UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216
TÍTULOS
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1. Introducción
3
2. Estructura terrestre
5
3. Estudio Sumario de la corteza terrestre
6
3.1. Definiciones
6
3.2. Composición de la corteza terrestre
6
3.3. Aspectos de la corteza terrestre
8
4. Litología y petrografía de las rocas en América
12
5. Litología y petrografía de las rocas en Bolivia
12
6. Origen y Formación de las rocas en Oruro
13
7. Clasificación de las rocas en Bolivia
14
7.1.
Rocas ígneas 7.1.1.
Afloramiento de rocas ígneas en Oruro
15 19
7.2.
Rocas Metamórficas
18
7.3.
Rocas sedimentarias
20
8. Uso de las rocas en construcciones civiles
22
9. Principales yacimientos pétreos cercanos a la Ciudad de Oruro
36
9.1 Cantera San Román
36
9.2 Cantera San Pedro
37
9.3 Cantera La Víbora
37
9.4
Cantera Iroco
37
9.5
Cantera San Cristóbal
38
9.6.
Cantera Cala Cala
38
9.7
Cantera Luminosa
39
9.8
Cantera Cóndor
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9.9.
Cantera Flores
39
9.10.
Cantera Petición Mamani
40
10. Mapa de ubicación de todas las Canteras
40
11. Principales Yacimientos en Bolivia
42
12. Recomendaciones y Análisis
45
13. Bibliografía
46
14. Anexos
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MATERIALES PÉTREOS NATURALES 1. Introducción La Petrología y la Petrografía Sedimentaria clásica en un principio se enfocaban al estudio de la composición y textura de los sedimentos, sin olvidar sus relaciones temporales, ya que su depósito en estratos permite el registro de los diferentes sucesos que contribuyeron en su formación (Estratigrafía). MA TE RI AL ES DE CO NS TR UC CI ÓN
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216 Posteriormente, la Petrografía fue utilizada como herramienta en la reconstrucción de los procesos dinámicos, considerando para su modelado, que el tipo de roca preexistente (sedimentaria, ígnea o metamórfica) y su grado de resistencia al intemperismo condicionan la relación de procesos químicos y mecánicos que la afectan, los cuales, junto con el transporte y las condiciones ambientales del área de aporte (localización con respecto a la cuenca de depósito, clima y relieve) y de depósito, determinan la geometría, tamaño, distribución y composición de los sedimentos (Sedimentología). Al mismo tiempo, desde mediados del presente siglo, se ha intentado relacionar las características de las rocas sedimentarias, particularmente de las areniscas, con el ambiente de depósito y la naturaleza de la región de procedencia (por ejemplo Krynine, 1942). En las últimas tres décadas, se han modificado los conceptos geológicos, particularmente con el advenimiento de la tectónica de placas, a partir del tipo de partículas se infiere la fuente o procedencia de los sedimentos, y con base en el análisis estadístico de numerosas cuencas actuales, varios autores han propuesto una relación directa entre
la
composición
del
sedimento
y
el
ambiente
tectónico
en
que
se
forma.
Es importante mencionar que el relieve y las condiciones climáticas que controlan el intemperismo y grado de transporte, además de los procesos post-sedimentarios (diagénesis) pueden originar diferentes texturas y alterar la composición de los sedimentos aunque su roca fuente sea la misma, por lo que es indispensable reconocer estos procesos para evitar interpretaciones erróneas. Lo anterior es posible identificando la mayor cantidad de propiedades de los sedimentos. El desarrollo alcanzado en el estudio de procedencia de sedimentos en la última década, junto con el trabajo sistemático de campo y el análisis integral de cuencas sedimentarias, han aportado elementos más sólidos para entender la evolución tectónica de terrenos tectono-estratigráficos, además establecer las relaciones entre masas continentales (fuente de aporte) y zonas de depósito (cuencas) separadas actualmente por varios cientos o miles de kilómetros y ha hecho posible proponer y modificar modelos palea geográficos y paleo tectónicos a escala continental (por ejemplo Gehrels y Dickinson, 1995). Algunos materiales pétreos se utilizan sin apenas transformación. Podríamos resumir el proceso de obtención en los pasos siguientes, que en muchos casos se realizan en la misma cantera:
a) Extracción. Las rocas se arrancan de la corteza terrestre en la cantera, con máquinas o explosiones controladas.
b) Trituración. Se consiguen trozos homogéneos. c) Cortado. Los bloques demasiado grandes se cortan para darles el tamaño adecuado. d) Desbaste. Las rocas se pulen. e) Acabado. Se eliminan irregularidades que hayan podido quedar.
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f) Almacenamiento. Se guardan las rocas. g) Transporte. Las rocas se llevan hasta la fábrica transformadora. Para el presente informe estableceremos ante todo una clasificación básica de los materiales pétreos naturales, cabe mencionar que también existen los materiales pétreos artificiales.
Los materiales pétreos naturales, son definidos como aquellos que se encuentran en la
naturaleza formando masas considerables llamados rocas, y que para su uso requieren de los trabajos propios de su extracción. Las rocas están compuestas de una infinidad de materiales, que mucho dependen del predominio de uno o de varios para que se conozcan a estos materiales como simples o compuestos .Las piedras naturales se clasifican en los siguientes grupos:
Piedras calizas o calcáreas.
Piedras silíceas.
Piedras yesosas.
Piedras arcillosas.
Las piedras artificiales, son obtenidos en base a elementos pulverulentos o pastosos, que hacen posible imprimirles una forma y luego comunicarles la consistencia pétrea por procedimientos químicos o mecánicos, se clasifican en los siguientes grupos:
Piedras elásticas.
Piedras de silicatos.
Piedras vitrificadas.
La variedad de minerales que constituyen las especies de rocas se encuentra un gran número de ellas de las cuales solamente citaremos las que tienen real importancia para la ciencia de la construcción y entre éstos tenemos al cuarzo, el feldespato y la mica. Cuarzo: es un anhídrido silícico por lo general incoloro, aunque a veces presenta coloración gris
amarillenta o rojiza. Es notable su inalterabilidad a los agentes atmosféricos su resistencia a los ácidos, con excepción con el ácido fluorhídrico donde realmente su dureza es mejor característica alcanzando en la escala de Morhs el nivel 7, y como veremos esta característica es la más buscada en las piedras de construcción. Este mineral posee peso específico entre 2.0 a 2.8
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216 Feldespato, es un silicato de alúmina, de color gris o blanco y también otros colores, aunque la
dureza es de orden seis, donde se caracteriza por su estructura ojosa o laminar con un peso específico de 2.5 Este material no es resistente a los agentes atmosféricos ya que al pasar el tiempo se convierte en arcilla o en caolín donde nos garantiza una piedra inservible para la construcción. Mica, es un silicato aluminio potásico o sódico con mezcla de otros materiales blandos,
foliáceos, fácilmente hendibles. Su peso específico varía entre 2.7 a 3.2 dureza igual a 2. Los materiales pétreos también se clasifican en lo siguiente:
En base a su origen : se pueden dividir en artificiales, sintéticos y naturales.
Partiendo de su tamaño: se pueden clasificar en filler, árido grueso y árido fino.
En función de su adhesividad : pueden ser básicos o ácidos.
Industriales: han pasado por diferentes procesos de fabricación, como productos de desecho, materiales calcinados, procedentes de demoliciones o algunos que ya han sido manufacturados y mejorados por el hombre.
2. Estructura terrestre La Tierra está formada por numerosas capas, algunas externas y otras internas. Se dividen en varios grupos según su estado: sólido o semi-líquido, líquido o gas. La corteza del planeta Tierra es una fina capa formada por placas rígidas que se apoyan sobre el manto superior. Juntas forman la litosfera y flotan sobre la astenosfera, una capa de materiales calientes y pastosos que, a veces, salen por una grieta formando volcanes. La densidad y la presión aumentan hacia el centro de la Tierra. En el núcleo están los materiales más pesados, los metales. El calor los mantiene en estado líquido, con fuertes movimientos. El núcleo interno es sólido.
3. Estudio Sumario de la corteza terrestre 3.1. Definiciones Está formada por placas que flotan sobre el manto, una capa de materiales calientes y pastosos que, a veces, salen por una grieta formando volcanes. El estudio de las capas de MA TE RI AL ES DE CO NS TR UC CI ÓN
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216 la Tierra en la superficie se realiza mediante la observación de sus fenómenos. Las capas de la Tierra poseen dos enfoques diferenciados, uno basado en su composición química y, el segundo, conforme a su comportamiento físico.
Estructura de la Tierra 3.2. Composición de la corteza terrestre
De acuerdo con la composición química, la Tierra se divide en: corteza, manto y núcleo
De acuerdo al comportamiento físico se divide en: litosfera, astenosfera, mesosfera, núcleo externo y núcleo interno.
