológicos adyacentes, permitiendo una secuencia de tiempo de los eventos; Sus características, se corresponden usualmente, con características de un ambiente tectónico específico, permitiendo reconstituciones tectónicas. En algunas circunstancias especiales albergan importantes depósitos minerales como tungsteno, estaño, y uranio que son comúnmente asociados a granitos, mientras que minerales de cromo, y platino, son comúnmente asociados a gabros.

Rocas ígneas intrusivas Las rocas ígneas intrusivas o también llamadas plutónicas son formadas desde el magma, que se enfría y solidifica dentro de la Tierra rodeado por roca pre-existente llamada roca base, el magma se enfría lentamente, y como resultado éstas rocas son de grano grueso. Los granos minerales en tales rocas, pueden generalmente ser identificadas, a simple vista. Las rocas intrusivas, también pueden ser clasificadas según su forma, y tamaño del cuerpo intrusivo, y su relación con otras formaciones, en las cuales ésta se incluye. Los batolitos, las acciones, los lacolitos, los travesaños y los diques son formaciones intrusivas típicas. Las áreas centrales de las montañas mayores ó importantes consisten en rocas ígneas intrusivas, usualmente granito. Cuando es expuesto por erosión, estos corazones llamados batolitos, pueden ocupar áreas enormes, de la superficie de la Tierra. Las rocas ígneas intrusivas, de grano grueso, que son formadas en las profundidades de la Tierra, son llamadas abisales y las rocas ígneas intrusivas que son formadas más cerca de la superficie son llamadas hipabisales.

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De azul, las rocas plutónicas en Norte América

B.

Rocas ígneas extrusivas Las rocas ígneas extrusivas o también llamadas volcánicas son formadas en la superficie de la Tierra, como resultado de la fusión parcial de rocas dentro del manto y corteza. El derretimiento con ó sin cristales suspendidos y burbujas de gas es llamado magma. El magma se levanta, debido a que es menos denso que la roca, de la cual fue creada. Cuando alcanza la superficie, el magma extruído en la superficie ó bajo el agua ó en el aire, es llamado lava. Las erupciones de volcanes cuando ocurren sobre la superficie se llaman subaéreas y cuando ocurren bajo la superficie marina son llamadas submarinas. En la actividad volcánica submarina por ejemplo se presentan fumarolas negras y emisiones de basalto. El Magma que entra en erupción desde un volcán se comporta según su viscosidad determinada por su temperatura, composición y contenido cristalino. El magma de alta temperatura, la mayoría del cual es basáltico en su composición se comporta de manera similar al aceite y cuando éste se enfría es semejante a la melaza gruesa. Cuando la lava se enfría y cristaliza rápidamente es fina y granulosa. Si el enfriamiento ha sido tan rápido como para prevenir la formación incluso de pequeños cristales después de la extrusión, la roca resultante puede ser sobre todo vidrio, como por ejemplo la roca obsidiana. Si el enfriamiento de la lava, ocurre lentamente, las rocas serán de grano grueso. Como los minerales son de grano fino es mucho más difícil distinguir entre los diversos tipos de rocas ígneas extrusivas, que entre los diversos tipos de rocas ígneas intrusivas. Generalmente los constituyentes minerales de las rocas ígneas extrusivas de grano fino, pueden sólo ser determinadas por la examinación de secciones finas de la roca bajo el microscopio; tan

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solamente una clasificación aproximada, pueden usualmente ser hecha en este campo.

De rojo, las rocas volcánicas en Norte América

Las líneas de colores claros en esta roca volcánica de Basalto muestran la dirección del flujo de lava.

II.

COMPOSICIÓN MINERALÓGICA DE LAS ROCAS ÍGNEAS Las rocas ígneas están compuestas fundamentalmente por silicatos, los cuales están constituidos mayoritariamente por silicio (Si) y oxígeno (O). Estos dos elementos junto con el aluminio (Al), calcio (Ca), sodio (Na), potasio (K), magnesio (Mg) y hierro (Fe), constituyen más del 98% en peso de la mayoría de los magmas que al solidificarse forman las rocas ígneas. Además los magmas contienen pequeñas cantidades de muchos otros elementos como azufre (S), oro (Au), plata (Ag) uranio (U), tierras raras, gases en disolución, etc. La composición de una roca ígnea dependerá, por tanto, de la composición inicial del magma a partir del cual se ha formado. Los diferentes silicatos que constituyen las rocas ígneas cristalizan en un orden determinado, que está condicionado por la temperatura. La serie de 12

cristalización de Bowen (1928) nos muestra el orden de cristalización de los distintos silicatos conforme disminuye la temperatura de un magma.

