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8/18/2019 UNIDAD02. ROCAS.pdf

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UNIDAD 2: ROCAS

Ingeniería GeológicaIII Ciclo Ingeniería Civil y Ambiental

Mgtr. Salvador Sobrecases Martí

UNIVERSIDAD CATÓLICA SANTO TORIBIO DE MOGROVEJO


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1. DEFORMACIÓN DE LA CORTEZA

Toda roca sometida a un esfuerzo suficientemente fuerte o duradero termina por

deformarse o fluir.

Deformación: cualquier cambio de tamaño, forma, orientación o posición de unamasa rocosa.

Fuerza: lo que modifica el estado de reposo o movimiento de un objeto.

Esfuerzo: cantidad de fuerza aplicada sobre una determinada superficie.

Esfuerzo de confinamiento: cuando es uniforme en todas direcciones.

Esfuerzo diferencial: cuando no es uniforme en todas direcciones.


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TIPOS DE ESFUERZO

Esfuerzo compresivo: Esfuerzo diferencialque acorta un cuerpo rocoso. En bordesconvergentes tiende a acortar y engrosar lacorteza.

Esfuerzo tensional : El esfuerzo tiende aalargar o separar una roca. En bordesdivergentes alarga y adelgaza la corteza.

Esfuerzo de cizalla: Esfuerzo diferencial ensuperficies paralelas.


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La temperaturaLa presión de confinamientoEl tipo de roca

La presencia de fluidosEl tiempo

Factores que determinan el tipo de deformación predominante:


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TEMPERATURA Y PRESIÓN DE CONFINAMIENTO

En superficie: las rocas sometidas a bajas presiones y temperaturas, suelen fracturarse, presentandodeformación frágil.

En profundidad: debido a las mayores presiones y temperaturas, la roca puede fluir, sin fracturarse,produciéndose una deformación dúctil.

TIPO DE ROCA

Las rocas cristalinas con minerales que poseen enlaces fuertes (cuarcitas, granito, basalto) tienden afracturarse.

Rocas sedimentarias poco consolidadas o metamórficas con zonas de debilidad (lutitas, yeso, halita),suelen tener deformación dúctil.

La presencia de agua favorece la ductilidad.

TIEMPO

Las fuerzas pequeñas aplicadas durante largos periodos de tiempo pueden provocar ductilidad incluso enrocas frágiles.


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CARTOGRAFÍA DE LAS ESTRUCTURASGEOLÓGICAS

Estructura geológica tectónica : estructurasformadas por deformación a cualquier escala.

Mediante la dirección y el buzamiento sepueden determinar la naturaleza y estructura

de las unidades geológicas.

Dirección: Ángulo entre el norte magnético y laintersección de la superficie de la estructurageológica con un plano horizontal. Se expresacomo un ángulo en relación al norte.

Ejemplo: N 25º E significa que la estructura sedirige hacia el este con un ángulo de 25ºrespecto al norte.

Buzamiento : Ángulo de inclinación entre laestructura geológica y un plano horizontal.


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PLIEGUES

Al actuar fuerzas compresivas, las rocas sedimentarias y volcánicas fundamentalmente, sedoblan formando pliegues.

Partes de un pliegue:

Flancos : son los lados del pliegue.Charnela : línea trazada a lo largo de los puntos de

máxima curvatura de cada estrato del pliegue.Inmersión : ángulo que forma la charnela con la

superficie horizontal.Plano axial : superficie imaginaria que divide al

pliegue en dos partes lo más simétricas posible.


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Tipos de pliegue:

Anticlinal: pliegue donde los estratos más antiguos se hallan en el centro del pliegue,debido en general a un plegamiento hacia arriba.

Sinclinales: pliegues con los estratos más jóvenes en el centro, normalmente debidos a unpliegue hacia abajo.

Simétricos: Los flancos son imágenes especulares uno de otro.

Asimétricos: Caso contrario.

PLIEGUES


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PLIEGUES


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PLIEGUES


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PLIEGUES


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Domos y cubetasLas grandes elevaciones del terreno pueden deformar la cubierta de estratos superficiales,dando grandes pliegues que, si tienen forma circular o alargada, se llaman domos .

Si en lugar de a una elevación estas estructuras se deben a un descenso del terreno, se

llaman cubetas .

En los domos, los estratos más viejos están en el centro y los más jóvenes en lo flancos, alcontrario que en las cubetas.

PLIEGUES


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PLIEGUES


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Definición: fracturas de la corteza donde se ha dado un desplazamiento apreciable.

