Minerales y rocas

Introducción:

La mineralogía es la ciencia encargada de la identificación de minerales y el estudio de sus propiedades, origen y clasificación.

Los minerales aparecen con una amplia variedad de colores y estructuras, incluyendo tipos tan diversos como la obsidiana negra vítrea, el jaspe joya, los diamantes claros y duros y el talco blando y blanquecino. Los minerales son la fuente de los metales valiosos, extraídos como menas.

Entre los minerales se encuentran algunos con estructuras internas que siguen patrones geométricos. Se les denomina cristales. Por su brillo, color y propiedades algunos son considerados como piedras preciosas.

Por su parte, una roca es cualquier agregado mineral formado de modo natural. El término se aplica a agregados de distintos tamaños, desde la roca sólida del manto terrestre hasta la arena y la arcilla o barro.

Grupos de rocas por su composición.

Rocas silíceas. Están formadas por silice (SiO2) o silicatos, y se reconocen porque son duras (no se rayan con la navaja, y rayan al vidrio) y no reaccionan con el ácido clorhídrico diluido, es decir, no producen burbujas.

Existen rocas silíceas sedimentarias (sílex, algunas areniscas y conglomerados), ígneas (prácticamente todas ellas) y metamórficas (cuarcita).

Rocas carbonatadas. Se rayan fácilmente con la navaja y reaccionan con el ácido produciendo burbujas de CO2. En ellas es predominante el carbonato de calcio (caliza) o mezclado con caliza (por ejemplo en margas). También pueden ser rocas que posean fragmentos de caliza (por ejemplo conglomerados carbonatados) o cemento calizo (por ejemplo areniscas carbonatadas). Son llamadas también rocas calcáreas.

Un tipo especial son las dolomitas cuyo carbonato es de calcio y manganeso. También se rayan con la navaja pero no reaccionan con el ácido en frío sino en caliente.

Rocas arcillosas. Aunque las arcillas son silicatos, se diferencian de las silíceas por su aspecto terroso y su plasticidad al mojarse. No reaccionan con el ácido si son puras, comenzando a hacerlo si son margosas.

Rocas salinas o evaporitas. están constituidas por sales del tipo sulfatos (yeso) o cloruros (sal gema). El yeso se reconoce por su escasa dureza (se le raya con la uña). La sal gema y otras sales parecidas se reconocen por su sabor salado más o menos amargo. No reaccionan con el ácido (es necesario lavarlas bien de posibles impurezas).

Rocas ferruginosas. Si el hierro es abundante su color suele ser rojizo y se reconocen porque se vuelven magnéticas al calentarlas al rojo vivo. Las areniscas ferruginosas poseen cemento de hematites (Fe2O3). También se comportan así otros minerales ferruginosos como los de las minas de Ojos Negros (goethita, siderita, limonita, etc.)

Rocas carbonosas. Algunas rocas de tonos negros conservan materia orgánica que con frecuencia huele mal (al partirlas) o por lo menos reaccionan (burbujean) con agua oxigenada. También son carbonosas (no es lo mismo que carbonatadas) los carbones y los hidrocarburos como el petróleo o el gas natural. Los carbones se reconocen con facilidad comprobando que son combustibles.

Otras composiciones. Con bastante frecuencia suele haber mezcla entre las composiciones anteriormente descritas. Para proceder a su examen e identificación conviene coger muestras recién fragmentadas y limpias de restos de barro o vegetación que habrá que retirar.

Grupos de rocas por su origen

Según como se originan las rocas se pueden agrupar en tres grandes bloques:

- Rocas sedimentarias: Se encuentran prácticamente en todo Aragón, faltando solamente en determinadas zonas del Pirineo Axial y en poquísimos lugares de la Cordillera Ibérica. Se formaron por la acción de los denominados procesos geológicos externos (erosión, transporte y sedimentación) causados por agentes como el viento, el agua (en sus diferentes estados) o los seres vivos.

Al sedimentarse, los materiales que las originaron se ordenaron en capas de dimensiones y extensión que pueden variar ampliamente.

Los sedimentos, que originalmente serían blandos y, en principio, estarían empapados, con frecuencia se compactan posteriormente convirtiéndose en rocas totalmente rígidas, a causa de la precipitación química de las sustancias disueltas que acabaron rellenando hasta los poros más diminutos, actuando como el cemento en el hormigón.

Esta sedimentación puede haberse producido en un mar, a distintas profundidades, pero también en zonas costeras, marismas, etc. o áreas continentales como ríos, lagos, desiertos, etc. Hoy día, los geólogos especializados, pueden distinguir estos casos estudiando con detalle cada roca.