En este esquema evolutivo se pueden distinguir tres grupos de minerales: •

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Los ferromagnesianos denominados así por su alto contenido en hierro y magnesio (olivino, piroxenos, anfíboles, biotita). Debido a su composición son minerales de colores más oscuros. Forman una serie de cristalización discontinua y cristalizan en un rango de temperaturas altas. Las plagioclasas. Forman una serie de cristalización continua entre la anortita y la albita. Cristalizan también en un intervalo de temperaturas altas y medias. Silicatos no ferromagnesianos (cuarzo, moscovita y ortosa). Son los minerales que cristalizan a menor temperatura. Estos minerales contienen una mayor proporción de aluminio (Al), potasio (K), calcio (Ca) y sodio (Na), que de hierro y magnesio.

A las rocas con un alto contenido en minerales ferromagnesianos se les denomina máficas (máficos, del latín magnesium y ferrum). Suelen tener un índice de color alto (tonalidades oscuras). Y a las rocas con alto contenido en minerales no ferromagnesianos (cuarzo, moscovita, feldespato K, plagioclasa y feldespatoides) se les denomina félsicas (félsico, proviniente de feldespato y sílice). Son rocas con un índice de color bajo (tonalidades claras).

III.

CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS ÍGNEAS Las rocas ígneas son clasificadas de acuerdo a modo de ocurrencia, textura, mineralogía, composición química, y la geometría del cuerpo ígneo.

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La clasificación de los muchos tipos de diferentes rocas ígneas puede proveernos importante información sobre las condiciones bajo las cuales éstas se formaron. Dos importantes variables usadas para la clasificación de rocas ígneas son el tamaño de partícula y la composición mineral de la roca. Minerales como feldespatos, cuarzos, olivinas, piroxenos, anfíboles, y micas son importantes en la formación de casi todas las rocas ígneas y son básicas, en la clasificación de estas rocas. Todos los otros minerales presentes, son vistos como "no esenciales" en casi todas las rocas ígneas y son llamadas minerales accesorios. Tipos de rocas ígneas, con otros minerales esenciales, son muy raros. En una clasificación simplificada, los tipos de rocas ígneas son separadas en base al tipo de feldespato presente, la presencia ó ausencia de cuarzo, y en rocas sin feldespato ó cuarzo, el tipo de hierro, ó minerales de magnesio presentes. Las rocas que contienen cuarzo son silicio-sobresaturados. Las rocas con feldespatoides, son silicio -bajosaturados, porque los feldespatoides no pueden coexistir, en una asociación estable con cuarzo. Las rocas ígneas que tienen cristales suficientemente grandes para ser vistas a "simple vista", son llamadas faneríticas; ésas con cristales muy pequeños, para ser vistos, son llamadas afaníticos. Generalmente hablando, fanerítico implica un origen intrusivo; afanítico uno extrusivo. Una roca ígnea con grandes y claramente perceptibles cristales incrustados en una fina granulosa matriz, es llamada pórfido. La textura porfídica se desarrolla cuando algunos de los cristales crecen hasta un considerable tamaño antes de que la masa principal del magma se cristalice como material fino granuloso y uniforme.

IV.

CLASIFICACIÓN QUÍMICA DE LAS ROCAS ÍGNEAS Las rocas ígneas pueden ser clasificadas de acuerdo a parámetros químicos en: Ácido rocas ígneas con alto contenido de silicio, mayor al 63%, de SiO2 como ejemplos: la riolita y la dacita.  Intermedio rocas ígneas conteniendo entre 52 - 63%, de SiO2 como ejemplo la andesita.  Básico rocas ígneas que tienen bajo silicio, 45 - 52%, y típicamente alto contenido de hierro -magnesio como ejemplo el basalto.  Ultrabásico rocas ígneas, con menos de 45% silicio, como ejemplos: la picrita y komatita. 