Salbanda de falla: material arcilloso formado a lo largo de una falla como consecuencia dela rotura y pulverización de las rocas por el roce.

Estrías de falla: La superficie de falla a veces aparece con estrías.

Espejo de falla: La superficie de falla aparece muy pulida.

FALLAS


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TIPOS DE FALLA

Se denomina techo a la superficie rocosa sobrela falla ymuro a la que se encuentra debajo.

Fallas normales: bloque techo se desplazahacia abajo en relación al bloque muro (B).

Fallas inversas: bloque techo se mueve haciaarriba respecto al muro (A).

Fallas transformantes: el desplazamiento eshorizontal y paralelo a la superficie de falla (C).

FALLAS


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FALLAS


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FALLAS


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Definición:Fracturas a lo largo de las cuales no se ha producido desplazamiento apreciable.

Causas:

Enfriamiento de rocas ígneas forma diaclasas columnares .

Deformación frágil de las rocas más externas de la corteza.

Esfuerzos tensionales y levantamiento y hundimiento del terreno ocasionannumerosas diaclasas.

Las diaclasas favorecen la meteorización química y determinan ciertos tipos de drenaje.

DIACLASAS


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Definición de Mineral

Sustancia inorgánica más o menos dura.

De composición química definida.

Bajo condiciones apropiadas desarrolla una forma cristalina

con una característica propia debido a sus átomos, iones omoléculas que ordenan sistemática y pertenecen a la partesólida de la corteza terrestre.

La mayoría de los minerales que constituyen las rocas sonsilicatos.

Cada mineral tiene su propia constitución y estructuramolecular.

2. MINERALOGÍA


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Por tanto, un mineral se define como un:

sólido homogéneo conestructura interna ordenada,de origen naturale inorgánico,y con composición química definida (pero variable dentro deciertos límites).

2. MINERALOGÍA


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Esto es una roca y estáhecha de varios minerales

Y estos son losminerales que forman esa roca

Por eso podemos decir que unaroca es un agregado de minerales

O que algunos minerales seagrupan, formando rocas

2. MINERALOGÍA


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Esto es una roca y está hechade un solo mineral

Y este es el mineral que formaesa roca

CALIZA

CALCITA

2. MINERALOGÍA


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En eldiamante los átomosde Carbono tienen una

disposición

Elgrafito está compuesto de

Carbono

Aunque, a veces, dosminerales pueden tener la

misma composición química

Eldiamante está compuestode Carbono

En elgrafito los átomos deCarbono tienen otra

disposición

Y es que ambos se hanformado en condiciones de

temperatura y presióndiferentes

2. MINERALOGÍA

Í


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Propiedades características paraidentificar un mineral

2. MINERALOGÍA

Í


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FORMA COLOR

¿Presentaformas

geométricas?

NOSI

CRISTAL

Lapirita se presenta encristales cúbicos

Poliedro con caras, aristasy vértices

¿Gris?¿Verde?

¿Amarillo?

AzufreMalaquita

Galena

¿Violeta?

Cuarzoamatista

2. MINERALOGÍA

Í


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BRILLO

MetálicoMate

Sedoso onacarado

Vítreo

Calcita

Pirita

Yeso

Bauxita

2. MINERALOGÍA

Í


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DUREZA

Es la resistencia que ofrece el mineral a ser rayado porotro mineral o por otro objeto

ESCALA DE DUREZA DE MOHS

Por ejemplo, un mineral que es rayado por el cuarzo y raya alapatito tendrá una

dureza = 6 (pero no necesariamente ese mineral será la ortosa)

Minerales muyblandos Minerales muy durosMinerales durosMinerales blandos

2. MINERALOGÍA

Í


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Si se raya con la uña,dureza = 1 a 2

Si no se raya con la uña, pero sí conun vidrio (o acero), dureza = 2,5 a

5,5

Si no se raya con el vidrio, pero sícon papel de lija o una lima, dureza =

6 a 7

Si no se raya con la lija o con lalima, dureza = 8 a 10

2. MINERALOGÍA

Í


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Elcuarzo y la obsidiana (una roca)tienen fractura concoidea

TENACIDAD

¿El mineralse rompefácilmente ?

¿El mineralse rompe condificultad?

Mineral frágil Mineral tenaz

El mineral sefractura si se

parte enfragmentosirregulares

El mineral se exfolia si serompe en fragmentos

regulares, según planosdeterminados

Estos minerales se exfolian enfragmentos poliédricos

2. MINERALOGÍA

Í


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Constituyen aprox. el 92 % de la corteza (oceánica y continental).

Son tetraedros formados por cuatro oxígenos que rodean a un átomo de silicio.

