Unidad-3.2-Rocas-Igneas-Rev2014-Doc.pdf

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO DE GEOTECNIA

Geología Aplicada

Unidad 3

Prof. Ingra. Susan Campos de Orellana Materiales de la la Tierra

Doc No 4: Ciclo I Revisado Marzo 2014. Pág. 1 /27

3- MATERIALES DE LA TIERRA.

3.2 ROCAS La roca es un agregado de minerales, aunque puede estar formada por un solo mineral, en cuyo caso son llamadas: rocas monominerales, por ejemplo: Dunita (olivino puro), mármol blanco (calcita pura recristalizada), etc. En Ingeniería Civil, el concepto de roca se refiere a un material duro, consolidado y/o pesado, por lo que cuando sea necesario, ha de ser removido mediante voladura.

3.2.1.. CLASIFICACIÓN 3.2.1 CLASIFICACIÓN Y CICLO DE LA LAS S ROCAS CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS En general, la clasificación de una roca se establece a partir de su composición mineral y textura. A esos criterios puramente descriptivos se unen las características genéticas, su composición química, forma y estructura del yacimiento, etc. De acuerdo a su origen se ha dividido a las rocas de la tierra en tres grupos principales: a) Rocas ígneas b) Rocas sedimentarias y c) Rocas metamórficas.

Fig. No 3.1: Tipos de roc as de acuerdo acuerdo a su g énesis.

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO DE GEOTECNIA

Geología Aplicada

Unidad 3

Prof. Ingra. Susan Campos de Orellana Doc No 4: Ciclo I Revisado Marzo 2014. Pág. 2 /27

Materiales de la la Tierra

El CICLO DE LAS ROCAS ROCAS Con la información anterior, nos damos cuenta que unos tipos de rocas pueden dar origen a otras. Por ejemplo, unas rocas ígneas pueden sufrir un proceso erosivo que dé origen a sedimentos que más tarde conformarán rocas sedimentarias. Las rocas sedimentarias pueden dar origen a rocas metamórficas, proceso causado por la presión y la temperatura. Estas rocas metamórficas podrían fundirse formando un magma que finalmente diera origen a rocas ígneas. En realidad, cualquier roca puede ser el origen de rocas de los otros dos tipos, siempre y cuando se den las circunstancias adecuadas. Los ejemplos propuestos nos valen para comprobar que efectivamente es un ciclo cerrado, que recibe el nombre de ciclo geológico, tal como lo muestra la figura siguiente.

Intemperismo y erosión

Transporte y sedimentación SEDIMENTOS

ROCAS IGNEAS

Litificación (compactación y cementación)

Enfriamiento y Solidificación cristalización

ROCAS SEDIMENTARIAS MAGMA

ROCAS

Fusión

Metamorfismo (calor (calor y presión)

METAMORFICAS

Fig. No 3.2: Ciclo g eológico de las rocas.

Si no sufre interrupciones, el ciclo se desarrollara completamente, como se indica en el círculo externo, a partir del magma, pasando por las rocas ígneas, los sedimentos, sedimentos, las rocas sedimentarias y las metamórficas, para transformarse nuevamente en magma. Sin embargo, el ciclo se puede interrumpir en diversos puntos a lo largo del circuito para seguir el camino indicado por algunas flechas que cruzan marcadas en el esquema.

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO DE GEOTECNIA

Geología Aplicada

Unidad 3

Prof. Ingra. Susan Campos de Orellana Materiales de la Tierra


3.2.2. Naturaleza y generación de magma Los geólogos emplean el termino magma para el material de roca fundida que está bajo la superficie y lava para el magma que llega a la superficie, así el magma es un fundido rocoso formado principalmente por minerales silicatados, óxidos y otras especies, que contiene gran cantidad de gases, y que constituye la fracción volátil del magma, así también de cristales y fragmentos de rocas que constituyen la fracción sólida. La fracción volátil procede esencialmente de los gases y vapores existentes en la zona donde se genera el magma y en pequeña escala de los que este ha ido incorporando durante su ascenso. La fracción sólida de un magma procede fundamentalmente del propio fundido, ya que una parte del mismo cristaliza durante su ascenso hacia zonas superficiales, algunos magmas pueden contener restos de materiales a partir del cual se han generado, así como del que han atravesado en su ascenso. El magma se encuentra en las capas superficiales del manto (astenósfera) o en las zonas más profundas de la corteza terrestre. Puede ascender directamente a la superficie (efusión) o cristalizar dentro de la corteza en un ascenso lento con marcados procesos de asimilación y diferenciación (intrusión). En su ascenso provoca metamorfismo de contacto. Además, existen ciertas zonas de la litosfera en las que se manifiesta actividad magmática. En las zonas de subducción se produce vulcanismo y plutonismo de origen superficial, mientras que en los puntos calientes y dorsales es donde el magma, proveniente de la base del manto, aflora en superficie. En estas zonas, aunque los procesos geológicos que se producen son claramente diferentes, se generan temperaturas muy elevadas que si se acompañan de disminución de la presión, como en el caso de placas que se separan, dan lugar a procesos de fusión de rocas.

Fig. 3.3 El origen de los magmas en relación con la dinámica de los bor des de placas.


