PETROLOGÍA

INTRODUCCIÓN

Las rocas son agregados naturales de uno o varios minerales. Algunas rocas presentan materia vítrea, no cristalina, que puede formar parte o la totalidad de la roca. Una roca se define por su composición mineral y su textura. La composición mineral sería el conjunto de minerales que la forman y su cantidad relativa. La textura se refiere al tamaño, forma y distribución de los granos minerales en la roca. La ciencia que se encarga del estudio de la composición, origen e historia de las rocas se denomina petrología.

CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS

Las rocas se clasifican según su origen en magmáticas, sedimentarias y metamórficas.

ROCAS MAGMÁTICAS O ÍGNEAS

Se forman por enfriamiento de una masa fundida llamada magma. TIPOS DE ROCAS ÍGNEAS Según la profundidad a la que solidifique el magma se distinguen tres tipos de rocas ígneas: • Rocas plutónicas: se originan en el interior de la Tierra. Ello permite un enfriamiento lento y el desarrollo de cristales grandes y bien formados. • Rocas volcánicas: se originan en la superficie terrestre como consecuencia de una erupción volcánica. El rápido enfriamiento produce cristales de pequeño tamaño o materia vítrea. • Rocas filonianas: son rocas formadas por el enfriamiento del magma en grietas y fracturas, a profundidades intermedias. Presentan cristales pequeños en general. Según la composición química, las rocas ígneas se clasifican atendiendo a su contenido en sílice: • Rocas félsicas o graníticas: con alto contenido en sílice (>70%). Ricas en cuarzo y feldespatos. • Rocas intermedias o andesíticas: con contenido intermedio de sílice (45-70%). Sin cuarzo o con muy poco. • Rocas máficas o basálticas: con menos de un 45% de sílice. Sin cuarzo, ricas en hierro y magnesio. • Rocas ultramáficas: muy pobres en sílice. Muy ricas en hierro y magnesio. Con olivino y piroxenos. TEXTURA DE LAS ROCAS ÍGNEAS La textura es una de las características más importantes para determinar el ambiente de formación de las rocas ígneas. Depende de la velocidad de enfriamiento, la cantidad de sílice y la cantidad de gases del magma. • Textura afanítica: textura de grano muy fino, con cristales no diferenciables a simple vista. • Textura fanerítica: grano grueso. Cristales reconocibles sin microscopio. • Textura porfídica: presenta grandes cristales (fenocristales) incrustados en una matriz de cristales pequeños (pasta). Se debe a un enfriamiento en varias fases, con temperaturas y velocidades distintas. • Textura vítrea: carece de estructuras cristalinas. Se debe a un enfriamiento muy rápido. • Textura piroclástica: formada por la consolidación de fragmentos individuales expulsados en una erupción volcánica. Los fragmentos pueden ser desde cenizas a grandes bloques. • Textura pegmatítica: rocas con cristales especialmente grandes (>1 cm). Se forman en las últimas fases de la cristalización de un magma. COMPOSICIÓN DE LAS ROCAS ÍGNEAS Las rocas ígneas están formadas básicamente por silicatos. Los silicatos pueden ser oscuros o ferromagnesianos, ricos en hierro y/o magnesio, y con poco sílice: olivino, piroxenos, anfíboles, biotita. Por otra parte están los silicatos claros, con poco hierro y magnesio y ricos en potasio, sodio y calcio, con bastante sílice: cuarzo, moscovita, feldespatos.

ROCAS SEDIMENTARIAS

INTRODUCCIÓN Los agentes geológicos externos producen la meteorización, transporte y sedimentación de materiales de la corteza terrestre. Estos materiales, los sedimentos, pueden litificar, dando una roca sedimentaria. El proceso por el cual los sedimentos no consolidados se convierten en una roca sedimentaria se denomina litificación, que incluye la compactación y la cementación. Los sedimentos sólidos, procedentes de la meteorización química y mecánica, se denominan detríticos y, a las rocas sedimentarias que originan, rocas sedimentarias detríticas. Los sedimentos formados mediante precipitación química u orgánica de sustancias disueltas por meteorización química se denominan sedimentos químicos, y a las rocas que originan rocas sedimentarias químicas o no detríticas. ROCAS SEDIMENTARIAS DETRÍTICAS La mayoría de las rocas detríticas están formadas por minerales de la arcilla y por cuarzo. Los minerales de la arcilla proceden de la meteorización química de silicatos, sobre todo feldespatos. Son minerales de grano fino y estructura laminar. El cuarzo es abundante por su resistencia a la meteorización química. También son comunes los feldespatos y las micas. Estos minerales indican un proceso de erosión y transporte muy rápido, ya que se meteorizan con facilidad. Las rocas detríticas se clasifican según el tamaño de sus clastos (granos minerales), que también aportan información sobre los ambientes en que se depositaron. Para el estudio de las rocas detríticas es importante la textura, sobre todo la redondez y esfericidad de los clastos y el grado de selección de los mismos. ROCAS SEDIMENTARIAS QUÍMICAS Los sedimentos químicos son transportados en solución a los lagos y mares, y precipitan formando sedimentos que darán lugar a rocas sedimentarias químicas. La sedimentación puede ser inorgánica (por evaporación o procesos químicos) u orgánica (por los seres vivos), que da sedimentos bioquímicos.