Existen tres grandes grupos de rocas sedimentarias:

Rocas detríticas o clásticas: Están formadas por fragmentos de rocas preexistentes que se acumularon al disminuir la velocidad de las corrientes que los transportaron.

Rocas químicas: Se forman por precipitación química de sustancias disueltas en agua. Podríamos decir que están formadas principalmente de cemento (sin apenas fragmentos), al revés que las detríticas.

Rocas organóganicas: Están formadas principalmente por acumulaciones de restos de seres vivos. Si lo que más abunda son caparazones podemos denominarlas calizas organógenas pues su composición y el cemento son calcáreos. A veces reciben otros nombres según los organismos que las componen (calizas de alveolinas, de nummulites, lumaquelas, ...). Los restos deben predominar en la roca, pues si no diríamos simplemente que es una caliza con fósiles.

Los carbones, petróleo y gas natural se originan a partir de la materia orgánica de seres vivos que en condiciones especiales no se descompone sino que se transforma en compuestos enriquecidos en carbono. Además de las capas de carbón de las minas (lignito turolense y algo de antracita en Sallent) se pueden encontrar a veces en sedimentos normales fragmentos de plantas carbonizadas.

- Rocas ígneas (o magmáticas): Se forman en relación con la solidificación de magmas, ya sea en la superficie terrestre (rocas volcánicas) o en su interior, a veces a mucha profundidad (rocas plutónicas y filonianas). Estas últimas, si las encontramos hoy día en superficie se debe a que la erosión ha desmantelado a lo largo de millones de años todo lo que las cubría.

Rocas plutónicas: Formadas por la solidificación de magmas en profundidad, se presentan en grandes masas llamadas batolitos. La roca que más frecuentemente se forma y presenta así es el granito que en el Pirineo Axil forma zonas elevadas como el Macizo de la Maladeta, Posets, norte de Bielsa, Balneario de Panticosa y Respumoso-Balaitus. Es una roca muy dura, compacta y homogénea, rota por diaclasas a través de las cuales la erosión puede separarlo en bloques rocosos, frecuentemente de varios metros. De cerca, en corte fresco, se observan los granos minerales grises de cuarzo (algo traslúcidos), blanco-opacos de feldespato, y negro en laminillas brillantes de mica (biotita). En la zona de Batisielles (Benasque) los feldespatos pueden ser más grandes (de hasta varios centímetros), pero en general tienen tamaños de unos milímetros.

En superficie es frecuente que tengan líquenes, algunos verdosos (esto es frecuente en las rocas silíceas).

Rocas filonianas: representan magmas u otros productos de origen ígneo que se han introducido en grietas (en el interior terrestre). Allí se han enfriado y, en consecuencia, ahora presentan geometría de filón que corta, atravesando, las rocas entre las que se metió.

Rocas volcánicas: Se forman por el enfriamiento de lavas que solidificaron en la superficie terrestre en conos volcánicos, o a muy poca profundidad (por ejemplo en sus chimeneas). Este último es el caso de las andesitas que constituyen el Anayet, Midi d'Ossau y otros afloramientos cercanos. Se presentan con un aspecto similar al de las rocas filonianas (minerales claros y oscuros visibles "flotando" en una "pasta" de grano muy fino).

También en algunos puntos muy concretos del Sistema Ibérico existen rocas volcánicas, asimismo del paleozoico. A veces son incluso piro clásticas, es decir, formadas por acumulación de los productos de explosiones volcánicas, que podrían recordar a un conglomerado, pero son muy compactas y de colores verdoso oscuro (como en Codos).

- Rocas metamórficas: Son rocas que se originan por transformaciones de otras anteriores causadas por altas presiones o temperaturas. Las más características son las que rodean a los granitos en el Pirineo Axial. Las altas temperaturas de los magmas que aquí existieron afectaron a las rocas mediante transformaciones de sus minerales, o su aumento de tamaño (recristalización). Este es el origen de las marmoleras como las de los Infiernos. El mármol se ha originado a partir de la caliza que existiría aquí previamente. Está formado por cristales de calcita que distinguimos a simple vista. Se raya y reacciona al ácido como la caliza. Si es puro resulta de color blanco o bastante claro, pero pequeñas impurezas de otros minerales pueden darle tonos variados.

También son metamórficas las cuarcitas (procedentes del metamorfismo de rocas silíceas) similares a las cuarcitas sedimentarias, pizarras, esquistos, etc.

Procesos metamórficos:

Cualquier roca cuando se somete a intensas presiones y temperaturas sufre cambios en sus minerales y se transforma en un nuevo tipo que llamamos ROCA METAMÓRFICA.