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

Alcalino rocas ígneas con 5 - 15% de contenido alcalino (K2O + Na2O), ó con radio molar de silicio alcalino, mayor a 1:6. Como ejemplos: el fonolito y la tracita.

La terminología ácido-base es usada más ampliamente en más antiguos (generalmente británicos) textos de literatura geológica. En la actual la terminología felsica -máfica fuertemente substituye a la de ácido-base. V.

CLASIFICACIÓN MINERALÓGICA DE LAS ROCAS ÍGNEAS Para rocas volcánicas la mineralogía es importante clasificando y nombrando lavas. El más importante criterio, son las especies fenocristo seguida por la mineralogía de las masas -térreas. A menudo, donde están las masas -térreas, son afaníticos. Contenidos mineralógicos - félsico versus máfico (ácido- básico) •

•

•

Félsico, con predominancia de cuarzo, feldespato alcalino, y/o feldespatoides; las rocas de minerales félsicos como el granito son usualmente de colores claros y tienen baja densidad. Máfico, con predominancia de minerales máficos, piroxenos, olivinas, y plagioclasas cálcicas; éstas rocas como el basalto, son usualmente de colores oscuros, y tiene una mayor densidad, que las rocas félsicas. Ultramáfico, con más de 90% de minerales máficos como la dunita.

La siguiente tabla, es una simple sub-división de rocas ígneas, de acuerdo a su composición, y modo de ocurrencia. COMPOSICIÓN MODO DE OCURRENCIA

Ácido

Intermedio Básico Ultrabásico

Intrusivo

Granito

Diorita

Gabro

Peridotita

Extrusivo

Riolita

Andesita

Basalto Komatiita

ROCA ESENCIAL FORMANDO SILICATOS Ácido

Intermedio Básico Ultrabásico

Grano grueso

Granito

Diorita

Grano medio

Micro Granito Micro Diorita Dolerita

Grano fino

Riolita

Andesita

Gabro

Peridotita

Basalto Komatita

Ejemplo de clasificación del granito: El granito es una roca ígnea intrusiva (cristalizada en profundidad), con una composición félsica (rica en silicio, y con más de el 10%, de minerales félsicos), y fanerítica, textura subeuhedral (donde minerales son visibles para el ojo, sin ayuda, y algunos de ellos retienen formas cristalográficas originales). El granito es la roca intrusiva más abundante, que puede ser encontrada en los continentes. 15

VI.

TEXTURA DE LAS ROCAS ÍGNEAS Indica el lo relacionado a los cristales que las constituyen como el grado de cristalinidad y tamaño de los cristales. A. Grado de cristalinidad Cuando un magma se enfría muy rápidamente y no hay tiempo suficiente para que los átomos e iones se agrupen formando una estructura cristalina, el resultado de la solidificación es la formación de un vidrio. En función del porcentaje de vidrio presente en una roca podemos clasificarla en: •

•

HOLOHIALINAS. Son rocas que están compuestas por más del 90% en volumen de vidrio, lo que suele ser característico de las rocas volcánicas lávicas (por ejemplo: una pumita o una obsidiana). HIALOCRISTALINAS. Son rocas que están compuestas en parte por vidrio y en parte por cristales, sin que ninguno de estos dos componentes supere el 90% del volumen total. Este tipo de textura suele ser característico de las rocas volcánicas lávicas y de las rocas hipoabisales o filonianas (por ejemplo. un pórfido granítico).

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•

HOLOCRISTALINAS. Son rocas que están compuestas por más del 90% en volumen de cristales, lo que suele ser característico de las rocas plutónicas (por ejemplo un granito).

B. Tamaño de los cristales En función del tamaño de los cristales de una roca ígnea se pueden establecer dos tipos texturales: •

•

B.