Geología Aplicada

Unidad 3


Materiales de la Tierra

Existen varios criterios de clasificación de los magmas, los cuales el más importante es el referido a su composición química. Clasificación de los tipos m ás comunes de magmas de acuerdo a su composic ión físico-química

Tipo de magma

Ácidos (félsico)

Básicos (máfico)

% Sílice

> 65% (con alto contenido en Al y muy pobre en Fe y Mg) Entre 45% Y 52% (Alto contenido en fe y Mg, muy bajo en Al)

Intermedios

Entre 52% Y 65% (bajo contenido en Al y alto contenido en Fe y Mg)

Ultrabásicos

< 45%

Temperatura

Viscos idad

Rocas que forman

< 800 ºC - 850 ºC (en promedio)

Alta

Granitos

En torno a 1000 ºC

Baja

Basaltos

Entre 900 ºC y 1200 ºC

Intermedia

Andesitas

La menor de los 4 tipos

Peridotitas

< 1700 ºC

La composición química de los magmas, se deduce de la que corresponde a sus productos de consolidación, es decir; de las rocas ígneas. La temperatura de los magmas, depende de su composición química y puede oscilar entre los 700 o C. y los 1200 o C. En magmas pobres en SiO, como en el caso de los basálticos, se ha establecido temperaturas entre 1200 oC y 1000 oC, mientras que en lavas ricas en SiO, se obtienen temperaturas entre 700 oC y 900 oC. El agua es el gas magmático más abundante, aproximadamente un 90% del volumen total de los gases magmáticos. Otros gases presentes son el CO2, CO, SO 2, H, HF y HCl. La


Geología Aplicada

Unidad 3



cantidad de gases que pueden estar disueltos en un magma depende, además de la composición química de éste, de la temperatura y la presión a que este está sometido. Estos 3 factores considerados del magma: composición química, temperatura y presencia de gases, controlan su viscosidad y la densidad. En general, la viscosidad de un magma es mayor a medida que el porcentaje de silicio y de oxigeno aumenta. Por el contrario, la densidad disminuye al disminuir el porcentaje de estos elementos.

3.2.3 Diferenciación magmátic a Cuando un magma se enfría, generalmente hay un orden definido de cristalización de los diversos componentes minerales.

SERIE DE REACCIONES DE BOWEN: Durante el movimiento ascendente, el magma transfiere parte del calor a las rocas circundantes y se enfría, dándose una división del mismo en diversos componentes, en su fase fundida se da una división entre los componentes livianos y pesados por densidad. Bowen descubrió que los silicatos se pueden ordenar en dos series de cristalización. Cada uno de los minerales que integran las dos series de cristalización se deriva del mineral precedente, como resultado de una reacción química con el líquido remanente del magma. Por esta razón, estas dos series se llaman: Serie de Reacciones de Bowen. La serie de reacciones de Bowen (Fig. 3.4), consta de una serie de reacción continua y otra discontinua, por lo que a ambas series, junto a la separación del magma y la formación de los cristales conducen a lo que se denomina: Diferenciación magmática.

F

Fig. No 3.4: Serie de Reaccion es de Bow en.


Unidad 3

Geología Aplicada Prof. Ingra. Susan Campos de Orellana



Se denomina serie discontinua ya que los cristales formados son sustituidos por otros de estructura distinta y más compleja cuando salen a la superficie y la temperatura cambia. En esta rama discontinua que solo contiene silicatos ferromagnesianos, un mineral cambia para convertirse en otro dentro de gamas de temperaturas específicas. Al descender la temperatura llega a una gama en la que un mineral determinado empieza a cristalizarse. Una vez que se forma un mineral, reacciona con el magma líquido restante de modo que se forma el siguiente mineral en la secuencia. Por ejemplo, el Olivino es el primer silicato ferromagnesiano en cristalizarse. Al seguir enfriándose, el magma llega a la gama de temperatura en la que el piroxeno (augita) es estable y sobreviene una reacción entre el olivino y el material fundido restante y entonces se forma el piroxeno (augita). Con el continuo enfriamiento tiene lugar una reacción similar entre el piroxeno y el material fundido; la estructura del piroxeno se reordena para formar el anfíbol (hornblenda). El posterior enfriamiento causa una reacción entre el anfíbol y la materia derretida; su estructura se reordena para que se forme la estructura típica de hoja de la mica biotita. Aunque las reacciones antes descritas tienden a convertir un mineral en el siguiente de la serie, no siempre son completas. El olivino podría tener un borde de piroxeno, que indicaría una reacción incompleta. Si un magma se enfría con la rapidez suficiente, los minerales formados inicialmente no tienen tiempo de reaccionar con el material fundido y todos los silicatos ferromagnesianos de la rama discontinua pueden quedar en una roca. En cualquier caso, para cuando la biotita se ha cristalizado, ya se han utilizado esencialmente todo el magnesio y el hierro presentes en el magma original. Los feldespato plagioclasa (silicatos no ferromasgnesianos), son los únicos minerales de la rama continua de la Serie de reacciones de Bowen, llamada continua debido a que los minerales tienen la misma estructura y solo se desordenan en la proporción de sodio y calcio. La plagioclasa rica en calcio se cristaliza primero y al proseguir el enfriamiento reacciona con el material fundido, mientras la plagioclasa que contiene proporcionalmente más sodio se cristaliza hasta que todo el calcio y el sodio se han utilizado. En muchos casos, el enfriamiento es demasiado rápido para que ocurra la transformación completa de la plagioclasa rica en calcio a la plagioclasa rica en sodio. La plagioclasa que se forma en estas condiciones se zonifica, lo cual significa que tiene un núcleo rico en calcio, rodeado de zonas progresivamente más ricas en sodio. El magnesio y el hierro, por un lado, y el calcio y el sodio por otro, se consumen a medida que ocurre la cristalización a lo largo de las dos ramas en la serie de Reacciones de Bowen. De acuerdo con esto, cualquier magma que haya quedado se enriquece con potasio, aluminio y silicio. Estos elementos se combinan para formar el feldespato potásico (ortoclasa) y si la presión del agua es alta se formara el silicato de la hoja de mica moscovita. Cualquier magma restante es predominantemente silicio y oxigeno (sílice), el cual forma el mineral cuarzo (SiO2). La cristalización del feldespato potásico y el cuarzo no es una verdadera serie de reacciones porque se forman independientemente, más que a partir de una reacción de la ortoclasa con la materia fundida restante.


Geología Aplicada

Unidad 3



Finalmente, cuando el magma termina de enfriarse se obtiene como producto ya sea una roca llamada: gabro , cuando el proceso de enfriamiento es lento o una roca llamada; basalto , cuando el enfriamiento es rápido.

Fig. No 3.5: Estructu ra de minerales s ilicatos.