2. MINERALOGÍA

SILICATOS

2 MINERALOGÍA


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2. MINERALOGÍA

SILICATOS CLAROS

Lossilicatos claros o no ferromagnesianos tienen color claro y peso específico bajo.

Ello se debe a que tienen poco hierro y magnesio en su composición.

A.Grupo de los feldespatos.B.CuarzoC.MoscovitaD.Minerales de la arcilla

SILICATOS OSCUROS

Lossilicatos oscuros o ferromagnesianos contienen gran cantidad de Fe y/o Mg.

Suelen ser pesados y de color oscuro.

A.Grupo del olivinoB.Grupo de los piroxenosC.Grupo de los anfíboles

D.BiotitaE.Granate

3 LAS ROCAS Y EL CICLO DE LAS ROCAS


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3. LAS ROCAS Y EL CICLO DE LAS ROCAS

TIPOS DE ROCAS

ROCAS ÍGNEASROCASMETAMÓRFICASROCAS

SEDIMENTARIAS



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ROCAS ÍGNEAS O MAGMÁTICAS

Se forman al enfriarse y solidificar una roca fundida (magma ).

A medida que se enfría el magma los minerales solidifican según su punto de fusión.

En profundidad: Plutónicas

Profeso lento y a alta temperatura.Permite la formación de cristales grandes y bien cristalizados.Son las rocas más abundantes de la corteza terrestreDestaca el granito .

En superficie: Volcánicas

Enfriamiento rápido.Se forman cristales pequeños o no existen.Destaca el basalto .



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ROCAS SEDIMENTARIAS

Los agentes geológicos externos (agua, viento, hielo) altera (química y físicamente) yerosiona las rocas de la superficie, dando fragmentos llamados sedimentos .

Éstos son transportados y depositados en cuencas sedimentarias donde, mediantelitificación (compactación y cementación ) se convierten en nuevas rocas llamadas rocas

sedimentarias .Representan el 15% del volumen terrestre, pero ocupan la mayor parte de la superficie

del planeta.

Tipos

Detríticas: Si los sedimentos proceden de otras rocas y son transportados y depositadosen estado sólido. Ejemplo: Lutita y Arenisca .

Químicas: Formadas por precipitación de material disuelto en agua o por los seresvivos. Ejemplo: Caliza .



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ROCAS METAMÓRFICAS

Proceden de otras rocas (de cualquiera de los tres tipos) sometidas a condiciones de elevadatemperatura y/o presión en el interior de la Tierra, pero manteniendo la roca “ madre ” en estado sólido.

El proceso de metamorfismo cambia la estructura y la composición de la roca original.

El tipo y grado de metamorfismo determinan las características de este tipo de rocas, como la

textura, la foliación, la fractura, etc.Entre las rocas metamórficas destacan el gneis y el mármol .

Existen tres tipos básicos de metamorfismo:

Metamorfismo de contacto: el factor principal es el aumento de la temperatura por lacercanía de un cuerpo magmático.

Metamorfismo regional: cambios debidos a la presión y temperatura elevadas en el interiorterrestre.



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4 ROCAS ÍGNEAS


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NATURALEZA DE LOS MAGMAS

Los magmas son material completa o parcialmente fundido.

Tres partes: un componente líquido, uno sólido y uno gaseoso.

Porción líquida: fundido .

Porción sólida: silicatos ya cristalizados.

Porción gaseosa: volátiles.

ORIGEN DE LOS MAGMAS

Aunque algunos magmas se forman en la corteza, la mayoría tienen su origen enel manto terrestre.

La mayoría se forman en los bordes divergentes (dorsales oceánicas),

El origen de los magmas está en la fusión de rocas sólidas de la corteza o el manto.

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TEXTURA DE LAS ROCAS ÍGNEAS

La textura hace referencia al tamaño, forma y disposición de los cristales en una rocaígnea.

Factores que afectan a la textura de las rocas ígneas

Tres factores fundamentales:

La velocidad de enfriamiento del magmaLa cantidad de sílice presenteLa cantidad de gases disueltos.

Enfriamiento lento: los iones se colocan ordenadamente, por lo que se forman menoscristales, pero de mayor tamaño.

Enfriamiento rápido: forman numerosos cristales pequeños o ningún cristal.

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TIPOS DE TEXTURA DE LAS ROCAS ÍGNEAS

Según el grado de cristalinidad:

Textura holocristalina . Todos los cristales bien desarrollados (Rocas plutónicas).Textura hipocristalina : Parte vítrea, parte cristalizada (Rocas Volcánicas).Textura holovítrea : Todo vítreo (Rocas Volcánicas).

