ESCUELA PROFECIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TEMA:
PROFESOR: PRETEL ISLAVA GONZALO ASIGNATURA: GEOLOGIA APLICADA A LA INGENIERÍA CIVIL CICLO: IV ALUMNO:
- CHIPANA CUETO, ELDER
AYACUCHO – PERÚ 2014 43
INTRODUCCIÓN A LAS ROCAS
Las rocas de la Tierra Las rocas son como ¨cajas negras¨ que graban en su interior una valiosa información sobre los procesos históricos de nuestro planeta. Una buena parte de la actividad de la Geología consiste en interrogar a las rocas para etraer de ellas la información necesaria ! poder contar esta historia. "iste una gran variedad de rocas pero #stas pueden ser agrupadas en solo tres grandes grupos seg$n su origen ! su aspecto. Las rocas varían en color% tama&o de sus cristales o granos ! los tipos de minerales que la componen. 'i observamos un corte de ruta de un terreno monta&oso podremos ver% por ejemplo% cómo una roca de color gris claro ! mu! compacta% constituida principalmente por cristales visibles a simple vista de cuar(o ! feldespatos% pasa bruscamente a otro tipo de roca% de color gris plateado% que presentan las características de aquellas rocas transformadas en las profundidades de la corte(a% con cristales laminares de micas ! granates. )or encima de las rocas anteriores anteriores podría verse un tercer tipo% de aspecto m*s friable% friable% dispuesta en capas hori(ontales ! de colores amarillentos con la apariencia de ser un agregado de granos de arena cementados entre sí ! con restos fósiles de plantas. +,u# es lo que determina las diferentes apariencias de una roca-. Las distintas apariencias de las rocas est*n es t*n determinadas fundamentalmente por dos aspectos uno es la
mineralogía% es decir los diferentes componentes ! la cantidad relativa de
cada uno de ellos. "l otro es la
textura% o sea el tama&o ! ordenamiento espacial de los
componentes. "stos granos o cristales% que en la ma!oría de las rocas son solo de algunos milímetros de di*metro% se los describe como gruesos como gruesos cuando se los puede ver a simple vista o como finos si ello no es posible. )or otro lado% los granos minerales individuales tienen diferentes h*bitos /en forma de agujas o escarbadientes% como peque&os prismas% en forma de l*minas% de esferas o de cubos% etc.0 ! se combinan entre sí para dar los patrones teturales. Las combinaciones de mineralogía ! teturas producen una gran variedad de rocas% ! a su ve(% el tipo de mineralogía ! tetura que tenga una roca en particular depender* del proceso geológico que la originó /1igura 240.
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INTRODUCCIÓN A LAS ROCAS
Las rocas de la Tierra Las rocas son como ¨cajas negras¨ que graban en su interior una valiosa información sobre los procesos históricos de nuestro planeta. Una buena parte de la actividad de la Geología consiste en interrogar a las rocas para etraer de ellas la información necesaria ! poder contar esta historia. "iste una gran variedad de rocas pero #stas pueden ser agrupadas en solo tres grandes grupos seg$n su origen ! su aspecto. Las rocas varían en color% tama&o de sus cristales o granos ! los tipos de minerales que la componen. 'i observamos un corte de ruta de un terreno monta&oso podremos ver% por ejemplo% cómo una roca de color gris claro ! mu! compacta% constituida principalmente por cristales visibles a simple vista de cuar(o ! feldespatos% pasa bruscamente a otro tipo de roca% de color gris plateado% que presentan las características de aquellas rocas transformadas en las profundidades de la corte(a% con cristales laminares de micas ! granates. )or encima de las rocas anteriores anteriores podría verse un tercer tipo% de aspecto m*s friable% friable% dispuesta en capas hori(ontales ! de colores amarillentos con la apariencia de ser un agregado de granos de arena cementados entre sí ! con restos fósiles de plantas. +,u# es lo que determina las diferentes apariencias de una roca-. Las distintas apariencias de las rocas est*n es t*n determinadas fundamentalmente por dos aspectos uno es la
mineralogía% es decir los diferentes componentes ! la cantidad relativa de
cada uno de ellos. "l otro es la
textura% o sea el tama&o ! ordenamiento espacial de los
componentes. "stos granos o cristales% que en la ma!oría de las rocas son solo de algunos milímetros de di*metro% se los describe como gruesos como gruesos cuando se los puede ver a simple vista o como finos si ello no es posible. )or otro lado% los granos minerales individuales tienen diferentes h*bitos /en forma de agujas o escarbadientes% como peque&os prismas% en forma de l*minas% de esferas o de cubos% etc.0 ! se combinan entre sí para dar los patrones teturales. Las combinaciones de mineralogía ! teturas producen una gran variedad de rocas% ! a su ve(% el tipo de mineralogía ! tetura que tenga una roca en particular depender* del proceso geológico que la originó /1igura 240.
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1igura 24. Los minerales ! las teturas de los tres grupos principales de rocas se forman en diferentes lugares de la ierra ! por diferentes procesos geológicos. Los geólogos utili(an las características de cada roca para determinar los procesos que ocurrieron durante su formación.
La roca gris clara de nuestro ejemplo hipot#tico% se denomina granito% el cual se forma por la cristali(ación del magma sin salir a la superficie. 'u mineralogía ! tetura depender*n de la composición química de la roca que se fundió en el interior de la ierra. ierra. odas las rocas que derivan de la solidificación de un fundido fundido son llamadas
ROCAS IGNEAS
La roca de color gris plateado es un es!uisto" que se romper* en forma de lajas ! contiene abundante mica intercalada con feldespato% cuar(o ! granate. "sta se formó o transformó en el interior de la tierra por las presiones ! temperaturas allí reinantes. odas las rocas que se forman por transformación en estado sólido de una roca preeistente se las denomina
ROCAS
#ETA#ÓR$ICAS )or $ltimo% la capa de roca de color amarillento es una
arenisca !