Unidad 3




3.2.4. Rocas ígneas o magm áticas. Origen de las roc as ígneas

Generalmente un magma tiene un peso específico menor que una roca sólida, por eso puede ascender apoyado por la alta presión y por los gases dentro del mismo y como factor muy importante por un régimen tectónico de expansión. A medida que asciende, la diferencia de temperatura cada vez es mayor entre el magma y las rocas encajantes, lo que conducirá a una solidificación.

En el trayecto en que el magma va desde su lugar de formación a la superficie de la tierra, este puede solidificarse en diferentes lugares y a diferentes velocidades de enfriamiento, lo que condiciona el tipo de roca magmática que se forma. Rocas intrusiv as: plutónic as, filonianas y/o hi pabisales

Si un magma se solidifica antes de llegar a la superficie terrestre (debido a que no alcanza a subir por falta de presión), entonces da lugar a que se formen las rocas magmáticas intrusivas (fig. 3.6); si lo hace a gran profundidad, dentro de cámaras magmáticas, se consideran rocas plutónicas (cuerpos intrusivos muy grandes, llamados batolitos), y, si lo hace en profundidades más moderadas dentro de fracturas, entonces se van a formar diques, stocks o lacolitos, los cuales pertenecen a las rocas filonianas o hipabisales . Rocas extrusivas, efusivas o volcanicas.

En otros casos, si el magma asciende hasta llegar a la superficie y da lugar a fenómenos volcánicos, estos derivan a la formación de rocas magmáticas volcánicas, llamadas también rocas extrusivas o efusivas . (fig. 3.6)


Unidad 3




Rocas Volcánicas

Rocas Hipabisales

Rocas intrusivas

Fig. No 3.6 Emplazamiento de las rocas magmáticas plutónicas.

3.2.4.1 Textura y composición de las rocas ígneas. Textura de las rocas ígn eas

El término textura se aplica al aspecto general de una roca. Al referirnos a la textura de las rocas ígneas , hablamos específicamente del tamaño absoluto y relativo, forma y arreglo o entrelace de sus granos minerales. •

Textura granul ar (fanerítica)

La textura granular es la más característica en las rocas plutónicas, implica que todos los minerales están cristalizados y forman granos, esto debido a que el magma se enfrió a una velocidad relativamente lenta, lo que le permitió tener tiempo de formar granos que, a simple


Unidad 3




vista se pueden ver en los ejemplares de mano. Las rocas que se componen de tales granos minerales grandes se llaman rocas de grano grueso.

Roca de textura granular o fanerítica.

•

Textura Porfirítica

Se da cuando en una roca resultante, esta tiene grandes cristales incrustados en una matriz de cristales más pequeños. Los grandes cristales que hay en una roca de este tipo se denominan; fenocristales (crecidos en condiciones plutónicas), mientras que la matriz de cristales más pequeños se denomina mesostaza o pasta. Una roca con una textura de este tipo se conoce como pórfido .

Roca de textura porfiritica

•

Textura vítrea o hialina

Este tipo de textura se da cuando durante algunas erupciones volcánicas la roca fundida es expulsada hacia la atmósfera donde se enfría rápidamente. Este enfriamiento rápido produce que los iones desordenados se “congelen” antes de poder unirse en una estructura cristalina ordenada. Un ejemplo, es la obsidiana, un tipo común de vidrio natural, de aspecto similar a una pieza oscura de vidrio corriente o manufacturado. Aun cuando la obsidiana, con su textura vidriosa, no se compone de minerales, se la considera una roca ígnea.


Unidad 3




Roca de textura vítrea (obsidiana)

•

Textura afanítica

La presentan las rocas ígneas que se forman en la superficie o como masas pequeñas dentro de la corteza superior donde el enfriamiento es relativamente rápido, dando como resultado una estructura de grano muy fino denominada: afanítica. Por definición, los cristales que constituyen las rocas afaníticas son demasiado pequeños para que los minerales individuales se distingan a simple vista.

Roca de textura afanitica

•

Textura vesicular

Se puede observar en muchas rocas afaníticas en las cuales se pueden ver los huecos dejados por las burbujas de gas que escapan conforme se solidifica el magma. Esas aberturas esféricas o alargadas se denominan vesículas y son más abundantes en la parte superior de las coladas de lava, donde el enfriamiento se produce lo bastante rápido como para conservar las aberturas producidas por las burbujas de aire en expansión.


Geología Aplicada

Unidad 3



La escoria es una roca volcánica que exhibe textura vesicular.

•

Textura pir oclástica o fragmental

Este tipo de textura caracteriza a las rocas ígneas formadas por actividad volcánica explosiva. Las partículas expulsadas pueden ser cenizas muy finas, gotas fundidas o grandes bloques angulares desprendidos de la chimenea volcánica durante la erupción. Las rocas ígneas formadas por estos fragmentos de roca se dice que tienen una textura piroclástica.

Roca de textura piroclástica. Esta roca presenta fragmentos de roca angulares englobados en una matriz de cenizas de color claro.


Unidad 3




Composición de las rocas ígneas

Las rocas ígneas como los magmas, se caracterizan como máficas (45 a 52% de sílice), intermedias (53 a 65% de sílice) o félsicas (>65% de sílice). El magma original desempeña un papel importante en la determinación de la composición mineral de las rocas ígneas; no obstante un mismo magma puede producir diversas rocas ígneas porque su composición puede cambiar como resultado de la secuencia en las cual se cristalizan los minerales, así como el asentamiento del cristal, la asimilación y la mezcla del magma. Conforme el magma se enfría y solidifica, los componentes que lo constituyen se combinan para formar dos grupos importantes de silicatos. •

Los silicatos oscuros (o ferromagnesianos ), ricos en hierro y en magnesio, o en ambos y normalmente con bajo contenido en sílice.

•

Los silicatos claros , con cantidades mayores de potasio, sodio y calcio que de hierro y magnesio. Como grupo, estos minerales son más ricos en sílice que los silicatos oscuros.

Las rocas ígneas pueden estar compuestas mayoritariamente por silicatos oscuros o claros, o por miembros de los dos grupos combinados en varias proporciones y cantidades.