Según la forma de los cristales:

Textura panalotriomorfa : Todos los cristales alotriomorfos (de formas irregulares,A)Textura subidiomorfa: Parte de los cristales idiomorfos, parte alotriomorfos ( B).Textura panidiomorfa : Todos los cristales idiomorfos (con caras cristalinas biendesarrolladas, C)

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Según el tamaño de los cristales:

Textura fanerítica : Los cristales se reconocen a simple vista o con ayuda de unalupa. Las rocas plutónicas son, en general, faneríticas.

Grano grueso: > 5 mm.Grano medio: 1-5 mm.Grano fino: < 1 mm.

Textura afanítica : No se reconocen los cristales a simple vista. Las rocasvolcánicas son, en general, afaníticas.

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Según las relaciones intercristalinas:

Textura equigranular : Todos los cristales de tamaño similar.

Textura inequigranular : marcada diferencia de tamaño entre los cristales.

• Porfídica: Cristales de mayor tamaño (fenocristales) rodeados de una matrizformada por pequeños cristales o por vidrio volcánico.

• Porfídica seriada : Fenocristales decreciendo gradualmente de tamaño hastaigualarse con el de los cristales de la matriz.

• Glomeroporfídica : Fenocristales agrupados en agregados, rodeados dematriz.

Textura poiquilítica: Cristales de gran tamaño incluyen a otros de menor tamaño.

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Textura especial de las rocas volcánicas

Masiva: si el magma se desgasificó antes de producirse su enfriamiento ysolidificación.

Vacuolar: Si el enfriamiento fue muy rápido, los gases quedarían atrapados enforma de burbujas o vacuolas.

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CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS ÍGNEAS

Las rocas ígneas se clasifican teniendo en cuenta los siguientes parámetros:

Composición mineralógica Porcentajes mineralógicos Texturas

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Identificación (visu) de minerales más comunes en las rocas ígneas

Minerales de color claro (leucocratos):

Cuarzo: cristales transparentes, incoloros o ligeramente ahumados

(alotriomorfos-subidiomorfos).Feldespato potásico: cristales blancos, rosados o rojizos, a veces de gran tamaño(idiomorfos-subidiomorfos).Plagioclasas cálcicas: Cristales de colores grises, a veces iridiscentes (idiomorfos-subidiomorfos).Plagioclasas sódicas: cristales de colores blancos.

Minerales de color oscuro (melanocratos): Son los minerales ferromagnesianos:

Olivino: Cristales de color verde claro (rico en Mg) a oscuro (rico en Fe).Piroxenos y anfíboles: cristales de colores muy oscuros: verdes, marrones,negros.Biotita: Cristales negros, muy brillantes, generalmente de pequeño tamaño.

CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS ÍGNEAS

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. OC S G S

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Granito

Roca ígnea intrusiva más común en la corteza.

Suele tener textura fanerítica compuesta por un 25% de cuarzo y un 65% de feldespatos potásicos ysódicos.

El cuarzo aparece vítreo, redondeado y de color claro o gris, tiene forma rectangular y varía encolor del blanco o gris, al salmón (granito rosa o rojo).

Lleva moscovita y silicatos oscuros como la biotita y el anfíbol.

Algunos granitos tienen textura porfídica, con grandes cristales de feldespato.

ROCAS FÉLSICAS O GRANÍTICAS


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Obsidiana

Roca vítrea de color oscuro, formada al enfriarse rápidamente la lava rica en sílice.

Aunque contiene silicatos claros, la presencia de iones metálicos le da su colorcaracterístico.

Tiene una fractura concoidea y un borde afilado, por lo que el hombre primitivo la usópara construir útiles cortantes.


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Pumita

Roca volcánica vítrea.

Se forma cuando grandes cantidades de gases escapan de la lava y se forma una masagris y porosa.

Puede llegar a flotar en el agua.

Está asociada a la obsidiana.


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Andesita

Roca volcánica gris de grano medio.

Típica de las cordilleras volcánicas perioceánicas, como los Andes, de donde le viene elnombre.

Suele presentar textura porfídica, con fenocristales claros y rectangulares de plagioclasao negros y alargados de anfíbol.

Muy similar a la riolita, pero casi sin cuarzo.

ROCAS INTERMEDIAS ANDESÍTICAS

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Diorita

Equivalente plutónico de la andesita.

Roca de grano grueso, se diferencia del granito por su falta de cuarzo y su mayorcontenido en silicatos oscuros.

Como silicatos claros y oscuros están en igual cantidad, se dice que tiene aspecto de“ sal y pimienta” .