ROCAS METAMÓRFICAS

INTRODUCCIÓN Las enormes presiones y temperaturas que dominan en el interior de la Tierra transforman las rocas existentes en otras nuevas, tanto en su aspecto como en su composición mineral e, incluso, su composición química. Las rocas así formadas son rocas metamórficas, muy abundantes en la corteza continental y el manto. Las rocas metamórficas siempre se forman a partir de otra roca, la roca madre o protolito. El metamorfismo provoca cambios mineralógicos, texturales y químicos. Sus causas están en el aumento de temperatura y presión, así como la presencia de fluidos activos. Este proceso de cambio sucede a una profundidad de varios kilómetros y llega hasta el manto superior. El metamorfismo suele ser gradual, empezando por cambios pequeños (metamorfismo de grado bajo), hasta llegar a grandes cambios (metamorfismo de grado alto). En el primer caso, las diferencias entre la roca madre y la nueva roca metamórfica apenas son perceptibles; en el de alto grado, los cambios en la roca son tan importantes que puede hacerse imposible saber cuál fue la roca madre. En general, el metamorfismo tiene lugar en uno de tres ambientes posibles: 1. Cuando una masa magmática intruye en las rocas provoca un aumento local de la temperatura, dando metamorfismo de contacto o térmico. 2. La circulación de fluidos hidrotermales, ricos en iones, puede alterar la composición química de las rocas. Es el metamorfismo hidrotermal. 3. La formación de montañas, sobre todo en los límites de placa convergentes, provoca aumentos de presión y temperatura, dando metamorfismo regional. Existen otros tipos de metamorfismo mucho menos comunes: de enterramiento (por el peso de las capas superiores: antracita); dinámico (trituración de rocas en zonas de fallas: milonitas); de impacto (por choque de meteoritos). El metamorfismo cambia la mineralogía y la textura de las rocas y, en caso de existir fluidos activos, incluso la composición química. En la textura se produce sobre todo una recristalización (aumento del tamaño de grano) y una orientación preferente de los minerales planares o alargados. TEXTURA DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS Lo más característico es la orientación preferente de minerales alargados y planares, que produce foliación. La foliación es la disposición planar de los granos minerales o estructuras de una roca. Es típica, aunque no exclusiva, de las rocas metamórficas formadas por metamorfismo regional, con esfuerzos compresivos. Existen diferentes tipos de foliación: • Pizarrosidad: son superficies planares muy juntas que se separan en capas delgadas con mayor o menor dificultad. El caso más claro se da en las pizarras, donde la pizarrosidad se llama clivaje. En metamorfismo de grado bajo la lutita, y rocas semejantes, se convierten en pizarra. Primero, los granos planares se pliegan y doblan, dando pliegues microscópicos con flancos alineados. Posteriormente, los granos minerales se rompen y recristalizan según la nueva dirección desarrollada. Se forman así estrechas zonas paralelas con micas, separadas por otras zonas más anchas con cuarzo y otros minerales no planares. En las zonas delgadas es donde se da la separación en capas típica de la pizarra. Esquistos y gneises también pueden mostrar clivaje. • Esquistosidad: si las condiciones de metamorfismo son más intensas, los granos de mica y clorita crecen hasta hacerse visibles, mostrando estructura laminar. Este tipo de foliación se denomina esquistosidad. Las rocas que lo muestran, los esquistos, suelen tener granos de cuarzo o feldespato en forma de lente entre las micas. • Bandeado gnéisico: si el metamorfismo es de alto grado, los minerales claros (cuarzo y feldespatos) y oscuros (biotita) tienden a separarse en bandas paralelas, dando el bandeado gnéisico o foliación (en sentido estricto). Estas rocas se llaman gneises y no suelen mostrar clivaje. Otras texturas metamórficas Las rocas metamórficas sin foliación se denominan no foliadas. Se forman en ambientes con poca deformación y donde la roca original presenta granos equidimensionales de calcita o cuarzo. Así, a partir de una caliza de grano fino se origina el mármol. Otra textura típica es la porfidoblástica, caracterizada por granos muy grandes rodeados de una matriz de otros más finos. Los minerales de granate, estaurolita y andalucita suelen dar este tipo de granos grandes (porfidoblastos). COMPOSICIÓN MINERAL DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS Al igual que la textura, también existe un cambio mineralógico según el grado de metamorfismo. En una lutita, aparecen, sucesivamente, clorita, moscovita, biotita, granate, estaurolita y, finalmente, cerca del punto de fusión, sillimanita, mineral usado para fabricar porcelanas refractarias. Estos minerales son buenos indicadores de la presión y la temperatura en la que se formaron las rocas que los contienen y, por eso, se denominan minerales índice. Así, las rocas con clorita (formadas a 200 ºC o menos: pizarras) serían rocas de bajo grado de metamorfismo; en cambio, las rocas con sillimanita (formada a 600 ºC o más: gneis, migmatitas), son de alto grado. En los ambientes más extremos, hasta las rocas metamórficas de alto grado pueden cambiar. Así, un gneis sometido a muy alta temperatura puede empezar a fundir. Pero como primero funden los minerales de bajo punto de fusión (minerales claros, como el cuarzo y los feldespatos), el resto (minerales oscuros como anfíbol y biotita) puede permanecer sólidos. Al enfriarse, las bandas claras serán de aspecto ígneo y las oscuras, metamórfico. Además, las bandas claras suelen presentar pliegues muy tortuosos con inclusiones tabulares oscuras. Estas rocas, a medio camino entre las metamórficas y las ígneas, se laman migmatitas.

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