se formó por la
acumulación de partículas de tama&o arena qui(*s en una pla!a o en el fondo del mar% que luego fueron cubiertas por otros depósitos% compact*ndolas ! cement*ndolas hasta formar una roca. odas las rocas que se forman por la acumulación de partículas ! granos derivados de la destrucción de otra% transportados por alg$n medio /agua o viento0 ! finalmente depositados% son denominadas ROCAS SEDI#ENTARIAS
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)ara poder 6leer7 en las rocas los proceso geológicos% debemos primero aprender a descifrar la clave en que est* escrito el mensaje% tal como los arqueólogos debieron primero descifrar la 6piedra rosetta7 para poder leer posteriormente los jeroglíficos egipcios escritos en las rocas de sus tumbas ! monumentos. "l primer paso para encontrar estas claves es reconocer los varios tipos de rocas8 el segundo ser* entender qu# nos dicen #stas sobre las condiciones bajo las cuales se formaron. 9on estas dos herramientas podremos entonces elaborar ! proponer modelos geotectónicos que nos a!uden a comprender la evolución formacional de un sector determinado de la corte(a terrestre. La %etrología es la especialidad de la Geología que tiene a su cargo el estudio de las rocas. "ntender adecuadamente los procesos que dan origen a los diferentes tipos de rocas es uno de los principales objetivos de todo estudio geológico% ! esto no solo es $til para descifrar la evolución histórica de nuestro planeta% si no que adem*s nos dan información sobre las posibilidades de reservas de combustibles fósiles o minerales en un *rea% de la utilidad o no de cierta roca para un determinado fin% o nos puede brindar información mu! $til para su aplicación en problemas ambientales. )or ejemplo% saber que el petróleo se forma a partir de solo cierto tipo de rocas mu! ricos en materiales org*nicos% nos permite hacer una eploración de nuevas reservas mucho m*s inteligentemente% al igual que la decisión de sí un determinado lugar es apto o no para almacenar desechos nucleares% estar* en función del tipo de roca. Lo que sigue es una simplificación de como el geólogo interpreta los tres grandes grupos de rocas /ígneas% metamórficas ! sedimentarias0. :eremos que su apariencia% tetura% mineralogía ! composición química revela como ! donde se formó cada una ! como a su ve( podemos ligar estos procesos con la ectónica de )lacas. Las tres grandes familias o grupos de rocas pueden ser vinculados mediante el denominado
Ciclo de las rocas % una serie de procesos que convierte a cada uno de los tipos de roca en alguno de los otros dos.
El ciclo de las rocas "l denominado
Ciclo de las Rocas /1igura 20% es una serie de procesos geológicos por los
cuales uno de los tres grande grupos de rocas se forma a partir de los otros dos. "ste ciclo podría empe(ar con la generación de magma en el interior de la ierra% donde las temperaturas ! presiones son lo suficientemente altas como para fundir las rocas
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preeistentes. "sta actividad interna de la ierra se la denomina el
e&isodio &lut'nico /esto
deriva de )lutón% el dios romano de las profundidades0. "l episodio plutónico significa que las rocas preeistentes son fundidas% los minerales destruidos ! su quimismo uniformi(ado% dando como resultado un líquido caliente denominado magma. "ste% al ser de menor densidad tender* a ascender% enfriarse ! cristali(ar% formando una roca ígnea plutónica. 9omo !a sabemos% el magma se forma allí donde las placas colisionan o se separan. "n los límites de convergencia o de colisión de placas% las rocas ígneas junto con las metamórficas ! las sedimentarias son finalmente elevadas para formar las cadenas monta&osas. Los geólogos denominan a estos procesos como una
Orogenia( esto es un conjunto de procesos geológicos
acotados en el tiempo que dan como resultado la generación de monta&as.
=>
%
se oidan dando lugar a la formación de óidos f#rricos% o como los feldespatos% que se transforman en minerales arcillosos% con aumento del volumen ! rotura del agregado mineral. odo esto conduce a la formación de material suelto / regolito0 ! liberación de sustancias químicas que pasar*n a estar disueltas ! a ser transportadas por el agua de los ríos o de los glaciares de monta&as hacia los sectores topogr*ficamente m*s bajos / cuencas0% que en muchos casos son los fondos oce*nicos ! reciben todo este material% deposit*ndose para formar capas hori(ontales de sedimentos.
4;
1igura 2. "l ciclo de las rocas propuesto por @ames Autton >BB a&os atr*s% es una síntesis de la evolución de los materiales de la corte(a ! su interacción con los procesos geológicos.
La sedimentación suele ir acompa&ada de hundimiento del fondo% por lo tanto los sedimentos ir*n siendo enterrados a medida que nuevas capas se va!an depositando por encima de ellos. "sto conducir* a una
liti)icaci'n progresiva por compactación% epulsión del
agua de los poros ! aumento de la densidad. C ma!or profundi(ación habr* una ma!or litificación ! como la temperatura ! la presión aumentan con la profundidad% los sedimentos estar*n sometidos cada ve( a ma!or temperatura ! presión. C unos 2B Dm las temperaturas ser*n de unos 3BB E9 ! las presiones de unos 3 Db% aquí los minerales de las rocas sedimentarias como las arcillas empe(ar*n a cambiar para convertirse en minerales estables a estas nuevas condiciones físicas ! así% sin de*ar el estado s'lido % un mineral se transforma en otro /se
metamor)i+a0 ! se genera una roca metamórfica. 'i este proceso de profundi(ación
contin$a ! la temperatura de la roca se eleva lo suficiente% terminar* por fundirse ! generar un nuevo magma% el que al ascender cristali(ar* ! formar* una nueva roca ígnea% cerrando el ciclo. Una roca en particular no tiene por qu# recorrer inevitablemente este ciclo. Fo es necesario de que toda roca ígnea sea levantada de su lugar de formación ! epuesta en superficie para
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que los agentes erosivos la ataquen ! degraden% puede que una roca ígnea nunca sea epuesta en superficie% todo depende de la evolución geológica de la región. "l ciclo de las rocas nunca se acaba% est* siempre operando de forma lenta ! continua ! en diferentes partes del mundo. "s aquí donde mejor se materiali(an los conceptos de gradualismo H actualismo de los fenómenos geológicos. Las rocas que alcan(aron la superficie son recicladas continuamente pero nosotros solo podemos ver la parte superior del ciclo ! debemos deducir los de la parte profunda a partir de evidencias indirectas.