ROCAS INTERMEDIAS ANDESÍTICAS

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Basalto

Roca volcánica de grano fino y color verde oscuro o negro.

Está formada de piroxeno y plagioclasa cálcica, con algo de olivino y anfíbol.

Es la roca extrusiva más común y forma los fondos oceánicos y las islas volcánicas.

ROCAS MÁFICAS (BASÁLTICAS)

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Gabro

Equivalente intrusivo del basalto y del mismo color.

Se encuentra en grandes cantidades en los océanos, bajo las capas de basalto.

Rocas piroclásticas

Son rocas formadas por fragmentos expulsados en una erupción volcánica.

La más común es la toba volcánica que, cuando está formada por cenizas fundidas sellama toba soldada .

ROCAS MÁFICAS (BASÁLTICAS)

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GRANITO Y ROCAS DE SU FAMILIA

Suelen presentar 3 familias de diaclasas.Hidrólisis de los feldespatos ⇒ caolín

Piedras caballeras o bailanderasBolerío granítico

Proceso muy avanzado⇒

Granito arenizado o Jabre .Formas alargadas: Lanchas, Lastras, Lascas o Llascas.

Los granitos más ácidos (>% cuarzo) + resistentes a la alteración. Formas acastilladas,Cresterías (galayos o veletas ).

La alteración superficial debido a H2O y viento ⇒ depresiones de profundidadllamadas pilancones .

En un río donde además se combina acción fluvial: Marmitas de Gigante .

En caras verticales: Taffoni.

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GRANITO Y ROCAS DE SU FAMILIA. APLICACIONES.

Material de construcción: – Muy antiguo – Peor comportamiento a mayor tamaño de grano. – Duro pero Frágil⇒ Labra fácil por percusión. – Utilizado para adoquín, actualmente no tanto (feldespatos- caolín). – Zonas de parada, peajes autopista, bus...(evitar ataque de aceites, gasoil,... a la capa de rodadurabituminosa).

– Por dureza y resistencia bordillos de acera. – Losas de pavimentación. – Fachadas placas de revestimiento. – Buenos resultados como balasto de ferrocarril (buena trabazón, coeficiente de forma, ángulo derozamiento interno alto).

– Buen resultado capa de rodadura (poca adhesividad ligantes bituminosos) – Bueno en capas de subbase y base (cuidado en el apisonado) – Bueno como pedraplén y terraplén. – Buen material para escollera de presas de materiales sueltos. – No buenos resultados en escollera portuaria, por bajo peso específico, hidrólisis y redondeamiento. – Idóneo árido grueso hormigón, (ver coste de cantera). Ojo mineralizaciones pirita, pirrotina, galena. – No árido fino.

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Obras en granito:

EXCAVACIONES

• Granito sano, casi verticales. Jabre no más 45º.• Suele presentar bloques sueltos, sanear, sujetar con bulones..• La zona superficial alterada puede dar lugar a comportamiento diferencial.• Problemas excavar zanjas con granito parcialmente alterado.

TÚNELES

• Uso de explosivos. Zona complicada las boquillas, Entibación más densa y revestimiento másrápido.• Percusión mejor que rotación.• Revestir no siempre, sólo por temas estéticos.• Dirección del túnel no debe coincidir diaclasado.

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Obras en granito:

CIMENTACIONES

• No problemas el granito sano (300 y hasta 1000 kg/cm2). Jabre de 3 a 4 Kg /cm2).• Ojo con zonas parcialmente alteradas Asientos diferenciales.• Zonas jabre cuidado vibraciones pueden inducir asientos.

OBRAS HIDRÁULICAS.

• El factor más importante el comportamiento del granito alterado.• La presencia de agua sólo en diaclasas. Pueden darse fuentes de mayor caudal ligadas afracturas profundas.• En presas el embalse puede alimentar las diaclasas incrementando su caudal.• En cerrada máximo gradiente mayor problema.• Capacidad portante del granito es alta aunque se ha de tener cuidad con la zonadescomprimida.

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APLICACIONES ROCAS VOLCÁNICAS.

Áridos para hormigón:

• Son buenos pero con reserva.• Pueden tener vacuolas que disminuyen la resistencia mecánica.• Cuidado con la presencia de sílice libre que puede reaccionar con el cemento.