El proceso metamórfico se realiza en estado sólido, es decir las transformaciones se producen sin que la roca llegue a fundirse. La mayoría de las rocas metamórficas se caracterizan por un aplastamiento general de sus minerales que hace que se presenten alineados. Esta estructura característica que denominamos foliación se ve muy bien en rocas como las pizarras, los esquistos y los gneises.

El metamorfismo puede ocurrir en diferentes ambientes terrestres, por ejemplo a ciertas profundidades las rocas sufren cambios debidos al peso de los materiales que hay por encima y a las grandes temperaturas. También se produce metamorfismo en los bordes de las placas tectónicas debido fundamentalmente a las grandes presiones que actúan y también en los alrededores de los magmas gracias a las grandes temperaturas reinantes.

Clasificación de las rocas metamórficas:

La clasificación de las rocas metamórficas es muy compleja, aunque de una manera muy simplificada podemos basarla en la presencia o ausencia de foliación y en la composición mineralógica. De esta forma podemos establecer dos grandes grupos: las rocas foliadas y las no foliadas.

Rocas foliadas: A su vez, las rocas foliadas pueden subdividirse, en función del tipo de foliación, tamaño de grano, y minerales índice.

Pizarra: Roca de grano muy fino, con minerales planares abundantes. Las pizarras son propias de metamorfismo de bajo grado (protolito: rocas detríticas de grano fino).

Esquisto: Roca de grano grueso que contiene más de un 20% de minerales planares. Es una roca característica del metamorfismo de grado medio (protolito: varios tipos de rocas detríticas y volcánicas). En función del mineral índice que presente, podemos establecer: esquistos biotíticos, esquistos con cloritoide, esquistos con estaurolita, esquistos anfíbólicos (esquistos verdes), esquistos granatíferos, etc...

Gneis: Roca de grano grueso, que presenta minerales alargados y granulares en las bandas claras y planares en las oscuras. Es propia del

metamorfismo de alto grado (protolito: granitos --> ortogneis, ortogneise glandulares; rocas sedimentarias -- paragneis).

Rocas no foliadas: Generalmente están compuestas por un solo mineral (monominerales) cuyos cristales se caracterizan por tener un hábito equidimensional. Las rocas metamórficas no foliadas más características son:

Mármol: Roca metamórfica de grano grueso, compuesta por granos de calcita. Esta roca proviene del metamorfismo de calizas o dolomías. Las impurezas pueden darle diferentes coloraciones.

Cuarcita: Roca metamórfica compuesta por granos de cuarzo, que proviene del metamorfismo de areniscas ricas en cuarzo. En algunos casos, las estructuras sedimentarias de las areniscas (estratificaciones cruzadas,...) se conservan dando lugar a bandeados.

Corneanas: Son rocas que han sufrido metamorfismo de contacto y no tienen fábrica planar, pero si minerales índice desarrollados en mayor o menor grado.

Tipos de metamorfismos:

Temperatura y presión son los factores principales, que afectan el metamorfismo. Según estos factores se distinguen

Para el metamorfismo térmico la temperatura es el factor predominante, por ejemplo metamorfismo de contacto.

Para el metamorfismo dinámico la presión es el factor predominante, puede tratarse de la presión litostática, que se debe al peso de las rocas superiores o a la carga sobreyacente o del esfuerzo elástico (estrés) por ejemplo catáclasis o es decir rotura mecánica de una roca por metamorfismo dinámico, que se produce localmente en zonas de fallas. El metamorfismo por soterramiento (o hundimiento) resulta de una carga sobreyacente en un ambiente relativamente estático.

El metamorfismo termo-dinámico se basa en efectos térmicos y de presión. En general los efectos de presión se constituyen de la presión litostática y del esfuerzo elástico. Generalmente el metamorfismo termo-dinámico ocurre en cinturones orogénicos a lo largo de los bordes de placas convergentes.

Clasificación que se basa en la posición geológica:

Se distinguen 4 tipos generales.