Unidad 3




Fig. No 3.7 Clasificación de las rocas ígneas, según su composic ión m ineralógica.

3.2.4.2 Clasificación de las rocas ígneas. Para la clasificación de las rocas ígneas se conocen varios sistemas. Todos ellos son artificiales en un detalle o en otro y todos se basan en ciertas características que no se pueden determinar en el campo o en ejemplares de mano. Sin embargo, los petrográficos determinantes en la clasificación de una roca ígnea son: a) la textura y b) la composición mineralógica. Las figuras que se muestran a continuación corresponden a un diagrama simplificado de la clasificación de rocas ígneas de Streckeisen (1966) y a la clasificación de campo o en ejemplares de mano de rocas ígneas en relación con porcentajes en la composición mineralógica y la textura de la roca.


•

Unidad 3




Clasificación de la Unión Internacional de Geociencias (IUGS) de rocas ígneas.

El diagrama "STRECKEISEN" o "QAPF" es actualmente el diagrama más "oficial" en la denominación de las rocas ígneas. Esta clasificación elaborada por Streckeisen, discrimina perfectamente los diferentes tipos de rocas ígneas. El diagrama permite en una manera bastante fácil la denominación de rocas plutónicas y volcánicas, los límites entre las diversas rocas se establecen en función de los minerales esenciales y sus proporciones relativas, y se aplica tanto a rocas intrusivas,hipabisales (subvolcánicas) como extrusivas (volcánicas). En el caso de las rocas plutónicas y diques completamente cristalinos, la clasificación se basa en el contenido mineral modal. El contenido mineral modal significa la participación cuantitativa de los minerales en porcentajes de volumen global de la roca en cuestión y se puede determinar cuantitativamente. Solamente el contenido modal de 4 minerales en una muestra (y la textura) definen al final el nombre de la roca. Existen solamente pocas excepciones: Nombres como " Ignimbrita " ó "piedra pómez" no tienen su origen en este diagrama. Además todas las rocas con un contenido menor al 10 % en Q-A-P-F (la suma del contenido modal en cuarzo + feldespato alcalino + plagioclasa + feldespatoides no alcanza el 10 %) se tratan en otro diagrama. La forma de representación consiste en un doble diagrama triangular (figuras 3.8 a 3.10), en el que la ubicación de cada roca corresponde a la localización de un punto, la cual vendrá determinada por la proporción relativa de los parámetros mineralógicos representados en cada vértice. Cada vértice contiene al 100% del parámetro que representa. Los parámetros que se tienen en cuenta son: 1. Parámetro Q = Cuarzo 2. Parámetro A = Feldespatos alcalinos (ortoza, microclima, sanidina, anortoclasa y albita) 3. Parámetro P = Plagioclasas. Se excluye la plagioclasa albita, ya que interviene como feldespato alcalino. 4. Parámetro F = Feldespatoides (grupo de tectosilicatos minerales parecidos a los feldespatos pero con una estructura diferente y ap roximadamente un tercio menos de contenido de sílice). Los dos triángulos se excluyen mutuamente, ya que el cuarzo y feldespatoides son incompatibles. La línea AP corresponde a la zona donde se proyectarían las rocas saturadas (cuando no contiene cuarzo primario ni minerales incompatibles con este) y separa los campos de las rocas subsaturadas (minerales incompatibles con el cuarzo) en el triangulo inferior. Así pues, una roca será representada por las proporciones relativas de los parámetros que define uno de los dos triángulos, por lo que tendremos que en el triángulo superior QAP=100 y en el inferior APF=100.


Unidad 3




Fig. No 3.8 Diagrama de Clasifi cación de las roc as (Streckeis en.)


Fig. 3.9

Geología Aplicada

Unidad 3



Fig. 3.10

Fig. No 3.9 y 3.10: Diagrama (Streckeisen) de Clasificació n de roc as intrusivas y extrusiv as respectivamente.

Fig. 3.11 : Ejemplo del cálculo para encontrar el punto en el triángulo.


•

Geología Aplicada

Unidad 3



Clasificación de campo o en ejemplares de mano de rocas ígneas

Esta clasificación se presenta en forma tabular junto con una grafica (fig 3.12) que muestra la proporción de silicatos en cada tipo de roca ígnea. La grafica da una idea más clara de la progresión continua desde los tipos de roca en las que predominan los minerales de color claro hasta los tipos de rocas en las que predominan los minerales de color oscuro. Los nombres de las rocas son asignados arbitrariamente tomando como base la composición mineralógica media y la textura. Rocas ígneas de colo r claro.

Las rocas ígneas del “lado claro” de la carta de clasificación son de color claro y tienen un peso especifico menor que el de las rocas del lado opuesto. Algunas veces se les menciona como rocas “siálicas”, su composición está dominada por los granitos y granodioritas y por las rocas afines. Se ha calculado que los granitos y granodioritas juntos constituyen el 95% de aquellas rocas que se han solidificado a partir de u magma contenido dentro de los 16 Km. exteriores de la superficie terrestre. Las rocas de igual composición mineralógica que el granito, pero que presentan textura fina se llaman: riolitas. El equivalente vítreo del granito se llama obsidiana, si bien figura en el lado “claro”, por lo común es de color negro, sin embargo, fragmentos suficientemente delgados para ser traslucidos, se ven contra la luz de color blanco ahumado. Rocas ígneas de color oscuro.