Áridos para carreteras:

• Las tobas volcánicas son bastante buenas en general.• Buena adhesividad con ligantes bituminosos y son resistentes al pulimentado porrozamiento.•

Pueden presentar un desgaste importante y los yacimientos no muy grandes(malaexplotación).• Los basaltos son buenos como capa de rodadura, resistentes a la compresión y aldesgaste, pero tiene cierta tendencia a alterarse por procesos de meteorización (paso deolivino a serpentina, dando un firme deslizante)• Las traquitas pueden dar buenos áridos. Cuidado presencia de sílice libre.

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APLICACIONES ROCAS VOLCÁNICAS.

Escolleras protuarias

• Los basaltos son idóneos por su elevado peso específico y su resistencia.

Presas

Resulta difícil la construcción de presa por varios motivos:• Escasez de vasos con volúmenes aceptables.• Fuertes pendientes• Los materiales volcánicos son muy permeables en general (piroclastos)• Abundancia de materiales poco coherentes lo que puede producir, en caso de

avenida, grandes arrastres.• Pueden producir lahares (flujo de sedimento y agua que se moviliza desde lasladeras de volcanes).• La alteración de rocas volcánicas puede producir arcillas con carácter expansivo.

No obstante si que se han construido presas en terrenos volcánicos, aunque con

las precauciones debidas.

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4. ROCAS SEDIMENTARIAS


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LAS ROCAS SEDIMENTARIAS

Los agentes geológicos externos producen la meteorización, transporte y sedimentación demateriales de la corteza terrestre.

Estos materiales (sedimentos) pueden litificar, dando lugar una roca sedimentaria.

Representan sólo una ínfima parte del volumen terrestre, aunque la gran mayoría de lasuperficie de la Tierra está formada por rocas sedimentarias.

Contienen mucha información sobre acontecimientos pasados del planeta.

Además, muchas rocas sedimentarias tienen gran importancia económica:

El carbónEl petróleoEl gas natural



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DIAGÉNESIS

Conjunto de procesos químicos, físicos y biológicos que sufren lossedimentos desde su depósito hasta después de convertirse en rocassedimentarias.

A medida que los sedimentos son enterrados, aumenta la presión yla temperatura, hasta llegar a unos 150-200 ºC, límite aproximado enque empieza el metamorfismo.



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DIAGÉNESIS

Litificación: El proceso por el cual los sedimentos no consolidados se convierten enuna roca sedimentaria. Incluye la compactación y la cementación.

Compactación: Conforme los sedimentos se van acumulando, el peso de losmateriales superiores comprimen a los inferiores, compactándolos y eliminando

gran parte de la porosidad, al tiempo que se expulsa buena parte del aguacontenida en los sedimentos.

Cementación: Implica la precipitación de minerales cementantes entre los granosde sedimento. El material cementante circula entre los poros disueltos en el agua y,con el tiempo, precipita uniendo los granos sueltos de minerales, reduciendo laporosidad.

La calcita, la sílice y el óxido de hierro son los materiales decementación más habituales.



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TIPOS DE ROCAS SEDIMENTARIAS

Los sedimentos sólidos, procedentes de la meteorización química ymecánica, se denominan detríticos y, a las rocas sedimentarias queoriginan, ROCAS SEDIMENTARIAS DETRÍTICAS.

Los sedimentos formados mediante precipitación química u orgánicade sustancias disueltas por meteorización química se denominansedimentos químicos , y a las rocas que originan ROCASSEDIMENTARIAS QUÍMICAS O NO DETRÍTICAS.



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ROCAS SEDIMENTARIAS DETRÍTICAS

Las rocas sedimentarias detríticas se clasifican según el tamaño desus clastos (granos minerales), que también aportan informaciónsobre los ambientes en que se depositaron.



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GRANOCLASIFICACIÓN



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GRANOCLASIFICACIÓN



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LUTITA

Formada por partículas de tamaño arcilla y limo.Son las rocas sedimentarias más abundantes.

Se consideran débiles, poco cementadas.

El tamaño diminuto indica un ambiente de deposición muy tranquilo:

LagosLlanuras de inundaciónCuencas oceánicas profundas



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ARENISCA

Está formada por clastos de tamaño arena.El tamaño y la selección del grano son buenos

indicadores del origen de estas rocas.

El viento forma depósitos mejor seleccionados

que el agua o el oleaje.

La redondez de los granos es indicadora de untransporte fluvial o eólico, de mayor duracióncuanto más redondos los clastos.

Los granos angulosos indican escaso transporteo transporte glacial.

Los granos más resistentes, como el cuarzo,son abundantes en sedimentos transportadosa larga distancia. Feldespatos y mineralesferromagnesianos se destruyen antes.



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CONGLOMERADO

Rocas formadas por gravas redondeadas.

Normalmente están mal seleccionadas y su tamaño permite la identificación.