Tect'nica de &lacas , el ciclo de las rocas )lutonismo% vulcanismo% al(amiento tectónico% metamorfismo% meteori(ación% transporte% depositación ! enterramiento son los procesos geológicos que combinados en el ciclo de las rocas hace que un tipo de roca se convierta en alguno de los otros dos. 'in embargo% estos procesos son a su ve( gobernados por la tect'nica de &lacas . "l plutonismo ! el vulcanismo son el resultado de calor interno de la tierra ! tienen lugar en tres ambientes geotectónicos bien definidos 2H"n los límites convergentes /1igura 25a0 donde una placa oce*nica desciende /subduce0 llegando hasta el manto donde se funde% formando magma ! rocas ígneas. >H"n los límites divergentes /1igura 25b0 como en las dorsales centro oce*nicas% donde el fondo oce*nico se epande permitiendo el ascenso del magma bas*ltico proveniente del manto. 3H "n las denominadas )lumas Iant#licas o puntos calientes /1igura 25d0% que son lugares donde el magma asciende desde el manto ! sale a la superficie para formar volcanes.
odo esto significa que las rocas ígneas son en general el producto de la interacción de las placas ! de la actividad del calor interno de nuestro planeta. 'i no ha! diferencia de calor entre n$cleo ! corte(a% no ha! movimiento de las corrientes de convección ! por lo tanto no ha! movimiento de las placas litosf#ricas% ! si las placas no se mueven no ha! formación de magma% ni volcanes ni rocas ígneas. "n la Luna no ha! volcanes% +9omo ser* t#rmicamente el interior de la Luna...-.
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Los sedimentos son llevados desde las (onas altas de las monta&as hacia
las cuencas
ubicadas en los continentes ! en los fondos oce*nicos /1igura 25c0. "sto ocurre al mismo tiempo que las placas litosf#ricas se hunden lentamente ! las capas de sedimentos depositados en primer t#rmino son cubiertas por los m*s modernos% iniciando el proceso de litificación. Cl contrario de lo que ocurre en el interior de la ierra% en la superfic ie% el calor solar gobierna la circulación de los oc#anos ! la atmósfera% controlando la distribución de la humedad ! produciendo meteori(ación ! transporte de sedimentos por agentes tales como el viento% el agua ! el hielo. 'in embargo% el clima de una región no solo depende de su ubicación geogr*fica% si no que adem*s% influ!e la topografía ! #sta depende de la formación de monta&as que a su ve( depende de la actividad de las placas. Las rocas metamórficas se forman allí donde las placas continentales colisionan /1igura 25e0% en los límites convergentes. "stas colisiones generan monta&as ! la corte(a es sometida a grandes presiones ! temperaturas% transformando a las rocas preeistentes ! convirti#ndolas en rocas metamórficas.
-Como se clasi)ica una roca . Csí como los biólogos clasifican a las plantas ! a los animales d*ndoles nombres específicos% los geólogos hacemos lo mismo con las rocas. )ara clasificar adecuadamente una roca es necesario hacer una serie de estudios previos que van desde la forma en que #sta se encuentra en el campo /,acencia0% ! su relación con las otras rocas8 luego son necesarios estudios microscópicos para identi)icar la mineralogía" ! en algunos casos
contar la cantidad de sus
com&onentes ! observar la textura. "n muchos tipos de rocas se requiere adem*s un an/lisis !uímico de elementos ma!ores% tra(as ! tierras raras. 9on toda esta información es posible darle un nombre que ha sido previamente definido% ! que har* referencia a sus características ! origen. )or ejemplo un
granito% es una roca ígnea que !ace como cuer&os intrusi0os
/plutones o batolitos0% que est* compuesto de
cuar+o" )eldes&ato &ot/sico , &lagioclasa
/cuar(o J 3BHBK% feldespato pot*sico J 4BH5BK plagioclasa J >BH3BK0% adem*s de /muscovita !o biotita > a K0 ! su tetura es frecuentemente
micas
granular% con cristales 1ien
desarrollados ! del mismo tama2o.
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Las rocas ígneas Las rocas ígneas se forman por la
cristali+aci'n de un magma% una masa viscosa de
silicatos fundidos que se originan en el interior de la corte(a terrestre o en el manto superior% allí donde la temperatura asciende hasta los ;BB E9 o m*s% que son las temperaturas necesarias para fundir a la ma!oría de las rocas. 9uando el magma se enfría en el interior de la corte(a% la p#rdida de calor es mu! lenta ! por lo tanto los cristales que se forman a partir de #ste tendr*n suficiente tiempo como para crecer ! formar una roca ígnea de grano grueso. 'in embargo si el magma es epelido bruscamente hacia la superficie como lo hace un volc*n% su enfriamiento ! solidificación es mu! r*pido% ! por lo tanto los cristales no tienen tiempo para un crecimiento gradual. "n estas circunstancias% se formar*n una gran cantidad de peque&os cristales ! el resultado final ser* una roca de grano mu! fino. C partir de #sto podemos decir que% en base al tama&o de los cristales% los geólogos distinguen dos grandes subgrupos de rocas ígneas las intrusi0as% enfriadas en el interior de la corte(a% ! las extrusi0as% enfriadas en la superficie. Las rocas ígneas est*n formadas por cristales% es decir minerales generados por un proceso de cristali(ación. "ventualmente pueden tener material vítreo% sustancia silicatada no ordenada en un sistema cristalino específico.
Rocas Igneas Intrusi0as 'on las formadas por la cristali(ación lenta de un magma% que desde la (ona de generación se movili(ó ! se alojó en otra roca sólida en la profundidad de la corte(a. "llas pueden ser reconocidas f*cilmente por sus agregado de grandes cristales /la ma!oría reconocibles a simple vista0 los cuales crecieron lentamente a medida que el magma se enfriaba gradualmente /figura 40. 9omo se dijo anteriormente% el enfriamiento lento de magma en el interior de la corte(a% es debido a que las rocas de caja /rocas que contienen al magma0% son por lo general mu! malas conductoras del calor% ! por lo tanto este se disipa lentamente. "l
Granito es una roca ígnea intrusiva por ecelencia.