Son designadas algunas veces con el nombre colectivo de sima. Se calcula que el 98% del volumen total de roca formada por magma que ha escurrido sobre la superficie de la tierra está formado por basalto y andesitas. El basalto es una roca de grano fino, la roca de grano grueso equivalente es el gabro Rocas ígneas intermedias - composic ión

La roca andesita, es el nombre dado a las rocas ígneas de grano fino, de composición intermedia entre el granito y el basalto. Estas rocas fueron identificadas en un principio en las montanas de los Andes, América del sur, por lo que de allí deriva su nombre. Rocas ígneas int ermedias - textura

Si recorremos de la parte superior a la parte inferior del cuadro de la Fig. 3.12, observaremos que las texturas de las rocas gradúan continuamente del grano grueso al grano fino, mientras que la composición permanece igual. Además de estas texturas, algunas de las rocas pueden tener textura porfirítica (granos de dos tamaños claramente diferentes), por lo que cuando los cristales mas grandes (fenocristales) constituyen menos del 25% del total, el adjetivo porfirítico se usa para modificar el nombre de la roca, por ejemplo, granito porfirítico , pero cuando estos fenocristales sean más del 25%, la roca se llamara pórfido. La composición de un pórfido y la textura de su matriz, se indican usando el nombre de la roca, como por ejemplo, pórfido de andesita o pórfido andesítico


Unidad 3




Fig. 3.12 Carta de composición modificada según Pirsson y Knopf, Rocks and Rock Minerals (Nueva Cork: John Wiley & Sons, Inc., 1926), p 144. La composición general esta indicada pon una línea que baja desde el nombre de la roca a la carta de composición: el granito y la riolita están formados de aproximadamente 50% de ortoclasa, 25% de cuarzo y 25% dividido entre feldespatos plagioclasa y minerales ferromagnesianos. La importancia relativa está remarcada por el tamaño de las letras utilizadas en el nombre de de las rocas: el granito es la roca de grano grueso más importante. El basalto es la más importante de las rocas de grano fino.

3.2.4.3 Rocas piroclásticas. Las rocas piroclásticas forman el otro gran grupo de las rocas extrusivas. Son rocas volcánicas compuestas por fragmentos, llamados piroclastos , producidos por un escape violento de los gases que contiene el magma durante una erupción volcánica explosiva. El carácter explosivo es más evidente, cuanto más elevado es el contenido en gases del magma, como es el caso de los magmas de composición ácida. Según la dinámica (mecanismos de transporte y emplazamiento) de la masa de piroclastos, se tiene lugar una división en: a) Piroclastos de caída. Son materiales fragmentados lanzados al aire por el volcán y caen al suelo (fig 3.13), describiendo una trayectoria balística, o en forma de lluvia cuando quedan temporalmente suspendidos en la atmósfera.


Geología Aplicada

Unidad 3



Las características principales de estos depósitos de caída son la existencia de una buena estratificación, una disminución progresiva de la potencia de los estratos al alejarse del centro emisor, una gradación normal vertical del tamaño de los fragmentos, es decir; que los más grandes están en la base y los mas finos en el techo y por una gradación normal horizontal de estos con los más densos cerca del centro emisor.

Fig. 3.13 Productos piroclásticos . Material que habiendo sido lanzado fuera del volcán como glóbulos líquidos, ha solidificado en el aire, depositándose en forma de partículas sólidas.

b) Flujos, coladas u oleadas piroclásticas Son depósitos piroclásticos, en los cuales los piroclastos son transportados y depositados en masa, sobre la superficie del terreno en un régimen fluidal laminar o turbulento, aunque este último puede incluso hacerse laminar si, tras un largo recorrido se presentan las oportunas condiciones reológicas. (fig 3.14) Los flujos piroclásticos son corrientes densas y de alta temperatura, ricos en material piroclástico y gas, que se desplazan a una gran velocidad y recorren grandes distancias siguiendo la pendiente topográfica. Los depósitos piroclásticos de flujo son controlados topográficamente, y se depositan en las zonas más deprimidas.


Unidad 3




Fig. 3.14 Esquema sobre los diferentes mecanismos de origen de las coladas piroclásticas (según Cas y Wright, 1987) El punteado denso indica una colada piroclástcica, mientras que el punteado claro representa una diluída columna eruptiva o nube acompañante.

PRODUCTOS PIROCLASTICOS

Los piroclastos de caída pueden agruparse en materiales como escorias, bombas, lapilli, pómez y cenizas (fig. 3.13). Los piroclastos en capas o depósitos reciben el nombre genérico de tefra, aunque este término se restringió inicialmente a los de caída, y luego se extendió también a los piroclastos de flujo. Actualmente el termino tefra, sirve para designar depósitos donde los piroclastos se encuentran sueltos, en contraposición al termino toba, que es aplicado genéricamente a los


Geología Aplicada

Unidad 3



depósitos de piroclastos soldados o consolidados. Según el tamaño de los componentes se distinguen tobas cineríticas y tobas de lapilli En el cuadro siguiente se presenta una clasificación granulométrica tanto de los piroclastos como de los depósitos piroclásticos. Clasificacion granulométrica de piroclastos y depósitos pir oclásticos unim odales bien sor teados (después de Schmid, 1981) Tamaño del clasto

Piroclasto

Bloque, bomba

64 mm 2 mm 1/16 mm

Lapilli Ceniza de grano grueso. Ceniza de grano fino o polvo.

Depósito pir oclástico

Principalmente no consolidado

Principalmente consolidado

Tefra

Roca piroclástica

Aglomerado, capa de Aglomerado bloques o Tefra de bomba , Brecha piroclástica bloque Capa de lapilli o tefra Lapillita o toba de de lapilli lapilli Ceniza gruesa Ceniza fina volcánico

o

polvo

Toba de ceniza gruesa Toba de ceniza fina o toba de polvo

A continuación, se enuncian los diferentes productos piroclásticos, describiéndose algunas características de sus depósitos: •

Escorias

Son fragmentos lávicos de magmas poco viscosos (básicos), que caen todavía calientes cerca de la boca eruptiva, por lo que aparecen generalmente soldados entre si, suelen ser muy vesiculares y tienen mucha mayor densidad que la pómez. Tanto el material escoriáceo como la pómez representan la espuma solidificada de una roca volcánica.

•

Pómez

Material altamente vesicular de composición derivada de lavas acidas, que es muy abundante. Se les encuentra en fragmentos de todos los tamaños y pueden acumularse como terrones o como fragmentos de pómez raidos llamados agujas de vidrio volcánico. Se pueden detectar en rocas piroclásticas, son de color claro y muy porosos debido a la intensa vesiculación.