Las capas se encuentran a las siguientes profundidades:
Capa
Profundidad (km)
Litosfera (varía localmente entre 5 y 200 km) 0 – 60 ... Corteza (varía localmente entre 5 y 70 km)
0 – 35
... Parte superior del manto
35 – 60
Manto
35 – 2 890
Manto superior
35 – 660
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... Astenosfera
100 – 200
Manto inferior (Mesosfera)
660 – 2 890
Núcleo externo
2 890 – 5 100
Núcleo interno
5 100 – 6 378
Todas las capas de la Tierra son diferentes, este hecho se debe a su composición química, temperatura y espesor. La superficie de la Tierra es la más conocida por el hombre hasta que es exactamente la razón en que vivimos y elimina todo lo aquello que creemos necesario para el mantenimiento de las sociedades. Además, las capas endógenas (internas) tienen temperaturas muy altas que impiden el acceso a recopilación de datos que se puedan utilizar para desarrollar investigaciones y estudios.
Capas de composición química Corteza terrestre: capa delgada que corresponde a la superficie terrestre. La forman las rocas sólidas compuestas de oxígeno, silicio, aluminio, magnesio y hierro. Esta parte del planeta tiene 40 km de espesor. Manto: comprende la segunda capa, tiene 2 900 kilómetros de largo y mantiene una alta temperatura que llega a 3 400°C. Los minerales responsables de la formación de esta capa de magma de la Tierra se constituyen de silicio y magnesio. Núcleo: esta parte de la Tierra es la más intrigante, porque no hay prácticamente ningún conocimiento de esta capa, sin embargo, se sabe que está formada por minerales como el hierro y el níquel. El núcleo se divide en núcleo interno (longitud de 2 250 km y 3 000°C) y el núcleo exterior (longitud de 1 220 km alcanzando una temperatura de unos 6 000°C).
Capas de comportamiento físico Litosfera: Corresponde a una capa compuesta sobre todo por la corteza terrestre, tiene una textura sólida, se extiende hasta los 100 km de profundidad. Las rocas de la litosfera tienen una densidad media de 2,7 veces la del agua y se componen casi por completo de 11 elementos, que juntos forman el 99,5% de su masa, los elementos más abundantes son el oxígeno el silicio, aluminio, hierro, calcio, sodio, potasio, magnesio, titanio, hidrógeno y fósforo, aunque los elementos están presentes en la litosfera casi por completo en forma de compuestos más que en su estado libre. MA TE RI AL ES DE CO NS TR UC CI ÓN
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216 La litosfera comprende dos capas, la corteza y el manto superior, que se dividen en unas doce placas tectónicas rígidas. El manto superior está separado de la corteza por una discontinuidad sísmica, la discontinuidad de Mohorovicic, y del manto inferior por una zona débil conocida como astenosfera la cual se halla debajo de la litosfera, en el manto superior y alcanza los 660 km de profundidad. Su parte superior tiene unas condiciones de temperatura y presión que permiten la existencia de una pequeña porción de roca fundida, originando una capa muy dúctil que permite a la litosfera moverse.
Núcleo externo: Es la capa terrestre ubicada entre el núcleo interno y el manto terrestre. Se forma de hierro y el material se presenta en estado líquido, es de unos 2 225 km de grosor con una densidad relativa media de 10.
Núcleo interno: Se trata de la zona más interna de la Tierra. su radio es de unos 1 275 km, Se presenta en estado sólido, ambas capas del núcleo se componen de hierro con un pequeño porcentaje de níquel y de otros elementos. Las temperaturas del núcleo interior pueden llegar a los 6 650 °C irradia continuamente un calor intenso hacia afuera, a través de las diversas capas concéntricas que forman la porción sólida del planeta. La fuente de este calor es la energía liberada por la desintegración del uranio y otros elementos radiactivos. Las corrientes de convección dentro del manto trasladan la mayor parte de la energía térmica de la Tierra hasta la superficie.
3.3. Aspectos de la corteza terrestre Desde sus orígenes, nuestro planeta está compuesto de diversas capas que se formaron mientras los materiales pesados caían hacia el centro y los más ligeros salían a la superficie. Entre algunas de las capas se producen cambios químicos o estructurales que provocan discontinuidades. Los elementos menos pesados, como silicio, aluminio, calcio, potasio, sodio y oxígeno, componen la corteza exterior. Las placas que forman la corteza terrestre se encuentran flotando sobre materiales pastosos sometidos a fuertes presiones. Se desplazan lentamente las unas con respecto a las otras. En el pasado estuvieron unidas, después se separaron formando los actuales continentes. Debido a estos movimientos y a la presión sobre los materiales internos, se producen diversos fenómenos: plegamientos del terreno, fallas, grietas, volcanes y terremotos. Vivimos sobre una superficie que, lejos de permanecer estable, va cambiando a lo largo del tiempo. El estudio de los terremotos ha permitido definir el interior de la Tierra y distinguir tres capas principales, desde la superficie avanzando en profundidad, en función de la velocidad de propagación de las ondas sísmicas. Dichas capas, apreciables en un corte transversal, son: corteza, manto y núcleo. También la información que nos proporcionan los meteoritos puede ser de gran utilidad para conocer la composición de los materiales del interior de la Tierra. Los métodos de datación sitúan la edad de algunos meteoritos en unos 4500 millones de años coincidente con la edad de la tierra. Se cree que la composición de muchos meteoritos es idéntica a la de algunas capas del interior terrestre. (foto arriba: cráter en Arizona por el impacto de un un meteorito, tiene aproximadamente 1,5 Km. de diámetro, y se cree que su masa era de 300.000 ton. y iajaba a una velocidad de 60.000 Km/h.) La corteza
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216 Con el nombre de corteza se designa la zona de la Tierra sólida situada en posición más superficial, en contacto directo con la atmósfera, la hidrosfera y la biosfera. La corteza terrestre presenta dos ariedades: corteza oceánica y corteza continental. La corteza oceánica La corteza oceánica tiene un grosor aproximado de 10 km; no obstante, esta cifra decrece notablemente en determinados puntos del planeta, como en el rift valley, en el área central de las dorsales oceánicas, donde alcanza un valor prácticamente equivalente a O. En dicha zona, el magma procedente del manto aflora directamente. En la corteza oceánica se pueden distinguir diversas capas. Los sedimentos que forman la primera tienen un espesor situado entre 0 y 4 km; la velocidad media de propagación de las ondas sísmicas alcanza los 2 km/s. A continuación se localiza una franja de basaltos metamorfizados que presentan entre 1,5 y 2 km de grosor; la velocidad de las ondas es en este punto de 5 km/s. La tercera capa de la corteza oceánica, formada por gabros metamorfizados, mide aproximadamente 5 km; en ella, la velocidad media queda comprendida entre 6,7 y 7 km/s. Cabe mencionar una última parte, donde se registra la máxima velocidad (8 km/s); está constituida por rocas ultra básicas cuyo espesor ronda el medio kilómetro. La corteza continental Con un espesor medio de 35 km, la corteza continental incrementa notablemente este valor por debajo de grandes formaciones montañosas, pudiendo alcanzar hasta 60-70 km. Aparece dividida en dos zonas principales: superior e inferior, diferenciadas por la superficie de discontinuidad de Conrad. En este plano existe un brusco aumento de la velocidad de las ondas sísmicas, que, no obstante, no se registra er~ todos sus puntos. Consecuentemente, puede afirmarse que no hay una separación nítida entre ambas capas. La corteza superior presenta una densidad medía de 2,7 kg/dm3 y, en el continente europeo, su espesor medio se sitúa en algo más de 810 km. Los materiales que la constituyen son rocas sedimentarias dispuestas sobre rocas volcánicas e intrusivas graníticas. La corteza inferior contiene rocas metamorfizadas cuya composición es intermedia (entre granito y. diorita o gabro); su densidad equivale a 3 kg/dm3. El manto En un nivel inmediatamente inferior se sitúa el manto terrestre, que alcanza una profundidad de 1900 km. La discontinuidad de Mohorovicic, además de marcar la separación entre la corteza y el manto terrestres, define una alteración en la composición de las rocas; si en la corteza —especialmente en la franja inferior— eran principalmente basálticas, ahora encontramos rocas mucho más rígidas y densas, las peridotitas. Hay que hacer notar que la discontinuidad de Mohorovicic se encuentra a diferente profundidad, dependiendo de que se sitúe bajo corteza oceánica o continental. El manto se puede subdividir en manto superior e inferior. El manto superior se prolonga hasta los 650 o los 700 km de profundidad. En este punto, la velocidad de las ondas sísmicas se incrementa, al aumentar la densidad. A su vez, en el manto superior pueden diferenciarse dos regiones; en la superficial, el incremento de velocidad es constante con relación a la profundidad, mientras que en la inferior la velocidad decrece súbitamente. Como resultado de la fusión que experimentan las peridotitas en esta última capa, su rigidez disminuye con relación a la capa superior. El grosor del manto inferior varía entre 650-700 km —bajo la astenosfera— y 2.900 km —en la discontinuidad de Gutenberg, que marca la separación entre el manto y el núcleo —. En la parte interna de esta capa, tanto la densidad —que pasa de .4 kg/dm3 a 6 kg/dm3, aproximadamente — como la elocidad aumentan de manera constante. El núcleo Los principales elementos constitutivos del núcleo terrestre son dos metales: hierro y níquel. A partir del límite marcado por la discontinuidad de Gutenberg, la densidad experimenta un súbito aumento, desde 6 a 10 kg/dm3, aproximadamente. Por otra parte, la velocidad de las ondas sísmicas primarias experimenta un rápido descenso —se pasa de 13 km/s a 8 km/s —, al tiempo que no se registra propagación de ondas secundarias hasta profundidades de 5.080 km. En este último punto, conocido como discontinuidad de Lehmann, la velocidad de las ondas primarias vuelve a incrementarse, situándose en torno a los 14 km/s en el centro del globo terrestre. Existe un núcleo superior y un núcleo inferior; el primero, con ausencia de ondas secundarias, aparece fundido, mientras que el segundo se encuentra en estado sólido.