Rocas Igneas extrusi0as C diferencia de las anteriores% las rocas tales como el
1asalto se forman a partir de un
enfriamiento mu! r*pido como el que tiene lugar en una erupción volc*nica% donde el magma >
es lan(ado hacia la superficie. Cllí% el contraste t#rmico es mu! alto ! la disipación del calor es mu! r*pida% dando una roca mu! compacta ! con cristales mu! peque&os rodeados de material vítreo% o solo vidrio. "stas rocas ígneas etrusivas% son f*cilmente reconocidas por la presencia del vidrio volc*nico% por su tetura mu! fina o por presentar agujeros /vesículas0 como si fuera un queso gru!ere% producto del escape de gases durante el enfriamiento.
#inerales Comunes en Rocas Igneas La ma!oría de los minerales de las rocas ígneas son silicatos. )or una parte% es debido a que la sílice es un componente abundante en la ierra% ! por otro% es por que los minerales silicatados se funden a temperaturas ! presiones propias de la corte(a ! manto superior. Los silicatos m*s comunes de las rocas ígneas son el cuar(o% los feldespatos% las micas% piroenos% anfíboles ! olivinos.
1igura 2;. Mocas ígneas intrusivas ! etrusivas "l basalto% roca etrusiva típica se forma cuando el magma alcan(a la superficie ! se enfría r*pidamente. "l granito% roca intrusiva% lo hace cuando el magma se aloja en rocas no fundidas dentro de la corte(a ! allí se enfría lentamente.
Clasi)icaci'n de las rocas Igneas )ara clasificar una roca ígnea debemos conocer su
com&osici'n mineral'gica ! la
cantidad de cada uno de los minerales esenciales /com&osici'n modal 0% adem*s de su tetura%
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la cual nos dar* información sobre la forma en que se enfrió el magma. 9on toda esta información es posible darle un nombre específico a cada roca ígnea /1igura 2?0. Una roca ígnea nos da información sobre que tipo de material es el que se fundió% ! en que condiciones t#rmicas se reali(ó la fusión. Las rocas ígneas son mu! buenos indicadores de las condiciones geotectónicas de una región% !a que el tipo de roca ígnea est* íntimamente relacionado con el tipo de interacción entre las placas tectónicas. "n la 9ordillera de los Cndes% la roca volc*nica típica es la
andesita% que es a su ve( la roca característica de las
(onas de subducción entre una corte(a continental ! otra oce*nica.
1igura 2?. "squema de clasificación de rocas ígneas. Una roca intrusiva puede tener su equivalente etrusivo. La riolita% es el equivalente etrusivo del granito% ! ambas son rocas con mucho feldespato de tipo ortoclasa% cuar(o% plagioclasa% algo de micas /m*s muscovita que biotita0 ! mu! poco o nada de anfíbol. C su ve(% tienen un contenido de 'iN > superior al 5B K.
Las rocas sedimentarias "l
sedimento es el precursor de una roca sedimentaria" ! se encuentra en la superficie de
la ierra como capas de partículas sueltas tal como la arena% el limo o la arcilla. Clgunas partículas% como los granos de arena ! limo% provienen de la destrucción de otras rocas en la 4
superficie terrestre por un proceso denominado
meteori+aci'n "sto es% las rocas son
fragmentadas ! disgregadas en tro(os de varios tama&os. "stos fragmentos son luego transportados por alg$n
agente de trans&orte ! erosi'n /agua% viento o hielo0 ! de&ositados
en los sectores topogr*ficamente bajos% formando capas sucesivas /figura 20. La meteori(ación ! la erosión producen dos tipos de sedimentos HSedimentos
Cl/sticos son las partículas depositadas físicamente% tales como granos de
cuar(o ! feldespatos provenientes de la fragmentación ! alteración de otra roca% como podría ser un granito /la palabra clasto% del griego Klastos% significa romper0. HSedimentos
!uímicos o 1io!uímicos3 son sustancias nuevas que se forman por
precipitación química de algunos componentes de las rocas originales que fueron disueltos durante el proceso de meteori(ación% ! son llevados por el agua de los ríos hasta el mar o un lago. "stos sedimentos inclu!en capas de minerales tales como halita /sal de cloruro de sodio0 ! calcita /carbonato de calcio0. "n estos procesos suelen intervenir organismos vivos que asimilan ciertas sustancias% ! que al morir dejan sus restos en el lugar donde vivieron% ! pasan a formar parte del sedimento. Las rocas sedimentarias est*n compuestas de
clastos /fragmentos de minerales ! rocas0%
matri+ /parte fina que rodea ! sostiene a los clastos% puede o no eistir0 ! cemento /material de origen químico que aglutina a los clastos% puede o no eistir0.
Desde el sedimento a la roca s'lida Liti)icaci'n3 es el proceso que convierte a un sedimento /material suelto0 en roca sólida% ! puede ocurrir de dos formas H)or com&actaci'n% cuando los granos son apretados unos contra otros por el efecto del peso de los sedimentos supra!acentes% produciendo un material mas denso ! compacto que el sedimento original. H)or cementaci'n% cuando una sustancia aglutinante /cemento0 se deposita entre los granos de un sedimento ! los une entre sí. "stas sustancias pueden ser de varios tipos% ! los m*s comunes son el 1e >N3% carbonatos o sílice.
1igura 2. La meteori(ación de las rocas epuestas en la superficie% permite que los agentes de transporte lleven material hacia las (onas m*s bajas /cuencas0 ! lo depositen% para formar allí las capas de rocas sedimentarias. La acumulación sucesiva de capas% har* que los niveles inferiores est#n sometidos a una compactación cada ve( ma!or.
Los sedimentos son compactados ! cementados despu#s de que son enterrados ! cubiertos por las capas de otros sedimentos. Csí% una
arenisca se forma por la litificación de granos de
arena% ! una cali(a es la litificación de peque&os capara(ones de fósiles marinos ! otras partículas de carbonato de calcio. anto los sedimentos como las rocas sedimentarias% est*n caracteri(ados por la alternancia de capas de diferentes colores. 9ada una de estas capas suele ser un
estrato" ! reflejan
cambios en la mineralogía ! el tama&o de grano /por ejemplo capas de areniscas intercaladas con limolitas0% o diferencias en las teturas% como cuando una arenisca de grano grueso se intercala con una de grano fino.