•

Unidad 3




Bombas

Son fragmentos que miden entre 3 y 30 cm (aunque también se encuentran ejemplares de mayor tamaño) de forma redondeada, la cual adquieren al girar en el aire cuando aun están calientes. •

Lapilli

Está constituido por fragmentos lávicos que miden entre 2 y 64 mm. Son materiales de composición basáltica y se caracterizan por su color negro que, como el de las escorias y bombas cambia a tonalidades rojizas por fenómenos de oxidación. •

Conos de cinder

Son depósitos más o menos soldados de escorias, bombas y lapilli que se acumulan en forma de cono alrededor de la boca eruptiva. •

Cenizas (0.06 – 2 mm)

Compuesta de vidrio volcánico (ceniza hialina), cristales (plagioclasa, piroxenos u hornblenda) y rocas trituradas (ceniza lítica). Son fragmentos piroclásticos de tamaño inferior a 2 mm, son fácilmente arrastradas por el viento y se depositan a grandes distancias, mientras que el material de grano más fino de tamaño menor de 1/16 mm, llamado polvo de roca, puede permanecer indefinidamente en suspensión. •

Polvo de roca

Material rocoso que ha sido triturado hasta alcanzar un tamaño de grano uniformemente fino, tamano arcilla o limo. Suele derivarse de la trituración de las rocas. •

Pisolitos

Llamados también lapillis acrecionales, se caracterizan por su estructura esferoidal, son concreciones de ceniza o polvo volcánico en torno a una partícula solida que actúa como núcleo de condensación del vapor de agua. Indican actividad freatomagmática o la coincidencia de lluvias con la formación del depósito donde se encuentran. Una explosión freatomagmática tiene lugar, cuando un magma bastante fragmentado a alta temperatura, alcanza durante su ascenso un nivel en el que exista una cierta cantidad de agua a la que puede vaporizar. •

Vidrio volcánico

Es el resultado de un enfriamiento rápido del magma, puede también formar una roca masiva que se denomina obsidiana (espejo del Inca) cuando presenta la típica fractura concoidea y tiene aspecto vítreo, que puede hacerse opaco o verdoso amarillento cuando el vidrio esta hidratado. •

Ag lo mer ado vo lc ani co .

Se emplea este término, para los depósitos piroclásticos en los que no existe una selección de los fragmentos y su granulometría es grosera (fragmentos heterogéneos subangulares o subredondeados, desde bloques de varios metros hasta fragmentos milimétricos). Si abundan los clastos angulosos, suele usarse el término “brecha

volcánica”


•

Unidad 3




Toba

Se llama ceniza al material no consolidado, luego de su consolidación, se denomina: toba. El material que forma la toba, puede consistir en cristales expulsados desde volcán, pequeños fragmentos de lava (menores de 4 mm), llamándoseles “tobas líticas”, fragmentos de 4-32 mm, fragmentos de naturaleza vítrea. En general, el termino toba se limita a fragmentos de roca donde predominan los fragmentos de menos de 2 cm de diámetro. •

Ignimbrita (toba soldada)

Este es un grupo especial, es un deposito producido por flujos piroclásticos de gran vastedad, conocidos como flujos de pumitas (pumice flows) o de cenizas (ash flows) de alta temperatura, constituido de material tobáceo (pómez, lapillo, cristales, etc) que estaba tan caliente en el momento de la deposición que los bordes de los fragmentos tendieron a soldarse, dando lugar a rocas con un aspecto bastante diferente al de las tobas normales. En muchos casos, aparece un fajeado muy claro, ya que las agujas de vidrio volcánico pueden llegar a aplanarse y agruparse, dando lugar a un fajeado o bandeado de flujo. Las ignimbritas solo pueden ser el resultado de una acción volcánica subaérea. La formación de calderas volcánicas, parece suceder a la emisión de grandes volúmenes de ignimbritas, en cuyo mecanismo eruptivo interviene decisivamente la elevada concentración de volátiles en los últimos procesos de evolución magmática. •

Epiclastitas

Se denominan epiclastitas a las rocas originadas a partir de depósitos piroclásticos que han sido erosionados y meteorizados durante largos periodos de tiempo. Son una especie de piroclastitas reelaboradas o retrabajadas. •

Lahar (avalancha de lodo “ debris flow” , “ mudflow” )

Es una brecha volcánica que se moviliza a lo largo de los valles de los ríos con velocidades de entre 1 y 100 km/h. Este vocablo designa tanto a los flujos de barro piroclástico como a los de depósitos correspondientes (cenizas, bloques, arenas).Los lahares pueden ser de diferente origen, pero muchas veces están relacionados con erupciones volcánicas. El material piroclástico de caída que se deposito en las faldas de un volcán puede ser removido por una fuerte lluvia, por el deshielo de la nieve o por desborde la lagos cratéricos. Los lahares, constituyen junto a los flujos piroclásticos, a los que supera en frecuencia, los fenómenos más devastadores y peligrosos; especialmente en áreas de fuertes desniveles topográficos, donde la mezcla de materiales piroclásticos sueltos y agua adquiere una elevada cantidad de movimiento.


Unidad 3




3.2.4.4 Rocas ígneas principales en El Salvador El territorio salvadoreño está formado casi en un 90% por rocas ígneas o magmáticas, las cuales en su mayoría corresponden a rocas extrusivas o volcánicas, que son el resultado de la actividad eruptiva que tuvieron los volcanes ahora extintos en el pasado y la que tienen los que en el momento actual se consideran activos. El 10% restante está cubierto por rocas sedimentarias marinas que se localizan en el extremo noroeste del país. Estas son el producto de procesos de transgresión y regresión marina ocurridos en el jurásico-cretásico. Las principales rocas que existen en el país son las siguientes: •

Rocas Intrusivas o Plutónicas:

Granito:

El granito es una roca plutónica ácida de grano grueso, constituida especialmente por cuarzo, feldespatos alcalinos y micas (biotita y muscovita). Algunos contienen una alta proporción de sílice, que a veces supera el 70%. Es el equivalente plutónico de la riolita, que es una roca volcánica efusiva. Presenta una estructura granuda y una textura compacta. Por ser un material pétreo es resistente a la erosión, a menos que se encuentre meteorizado. Es impermeable, pero si está fracturado presenta una permeabilidad secundaria. El peso específico varía entre 2.5 a 2.6, la porosidad entre 0.4 y 3.9% y la absorción entre 0.2 y 0.4%. En El Salvador se encuentra principalmente en el departamento de Chalatenango. Granodiorita:

Es una roca intrusiva ácida de grano grueso, la cual desde el punto de vista ingenieril no tiene diferencia con el granito. Contienen un poco menos de sílice que los granitos. Constituyen los equivalentes plutónicos de las dacitas, que son rocas volcánicas efusivas. La estructura que presenta es granuda y la textura, compacta. Al igual que el granito es resistente a la erosión, salvo que se encuentre meteorizada. Es impermeable si no está fracturada, caso contrario presenta permeabilidad secundaria. El peso específico puede variar entre 2.6 a 2.7 por su contenido de materiales ferromagnesianos, la porosidad puede alcanzar un valor de 0.5 y la absorción de 0.2%. Se le encuentra en el país, en el departamento de Chalatenango y en jurisdicción de Metapán. Diorita:

Es una roca intrusiva intermedia de grano grueso, compuesta de plagioclasas y minerales ferromagnesianos como la biotita, hornblenda y augita, por lo que su contenido de sílice es insignificante. Es el equivalente plutónico a la andesita. Presenta una estructura granulada y una textura compacta. Si no está meteorizada, es resistente a la erosión. Es también impermeable, pero si está fracturada tiene permeabilidad secundaria. El peso específico puede ser asimismo de 2.6 a 2.7. Se le encuentra en algunas partes de Metapán.


Unidad 3




Gabro:

Es una roca intrusiva básica de grano grueso, compuesta de plagioclasa y minerales ferromagnesianos como la augita y olivino. No posee sílice. Es el equivalente plutónico que corresponde al basalto. Tiene una estructura y una textura compacta. Es de gran resistencia a la erosión, la cual disminuye o desaparece cuando está meteorizada. Es impermeable, pero al estar fracturada presenta permeabilidad secundaria. El peso específico puede alcanzar valores hasta de 3.0 ó más, dependiendo de su contenido de minerales ferromagnesianos. La porosidad es prácticamente cero, al igual que su capacidad de absorción de agua. En El Salvador no se tiene noticia alguna de afloramientos de gabro. •

Rocas Volcánicas Efusivas.

Riolita

Es una roca volcánica ácida de grano fino a vítreo. Mineralógicamente es similar al granito, por lo que presenta un contenido de sílice superior al 50%. Está constituida por minerales de tamaño microscópico, razón por que su conocimiento está basado en el empleo de un microscopio petrográfico. La estructura puede ser fluidal, aunque también puede ser vítrea. En lo que respecta a la textura, ésta puede ser compacta y en ocasiones, laminar. Por ser un material pétreo resiste a los efectos de erosión, salvo que se encuentre meteorizada. El peso específico puede oscilar entre 2.5 y 2.6, la porosidad se estima entre 0.5 y 1.0% y la absorción entre 1 y 2%. Es una roca no muy abundante en el país, se le observa en afloramientos pequeños en las cercanías del volcán de Coatepeque, así como también en algunas partes de la zona norte. Dacita:

Es una roca volcánica efusiva ácida, considerada como el equivalente de la granodiorita, por lo que su contenido de sílice es ligeramente inferior al de la riolita. Al igual que la riolita no es muy abundante en el país, se le encuentra en algunas canteras a orillas del lago de Ilopango, en las cercanías de Corinto. De igual manera, domos que se localizan dentro del lago, están constituidos por esta roca. An des it a

Es una roca de composición intermedia muy abundante en nuestro país, la cual juntamente con el basalto, son las que tienen mayor demanda en la industria de la construcción. Su contenido bajo de sílice la convierte en una excelente agregado para el concreto, así como para cualquier otro uso que sea requerido, toda vez que se trate de una roca sana, cuya calidad no se discuta. La andesita puede presentar una estructura porfídica o fluidal y una textura que puede ser compacta, porosa, vacuolar y laminar. Por su naturaleza pétrea es resistente a la erosión, exceptuando los casos en que se encuentran meteorizada, la cual si está completamente desarrollada, da lugar a depósitos de arcilla. Cuando son laminares o están fracturadas, presentan una permeabilidad secundaria, pudiendo almacenar en algunos casos mantos de agua subterránea.


Unidad 3




En términos generales el peso específico de esta roca es de 2.6. La porosidad alcanza valores que pueden ser superiores al 30% y su capacidad de absorción hasta de 5% ó más. Algunas alcanzan una resistencia a la compresión hasta de 20,000 libras por pulg², valor que puede aumentar o disminuir dependiendo de la calidad de la roca. Todas las canteras que se encuentran en el Cerro de San Jacinto consiste en andesitas, al igual que las están en las cercanías del balneario de Los Chorros. Estas últimas presentan una textura laminar. Se puede manifestar que las andesitas son más abundantes que los basaltos en el país, por lo que la mayoría de las canteras a nivel nacional están conformadas por esta roca, así como también la mayor parte de los sólidos arrastrados por las aguas. Basalto

Es una roca básica de grano fino que tiene una composición mineralógica similar a la del gabro, en la que predominan los minerales ferromagnesianos como la augita y el olivino y minerales accesorios como la magnetita y la titanita, los cuales en su conjunto contribuyen para que el peso específico varíe de 2.8 a 3.0 y en algunos casos, 3.3. Su contenido de sílice es prácticamente nulo. Tiene una estructura fluidal y una textura que puede ser compacta, porosa, vacuolar, laminar y columnar. Es resistente a la erosión, pero cuando se meteoriza totalmente se convierte también en depósitos de arcilla. Si esta fracturado presenta una permeabilidad secundaria, y al igual que la andesita puede constituir un acuífero. La porosidad puede variar de 0.2 a más o menos 30%, la absorción alcanza valores de 0.1 a aproximadamente 10% y la resistencia a la compresión puede llegar hasta 60,000 libras por pulgada cuadrada, toda vez que la roca esté completamente sana. El uso de esta roca para fines ingenieriles es común en el país, al igual que las andesitas, debido a su calidad, que se refleja en su contenido de sílice, lo cual es una aspecto favorable cuando se le utiliza como agregado para el concreto. •