FANERÍTICA, del griego phaneros (visible). Es aquélla roca en la que los cristales pueden reconocerse a simple vista. Este tipo de textura se da en rocas que han sufrido un proceso lento de enfriamiento, es decir que han perdido calor de una forma gradual y lenta. Es típica de rocas intrusivas (plutónicas). Se pueden distinguir varios tamaños de grano dentro de este grupo: o grano muy grueso, cuando los granos tienen un tamaño mayor de 30 mm o grano grueso, cuando los granos tienen tamaños entre 30 y 5 mm o grano medio, cuando los granos tienen tamaños entre 5 y 2 mm o grano fino , cuando los granos tienen un tamaño menor de 2mm pero son visibles AFANÍTICA, el prefijo a- indica negación, a phaneros (no visible). Es aquélla roca en la que los cristales no pueden reconocerse a simple vista y es necesario una lupa o un microscopio. Una textura afanítica siempre indica que el proceso de enfriamiento se produjo de forma más o menos rápida. Esta textura es típica de rocas volcánicas y subvolcánicas. Se pueden distinguir dos clases dentro de este grupo: o microcristalinas, cuando los cristales son reconocibles con el microscopio. o vítreas o criptocristalinas, cuando los cristales no son reconocibles con el microscopio. Distribución del tamaño de los cristales

• •

•

EQUIGRANULAR. El tamaño de todos los cristales es parecido. INEQUIGRANULAR. En la roca existe una distribución de tamaños de grano muy amplia. Si se representa el tamaño de los cristales frente a su frecuencia se pueden distinguir varios tipos de distribuciones. Unimodal, cuando la distribución es una campana de Gauss; bimodal, cuando se pueden distinguir dos máximos dentro de la distribución y seriada. PORFÍDICA. Cuando se observa una serie de cristales de gran tamaño englobados en una matriz compuesta por granos de un tamaño sensiblemente menor, es decir, existen dos poblaciones distintas de cristales.

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VII.

DESCRIPCIÓN DE ROCAS ÍGNEAS MÁS IMPORTANTES A. BASALTO Es la variedad más común de roca volcánica siendo una de las constituyentes más importantes de la corteza terrestre formada por la fusión parcial del material del manto. Los flujos de basalto cubren aproximadamente el 70 % de la superficie terrestre. Contiene no más del 53 % por peso de sílice. Se divide en dos tipos: basalto alcalino y tholeiita. Se compone casi en su totalidad de silicatos oscuros de grano fino, tiene una composición máfica, es decir con un alto contenido de hierro, compuesto principalmente por minerales como feldespato, piroxeno, olivinas, plagioclasas, cuarzo y magnetita. Es el equivalente extrusivo del gabro, se forma por la efusión de lava a lo largo de las cordilleras oceánicas, donde el fondo marino, extendiéndose, añade corteza nueva para contrarrestar las pérdidas por subducción. Suele ser de color gris oscuro, y tiene muchas veces una textura vesicular que conserva los vestigios de burbujas producidas por vapor de agua en expansión, generado durante el enfriamiento y la solidificación de la lava. Esta roca puede ser de muy buena calidad y adecuado para su uso en construcción, lo que se verifica mediante ensayos. Los usuales son el ensayo de desgaste por el procedimiento de Los Ángeles, actualmente con tendencia al desuso para este material, y el ensayo de durabilidad por inmersión en dimetil sulfóxido.

Muestra de una Roca Basalto

B. GRANITO El granito es una roca ígnea plutónica con formación y textura cristalina visible. Se compone de feldespato (en general feldespato de potasio y oligoclasa), cuarzo, con una cantidad pequeña de mica (biotita o moscovita) y de algunos otros minerales accesorios como circón, apatito, magnetita, ilmenita y esfena. El granito suele ser blanquecino o gris y con motas debidas a los cristales más oscuros. El feldespato de potasio da a la roca un tono rojo o de color carne. El granito se forma a partir de magma enfriado de forma muy lenta a 18

profundidades grandes bajo la superficie terrestre, lo que posibilita la cristalización de los minerales. Velocidades de enfriamiento muy lentas dan lugar a una variedad de grano grueso llamada pegmatita. El granito, junto a otras rocas cristalinas, constituye la base de las masas continentales y es la roca intrusiva más común entre las expuestas en la superficie terrestre. La densidad del granito varía entre 2,63 y 2,75 g/cm3. Su resistencia a la presión se sitúa entre 1.000 y 1.400 kg por cm 2. Es más duro que la arenisca, la caliza y el mármol, y su extracción es, por tanto, más difícil. Es una piedra importante en la construcción; las mejores clases son muy resistentes a la acción de los agentes atmosféricos. El granito se encuentra particularmente extendido en los antiguos escudos precámbricos, formados hace más de 4.000 millones de años, de Rusia, África, Canadá, Sudamérica y Escocia. En España es una roca frecuente en la mitad oriental de la península Ibérica.