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216 La investigación de los fondos oceánicos La aplicación de grandes avances tecnológicos al estudio de los océanos ha permitido, en las últimas décadas, conocer a fondo aspectos enormemente relevantes de su geología y su morfología. Como resultado, existen en la actualidad mapas precisos de los fondos oceánicos. Elementos característicos de la geografía submarina son los márgenes continentales, las cuencas oceánicas y las dorsales. Los márgenes continentales La prolongación de los continentes por debajo del nivel del mar constituye los márgenes continentales, formados por corteza continental. Se distinguen tres zonas principales: la plataforma, el talud y la elevación. La plataforma continental, una zona que se inclina paulatinamente hasta llegar al talud, puede no presentarse o, por el contrario, alcanzar una extensión de cientos de kilómetros. Aparece recubierta por materiales resultantes de la erosión de la tierra emergida, que han sido transportados por los cursos fluviales. En torno a —200 m aparece el talud, una pendiente horadada por los denominados cañones submarinos, por los que «viajan» sedimentos procedentes de la plataforma o bien consecuencia de grandes desprendimientos submarinos provocados por los terremotos. La acumulación de sedimentos determina el surgimiento de abanicos, por la forma que adquiere el depósito, que conforman la elevación continental, a veces muy extensa pero generalmente con poca pendiente. Las cuencas Las cuencas, cuya profundidad puede superar los 4.000 m, están formadas por corteza oceánica. En ellas pueden individualizarse diversas formas, desde antiguos volcanes, que hoy son montañas submarinas, hasta áreas deprimidas de perfil estrecho y alargado, las denominadas fosas oceánicas, que marcan el punto de contacto entre las placas litosféricas. Las dorsales oceánicas Por su parte, las dorsales oceánicas son cadenas montañosas de considerable longitud —de hecho, las más largas del planeta—, que se extienden de forma ininterrumpida por los océanos, a través de unos 80.000 km; su anchura es de 2 .000 km aproximadamente. Están formadas por crestas de origen olcánico, con una altitud media aproximada de 2.000 m sobre el fondo. No obstante, en algunos puntos de la Tierra, por ejemplo en Islandia, pueden llegar a emerger. Las dorsales, centro de actividad sísmica de notable intensidad, aparecen cortadas por numerosas fallas de gran tamaño, denominadas fallas transformantes. LITOSFERA Y ASTENOSFERA La franja superior de la superficie terrestre se encuentra dividida en dos partes: • La litosfera, formada por la corteza y la zona externa del manto superior, es bastante rígida, presenta aproximadamente 100 km de espesor y en ella, la velocidad de las ondas sísmicas aumenta constantemente en función de la profundidad. • La astenosfera es la franja inferior del manto superior, que se encuentra fundida parcialmente. Se extiende hasta los 400 km, punto en el que el manto recupera sus características de solidez y rigidez, puesto que la velocidad de las ondas sufre una nueva alteración muy brusco. MODELOS DE LA ESTRUCTURA DE GEOSFERA Al interior de la tierra también se la conoce con el nombre de geosfera, y si se intenta hacer un estudio directo, solo se puede profundizar un pocos kilómetros, por lo que son necesarios métodos indirectos. Acá se presentan los dos modelos que intentan explicar como es la estructura interior de nuestro planeta. Está claro que el interior terrestre está formado por varias capas, y en esto coinciden todos los modelos. Pero las investigaciones sobre el interior de la Tierra se han centrado en dos aspectos. en la composición de los materiales que forman las distintas capas del planeta y en el comportamiento mecánico de dichos materiales (su elasticidad, plasticidad, el estado físico...) Por eso, se distinguen dos tipos de modelos que presentan diferentes capas, aunque coinciden en muchos puntos: el modelo estático y el modelo dinámico. Capas en el modelo estático La corteza es la capa externa de la Tierra. Se diferencian dos partes: la corteza continental, con materiales de composición y edad variada (pueden superar los 3.800 millones de años) y la corteza oceánica, más homogénea y formada por rocas relativamente jóvenes desde un punto de vista
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216 geológico. Por debajo de la corteza se encuentra el manto, mucho más uniforme, pero con dos sectores de composición ligeramente distinta: el manto superior, en el que destaca la presencia de olivino, y el superior, con materiales más densos, como los silicatos. Por último, la capa más interna es el núcleo, que se caracteriza por su elevada densidad debido a la presencia de aleaciones de hierro y níquel en sus materiales. El núcleo interno podría estar formado por hierro puro. Capas en el modelo dinámico La capa más externa es la litosfera, que comprende la corteza y parte del manto superior. Es una capa rígida. La litosfera descansa sobre la astenosfera, que equivale a la parte menos profunda del manto. Es una capa plástica, en la que la temperatura y la presión alcanzan valores que permiten que se fundan las rocas en algunos puntos. A continuación se encuentra la mesosfera, que equivale al resto del manto. En la zona de contacto con el núcleo se encuentra la región denominada zona D”, en la que se cree que podría haber materiales
fundidos. La capa más interna es la endosfera, que comprende el núcleo interno y el núcleo externo. Los estudios de propagación de las ondas sísmicas han puesto de manifiesto que la parte externa de la endosfera (el núcleo externo) está compuesta por materiales fundidos, ya que en esa zona se interrumpe la transmisión de algunas de las ondas.
Estructura interna 4. Litología y petrografía de las rocas en América El estudio detallado de la composición química y mineralógica de los sedimentos terrígenos y de sus rasgos texturales, así como el análisis estadístico de sus diversos componentes, se lleva a cabo actualmente a través de nuevas técnicas petrográficas y geoquímicas. Esto hace de la petrografía y la geoquímica las herramientas más importantes en el análisis de procedencia de sedimentos. Particularmente las arenas y gravas, al originarse como partículas sólidas, pueden conservar la composición y textura de la roca de la que derivan y reflejan el carácter original de la fuente. Es importante porque permite reconstruir la naturaleza geológica y el ambiente M AT E R I AL E S D E C O N S TR U CC I ÓN
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216 tectónico de la región origen de los fragmentos de roca. Además, las características texturales, tales como el tamaño y forma de los granos; la composición mineralógica y química de los sedimentos aportan información sobre el ciclo sedimentario, el clima, el tipo de ambiente de depósito y las características tectónicas de la cuenca donde ocurre el depósito. Si se considera que el análisis de procedencia de sedimentos es un método relativamente nuevo, y que ha demostrado ser muy útil para establecer modelos de evolución tectónica y paleogeografía de cuencas cratónicas y terrenos tectonoestratigráficos y que permite además proponer límites a los modelos propuestos con base en otro tipo de evidencias, por ejemplo paleomagnetismo o provincialismo faunístico. En este artículo se presenta un resumen de las técnicas actuales, tanto petrográficas como geoquímicas, que se utilizan en el estudio de procedencia de sedimentos terrígenos.