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#inerales comunes en rocas sedimentarias Los minerales de origen cl*stico m*s comunes en los sedimentos son tambi#n los silicatos. "sto no es m*s que un reflejo de la abundancia de estos minerales en las rocas originales% las cuales aportan sus fragmentos /clastos0 para formar las rocas sedimentarias.
El cuar+o" los
)eldes&atos , las arcillas son los m*s comunes. Los minerales formados por precipitación química o bioquímica en los sedimentos son los carbonatos /calcita ! dolomita0% sulfatos /!eso ! anhidrita0 ! cloruros /halita0. Los primeros son frecuentes en depósitos marinos% ! los segundos en lagos que han sufrido una evaporación total.
Clasi)icaci'n de rocas sedimentarias )ara clasificar una roca sedimentaria
cl/stica" es necesario definir el patrón tetural. Los
elementos que definen el patrón tetural de las rocas detríticas son el tama&o de grano% la selección% la morfología de los clastos
! el empaquetamiento.
encuadrar a una determinada roca sedimentaria cl*stica en algunos de los cuatro subgrupos /conglomerados% areniscas% limolitas o arcilitas% figura >B0.
1igura >B. )rincipales clases de sedimentos ! rocas sedimentarias detríticas.
;
La clasificación o selección de tama&os% es la medida de la distribución de tama&os de un sedimento /frecuencia vs clases de tama&o0. Una roca con una gran dispersión de tama&os de grano se dice que posee una pobre selección% mientras que una roca bien seleccionada muestra% por tanto% escasa variación en el tama&o de grano. La clasificación es indicativa de la historia del transporte del sedimento. La morfología de clastos% se refiere a que se pueden medir varios par*metros como la esfericidad% el aplanamiento% etc. "l grado de redonde( es el dato morfológico de ma!or inter#s !a que es un dato indicativo de la historia del sedimento. 'e distinguen clastos mu! redondeados% redondeados% subredondeados% subangulosos% angulosos ! mu! angulosos /figura >20.
1igura >2. a0 9lastos redondeados. 1otomicrografía de una arenisca con clastos con morfología redondeada. O0 9lastos angulosos. 1otomicrografía de una arenisca con clastos con morfología angulosa ! cemento carbon*tico. "l empaquetamiento% es el espacio entre los clastos que puede estar ocupado por un cemento /calc*reo% silíceo% ferruginoso o salino0% o por material detrítico menor de 3B micras /matri(0. "l empaquetamiento puede caracteri(arse en función del porcentaje de matri( frente al de clastos% observando si la roca presenta una tetura granoHsotenida o matri(Hsostenida. "l empaquetamiento% entre otros factores% es indicativo de la densidad del medio de transporte del sedimento /figura >>0.
?
1igura >>. a0 etura con empaquetamiento granoHsostenido% b0 tetura con empaquetamiento matri(Hsostenido. )ara el caso de los
sedimentos !uímicos o 1io!uímicos% la clasificación se basa en su
composición química% que para los sedimentos marinos refleja los principales elementos químicos disueltos en el agua del mar /figura >30. Las rocas sedimentarias son las que contienen los fósiles% ! por lo tanto la información guardada en #stas nos permite descifrar la historia de la vida en nuestro planeta. Cdem*s% como la formación de una roca
sedimentaria depende del ambiente eterno% son buenos
indicadores de las condiciones paleoambientales ! paleoclim*ticas. C partir de las rocas sedimentarias podemos deducir como era el clima en una determinada #poca% ! si hubo un río% un lago% un delta o un oc#ano.
1igura >3 9lasificación de sedimentos químicos ! bioquímicos
"isten dos grupos principales las rocas carbon*ticas ! las evaporitas. Cdem*s% ha! que indicar que algunos tipos de rocas carbonatadas pertenecen a las rocas org*nicas /p. ej. las biohermitas% biolititas% etc.0.
Rocas evaporíticas 'on las rocas formadas a partir de la intensa acumulación de sales /sulfatos% carbonatos% cloruros% bromuros0% que puede tener lugar en aguas continentales o marinas sometidas a una intensa evaporación. "stas rocas se forman por precipitación química directa de sales en un fluido acuoso sobresaturado. Las principales rocas evaporíticas est*n compuestas por la acumulación de algunos de los siguientes minerales !eso /'N49a = >A>N0% silvina /9lP0% halita /9lFa0% thenardita /'N4 Fa>0% carnalita /9lP.9L>Ig.5A>N0% etc. "stas rocas suelen presentar teturas equigranulares /como las rocas plutónicas0% ! se reconocen f*cilmente por ser solubles o por su baja dure(a.
Rocas carbonatadas 'on rocas que est*n ma!oritariamente compuestas por carbonatos8 o bien calcita /9N 39a0% ! entonces se denominan 9ali(as% o bien por dolomita /9aIg /9a9N 30>0% ! entonces se denominan
ambi#n es posible encontrar junto con los carbonatos clastos detríticos% en ese caso se habla de calcarenitas ! calcilutitas /cali(as litogr*ficas0% en función del tama&o de grano de los clastos.
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carbonatadas como los travertinos formadas por precipitación directa de carbonato c*lcico relacionada a procesos hidrotermales.
Rocas orgánicas 'on rocas formadas por la acumulación de materiales generados mediante procesos org*nicos. )or ejemplo% acumulación de conchas% eoesqueletos% restos vegetales% etc.
Carbones Los carbones son las rocas organógenas m*s típicas. "stas r ocas se forman a partir de materia org*nica /fundamentalmente vegetal0 transformada por un proceso denominado carboni(ación. "ste proceso va transformando la materia org*nica% dando lugar a una serie de acumulados cada ve( m*s ricos en carbono turba% lignito% hulla ! antracita.