Muestra de Roca Granito

C. OBSIDIANA La Roca Obsidiana, es una roca del tipo ígneo extrusivo, también llamada vidrio volcánico o copo de nieve, semitranslúcido y oscuro. Tiene una composición química de silicatos alumínicos y un gran porcentaje (70% ó mayor) de óxidos sílicos. Su composición es parecida al granito y la riolita. La obsidiana no es un mineral, porque no es cristalino, aunque se parezca a uno. A menudo se le clasifica como un mineraloide. Su dureza en la escala de Mohs es de 5 a 5,5. Su peso específico es de 2,6.con la misma composición que la riolita, producido cuando la roca ígnea fundida (magma) sale a la superficie terrestre como lava y se enfría tan rápidamente que sus iones no tienen tiempo de cristalizar. La obsidiana suele ser negra, pero también puede ser verde oscuro, verde claro, rojiza, blanca y veteada en negro y rojo. La obsidiana es usada como ornamento. En ciertas culturas de la Edad de Piedra, era muy valorada, porque con ella se podían hacer cuchillas muy filosas, usadas como cuchillos o para lanzas, y cabezas de flechas. Como todos los vidrios y algunos otros tipos de rocas, la obsidiana se rompe con

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fractura concoidea. Puede golpearse con piedras más duras para modificar su forma. La obsidiana también se puede pulir para crear espejos rústicos. Las culturas mesoamericanas usaron ampliamente la obsidiana para crear herramientas o como ornamento. También la usaron para crear armas, como el temible macahuitl o macana y puntas de venablos y flechas; porque al ser muy filoso perforaba y tajaba la piel y la carne con facilidad. Incluso se han descubierto instrumentos quirúrgicos precolombinos hechos de este material. Actualmente, se utilizan cuchillas de obsidiana en las cirugías cardíacas y oculares porque su filo es mucho más delgado que aquel de los escalpelos de acero, siendo hasta cinco veces más filoso que éstos últimos. Los cortes hechos con las cuchillas de obsidiana son más finos y provocan menos daño del tejido orgánico, eso permite que las heridas quirúrgicas sanen rápidamente.

Muestra de Obsidiana en un collar usada como piedra preciosa.

D. DIORITA La diorita es una roca ígnea compuesta de un feldespato y uno o varios minerales del grupo de la mica, de la anfibolita, y del piroxeno. Se usa generalmente para la construcción. Posee una textura hipidiomórfica inequigranular. Los minerales de menos tamaño 0,1-0,6 mm corresponden a plagioclasa como componente porcentualmente mayor. Muestra una gran variabilidad de tamaños y formas más equidimensionales. El resto de minerales están compuestos por los ferromagnesianos coloreados (biotita y piroxenos), cristales de mayor tamaño que muchas plagioclasas pero de formas más subidiomórficas. Las dioritas presentan tamaños de entre 0,4 y 0,6 mm, hallando algunos cristales bastante elongados. El grado de alteración en la roca es muy bajo, tanto como en feldespatos como en ferromagnesianos. Es de textura granítica. Composición: •

Plagioclasa: 50% del total. 20

•

Minerales Máficos: 25%: o Biotita: 20% o Piroxenos: Clinopiroxenos 5%

•

Minerales accesorios: La diorita puede contener distintas impurezas, tales como apatito, cuarzo, magnetita, pirita, etc. o Presencia de apatito como inclusión en biotita. o Presencia de óxido de hierro muy aislado.

•

Minerales de alteración: o Clorita 5% o Alteración a anfíbol de los clinopiroxenos. En la diorita oligoclásica, el feldespato es la oligoclasa; en la diorita andesítica es la andesina. Por otra parte, según sea el segundo componente, la diorita se clasifica como micácea, anfibólica o piroxénica.