5. Litología y petrografía de las rocas en Bolivia Los materiales rocosos se clasifican con términos litológicos como arcilla, granito, esquisto y caliza; la litología sugiere las propiedades mecánicas y ayuda a asociar las características con el lugar de origen. Por ejemplo, los esquistos tienen texturas foliadas con diferencias direccionales, tanto en su módulo de resistencia como el módulo de deformación. Las cadenas montañosas y serranías en Bolivia son constituidas por rocas macizas y compactadas de origen ígneo, sedimentario y metamórfico. Por otra parte los llanos, el altiplano y otras cuencas menores en gran parte presentan depósitos de materiales sueltos como arcillas, arenas y gravas. Desde el punto de vista geológico las rocas son agregadas naturales de minerales que se forman parte de la corteza terrestre. Cuando están formadas por una sola especie se denominan rocas simples, y son rocas compuestas cuando están constituidas por varias especies de minerales. Así por ejemplo el yeso el cuarzo, la caliza, la salgema, etc., pierden por si mismas, con mas o menos impureza formar grandes extensiones de tierras colinas siendo por consiguiente rocas simples. La petrología es la ciencia que estudia a las rocas de la corteza terrestre este estudio se realiza tomando en cuenta su origen, su composición, la manera como se presenta, además sus aleaciones e historia geológica. Litología es la parte de la geología que trata de las rocas sedimentarias. Diferenciamos dos
tipos de rocas: las naturales y las artificiales, los naturales son de carácter inorgánico, están compuestas por varios minerales, es heterogéneo en su conjunto, generalmente macizo y
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216 consolidado, es la asociación de minerales. Las rocas artificiales son aquellas hechas por el hombre.
6. Origen y Formación de las rocas en Oruro La evolución de las rocas en nuestro departamento siguió el mismo ciclo que en las eras geológicas que sufrió nuestro planeta. Es de considerar que nuestra región es rica en materiales pétreos es necesario el estudio de la formación de las rocas en Oruro. Los movimientos de la corteza terrestre quedan registrados de manera indeleble sobre los materiales que integran en Oruro. En las regiones montañosas actuales en las zonas de antiguas montañas hoy arrasada; no es posible encontrar en su posición original. Una misma roca sedimentaria no conservada siempre los caracteres físicos congénitos. Por el contrario sufre una larga evolución que comienza en la cuenca de sedimentación y termina cuando forma parte un bloque continental o un zócalo de cuenca a través de este proceso va aumentando poco a poco en compacidad rigidez, y perdiendo su plasticidad original. Después de ser depositada las rocas sedimentarias son fundamentalmente plásticas pues los elementos que las integran minerales inorgánicos están poco comprimidos ya que solo soporta el peso de las capas supra-yacentes. Pero cuando estas rocas son sometidas a presiones orogénicas sufren elevadas compresiones que aumentan su compacidad y rigidez. De esta manera las rocas muy antiguas arcaicas o paleozoicas, que han pasado por varias orogénesis están en extremo endurecidas y consolidan, ayudando en no poca medida este fenómeno el metamorfismo, los esfuerzos lentos de la corteza (epirogenicos) y sobre todo las rocas eruptivas que son siempre elementos rígidos. Según los resquicios que nos dejó el tiempo podemos deducir que hace uno miles y miles de años estaba compuesta completamente llena de agua ósea era parte de uno de los océanos del mundo y por los diferentes movimientos sísmicos se fue moviendo el agua que cubría la región de Oruro.
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216 Al observar las huellas en los previos de nuestra región de Oruro es igual cuando el mar choca contra las rocas ya que a una gran altura se encuentra unas líneas que se provocan cuando el agua es salina y nos muestra que el nivel de agua en la región de Oruro era de una profundidad más o menos alta al comparar con los demás océanos. En ciertos lugares podemos encontrar piedra eruptiva, por el hecho de que Oruro es parte de la cadena volcánica, estas piedras están compuestas por silicatos en elementos cristalinos y son debidas al enfriamiento de las masas pastosas provenientes del interior de la tierra, formándose en abundancia en los periodos geológicos antiguos, llamados primarios, en los que la piedra del tipo granítico se presentaba en grandes macizos; por su textura cristalina se deduce que se formaron como queda dicho en estado de reposo y no en estado de fusión ígnea, siendo la piedra llamada granito.
7. Clasificación de las rocas en Bolivia Puede clasificarse a las rocas por su composición química, por su composición mineralógica o sea por los minerales componentes, por su estructura, por los tipos de yacimientos en que se encuentran o por origen geológico. La clasificación por estructura, tiene innegable interés por la construcción, ya que al fraccionarse podemos establecer el tipo de estructura de estos materiales, que tendrá directa influencia sobre el trabajo al que serán sometidos. Estructura Cristalina .- El fraccionamiento es uniforme y las superficies resultantes son lisas y
regulares. Estructura Granítica .- El fraccionamiento es regular y las superficies presentan pequeñas
entrantes y salientes como consecuencia de la infinidad de granos que contiene. Estructura dura y compacta. - Fraccionamiento en planos conoidales, presentando la superficie
resultante concavidades y convexidades como consecuencia de la gran cohesión molecular de los volúmenes contenidos, su masa es uniforme. Estructura Terrosa Deleznable .- Fractura muy irregular superficies resultantes deleznables de
tipo térreo libre. Las rocas deben clasificarse por su composición química, mineralógica, estructura yacimientos y origen la clasificación adoptada en la construcción es la geológica o modo de formación.
7.1. Rocas ígneas
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216 Rocas ígneas, en geología, rocas formadas por el enfriamiento y la solidificación de materia rocosa fundida, conocida como magma. Según las condiciones bajo las que el magma se enfríe, las rocas que resultan pueden tener granulado grueso o fino. Las rocas ígneas se subdividen en dos grandes grupos: las rocas plutónicas o intrusivas, formadas a partir de un enfriamiento lento y en profundidad del magma; y las rocas volcánicas o extrusivas formadas por el enfriamiento rápido y en superficie, o cerca de ella, del magma. Las rocas plutónicas, como el granito y la sienita, se formaron a partir de magma enterrado a gran profundidad bajo la corteza terrestre. Las rocas se enfriaron muy despacio, permitiendo así el crecimiento de grandes cristales de minerales puros. Las rocas volcánicas, como el basalto y la riolita se formaron al ascender magma fundido desde las profundidades llenando grietas próximas a la superficie, o al emerger magma a través de los volcanes. El enfriamiento y la solidificación posteriores fueron muy rápidas, dando como resultado la formación de minerales con grano fino o de rocas parecidas al vidrio. Existe una correspondencia mineralógica entre la serie de rocas plutónicas y la serie volcánica, de forma que la riolita y el granito tienen la misma composición, del mismo modo que el gabro y el basalto. Sin embargo, la textura y el aspecto de las rocas plutónicas y volcánicas son diferentes. Las rocas ígneas, compuestas casi en su totalidad por minerales silicatos, pueden clasificarse según su contenido de sílice. Las principales categorías son ácidas o básicas. La razón de ello estriba en que proceden del enfriamiento de magmas con composición diferente y mayor o menor enriquecimiento en sílice. En el extremo de las rocas ácidas o silíceas están el granito y la riolita, mientras que entre las básicas se encuentran el gabro y el basalto. Son de tipo intermedio las dioritas y andesitas.
7.1.1. Afloramiento de rocas ígneas en Oruro El afloramiento de estas rocas es el producto de la solidificación de los materiales en estado de fusión que forman el globo primitivo. Lo son, por tanto, las graníticas y porfídicas, primera envuelta sólida de la tierra y también las intrusivas que en forma de yacimientos o filones proceden del endurecimiento de materiales fundidos que irrumpieron en la corteza ya formada y en ella quedaron incrustado; estos materiales afloran a veces por erosión de los terrenos circundantes como ocurre, por ejemplo, con los crestones que aparecen en nuestras sierras.
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216 Son ígneas así mimos las rocas eruptivas, como la lava de los volcanes proyectada al exterior por la presión de los gases. Los principales constituyentes de las rocas ígneas son el silicato dobles de aluminio, potasio, sodio y calcio llamados feldespato; Las micas o hidrosilicatos de aluminio, potasio, magnesio y hierro. Para un mejor estudio estas rocas se dividen en:
Plutónicas.- Se han originado por el enfriamiento dela magma debido a grandes presiones que han determinado la formación de mantos, betas o bolsones caracterizados por su gran cohesión molecular. Como ejemplo de este tipo de rocas aplicables a la construcción citaremos.
Granito.- El granito tiene las siguientes características técnicas: densidad real 2.6 á 2 absorción de agua 0.1 – 0.7 %; resiste a la compresión de 800 – 2.700 Kg/cm; no siendo refractario resistente a elevadas temperaturas su resistencia al desgaste es de 4 – 7 cm.
Diorita.- Muy similar al granito y a la sienta, constituida por granos de hornablenda, coloración oscura por presencia indicada, debido ha su excelente pulimento se emplea en ornamentaciones y talla.