Suelen indicar un origen en fuertes pendientes o corrientes turbulentas.

Si los clastos son angulosos, la roca se denomina brecha , y supone un transporte muycorto desde el origen, o bien un transporte glacial.



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CONGLOMERADO





MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

Es difícil su utilización directa como áridos por simple machaqueo.En el machaqueo se producen muchos finos.Puede utilizarse en ocasiones como escolleras, terraplenes de carretera y espaldones de

presas de materiales sueltos.



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CONGLOMERADO





OBRAS

Presenta zonas con distinta capacidad portante.Suelen ser lo suficientemente duros como para necesitar excavarlos con explosivosAdmite taludes casi verticalesTiene diferente comportamiento a la perforación según las distintas durezas de los

cantos y del cementoSuelen dar buenos vasos de embalse con alguna pequeña fuga que no es difícil de sellar.



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ROCAS SEDIMENTARIAS QUÍMICAS

Los sedimentos químicos son transportados en solución a los lagos y mares.

Precipitan formando sedimentos que darán lugar a rocas sedimentarias químicas.

La sedimentación puede ser:

Inorgánica (por evaporación o procesos químicos)

Orgánica (por los seres vivos) da sedimentos bioquímicos



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CALIZA

Es la roca sedimentaria química más abundante.Está formada principalmente por calcita (CaCO3).

Su origen puede ser:

InorgánicoBioquímico (más habitual)

Arrecifes de coral

Los corales son animales microscópicos de esqueletocalcáreo. A pesar de su pequeño tamaño, forman inmensascolonias que dan estructuras enormes (hasta varios milesde kilómetros) llamadas arrecifes , sólo posibles en marescálidos, someros y limpios. Muchas rocas calizas se deben acorales de otras épocas geológicas.



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Coquina y Creta

Lacoquina es una roca caliza formada por caparazones y fragmentos de caparazonespoco cementados perfectamente visibles.

Lacreta está formada por las partes duras de microorganismos marinos.



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Calizas inorgánicas

Se forma por precipitación química o por evaporación en aguas con mucho carbonatocálcico disuelto.

Travertino : habitual en cavernas (estalactitas y estalagmitas)

Caliza oolítica : formada por granos esféricos llamados ooides.



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ASPECTOS INGENIERILES CALIZA

La circulación del agua por los conductos del karst no suele coincidir con lasuperficial.

Las obras que realicemos pueden cambiar las condiciones de circulación delagua subterránea llegando, en ocasiones, a reactivar un karst abandonado.

Existe gran dificultad para estudiar el trazado de los conductos kársticos. Sedebe realizar un estudio de la disposición estructural del macizo con unexhaustivo censado de diaclasas y discontinuidades.

En los túneles se pueden producir irrupciones bruscas de agua al cortar unconducto, al tiempo que se pueden ver afectados algunos manantiales.

En presas se suelen producir fugas de agua a través del macizo karstificado.



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APLICACIONES DE LA CALIZA

Fabricación de cemento y calSillares y mampuestos (algunas presentan dificultades en la labra por tenerfractura concoidea)

Dan áridos de muy buena calidad para hormigones.Tienen capacidad portante suficiente para resistir cualquier tipo de cargas,

aunque se ha de tener cuidado con la existencia de cuevas ya que puedeproducirse el hundimiento del techo.

No da problemas de perforaciónAdmite taludes casi verticalesAlgunas variedades (sobre todo las fosilíferas y las marmóreas) se han utilizado

para revestimientos.No suelen dar buenas escolleras dado su bajo peso específico.



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DOLOMÍA

Es una roca muy similar a la caliza, pero con carbonato cálcico magnésico.



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ROCAS SILÍCEAS (SÍLEX)

Son rocas compactas y duras formadas por sílice (SiO4) microcristalina.



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EVAPORITAS

La evaporación de una masa de agua puede llevarla a sobresaturación en determinadosminerales disueltos, que acaban por precipitar y dar un tipo de rocas llamadas evaporitas .

halita o sal gema , formada por cloruro sódico (NaCl)

yeso , formada por yeso (CaSO4·2H2O).

Muchas se formaron al evaporarse mares someros.



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YESO

APLICACIONES

Se utiliza para la fabricación de yeso como material de construcción.

Tiene utilidad como retardador del fraguado de los hormigones (añadiéndolo en pequeñascantidades).



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CARBÓN

El carbón se forma como producto final del enterramiento de materiaorgánica vegetal durante millones de años.



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TEXTURA DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS

Clástica: Constituida por clastos.