Muestra de Diorita compuesta en su mayor parte por sílice

E. RIOLITA La riolita es una roca volcánica, de grano fino, que presenta la misma composición que el granito. Es una roca rica en cuarzo y feldespatos potásicos que se produce por la violenta salida al exterior de la Tierra de magma. El rápido enfriamiento que soporta hace que la roca cristalice de tal manera que sus cristales no se aprecien a simple vista. Por tanto, esta roca tiene una textura vítrea. Esta roca extrusiva se forma cuando un magma de la misma estructura química que el granito llega a la superficie terrestre. Este magma es rico en sílice, lo que le hace viscoso. La riolita a rayas consta de remolinos de cristal y sustancias vítreas. Los cristales son de grano fino y contienen cuarzo, feldespato y mica (como el granito). Estas rocas presentan franjas que se formaron al recorrer la lava distancias cortas, tras la erupción que la llevó a la superficie terrestre.

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La mayor concentración de riolita se encuentra en Nueva Zelanda. Existen unos manantiales ricos en azufre que son los restos de una gran erupción. Se esparció por el aire una nube de gas que arrojó lava por toda la zona. La lava se endureció formando la riolita.

Muestra de Riolita

F. PÓRFIDO La palabra pórfido proviene del latín porphyra, "piedra púrpura". Así denominaron los romanos a esta piedra que debido a su color fue usada como signo de distinción. El uso del pórfido se remonta a la cuna de las civilizaciones asirio-babilónica, egipcia y romana. Hallazgos arqueológicos y monumentos realizados en este material lo confirman. Es una roca formada a partir de la solidificación del magma. Está clasificada entre las rocas magmáticas o eruptivas ya que se forma por la solidificación del magma, es decir una masa fluida de origen volcánico a temperaturas muy elevadas en el interior de la corteza terrestre. Su enfriamiento comienza muy lentamente a profundidad, iniciando la solidificación del magma y la formación de cristales de los minerales componentes. El uso del pórfido para construcción de monumentos monolíticos es conocido desde los tiempos más remotos. Se usa profusamente en la pavimentación de calles.

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Pórfido formando un pavimento.

F. GABRO El gabro es una roca plutónica compuesta de plagioclasas y minerales ferromagnésicos. Contiene silicato alumínico, cálcico y diálaga como minerales fundamentales. Los gabros son rocas pesadas, granuladas y moteadas, de color oscuro entre gris y verde. Constan de plagioclasas básicas, de piroxeno y de olivino, anfíboles y otros minerales que les confieren su color. Suele aparecer en la corteza oceánica junto al basalto. Algunos autores los dividen en gabros de augita y gabros de hiperstena. El gabro feldespático contiene nefelina y otros feldespatos. Los astronautas han traído desde la Luna piedras de la familia de los gabros terrestres.

Muestra de Gabro

G. ANDESITA La andesita es una roca ígnea volcánica, de composición intermedia y textura afanítica y porpirítica. Su composición mineral comprende generalmente cuarzo, biotita, hornblenda y piroxeno, minerales asociados frecuentemente. El álcali feldespato está ausente en esta roca. 23

La clasificación de andesitas puede ser refinada de acuerdo al fenocristal más abundante. Por ejemplo, la andesita olivina es llamada de esta forma en tanto que la olivina es el principal componente mineral. Puede ser considerada como el equivalente extrusivo de la diorita plutónica. Como las dioritas, la andesita es característica de las áreas de subducción tectónica en márgenes oceánicos marinos, como la costa de América del Sur. Su nombre deriva de los Andes.

Muestra de Andesita

H. PERIDOTITA La peridotita es una roca intrusiva compuesta por minerales como piroxeno, olivino y hornblenda. Es la roca que forma el manto terrestre. La magnetita, la cromita, la ilmenita y el granate están asociados con frecuencia a esta roca. Algunos tipos de peridotita son la piroxenita, compuesta casi por completo por piroxeno; la hornblendita, variedad rara con predominio de hornblenda; la serpentina, compuesta casi exclusivamente de olivino alterado, y la kimberlita, variedad que contiene diamante. La peridotita es la fuente más importante de cromo.

Textura de la peridotita

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Diferentes tipos de Rocas ígneas

II.