Sienita.- Esta roca se diferencia del granito por la carencia de cuarzo en su composición y en el predominio de feldespato, la que se hace menos dura, su coloración también depende de los minerales que lo componen es generalmente gris verde o rojizo. Su densidad esta entre 2.5 a 3.0; resistencia a la compresión de 1.300 a 1.400 Kg/cm.
Filoneas.- Están formadas por solidificación de magma, composición muy similar a las eruptivas de estructura cristalina, compacta y uniforme, de las cuales citaremos:
Porfido Dioritico.- La misma composición que las dioritas, diferenciándose por la falta de ortosa y abundancia de plagliocosa. Se halla en formación granítica.
Pofido Granítico.- Rocas muy comunes de igual composición del granito de color rojo, verde o gris con freno cristales y cuarzo, ortoza y biotita, empleo corriente como piedra de talla.
Porfido Cinético.- Su composición a base de feldespato, coloración parda, rojiza o gris. Es abundante utilizándose para pavimentación.
Volcánicas o Efusivas.- Son rocas eruptivas, cuya solidificación del magma se realizo en la superficie, al aire libre o sea que la rapidez del enfriamiento no permitió una
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216 cristalización perfecta. Se caracterizan por sus estructuras vítrea y escamosa y fluida, ejemplos:
Basalto.- Roca muy compacta aunque frágil de color gris negrusco hasta azulada liga mal con los morteros de cal. Algunos basaltos se disgregan ante la acción permanente de los agentes atmosféricos, agua 0.1 – 0.7 % en peso; resistencia a la compresión 1.000 a 5.800 Kg/cm. “Piedra pómez” formada por magma volcánica en presencia de gran de gases volcánicos, al producirse en el exterior el enfriamiento rápido.
Tranquita.- Es una roca sin cuarzo muy parecida a las sienitas. Cuando en su composición el feldespato potásico se encuentra sustituido por el sodio. La roca se designa con el nombre de andesita pero siempre de propiedades similares, el magma es poroso áspero de color claro, atravesando por cristales de distintos minerales variedad con mucho feldespato se componen los granos finos más resistente.
Afloramiento de las rocas ígneas en Oruro Rocas Plutónicas
Lugares
Rocas volcánicas
Lugares
Microgranito
Chualla
Basalto
Curahuara
de
Carangas Andesita
Sajama
Andesita
Payachatas
Dacita
La joya
Riodacita
Quimsachatas
Latita cuarzosa
San José Oruro
Dacita
San Pablo
Latita
Poopó
Basalto
Asurita
Andesita
Panza
Basalto
Pampa Aullagas
Basalto
Quillacas
Andesita Riolita
Sabaya
Andesita
Cosapa
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216 Andesita
Sevaruyo
Lavas rilo líticas
Tambo Quemado
Lavas río líticas y Turco andesititas
7.2. Rocas Metamórficas Rocas metamórficas, rocas cuya composición y textura originales han sido alteradas por calor y presión. El metamorfismo que se produce como resultado del movimiento y presión entre dos bloques rocosos recibe el nombre de dinamometamorfismo o metamorfismo cata clástico y tiene lugar en fracturas con movimiento (fallas) y produce trituración mecánica pero también calor por rozamiento. El metamorfismo producido por el calor o la intrusión de rocas ígneas recibe el nombre de térmico o de contacto. Finalmente hay otro tipo de metamorfismo a gran escala, relacionado con la tectónica de placas y la orogénesis y motivado por los aumentos de presión y temperatura cercanos a la zona de colisión y subducción, que origina extensas zonas de rocas metamórficas. Hay cuatro variedades comunes de rocas metamórficas que pueden provenir de rocas sedimentarias o de rocas ígneas, según el grado de metamorfismo que presenten, dependiendo de la cantidad de calor y presión a la que se han visto sometidas. Así, la lutita se metamorfiza en pizarra a baja temperatura, pero si es calentada a temperaturas lo suficientemente elevadas como para que se recristalicen sus minerales arcillosos formando laminillas de mica, se metamorfiza en una filita. A temperatura y presión aún más elevadas, se produce una recristalización completa, que da lugar a esquistos o gneis, rocas en las que el alineamiento de las laminillas de mica produce una textura laminar llamada foliación que se caracteriza por el aspecto laminado o bandeado de la roca. En los esquistos, los minerales de color claro (cuarzo y feldespato sobre todo) están distribuidos homogéneamente entre las micas de color oscuro; el gneis, por el contrario, exhibe bandas de color características. Entre otros minerales formados por recristalización metamórfica, los silicatos de aluminio como la andalucita, la silimanita y la cianita son lo bastante característicos como para ser considerados diagnósticos. Entre las rocas metamórficas no foliadas, las más comunes son la cuarcita y el mármol. La cuarc ita es una roca dura, de color claro en la que todos los granos de arena de una arenisca se han recristalizado formando una trama de cristales de cuarzo imbricados entre sí. El mármol es una roca más blanda y frágil de colores variados en la que se ha recristalizado por completo la dolomita o la calcita de la roca sedimentaria madre.
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Si bien los principales yacimientos de rocas metamórficas se encuentran en los departamentos de La Paz, Santa, Cruz Pando y Beni. En nuestro departamento tenemos también yacimientos de este tipo de rocas de los cuales nombraremos a continuación. Regiones de Oruro donde se encuentran las rocas metamórficas: Pazña Huancané Andamarca Lagunillas Pampa Aullagas Alrededor del Cerro de Coipasa Región Sevaruyo De las regiones mencionadas anteriormente se explotan los diferentes tipos de rocas metamórficas las cuales se emplean en la construcción de fachadas y aceras. Los Cuarcitas se utilizan en mampostería, terraplenes y otras obras civiles, pero solamente cuando no se pueden aprovechar rocas de mayor calidad como el granito. Su ocurrencia en lajas esta acondicionada a la existencia de buenos planos de clivaje. La filita o pizarra satinada, por ser muy lisas sus caras, de grano fino y color gris verdoso o negrusco, compuesto de cuarzo, mica, clorita y minerales de hierro. Se divide fácilmente en placas delgadas de brillo sedoso, empleándose para techar y revestir zócalos.
Las
pizarras
empleadas para techar se hallan en el comercio en sus formas fundamentales: cuadrada, rectangulares, y circular.
7.3. Rocas sedimentarias
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216 El rasgo típico de las rocas sedimentarias o exógenas es que sean formado por acumulación, a menudo formando estratos de la corteza terrestre en algunos casos, los espesores son tan grandes y la sedimentación se ha efectuado de manera tan continua, que puede desaparecer todo indicio de capa o estrato, originándose rocas macizas sedimentarias ejemplos principales. a) Arenas.- Son rocas cuyos granos son inferiores a 5 mm. Llamadas gruesas cuando su tamaño esta entre 5-2 mm. Medias entre 2-1 mm. Y las inferiores a 1 mm. b) Sedimentación química.- Yeso, piedra cuya composición esta en base a sulfato cálcico cristalizado con dos moléculas de agua. c) Sedimentación orgánica.- Calizas, muy similares a la anterior, pero en su formación han intervenido la acumulación de restos animales y vegetales. La acción de los movimientos convulsivos de la corteza terrestre (movimientos tectónicos), del calor, de las tempestades gaseosas, de las aguas y más tarde, la de los animales, sin excluir el trabajo del hombre, fueron desintegradas las rocas, por una parte físicamente en trozos o partículas de su misma composición, por otra. Químicamente los elementos más simple desde épocas geológicas muy antiguas, los elementos de las rocas arrastrados por las aguas, en disolución o suspensión, se depositaron en el fondo de las depresiones marees y lagos, formando capas horizontales, las cuales sometidas a enormes presiones por su propio peso tomaron consistencia sólida constituyendo las rocas sedimentarias. Rocas sedimentarias, en geología, rocas compuestas por materiales transformados, formadas por la acumulación y consolidación de materia mineral pulverizada, depositada por la acción del agua y, en menor medida, del viento o del hielo glaciar. La mayoría de las rocas sedimentarias se caracterizan por presentar lechos paralelos o discordantes que reflejan cambios en la velocidad de sedimentación o en la naturaleza de la materia depositada. Las rocas sedimentarias se clasifican según su origen en detríticas o químicas. Las rocas detríticas, o fragmentarias, se componen de partículas minerales producidas por la desintegración mecánica de otras rocas y transportadas, sin deterioro químico, gracias al agua. Son acarreadas hasta masas mayores de agua, donde se depositan en capas. Las lutitas, la arenisca y el conglomerado son rocas sedimentarias comunes de origen detrítico.