LQGFQN
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CFM C9QC
Calizas "isten una serie de rocas carbonatadas formadas por la acumulación directa de material org*nico carbon*tico% generalmente conchas ! eoesqueletos. "stos depósitos se encuentran en ocasiones en el registro geológico conservando su estructura biológica original /p.ej. arrecifes0. )odemos distinguir los siguientes tipos
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9ali(as coralinas /9ali(as bioh#rmicas0
9ontienen restos de esqueletos de corales% brio(oos% bivalvos% moluscos% etc.
9ali(as algales
"stromatolitos /algas a(ules0
Lumaquelas
Ccumulación de restos de
/9oquinas0
conchas cementadas..
9retas
Ccumulación de esqueletos
/9ali(as pel*gicas0
de foraminíferos ! flagelados
5>
)recipitados de carbonato sobre tallos de plantas
obas
Rocas silíceas Clgunos tipos de rocas silíceas formadas por la acumulación directa de material org*nico silíceo% generalmente capara(ones de diatomeas /diatomitas0% restos de radiolarios /radiolaritas0 ! acumulaciones de espículas de esponjas /espongiolitas0.
Ccumulación de capara(ones de diatomeas
Rocas #etam'r)icas Las rocas metamórficas son llamadas así porque en realidad% son la transformación de una roca preeistente /meta J cambio% morfos J forma0. "stas rocas son generadas cuando las altas temperaturas ! presiones en las profundidades de la ierra% causan alg$n cambio en una roca ígnea% sedimentaria o metamórfica previa. Lo que cambia es la mineralogía% la tetura ! eventualmente la composición química sin perder su
estado s'lido( por eso se dice que los
minerales de las rocas metamórficas no cristali(an% si no que crecen lentamente en estado sólido. C este proceso se lo denomina
1l/stesis /bl*stesis J crecer0% ! por lo tanto las rocas
metamórficas est*n compuestas de
1lastos de diferentes minerales. Las temperaturas
requeridas para metamorfi(ar una roca van de >BB a ;BB E98 por encima de esta temperatura% las rocas se funden ! dan lugar a rocas ígneas. "n realidad% eiste un paso intermedio donde se observan rocas de me(clas% parte ígnea ! parte metamórfica% que se denominan rocas
migm/ticas /migma J me(cla0. "l límite inferior de este proceso est* considerado cuando los restos vegetales que puedan eistir en las rocas sedimentarias alcan(an el grado de carboni(ación correspondiente a la hulla% coincidiendo adem*s con la llamada línea muerta que corresponde a la desaparición del petróleo. ambi#n se considera como límite inferior cuando aparecen uno o mas minerales metamórficos. "l límite superior lo marca la fusión parcial de la roca% con la consecuente aparición de alguna fase fundida. Una fase mineral se encuentra en estado de equilibrio cuando encuentra la cantidad mínima de energía interna. 9ualquier cambio en las condiciones de equilibrio de esta fase coaccionar* otra nueva que alcance sus propias condiciones de energía mínima.
$actores del metamor)ismo emperatura "st* directamente relacionada con el gradiente geot#rmico. "ste varía entre 5 EDm /fosas oce*nicas0 ! B EDm /puntos calientes0% siendo el promedio del gradiente alrededor de los 3B EDm /figura >0. )resión La presión est*tica est* referida $nicamente a la presión de confinamiento% que es la presión litost*tica = la presión de fluidos. Cdem*s de estas presiones% tambi#n influ!e en el proceso metamórfico la presión dirigida% la cual es originada por los procesos tectónicos. "n la corte(a continental% que tiene densidades promedios de >.; a >.?% 2 Dbar equivale aproimadamente a 3 Dm de profundidad.
La presión ! la temperatura van a influir directamente sobre los minerales involucrados en las reacciones metamórficas% por lo tanto eisten ciertos minerales característicos bajo ciertos rangos de ) ! que se denominan geotermómetros ! geobarómetros.
1igura >4. 9urvas de variación aproimada de la presión% la temperatura ! la gravedad con la profundidad.
Intensidad del metamor)ismo La intensidad del metamorfismo est* relacionada directa mente con la aparición ! desaparición de ciertos minerales o asociaciones minerales.
BBE a 4BE Ieso(ona R 4BE a 5BE 9ata(ona R 5BE hasta el límite de fusión
Cctualmente se utili(a la denominación de grado metamórfico% el cual se divide en
4#u, 1a*o
45a*o 4#edio 4Alto La facies metamórfica es un conjunto de rocas recristali(adas bajo el mismo rango de presión ! temperatura.
1igura >. 'uperior% cuadro de diferenciación de grados metamórficos8 inferior% diagrama de facies metamorficas.
Am1iente metam'r)ico , ti&os de metamor)ismo3 Metamorfismo Regional y de Contacto Los procesos que producen rocas metamórficas pueden tener lugar sobre un *rea mu! amplia de la corte(a o sobre un sector limitado. 9uando las altas temperaturas ! presiones se etienden sobre una región mu! amplia% se dice que las rocas han sido afectadas por un
metamor)ismo regional o dinamot6rmico "ste tipo de metamorfismo se produce siempre en (onas de subducción o en (onas de colisión continental. "s el m*s difundido de todos debido a que siempre abarca grandes *reas dando lugar a un gran n$mero de rocas tales como las pi(arras% esquistos% gneises% etc. "n las (onas de subducción se producen dos bandas que se denominan cinturones dobles de metamorfismo% ! que se caracteri(an uno por ser de alta presión ! baja temperatura% ! est* ubicado siempre junto a la fosa oce*nica% dando como resultado las facies de (eolitas% prehnita ! esquistos a(ules% mientras que el otro es de baja presión ! temperatura media o elevada ! se forma hacia la (ona interna del orógeno% siendo siempre de mucha ma!or etensión que el primero% ! las facies mas comunes aquí son los esquistos verdes% anfibolitas ! granulitas. "n las (onas de colisión continental abarcan ma!ores *reas debido a que el proceso metamórfico puede afectar a ambos continentes. Las facies ! rocas resultantes pueden ser las mismas que se encuentran en los cinturones dobles% pero tienen la influencia de los efectos tectónicos por lo que se forman rocas con ma!or complejidad principalmente estructural. "sta deformación puede afectar a las rocas antes% durante o posteriormente al clíma metamórfico% por lo que a este proceso se lo denomina precinem*tico% sincinem*tico o postcinem*tico respectivamente. 9uando la elevación de la temperatura es local ! restringida a una peque&a *rea% tal como ocurre en las proimidades de una intrusión de roca ígnea% se dice que el metamorfismo es
de
contacto o t6rmico /figura >50. Cquí predomina la recristali(ación mineral sobre la deformación% la cual est* casi ausente en la ma!oría de los casos. 'e produce siempre debido a la intrusión de cuerpos ígneos que sean capaces de producir la recristali(ación de su encajante. 'obre este $ltimo se forman aureolas metamórficas% que se caracteri(an por la aparición o desaparición de uno u otro mineral índice /sillimanita% andalucita% biotita ! clorita0.