ROCAS SEDIMENTARIAS Las rocas sedimentarias son rocas que se forman por acumulación de sedimentos que sometidos a procesos físicos y químicos (diagénesis), resultan en un material de cierta consistencia. La roca se fragmenta y se disuelve por acción de meteorización y de la erosión, las partículas se sedimentan y los minerales disueltos cristalizan a partir del agua y forman sedimentos. Los componentes de la roca fragmentada son transportados por el agua y el hielo y, enterrados a poca profundidad, se convierten en nuevas rocas. 25

Pueden formarse a las orillas de los ríos, en el fondo de barrancos, valles, lagos y mares, y en las desembocaduras de los ríos. Se hallan dispuestas formando capas o estratos. Cubren más del 75 % de la superficie terrestre, formando una cobertera sedimentaria sobre un zócalo formado por rocas ígneas y, en menor medida, metamórficas. Sin embargo su volumen total es pequeño cuando se comparan sobre todo con las rocas ígneas, que no sólo forman la mayor parte de la corteza, sino la totalidad del manto. Las rocas sedimentarias se disponen en capas, las más recientes situadas sobre las más antiguas, lo que permite a los geólogos conocer la edad relativa de cada capa. Las rocas sedimentarias suelen contener fósiles, que pueden ser de utilidad tanto para datar las rocas como para determinar su origen. Las rocas sedimentarias se caracterizan por dos rasgos esenciales: •

•

Presentan una estructura estratificada, con capas producidas por el carácter a la vez progresivo y discontinuo del proceso de sedimentación. Esas capas se llaman estratos. Contienen generalmente fósiles, cuando no están directamente formadas por fósiles. Los procesos magmáticos destruyen los restos de los seres vivos, lo mismo que los procesos metamórficos, salvo los más suaves.

Además las rocas sedimentarias sueles ser más o menos permeables, sobre todo las detríticas, lo que favorece la circulación o depósito de agua subterránea y otros fluidos, como los hidrocarburos. Por su origen pueden clasificarse en tres grandes grupos principales: Detríticas, Orgánicas y Químicas. A.

Rocas sedimentarias detríticas Las rocas detríticas, terrígenas o clásticas están formadas por fragmentos de rocas o minerales procedentes de rocas preexistentes que han quedado expuestas a la meteorización en la superficie de la tierra. Estos fragmentos suelen estar formados por minerales estables en las condiciones de la superficie terrestre. Como generalmente uno de los minerales más resistentes es el cuarzo, este tipo de rocas suelen contener una gran proporción de este mineral. Se consideran como rocas detríticas aquellas que poseen más de un 50% de terrígenos.

a) Textura de las Rocas Detríticas Los elementos que definen el patrón textural de las rocas detríticas son el tamaño de grano, la selección, la morfología de los clastos y el empaquetamiento.

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 Tamaño de grano Se establecen tres clases en el tamaño de granos para rocas detríticas: Tamaño de grano Clase o Grupo

Sedimento

Sedimento cementado

> 2 mm

Sefitas

*

Gravas

Aglomerados Conglomerado

entre 2 y 1/16 mm

Sammitas

**

Arenas

Arenisca

< 1/16 mm

Lutitas

*** Limos o Fangos

Limolitas Lutitas (Arcillitas)

* Los clastos se denominan cantos (tamaño entre 2 y 62 mm) o bloques (tamaño > 62 mm). A este grupo también se le denomina Ruditas. ** A este grupo también se le denomina Arenitas. *** El material suelto puede estar constituido por gránulos o por partículas (< 2 micras) formando respectivamente limos y arcillas. Los términos consolidados se denominan limolitas y arcillitas. A este grupo también se le denomina Pelitas.  Clasificación o selección de tamaños Es la medida de la distribución de tamaños de un sedimento (frecuencia vs clases de tamaño). Una roca con una gran dispersión de tamaños de grano se dice que posee una pobre selección, mientras que una roca bien seleccionada muestra, por tanto, escasa variación en el tamaño de grano. La clasificación es indicativa de la historia del transporte del sedimento.

 Morfología de clastos Aunque se pueden medir varios parámetros como la esfericidad, el aplanamiento, etc. El grado de redondez es el dato morfológico de mayor interés ya que es un dato indicativo de la historia del sedimento. Se distinguen clastos muy redondeados, redondeados, subredondeados, subangulosos, angulosos y muy angulosos.  Empaquetamiento El espacio entre los clastos puede estar ocupado por un cemento (calcáreo, silíceo, ferruginoso o salino) o por material detrítico menor de 30 micras (matriz). El empaquetamiento puede caracterizarse en función del porcentaje de matriz frente al de clastos, observando si la roca presenta una textura grano-sostenida o matriz-sostenida. El 27

empaquetamiento, entre otros factores, es indicativo de la densidad del medio de transporte del sedimento.

b) Clasificación de las Rocas Detríticas Las detríticas se clasifican en función del tamaño de grano de los clastos que las forman en: Conglomerados, areniscas, limolitas y lulitas.