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216 Las rocas sedimentarias químicas se forman por sedimentación química de materiales que han estado en disolución durante su fase de transporte. La halita, el yeso y la anhidrita se forman por evaporación de disoluciones salinas y la consiguiente precipitación de las sales. En estos procesos de sedimentación también puede influir la actividad de organismos vivos, en cuyo caso se puede hablar de origen bioquímico u orgánico. Esto sucede, por ejemplo, con muchas calizas y diversas rocas silíceas. Como dijimos anteriormente este tipo de
rocas sedimentarias se han formado por la
consolidación de fragmentos derivados de la erosión de rocas preexistentes. Por tanto en nuestro departamento se destaca la abu ndancia de ceniza volcánica cinerita o “poke” que en capas de 1 a 20 metros de espesor y cubriendo extensas áreas de nuestro departamento y que hasta el p resente no a merecido ninguna atención para su industrialización. En vista de que las rocas sedimentarias que afloran en localidades distantes a los centros de consumo, no tienen una importancia económica, no se profundiza en aspectos geológicos de distribución y calidad de estas rocas. En el siguiente cuadro se encuentran los diferentes yacimientos de Oruro de rocas sedimentarias Tipos de rocas ARENAS
SEDIMENTACIÓN ORGANICA
SEDIMENTACIÓN QUIMICA
Yacimientos o Regiones Cerro San Pedro Challapampilla Río Sepulturas Río Paria Río Sora Sora Pazña Huancane Andamarca Lagunillas Pampa Aullaga Alrededor de Coipasa Región servaruyo Crucero Chuquichambi Co Canasa Co Canpana Jay Jay
Las principales aplicaciones de las rocas sedimentarias en las construcciones civiles es muy amplia. Las rocas sedimentarias se utilizan en la construcción de caminos y obras de arte viales. En el país se ha empleado, para el camino Potosí Sucre, las areniscas de Ravelo, para el camino de Cochabamba – Santa Cruz, las areniscas de Pojo, etc. Un uso mayor de las areniscas que tenían un clivaje acentuado, ha sido el enlozado varias ciudades de Bolivia.
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216 Son conocidas las lajas de Tihuanaco y de Milluni en la ciudad de la Paz; las piedras de Viloma en Cochabamba. Las lutitas y conglomerados no han tenido huso ni aplicación en el país. Se puede mencionar, sin embargo, que de la erosión de lutitas, areniscas y conglomerados, entre otras rocas, se forman depósitos de arcillas, arenas y grabas que tienen gran demanda como materiales de construcción. La ceniza volcánica puede dar origen a industrias de fabricación de hormigón poroso para bloques, panales y losas, y otros aplicaciones civiles.
8. Uso de las rocas en construcciones civiles Sabemos que el progreso en general del hombre y su tecnología ha sido a base de las rocas de todo tipo y de toda índole, dándole forma a lo que somos hoy, los lugares donde vivimos, la ropa que vestimos, los medicamentos e incluso hasta la ropa que vestimos. Por lo que detallamos lo siguiente:
Ventajas extracción de la materia prima Ventajas en Extracción en bruto:
Limpiado y aplanado nivelado del lugar donde se está trabajando (esto al extraer todo el material).
Progreso en obras civiles de construcción por la zona del yacimiento (por el costo).
El uso de maquinaria pesada para su extracción facilita el trabajo.
Ventajas de uso en obra fina, bruta o procesada:
Son muy resistentes a las condiciones medio ambientales y golpes.
La arcilla resiste a la compresión 15 [kg/ (cm^2)] (ruptura)
y 1-2 [kg/
(cm^2)] (trabajo).
El vidrio transparente. Muy resistente a la compresión. Resistente a la corrosión aislante eléctrico.
El ladrillo presenta alta inercia térmica, gran dureza, es resistente al desgaste y posee una gran estabilidad química frente a los agentes medio ambientales.
La cerámica es dura, barata, resistente a la flexión, impermeable.
El cemento se endurece al poco tiempo, resistente al fuego, duradero, resistente a la compresión, resistente a la tracción y se puede hacer en la obra.
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216 El yeso es muy abundante al mezclarse con agua, se endurece en poco tiempo y da
buen acabado.
Problemas frecuentes en los materiales pétreos naturales La explotación sostenible de los yacimientos deberá estar dirigida a minimizar al máximo los impactos negativos. Los eslabones fundamentales de los cambios son: el agua, la vegetación y el suelo. Ellos garantizan el equilibrio ecológico. En este sentido una estrategia de corrección deberá formularse según las premisas siguientes: Tratar por todos los medios de alterar en la menor medida posible el equilibrio ecológico. Deben tratarse de mantener intactas o con la menor influencia posible las pendientes y valles de los ríos y las áreas no explotadas del altiplano. Se deben tomar todas las medidas para reducir la extensión del impacto sobre todo a través de las arterias fluviales. Para llevar a cabo la rehabilitación de las zonas dañadas se debe conservar al máximo la capa superficial del suelo y el banco biogenético.
Impacto ambiental:
Alteraciones del suelo y modificación de sus propiedades.
Destrucción de la flora y la fauna.
Contaminación física y química de las aguas superficiales ya que se produce un arrastre de partículas por erosión, que provienen de las superficies devastadas por la lluvia. Estas alteraciones suponen un lapso temporal. Problemas en el Ámbito Laboral, elaboración y usos:
Peligrosidad al momento de extracción o partición a fuerza bruta.
Inestabilidad en ambiente húmedo.
La extracción de materia prima se logra a partir de la utilización de recursos minerales no renovables, que debes ser gestionados ambientalmente de forma correcta, para evitar altos impactos en el medio ambiente.
Los procesos de fabricación de los materiales pétreos consumen altas cantidades de energía, provocando emisiones de CO2 y gases que van a la atmosfera.
La arcilla tiene poa resistencia al salitre.
El vidrio es frágil
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Aplicaciones específicas a) APLICACIÓN DE LAS ROCAS ÍGNEAS EN LAS CONSTRUCCIONES CIVILES.En el campo constructivo las rocas o piedras tienen aplicaciones fundamentales, que por su antigüedad pueden ser considerados como laterales tradicionales, su empleo en mamposterías ciclópeas son conocidas ya sea en cimentaciones, sobre cimentaciones, muros de alzada y de contención, utilizando piedra bolón, cortada, manzana y sillares, en pavimentos de piedra manzana los adoquines, para cordones de acera, sillares de medidas adecuadas para aceras, lozas, para recubrimiento de pisos y muros, lozas pizarras, mármoles para usos ornamentales, mármoles pizarras y piedras de coloración. Cada aplicación determina los factores a tener en cuenta para la elección del material, atendiendo a razones de tipo estético, técnico y económico, por lo que es necesario que las rocas reúnan las siguientes condiciones.
1. Ser homogéneas, compactas y de grano uniforme. 2. Carecer de grietas, coqueras y restos orgánicos etc., lo que se puede apreciar fácilmente porque al golpearlas con un martillo deben tener un sonido claro.
3. Ser resistentes a las cargas que han de soportar 500 Kg/cm 2, las eruptivas a 250 Kg/cm2 las sedimentarias y metamórficas.
4. No deben alterarse por los agentes atmosféricos, humedad, agua, hielo. 5. No ser absorbentes o permeables en una proporción 4-5 % de su volumen. 6. Tener herencia a los morteros. 7. Dejarse labrar fácilmente. Las rocas eruptivas más empleadas son: el granito, por pórfido, el basalto y la traquita. El uso de las rocas en las construcciones es imprescindible ya que su combinación con la arena en el cemento logra una mezcla de gran resistencia para la construcción que se utiliza de muchas maneras.
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216 Agente adherente en los muros de ladrillo. Paro lo cual es necesario tener una materia prima de tamaño regular, por tanto da a cuenta la forma de selección de rocas por medio de tamices. En la clasificación de suelos para usos de ingeniería es necesario utilizar un análisis granulométrico y es una parte importante para la aceptabilidad de suelos. Carreteras, aeropuertos, presas de tierra, diques y otros tipos de terraplenes, en ocasiones se puede usar para predecir movimientos del agua a través del suelo aun cuando los ensayos de permeabilidad se usan comúnmente; también se puede predecir la susceptibilidad de sufrir la acción de las heladas de los suelos en climas muy fríos a parte del análisis granulométrico del suelo. Los suelos muy finos son arrastrados fácilmente en suspensión por el agua que circula a través del suelo y los sistemas de sub. - drenaje colmados con sedimentos a menos que sean protegidos por material granular debidamente gradado, ésta llamada Filtro, puede ser establecido por el análisis granulométrico y este a la vez es un intento de determinar las proporciones relativas de los diferentes tipos de grano presente en una masa de suelo dado, como no es físicamente posible determinar el tamaño real de la partícula independiente de suelo, la práctica solamente agrupa los materiales por rangos de tamaño, para lograr estos se obtiene la cantidad de material que pasa a través de un tamiz con una malla dada pero que es retenido en el siguiente tamiz con malla de diámetro ligeramente pequeño al anterior, relacionando esta cantidad retenida con el total de la muestra a través de los tamices. Los tamices son hechos de malla de alambre forjado con aberturas rectangulares que varían en tamaño desde 10 1.6 mm (4”) en la serie más gruesa hasta el número 400 (0.038 mm) en la serie correspondiente al suelo fino. Todos los sistemas de clasificación utilizan el tamiz N° 200 como punto divisorio, se basa en la cantidad retenida o la cantidad que pasa por este tamiz. Ocasionalmente es deseable conocer la escala aproximada de partículas de suelo menores que el tamiz N° 200, si se presenta esta necesidad el “método del hidrómetro” es c omúnmente utilizado.