1igura >5.
Iuchas de las rocas metamórficas producidas por un metamorfismo regional /tal como los esquistos0 presentan una
)oliaci'n característica% es decir una debilidad planar por la cual se
romper* en forma de lajas paralelas. "sta foliación es el resultado de la deformación sufrida por la roca cuando fueron presionadas ! plegadas. "n cambio% las rocas del metamorfismo de contacto% se caracteri(an por la ausencia de esta foliación ! est*n formadas por un agregado de peque&os cristales de igual tama&o lo que las hace mu! resistente a la rotura.
Metamorfismo de enterramiento 'e produce en las cuencas donde la subsidencia permite la acumulación de sedimentos de 2B a 2> Dm% resultando un metamorfismo de grado mu! bajo en facies de (eolitas% con presiones de 3 Db ! de 3BBE.
Metamorfismo dinámico 'e produce como resultado de la deformación intensa que tiene lugar en las (onas de falla% ! puede llevar a la recristali(ación de ciertos minerales de bajo grado.
Metasomatismo 'e produce por la influencia de un material a ma!or temperatura con la presencia de fluidos que aportan nuevos elementos químicos a la rocas afectadas% por lo que este
metamorfismo es de car*cter aloquímico. Las rocas resultantes se denominan sDarns% ! principalmente est*n formadas por silicatos de calcio. "stas rocas generalmente est*n ligadas a la g#nesis de !acimientos minerales.
Metamorfismo de fondo oceánico 'e produce en las (onas de dorsales oce*nicas donde la corte(a joven presenta temperaturas elevadas ! la circulación del agua del mar% calentada en el interior de grietas mu! profundas produce un metamorfismo de tipo hidrotermal. C pesar de su car*cter local% es mu! difundido debido a que la epansión del fondo oce*nico es ininterrumpida% dejando la impronta de este metamorfismo hidrotermal incluso en las (onas de subducción.
Metamorfismo de impacto 'e produce eclusivamente en los lugares de choque de los meteoritos sobre la superficie terrestre% pudiendo alcan(ar esa (ona elevadas presiones ! temperaturas% produci#ndose la transformación de algunos minerales.
#inerales comunes en rocas metam'r)icas )or ser las rocas metamórficas la transformación de rocas ígneas ! sedimentarias previas% los minerales m*s abundantes son tambi#n los silicatos. Los m*s típicos son el cuar(o% los feldespatos% las micas% piroenos ! anfíboles% siendo estos $ltimos tambi#n frecuentes en rocas ígneas. )ero adem*s son comunes otros minerales como el disteno% la sillimanita% andalucita% estaurolita ! algunas variedades de granate que caracteri(an solame nte a las rocas metamórficas% !a que #stos se forman en condiciones de presión ! temperatura superiores a las de las rocas ígneas% ! por lo tanto su presencia en una roca es una buena guía para clasificarla como metamórfica. 'e puede clasificar a las rocas metamórficas en base a minerales m*s comunes. Los t#rminos de la clasificación estructuralcomposicional que se mostrar* luego% pueden ser definidos estrictamente atendiendo a los porcentajes relativos de los minerales m*s comunes cuar(o% feldespato pot*sico% micas% anfíbol% piroeno% plagioclasa ! granate.
Clasi)icaci'n de rocas metam'r)icas )ara clasificar una roca metamórfica es necesario conocer su textura% su adem*s% deducir% a partir de esta $ltima% las condiciones de
mineralogía !
&resi'n , tem&eratura de
formación. ;b0.
1igura >;. 9lasificación de rocas metamórficas a0 9lasificación seg$n su aspecto ! desarrollo de la planaridad de origen metamórfico. b0 9lasificación seg$n las condiciones de presión ! temperatura8 cada roca metamórfica puede ser incluida en alguno de los grande grupos de facies.
Los minerales de una roca metamórfica acusan las condiciones físicas bajo las cuales #sta se formó% por lo tanto pueden ser usados como geotermómetros ! geobarómetros. Una roca metamórfica es una fuente de información sobre las paleotemperaturas que reinaron en un determinado lugar del interior de la ierra% ! #sto est* en relación directa con la actividad de las placas litosf#ricas de ese sector% es decir% que al igual que las rocas ígneas% #stas son mu! buenas indicadoras de los ambientes tectónicos.
Textura Las rocas metamórficas tienen eclusivamente tetura cristalobl*stíca. Los minerales% que se denominan blastos, crecen en un medio esencialmente sólido por transformación de
minerales preeistentes% o como resultado de alguna reacción entre dos o m*s fases preeistentes. ? ! pueden ser definidas de la siguiente manera
Textura granoblástica !ig. "#a$ Los cristales forman un mosaico de granos% m*s o menos equidimensionales% con fuerte tendencia al empaquetamiento heagonal. "s característica la presencia de puntos triples /contacto entre tres granos0 a 2>BE aproimadamente. "sta tetura es característica de algunas rocas monominer*licas% como cuarcitas ! m*rmoles% de rocas poliminer*licas granuliticas% así como de rocas desarrolladas en metamorfismo est*tico en aureolas de contacto /corneanas0 sea cual sea la composición mineral.
1igura >?. Los cuatro tipos de teturas cristalobt*stícas. a0 granobl*stica8 b0 Lepidobl*stica8 c0 nematobl*stica8 d0 )orfidobl*stica.