A) El metamorfismo de contacto: ocurre en la vecindad de una intrusiva ígnea y resulta de efectos térmicos y de vez en cuando metasomáticos del magma caliente. En el caso clásico un cuerpo ígneo intruye una serie sedimentaria o ya metamórfica produciendo una aureola de contacto. La distancia y el gradiente de la temperatura (variación de la temperatura con respecto a la distancia de la fuente calorífera = cuerpo ígneo) dependen: de la dimensión del cuerpo intrusivo y de la diferencia de temperatura entre el cuerpo intrusivo y las rocas encajantes. Por ej. un dique de 10m de potencia enfría en unos diez años y produce un efecto de contacto pequeño, mientras que un batolito grande enfría en unos 10 millones de años y produce una aureola de contacto extensiva. El metamorfismo de contacto es caracterizado por una distribución de los grupos de minerales formados simultáneamente concéntrica con respecto al cuerpo intrusivo y por un aumento de la intensidad de recristalización y del grado metamórfico dirigido hacia al cuerpo intrusivo. Al cristalizar el magma acumula los componentes volátiles. La ultima fase de cristalización a menudo es acompañado por la separación de una fase rica en componentes volátiles, que puede salir del cuerpo intrusivo y infiltrar las rocas encajantes a lo largo de fracturas o a lo largo de los bordes de granos. Por ejemplo en el caso de infiltración y metasomatismo de una roca encajante de caliza se produce un 'skarn', que es caracterizado por una mineralogía de silicatos de calcio formada por la introducción de componentes como SiO2, Al2O3 y H2O al cuerpo intrusivo a la caliza. Metamorfismo de contacto ocurre en varios ambientes tectónicos, en ambientes orogénicos y anorogénicos, en el interior de una placa tectónica o en los bordes de placas tectónicas. Las aureolas de contacto bien desarrolladas se forman en ambientes anorogénicos o en el interior de placas tectónicas, donde batolitos graníticos intruyen rocas sedimentarias, ejemplos claros para la distribución concéntrica por zonas de los grupos de minerales metamórficos formados simultáneamente se ubican en los niveles medios y someros de la corteza terrestre, donde puede desarrollarse un gradiente de temperatura marcado.

B) El metamorfismo de contacto regional ocurre en los cinturones orogénicos activos. En los cinturones orogénicos activos las aureolas de contacto de numerosos cuerpos intrusivos, que se ubican en distancias cortas entre si y que se forman en un corto intervalo de tiempo, se solapan. De esta manera la temperatura de la región entera sube por el aporte de calor en la corteza terrestre debido al magma.

C) El metamorfismo por ondas de choque es caracterizado por condiciones de temperatura y presión extremadamente altas (por ejemplo p = unos 10 a 100 kbar) y es producido por ondas de choques por un impacto de meteoritos. En la superficie terrestre se observan los efectos del metamorfismo de ondas de choque alrededor de los cráteres de impacto. En la superficie lunar el metamorfismo de ondas de choque es un fenómeno más común. En parte el metamorfismo de ondas de choque produce formas de cuarzo de alta presión como coesita y stishovita y estructuras de deformación típicas como 'shatter cones' o es decir fracturas cónicas en las rocas.

D) La catáclasis es caracterizado por la deformación de la roca sin influencia grande de efectos térmicos. Catáclasis se produce, cuando los esfuerzos deformadores sobrepasan la capacidad de la roca de deformarse plásticamente. Los parámetros más importantes de la catáclasis son el esfuerzo elástico (=deviatoric stress), el 'strain rate' y la temperatura. La denominación común para una roca cataclástica es la milonita. La catáclasis se produce en las zonas de fallas y de cizallamiento en el nivel superior de la corteza terrestre, que se sitúan principalmente en las zonas orogénicas y en los bordes de las placas tectonicas. 

E) Se distinguen tres tipos del metamorfismo regional: (1) el metamorfismo por soterramiento (2) el metamorfismo típico para los lomos oceánicos (3) el metamorfismo orogenico.

El metamorfismo por soterramiento: (1) ocurre en las cuencas sedimentarias en consecuencia de la solidificación de los sedimentos debido al soterramiento por los sedimentos sobreyacentes. La temperatura y la presión contribuyen al metamorfismo, la temperatura, puesto que la temperatura sube con la profundidad. Las rocas correspondientes son caracterizados por temperaturas de recristalización bajas y por la ausencia de deformaciones. La transición entre la diagénesis y el metamorfismo por soterramiento es continua. El metamorfismo de soterramiento es anorogénico y ocurre en la mayoría de las cuencas sedimentarias de los océanos y en las grandes cuencas sedimentarias en el interior de placas tectónicas, actualmente por ejemplo en el golfo de México.

El metamorfismo de los lomos oceánicos (2) se ubica en los bordes de placas tectónicas divergentes. A lo largo de los lomos oceánicos continuamente se produce corteza oceánica de composición basáltica. Los basaltos oceánicos son acompañados con pizarras verdes y anfibolitas, las cuales son los equivalentes metamórficos de los basaltos. Al metamorfismo de los lomos oceánicos contribuyen el flujo de calor alto y la circulación de los fluidos como parámetros típicos.