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216 El proceso de tamizado no provee información sobre la forma de los granos de suelo que pueden pasas, solamente da información sobre los granos que pueden pasar a través de una malla de abertura de cierto tamaño. Las más pequeñas partículas podrían no haber sido totalmente separadas en el proceso de pulverización, incluso las partículas más finas pueden adherirse de las partículas mayores y no pasar por él tamiza adecuado. La información dada por el análisis granulométrico se presenta en forma de curva. Para poder comparar suelos y visualizar más fácilmente la distribución de los tamaños de granos presentes, y como una masa de suelos típica puede tener partículas que varían entre tamaños de 2.00 mm y 0.075 mm los más pequeños (tamiz N° 200) por los cuales seria recurrir a una escala muy grande para poder dar el mismo peso y precisión de lectura a todas las medidas es necesario recurrir a una presentación logarítmica para los tamaños de partículas. Es evidente que una curva de distribución granulométrica solo se aproxime a la situación real. Esto se debe a las limitaciones físicas para obtener muestras, la presencia de grumos en el suelo, la limitación práctica impuesta por la utilización de mallas, para medir partículas de suelo de forma irregular, y el número de tamices utilizados en el análisis. La exactitud del análisis es cuestionable aún para suelos de grano fino que para gruesos, y en la práctica común de utilizar suelos secados al horno puede influir al análisis en otro tanto; pero se ha encontrado un método confiable de cual se realiza una reproducción que el análisis por tamizado de un suelo de grano fino con más de 4 o 5% de material más fino que el tamiz N° 200, es el de tomar una cantidad secada al horno de ese material, molerla tan fino como se pueda, luego lavarla en tamiz N° 200, secar en horno el residuo, y tamizar a través de una serie de 5 p 6 tamices dentro del rango del tamaño que garanticen puntos para la gráfica. Este método garantiza que poco muy poco polvo se adhiera a las partículas mayores que los grumos de material fino ablandados por el agua se desbaraten y permitan que las partículas de arcilla pasen a través del tamiz y del secado, las partículas aisladas permanezcan separadas, esta utilizada en un microscopio para determinar la forma de los grumos, información suplementaria de la curva de distribución granulométrica.
b) APLICACIÓN
DE
LAS
ROCAS
METAMÓRFICAS
EN
LAS
CONSTRUCCIONES CIVILES.-
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216 De las regiones mencionadas anteriormente se explotan los diferentes tipos de rocas metamórficas las cuales se emplean en la construcción de fachadas y aceras. Los Cuarcitas se utilizan en mampostería, terraplenes y otras obras civiles, pero solamente cuando no se pueden aprovechar rocas de mayor calidad como el granito. Su ocurrencia en lajas esta acondicionada a la existencia de buenos planos de clivaje. La filita o pizarra satinada, por ser muy lisas sus caras, de grano fino y color gris verdoso o negruzco, compuesto de cuarzo, mica, clorita y minerales de hierro. Se divide fácilmente en placas delgadas de brillo sedoso, empleándose para techar y revestir zócalos. Las pizarras empleadas para techar se hallan en el comercio en sus formas fundamentales: cuadrada, rectangulares, y circular
c) APLICACIÓN
DE
LAS
ROCAS
SEDIMENTARIAS
EN
LAS
CONSTRUCCIONES CIVILES. Las principales aplicaciones de las rocas sedimentarias en las construcciones civiles son muy amplias. Las rocas sedimentarias se utilizan en la construcción de caminos y obras de arte viales. En el país se ha empleado, para el camino Potosí Sucre, las areniscas de Ravelo, para el camino de Cochabamba – Santa Cruz, las areniscas de Pojo, etc. Un uso mayor de las areniscas que tenían un clivaje acentuado, ha sido el enlosetado varias ciudades de Bolivia. Son conocidas las lajas de Tiahuanaco y de Milluni en la ciudad de la Paz; las piedras de Viloma en Cochabamba. Las lutitas y conglomerados no han tenido huso ni aplicación en el país. Se puede mencionar, sin embargo, que de la erosión de lutitas, areniscas y conglomerados, entre otras rocas, se forman depósitos de arcillas, arenas y grabas que tienen gran demanda como materiales de construcción. La ceniza volcánica puede dar origen a industrias de fabricación de hormigón poroso para bloques, panales y losas, y otras aplicaciones civiles. 6.1.
Detalles de construcción de uso de los materiales pétreos
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216 Se utilizan para construcciones arquitectónicas o de obra civil, ornamentación, etc. Alguno de los ejemplos del uso de estos materiales el yeso, que mezclado con agua se puede utilizar en la construcción de bóvedas, tabiques, placas y moldes, así mismo el cemento y hormigón. Sin embargo, se emplean principalmente en el área de ingeniería civil o arquitectura, ya que se usan para fabricación de estructuras, columnas, elementos decorativos, etcétera. También se emplean en la elaboración de carreteras, vías férreas, esculturas, recubrimiento de paredes y suelos. Así pues, este tipo de materiales se han vuelto importantes en la industria ya que se utilizan en todo tipo de proyectos, desde lo más sencillo como elaborar firmes de carretera, revestimientos de pavimentos, hasta algo más complejo como pueden ser edificios de grandes proporciones. Usos:
Yeso: es un mineral formado por sulfato de calcio hidratado, compacto o terroso, generalmente blanco, que tiene la propiedad de endurecerse rápidamente cuando se amasa con agua, y se emplea en la construcción y en la estructura.
Cemento: es una mezcla de calizas y arcillas pulverizadas a grandes temperaturas, con adición de yeso que al entrar en contacto con el agua, desarrolla la capacidad de unir fragmentos de grava y arena, para formar un sólido único o piedra artificial, conocida con el nombre de concreto hidráulico.
Mortero: son mezclas plásticas obtenidas con el aglomerante, arena y agua, que sirve para unir piedras o ladrillos que integran las obras de fábrica y para revestirlos von enlucidos o revocos.
Hormigón: es el producto resultante de la mezcla de un aglomerante, arena, grava o piedra machacada y agua. Se puede considerarse también como el resultado de agregar a un mortero grava o piedra machacada. Relleno en las vigas de encofrado de cemento. Relleno en las vigas pretensadas. Parte imprescindible en la construcción de los cimientos
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9. Principales yacimientos pétreos en explotación cercanos a la ciudad de Oruro 9.1. Cantera San Román NOMBRE UBICACIÓN FORMA DE EXPLOTACI N FORMA DE CONTRATACIÓN TRANSPORTE
SAN ROMAN SAN PEDRO VISTA POSTERIOR EXPLOSIVOS, COMBOS Y OTROS POR CUBOS VOLQUETES
Explotación del producto, son las rocas azules o un poco más oscuro y también blanco, El tipo de explotación es por cubos, la maquinaria que usan es independiente, los que tengan volquetes pueden trabajar libremente en la cantera, el número de personal es variable pero entre los fijos son 12 a 15 o a bases hasta 20 personas
Los productos ofertados por la cantera son:
Roca azul o un poco más oscura (primera calidad son muy resistentes)
Roca blanca (baja calidad de baja resistencia)
Estas rocas se usan de la siguiente forma:
Pequeños se usan como gravilla
Medianos se usan para empedrados (cuartos, aceras, etc.)
Grande se usan para sobre cimiento
Y los más grandes se usan como cimiento
Los cubos de las rocas son de aproximadamente de 40 Bs. Esto varia respecto de la calidad o el tamaño
El tipo de transporte más usado son los boquetes
La cantidad de producto de venta son:
Diarios 4 cubos (aproximados)
Mensual 100 cubos (aproximado)
Anual 1200 cubos (aproximado)
9.2. Cantera San Pedro
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La Cantera San Pedro realiza explosiones controladas con polvora o dinamita dependiendo de la dureza del material. Utilizan maquinaria independiente además que cuentan con 12 trabajadores actualmente.
Sacan piedra azul, café y blanca.
Utilizan piedra grande para machon, más grande para empedrado de cuarto, más grande sobre cimiento y un poco más grande para cimiento.