Rocas ígneas piroclásticas

Estas rocas son el resultado de erupciones volcánicas violentas y explosivas, que hacen que los materiales sean expulsados de dos maneras diferentes: en forma aérea, que por cuestiones de gravedad caen sobre la superficie, constituyendo así los depósitos de caída o salen desplazándose a grandes velocidades sobre la superficie, dando lugar a la formación de flujos piroclásticos que reciben el nombre de ignimbritas. Son muy abundantes en el país, donde fueron arrojadas por volcanes ahora extintos, así como también por volcanes considerados todavía activos. Estos últimos se encuentran localizados dentro del Graben Centroamericano, que en la parte correspondiente a El Salvador, recibe el nombre de Fosa o Depresión Central. Las Principales Rocas Piroclásticas del país son: Ceniza volc ánica o tierra blanca

Estas cenizas son el producto de las diferentes manifestaciones eruptivas del volcán Ilopango, ocurridas en la transición del terciario-cuaternario, habiendo sucedido la última


Unidad 3




hace aproximadamente 1400 años. Han sido arrojadas como depósitos de caída, así como también bajo la forma de flujos piroclásticos. Reciben el nombre local de tierra blanca debido a su color blancuzco, lo cual indica que son rocas con una composición ácida. Cubren prácticamente toda el área metropolitana de San Salvador y de algunos departamentos aledaño. Es más, se tiene conocimientos que han sido observadas en Jamaica. Presentan una granulometría que puede ser limosa, limo-arenosa y areno-limosa. En realidad son poca cohesivas, razón por la cual erosionan con mucha facilidad y cuando se saturas completamente de agua se transforman en una masa de lodo. Los ríos y quebradas provocan en ellas erosión lateral haciéndose más anchas, por lo que no se deben construir viviendas en sus orillas ya que son propensas a colapsar. Tobas

Las tobas son el producto de depósitos de caída. Se puede tratar de cenizas volcánicas o de partículas de pómez que con el paso del tiempo se compactaron, convirtiéndose en una toba. Existen tobas de granulometría fina compuestas por cenizas, otras que contienen en su matriz terrosa partículas líticas con diámetros no superiores a los 4 mm, por lo que se les llama tobas líticas y si son superiores a los 2 cm, pero inferiores a los 5 cm, reciben el nombre de tobas aglomeráticas. Hay otras que en su matriz encierran partículas de pómez, así como también las hay que únicamente están constituidas por gravilla de pómez. En ambos casos, se les puede llamar tobas de pómez. Hay tobas de consistencia blanda y dura. De acuerdo a esto se puede hablar de tobas poco resistentes o bastante resistentes a la erosión y de poca o mucha estabilidad. Prácticamente tienen el mismo comportamiento sísmico de la ceniza volcánica. Ag lo merad os Vol cán ic os

Los aglomerados volcánicos son rocas con una matriz arenosa que encierra fragmentos pétreos de diferente naturaleza con diámetros que pueden alcanzar 20 cm o un poco más. Aparecen a veces intercalados con corrientes de lavas andesíticas o basálticas. Son de consistencia muy dura, es decir, son compactos y cohesivos, por lo que son muy resistentes a la erosión. De igual manera gozan de gran estabilidad. Prueba de ello son los cinco túneles que se encuentran entre el Puerto de La Libertad y Mizata. Son impermeables, pero si están fracturados presentan permeabilidad secundaria. Donde hay aglomerados el terreno es árido, por lo que significan un problema para la existencia de agua subterránea, es decir no constituyen buenos acuíferos. Ignimbritas

Se forman como resultado de la expulsión de nubes ardientes de alta temperatura, constituidas por material tobáceo que estaba tan caliente que al depositarse los fragmentos componentes tendieron a soldarse, dando lugar a la formación de rocas con un aspecto bastante diferente al de las tobas normales. En muchos casos aparece un fajeado muy claro, ya que las agujas de vidrio volcánico pueden llegar a aplanarse y agruparse, adquiriendo una apariencia de bandeado de flujo.


Unidad 3




En esta clase de roca la parte superior está constituida por material piroclástico típico. Debajo de ella, en la zona donde la temperatura se conserva más tiempo, puede observarse la compactación y soldadura de los fragmentos de toba, mientras que en la parte inferior se puede desarrollar una seudolava. En Zaragoza, La Libertad se ven afloramientos de ignimbritas de color gris, las cuales se conocen con el nombre de ignimbritas de Zaragoza. De igual manera en la carretera que conduce al aeropuerto internacional se observan de color más o menos anaranjado que reciben el nombre de ignimbritas de Olocuilta. En otras zonas hay problemas con la localización de mantos de agua subterránea, ya que no son buenos acuíferos. Escoria volc ánica

Son materiales altamente porosos, que por esta razón tienen un peso específico prácticamente de 1.0. Presentan una coloración que varía de pardo rojizo a negro. En El Salvador son muy abundantes y generalmente se les ve formando pequeños volcanes conocidos con el nombre de conos de escoria, así como también se les observa en los llamados estrato-volcanes o volcanes compuestos o mixtos. Al noroeste del volcán de San Salvador existe una serie de escoria rojiza y en las cercanías de la fábrica Corinca se encuentra uno que desde muchos años es explotado para la fabricación de bloques. En La Puerta de la Laguna hay mucha escoria de color negro. Lapilli

Son fragmentos sueltos de roca piroclástica que miden de 4 a 32 mm de diámetro. Los eventos volcánicos explosivos generalmente van acompañados de este material, por lo que en el país son también abundantes.

Unidad-3.2-Rocas-Igneas-Rev2014-Doc.pdf

Recommend Documents