El metamorfismo orogénico o metamorfismo regional (3) es típico para los inturones orogénicos y es muy común en los arcos oceánicos y en los continentes. Se sitúa en los bordes de placas tectónicas convergentes como en el borde entre una placa oceánica y un arco oceánico, en el borde entre placas oceánica y continental o en el borde entre dos placas continentales. Los factores importantes del metamorfismo regional son las perturbaciones tectónicas, las variaciones de presión y los esfuerzos elásticos ('deviatoric stress'). Debido a los varios tipos de bordes de placas tectónicas convergentes las características del metamorfismo correspondiente difieren de un cinturón orogénico al otro.

Intensidad del metamorfismo:

Bajo grado baja T (200-320 ° C) y baja P (300-600 Mpa). roca con minerales hidratados (arcillas, cloritas). liberación de H2O.

Alto Grado alta T (> 550 ° C) y alta P (> 700 Mpa). rocas con minerales anhidros.

Diagenesis:

Incluye todos los procesos físicos y químicos que afectan al sedimento después del depósito y hasta antes del metamorfismo de bajo grado. Los procesos diagenéticos no operan con uniformidad y regularidad, por lo que el tiempo y edad geológica de las rocas o sedimentos no son factores cruciales en los productos de la diagénesis. Por tanto, si se tiene el mismo grado de litificación no implica la misma historia depositacional para los dos.

Etapas de los procesos diagenéticos:

1. Diagénesis temprana: la cuál ocurre a baja profundidad del sepultamiento ( a menos de 50 mts), durante pocos miles a cientos de miles de años, y en algunos casos se lleva a cabo por interacción de agua marina y procesos del fondo marino. Durante esta etapa se desarrollan los procesos iniciales de litificación y compactación.

2. Diagénesis tardía: durante estos los eventos posteriores son más lentos y de mayor duración.

Cambios Físicos y Químicos:

Durante la diagénesis, las areniscas sufren cambios tanto en sus propiedades físicas y químicas como texturales y mineralógicas.

Los cambios físicos producen cambios en la densidad del sedimento por medio de la compactación a través del empaquetamiento de los granos, lo que resulta en pérdida de porosidad, pero solo en un bajo porcentaje.

Los cambios químicos son mucho más importantes que los cambios físicos en la alteración de las características de las areniscas después del depósito. Estos cambios físicos producen cementación y litificación de los sedimentos, lo que resulta principalmente de la precipitación de los química de agentes “pegadores” o la soldadura química de los granos detríticos.

Procesos de cementación y litificación:

1) Precipitación.

2) Disolución.

3) Recristalización.

4) Alteración.

Cementación:

La modificación diagenética mas obvia en una arenisca es la introducción de agentes cementantes. Aunque existe una gran variedad de minerales que actúan como agentes cementantes, el sílice como cementante es mas abundante que el carbonato de calcio, ya que este se disuelve más fácilmente cuando la arenisca se encuentra en contacto con aguas subterráneas.

Tipos de cementantes: sílice, calcita, dolomita, dolomita ferrosa (ankerita) y siderita. El aragonito se ha encontrado en areniscas mas recientes, pero aparentemente se ha reemplazado por calcita en arenas antiguas debido a que es un mineral muy inestable.

Litificación

Es el proceso, generalmente a través de cementación o compactación, de conversión de los sedimentos en rocas. Litificación es un proceso por lo cual un sedimento depositado en un determinado medio se convierte lentamente en una roca sedimentaria de características estables, casi siempre más coherente (dura) que el sedimento de partida. Ocurre principalmente cuando los sedimentos se encuentran en las cuencas sedimentarias, por efecto de la presión y de la circulación de fluidos

BIBLIOGRAFIA

http://www.astromia.com/tierraluna/mineroca.htm http://www.portalciencia.net/geoloroc4.html http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/casado/GEORED/

Endogenas/metamorficas.htm

http://www.geologia.uson.mx/academicos/amontijo/diage.htm

http:/www.fortunecity.es/.../profesor/171/suelos.html

TRABAJO PRACTICO

TITULO: MONOGRAFIA SOBRE ROCAS Y MINERALES

MATERIA: GEOLOGIA

TURNO: NOCHE

PROFESORA: GISELA MORENO

ALUMNO: TEJADA FERNANDO EMMANUEL

FECHA: 25/06/07

ANEXO:

MUESTRAS DE ROCAS IGNEAS

MUESTRA ROCAS SEDIMENTARIAS

MUESTRA ROCAS METAFORFICAS