El cubo de piedra azul está a 40 bs.
Se extrae por pala y picota, por la proximidad a la ciudad no usan voladura. Si son demasiado grandes, usan solo pólvora.
Por persona sacan 4 cubos. Además que trabajan sin horario. Sacan producto:
48 cubos diarios
1440 Cubos mensuales
17520 Cubos anuales
El material se transporta mediante volquetes.
9.3. Cantera La Víbora En esta cantera ya no se explota el material pero se pudo observar gran existencia de pizarra, que es usada para el relleno en las construcciones civiles.
9.4.Cantera Iroco
En iroco explotan piedra relleno:
Pizarra
arena
El producto se explota por voladura, para suavizar el material, usan:
Pala
Excavadora
Volquete
El material es para contrición de casa. El precio es de 4 cubos en 140 bs.
Lo transportan mediante volquetes.
Entre 7 cubos y 15 cubos sacan al día.
9.5. Cantera San Cristóbal
En principio la explotación en esta cantera se realiza muy diferente a las demás canteras, en esta se explotan en familias integras haciendo un esfuerzo muy grandioso.
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En la cantera San Cristóbal extraen la roca por medio de dinamita y después la cortan en pedazos de mediano tamaño de forma rectangular, de forma que pudieran utilizarla como materia bruta.
El costo de la piedra bruta sale a un promedio de 15 bolivianos, de la misma manera el costo del transporte consta de 60 a 80 Bolivianos hasta el lugar de la obra determinada
El transporte se lo realiza con volquetes
La producción es de 4 cubos /día por trabajador. Es bueno informar que la manera de producción es en cantidad disminuida.
9.6. Cantera Cala Cala
La explotación es de la piedra porzolana que se va estrictamente a la Empresa Cemento Emisa, es decir que va para la fabricación del cemento, el tipo de explotación es por maquinaria, cuentan con:
2 volquetes
Una pala frontal
Cuentan con 6 socios, no trabajan con cuadrillas. Utilizan voladura ingresan con cápsulas y un guía luego masa. En la cantera perforan a pulso entre 1.20 y 1.50 m después proceden a usar el explosivo. Usan una zarandora para escoger el producto fino.
Los productos que ofertan son las rocas porzolanas, existen duros y suaves, además de la pizarra.
El producto se utiliza exclusivamente para el cemento y la pizarra que se encuentra se usa para el relleno de construcciones civiles. El costo por cubo del producto es de 17Bs.
Se transportan mediante volquetes alquiladas que hacen 3 viajes cada uno.
La cantidad del producto es:
84 toneladas diarias.
2520 Toneladas mensuales.
30660 Toneladas anuales.
9.7. Cantera Luminosa La Cantera Luminosa es una coperativa con San Pedro, por tantom sacan el mismo material.
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216 Sacan piedra azul, café y blanca. Utilizan maquinaria independiente, quien quiere trae su volquete, ellos cargan la cantidad. Cuentan con 12 trabajadores.El cubo de piedra azul está a 40 bs. Utilizan piedra grande para machon, más grande para empedrado de cuarto, más grande sobre cimiento y un poco más grande para cimiento. Se extrae por pala y picota, por la proximidad a la ciudad no usan voladura. Si son demasiado grandes, usan solo pólvora. Por persona sacan 4 cubos. Además que trabajan sin horario.
9.8. Cantera Cóndor En esta cantera ya no se explota el material pero se pudo observar gran existencia de piedra blanca.
9.9. Cantera Flores
La explotación de la cantera son rocas para cimentos y puentes lo que no sirve para tal trabajo se usan como relleno, el tipo de explotación es por cubos, la maquinaria que se usan son:
3 volquetes de 12 cubos (en tiempo de lluvia se usan solo de 8 cubos)
1 retro
1 pala
En la voladura trabajan 3 a 5 personas mínimo
Los productos ofertados por la cantera son:
Roca dura, las cuales se parten con compresora
Roca semi-dura, las cuales se parten con combo
Pizarra
Las rocas ofertadas por la cantera se usan para cimientos y para puentes y el costo unitario son:
1 cubo a 56 Bs. (aproximado)
Es tipo de transporte que usan son volquetes de 12 cubos y de 8 cubos en tiempo de lluvia.
La cantidad de producto que se vende son:
Por dia son 100 cubos
Mensual son 2000 cubos
Anual son 24000 cubos
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9.10.
Cantera Petición Mamani
En esta cantera ya no se explota el material pero se pudo observar gran existencia de pizarra, que es usada para el relleno en las construcciones civiles.
10. Mapa de ubicación de todas las Canteras
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11. Principales Yacimientos en Bolivia En nuestro medio podemos encontrar canteras originales de donde se ha sacado la roca utilizada para la construcción de edificios históricos o monumentos artísticos (como estatuas, M AT E R I AL E S D E C O N S TR U CC I ÓN
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216 por ejemplo). Se comparan láminas delgadas de los materiales de construcción y de las posibles canteras En Bolivia podemos encontrar distintas rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias, diferenciando los minerales que la componen, las texturas y los procesos que se h an producido. En este caso se diferencian una riolita, un basalto olivínico, una caliza nummulíca y un gneiss.
El análisis que se realiza para emplear materiales aptos para la construcción está basado en el estudio de la composición y proceso de fabricación de materiales artificiales de construcción (mortero, ladrillo...). En este caso, nos encontramos con una fotografía de una imagen microscópica con nicoles cruzados de un mortero de cal y yeso. El mortero de cal, de color rojo ante la tinción de para carbonatos, aparece rodeado por mortero de yeso que presenta una mayor cantidad de poros y grietas. La mayor parte de estas grietas se deben a procesos de disolución. Parte del yeso disuelto ha vuelto a precipitar en la superficie externa y en las grietas formando una costra de este mineral.
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12. Recomendaciones y Análisis RECOMENDACIONES En nuestro recorrido pudimos experimentar una serie de sensaciones algo desagradables por el mal trato de algunos de los responsables de las canteras por lo que recomendamos visitar estos lugares con personas que ya conozcan el terreno como ser el auxiliar.
Como estamos en temporada de lluvia recomendamos usar botas o botines. Para las canteras que son un poco más alejadas se recomienda ir en auto particular.
ANÁLISIS La cantera la Víbora tiene piedras metamórficas por estar mezclada con pizarra, se puede ver que la explotación ya no se realiza al igual que en la cantera del Cóndor Las canteras San Román, la Luminosa y San Pedro son unas de las mejores de nuestro país, la característica de esta piedra es tener bastante cuartita la cual de dureza y calidad para la construcción se utiliza bastante para los cimientos en piedra bruta y también dan forma a estas piedras las cuales de utilizan para zapatillas en las construcciones, estas piedras son muy requeridas en nuestro medio y en el interior del país. La cantera de Iroco produce piedras rojizas, son piedras metamórficas las cuales no son tan recomendables por ser muy blandas, pero estas rocas son muy buenas para el relleno y realizar encofrados en cimientos.
13. Bibliografía Biblioteca Atrium de la Construcción
Tomo I
https://recursostecno.wikispaces.com/file/view/materiales+petreos+espa%C3%B1ol.pdf www.ecured.cu/Estructura_terrestre https://www.salonhogar.net/Salones/Ciencias/46/Corteza_Terrestre/Corteza_terrestre.htm Materiales de Construcción Enciclopedia Autodidáctica Océano Yacimientos Pétreos
Arq. Jorge Saravia Valle Ed.1987. Ed.1996. Stryll
Geografía y recursos naturales de Bolivia Ismael Montes de Oca Materiales de Construcción
Félix Orús Asso
ROCAS ÍGNEAS https://es.wikipedia.org/wiki/Roca_%C3%ADgnea M AT E R I AL E S D E C O N S TR U CC I ÓN
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERIA CIVIL CIV 1216 AFLORAMIENTO DE ROCAS ÍGNEAS EN ORURO http://www.udape.gob.bo/portales_html/portalSIG/atlasUdape1234567/atlas10_2009/h tml/La%20geograf%C3%ADa%20de%20bolivia.pdf ROCAS METAMORFICAS https://es.wikipedia.org/wiki/Roca_metam%C3%B3rfica ROCAS SEDIMENTARIAS https://es.wikipedia.org/wiki/Roca_sedimentaria https://sites.google.com/site/rodrigoisla14/home/materiales-petreos/4-aplicaciones-delos-materiales-petreos/4-1-ejemplos-de-materiales-petreos www.aulatecnologia.com/ESO/TERCERO/teoria/petreos/materialesconstruccion.htm https://es.m.wikipedia.org/wiki/Materiales_pétreos http://es.slideshare.net/mobile/vanepenaranda/ptreos-procesados
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