Las rocas m*s comunes con tetura granobl*stica son cuarcitas% m*rmoles% eclogitas% corneanas ! algunos gneises. "n la figura > se presenta de modo esquem*tico el desarrollo de un agregado mineral con tetura granobl*stica a partir de una roca metamórfica lepidobl*stica% pasando por la situación intermedia de una estructura nodulosa. "ste ejemplo% aunque ideali(ado% se observa com$nmente en aureolas de contacto de intrusiones ígneas.
Textura lepidoblástica !ig. "#b$
Textura nematoblástica !ig. "#c$
Textura porfidoblástica !ig. "#d$
Combinaciones más comunes de texturas cristaloblásticas )or lo general% en la ma!or parte de las rocas poliminer*licas /ecepto granulitas% eclogitas ! corneanas0 eisten minerales planares% aciculares ! equidimensionales. )or tanto% la tetura de la roca es generalmente una combinación de dos o m*s de los tipos anteriormente descritos. res de las combinaciones teturales m*s comunes en rocas metamórficas se presentan en la figura 3B. 'e trata de las teturas granolepidobl*stica /granobl*stica = lepidobl*stica0% granonematobl*stica ! granoporfidobl*stica. La primera es típica de los gneises pelíticos ! cuar(oHesquistos bandeados. "n ambos casos eiste una alternancia de bandas ricas en micas ! bandas ricas en cuar(o /esquistos0 o un agregado cuar(oHfeldesp*tico /gneises0 con tetura típicamente granobl*stica.
Clasi)icacion , nomenclatura C diferencia de las rocas ígneas que poseen una sistem*tica internacional% las metamórficas no poseen una clasificación composicional precisa% eistiendo en muchos casos cierto confusionismo de nomenclatura entre distintos autores !o escuelas. "s evidente que% a pesar
de la amplia variedad de rocas metamórficas eistentes% su sistem*tica no posee ecesivo inter#s frente al que tiene la determinación de parag#nesis minerales ! su variación espacial en *reas metamórficas.
Clasificaci%n basada en los rasgos estructurales y composicionales an sólo una decena de nombres es suficiente para designar todas las rocas metamórficas m*s comunes eistentes en la naturale(a. "stos nombres se basan principalmente en características teturales% estructurales ! cornposicionales. Ctendiendo a las características estructurales% se pueden establecer dos grandes grupos de rocas metamórficas
20 Mocas foliadas o esquistosadas. >0 Mocas no foliadas o masivas.
"n el primero est*n incluidas las pi(arras% filitas% esquistos% anfibolitas% gneises ! migmatitas. "n el segundo grupo est*n las corneanas% granulitas% cuarcitas% m*rmoles ! eclogitas. Las características teturales ! microestructurales de estos t#rminos se dan en la figura 32. "sta nomenclatura tiene la ventaja de poder ser aplicada con cierta facilidad% incluso en el campo% ! de ser f*cilmente recordada. Fo obstante% esta terminología por simple es cierH tamente insuficiente% siendo preciso asignar adjetivos composicionales en determinados casos. "l caso m*s sobresaliente es el de los esquistos ! gneises% que pueden presentar una composición mu! variada. "n este caso% se suele postponer un t#rmino mineralógico al t#rH mino estructural8 p. ej. esquisto cuar(oHfeldesp*tico% esquisto biotítico% gneis anfibólico% etc.
1igura 32. 9arecteristicas principales de las rocas metamórficas m*s comunes.
Los &re)i*os ORTO , %ARA 9omo se indicó anteriormente% las rocas metamórficas se originan por transformación en estado sólido de rocas preeistentes de cualquier composición ! naturale(a. "isten% por otra parte% rocas de marcada similitud composicional pero desarrolladas en ambientes geológicos diferentes. "ste es el caso de los granitos% riolitas ! arcosas% compuestas todas esencialmente de cuar(o ! feldespatos% con escasa proporción de material pelítico /micas% arcillas% etc.0. odas estas rocas% al ser metamorfi(adas en ciertas condiciones% pueden dar como resultado rocas metamórficas gneísicas /gneises cuar(oHfeldesp*ticos0 en las que difícilmente puede determinarse la naturale(a ígnea o sedimentaria del protolito original. Ntro ejemplo lo constitu!en las anfibolitas. "stas pueden originarse% tanto a partir de rocas ígneas b*sicas% como de rocas calcosilicatadas sedimentarias. 9uando puede conocerse la naturale(a del protolito original% ígneo o sedimentario% mediante datos geoquímicos !o de c ampo% es preciso
indicar este dato en la nomenclatura de la roca metamórfica estudiada. "sto se hace anteponiendo el prefijo orto /ortogneis% ortoanfibolita0 cuando el protolito es de naturale(a ígnea% ! el prefijo para /paragneis% paraanfibolita0 cuando se trata de protolitos sedimentarios. Gneises ! anfibolitas% son las rocas en que suele darse esta convergencia composicional% ! en las que se suelen usar% por tanto% los prefijos orto ! para.
D'nde , c'mo 0emos las rocas "n la naturale(a% las rocas no se encuentran convenientemente separadas en una roca ígnea aquí% una sedimentaria por allí ! otra metamórfica mas all*. )or el contrario% ellas est*n todas juntas ! superpuestas unas a otras% reflejando la historia geológica de una determinada región. Los mapas ! perfiles geológicos% muestran la distribución espacial de las rocas de una región% ! a partir de #ste es posible deducir la distribución de las rocas en el pasado hasta la actualidad. 'i nosotros hici#ramos una perforación en un determinado punto de la ierra% encontraríamos una secuencia de rocas en sentido vertical% que reflejan la historia geológica de esa región. BH4?B millones de a&os /del período 9*mbrico Qnferior al Nrdovícico inferior08 en el valle de )unilla se pueden observar sedimentos de edad terciaria /2 a 3 millones de a&os0% ! si cru(amos la 'ierra Grande por Los Gigantes% veremos una gran cantidad de granito que forma parte del denominado Oatolito de Cchala% un gran cuerpo intrusivo que cristali(ó hace unos 35B millones de a&os atr*s /período