 CONGLOMERADOS Los conglomerados son rocas sedimentarias formadas por fragmentos (clastos) y grava litificada. Los clastos con diámetro entre 2 y 4 mm se llaman gravilla; las guijas tienen entre 4 y 64 mm; los guijarros entre 64 y 256 mm; los cantos tienen más de 256 milímetros. En un conglomerado los bordes y las esquinas de los clastos son redondeados (pudinga). Cuando los clastos son angulosos, la roca se denomina brecha. Los granos más gruesos están situados en una matriz de partículas de arena o de arcilla y/o cemento mineral. En teoría, los clastos mayores de 2 mm de diámetro deberían ser los constituyentes dominantes, esto es, ocupar más de la mitad del espacio; en la práctica, los geólogos tienden a aplicar este término a rocas de proporciones menores. 28

Cuando un entramado de clastos entra en contacto con otro, el conglomerado queda sostenido por sus clastos (ortoconglomerado), distinguiéndose del caso en que una matriz lo soporta (paraconglomerado o diamictita). Un conglomerado monomicto tiene clastos de un único tipo casi exclusivamente. Si tiene unos pocos tipos de roca, se llama oligomicto, y si contiene muchos tipos distintos, polimicto. Las arcillas en bloques, también llamadas arcillas glaciares o till, se forman como la morrena base de los glaciares. Otros conglomerados son fluvioglaciares, se producen cuando el material de las morrenas ha sido desgastado por el agua fundida y además se sostiene por los propios clastos. También se producen en depósitos fluviales puros y, sobre todo, en los depósitos de playas tormentosas.

Muestra de Roca detrítica

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 ARENISCAS La arenisca es una roca sedimentaria, de color variable, que contiene clastos de tamaño arena. Después de la lutita, es la roca sedimentaria más abundante y constituye cerca del 20 % de ellas. Los granos son gruesos, finos o medianos, bien redondeados; de textura detrítica o plástica. El cuarzo es el mineral que forma la arenisca cuarzosa, pero las areniscas interesantes pueden estar constituidas totalmente de yeso o de coral. Las arenas verdes o areniscas glauconíticas contienen alto porcentaje del mineral glauconita. La arcosa es una variedad de arenisca en la que el feldespato es el mineral dominante además del cuarzo, tenemos la caliza detrítica del tamaño de la arena. El color varía de blanco, en el caso de las areniscas constituidas virtualmente por cuarzo puro, a casi negro, en el caso de las areniscas ferro-magnesianas. Las areniscas figuran entre las rocas consolidadas más porosas, aunque ciertas cuarcitas sedimentarias pueden tener menos de 1 % de espacios vacíos. Según el tamaño y la disposición de los espacios vacíos o poros, las areniscas muestran diversos grados de permeabilidad. Para clasificar las areniscas se utiliza la clasificación de Folk (1974). Esta clasificación se basa fundamentalmente en el porcentaje de matriz (material de detrítico de tamaño < de 30 micras) y en la naturaleza de los clastos, que se agrupan en tres tipos: cuarzo (Q), feldespatos (Fto) y fragmentos de roca (Fr). En función del porcentaje de matriz se establecen dos tipos básicos: • Grauvacas, si la matriz representa más del 15% del volumen. • Arenitas, si la matriz representa menos del 15% del total. A su vez las arenitas se dividen en cuarzoarenitas, litoarenitas y arcosas en función de los porcentajes de cuarzo (Q), feldespato (Fto) y fragmentos de rocas (Fr). Para establecer esta clasificación se utiliza un diagrama triangular.

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Muestras de roca Arenisca

Diagrama Triangular en la clasificación de Arenitas

 LIMOLITAS Las limolitas son rocas constituidas por clastos con tamaños entre 1/16 mm y 1/256. Estas rocas presentan composiciones muy variadas. Este tipo de rocas proceden de la compactación y cementación de partículas detríticas de tamaño limo (