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TEXTURA DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS

Organógena: Construida por biocosntrucciones desarrolladas por organismoscoloniales (arrecifes de coral)



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AMBIENTES SEDIMENTARIOS

Un ambiente deposicional o ambiente sedimentario es simplemente un punto donde seacumulan sedimentos.

Estudiando los ambientes deposicionales actuales, se puede comprender la formaciónde las rocas sedimentarias en el pasado, determinando la situación de mares, montañas,valles, etc.



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5. ROCAS METAMÓRFICAS


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Las enormes presiones y temperaturas del interior de la Tierra

transforman las rocas existentes en otras nuevas, tanto en suaspecto, composición mineral y composición química.

Las rocas así formadas son rocas metamórficas, muy abundantes enla corteza continental y el manto.



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METAMORFISMO

Las rocas metamórficas siempre se forman a partir de otra roca, la roca madreo protolito .

El metamorfismo provoca cambios mineralógicos, texturales y químicos.

Se debe a:El aumento de temperatura y presiónLa presencia de fluidos activos.


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METAMORFISMO

El metamorfismo tiene lugar en uno de tres ambientes posibles:

Metamorfismo de contacto o térmico : Cuando una masa magmática intruye en las rocasprovoca un aumento local de la temperatura.

Metamorfismo hidrotermal : La circulación de fluidos hidrotermales, ricos en iones,puede alterar la composición química de las rocas.

Metamorfismo regional : La formación de montañas, sobre todo en los límites de placasconvergentes, provoca aumentos de presión y temperatura.



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FACTORES DEL METAMORFISMO

Los factores básicos del metamorfismo son:

El calor

La presión

Los fluidos químicamente activos



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TEXTURAS

Textura ISÓTROPA o GRANOBLÁSTICA: Textura en mosaico por crecimiento incontroladodel tamaño del grano. Efecto casi exclusivo de la Temperatura.



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TEXTURAS

Textura ORIENTADA

Textura FOLIADA

A: Dominio de cristales con orientación planarB: Presencia de bandeados de diferente composiciónC:Presencia de microfacturas paralelasD: Combinaciones



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TEXTURAS

Textura ORIENTADA

Textura LINEAR

Definida por predominio de minerales prismáticos (E1, E2), por orientación preferente deminerales planos (E3)



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TEXTURAS

Textura INEQUIGRANULAR o PORFIDOBLÁSITCA: Definida por la presencia de cristales demayor tamaño que la matriz, que puede ser en parte isótropa (cuarzo) y en parteorientada (micas).



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TEXTURAS

En geología hace referencia al tamaño , forma y distribución de las partículas de unaroca.

Los minerales de las rocas metamórficas (a diferencia con las rocas ígneas ysedimentarias):

Son planares (micas) o alargados (anfíboles),

Tienen casi siempre una orientación preferente, colocándose de forma paralela osubparalela.

Se dice que estas rocas poseen foliación .



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TEXTURAS

FOLIACIÓN

Lafoliación es la disposición planar de los granos minerales o estructuras de una roca.

Es típica, aunque no exclusiva, de las rocas metamórficas formadas por metamorfismoregional, con esfuerzos compresivos .


TEXTURAS


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TEXTURAS

TEXTURAS FOLIADAS

Según el grado de metamorfismo y la mineralogía de las rocas, hay varios tipos defoliación:

Pizarrosidad

Son superficies planares muy juntas que se separan en capas delgadas con mayoro menor dificultad.



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TEXTURAS


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TEXTURAS

TEXTURAS FOLIADAS


Esquistosidad

Si las condiciones de metamorfismo son más intensas, los granos de mica y cloritacrecen hasta hacerse visibles, mostrando estructura laminar.

Las rocas que lo muestran, los esquistos , suelen tener granos de cuarzo ofeldespato en forma de lente entre las micas.


TEXTURAS


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TEXTURAS

TEXTURAS FOLIADAS


Bandeado gneisico

Si el metamorfismo es de alto grado, los minerales claros (cuarzo y feldespatos) yoscuros (biotita) tienden a separarse en bandas paralelas.

Estas rocas se llaman gneises y no suelen mostrar clivaje.


TEXTURAS


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TEXTURAS

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 granosequidimensionales 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 grandesrodeados de una matriz de otros más finos.



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ROCAS METAMÓRFICAS COMUNES


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Las rocas metamórficas suelen clasificarse:

Según su textura (foliación).Composición química del protolito.




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ROCAS FOLIADAS

PIZARRA

Roca foliada de granos de mica muy finos.

Tiene tendencia a romperse en láminas planas.

Se origina por metamorfismo de bajo grado en lutitas .

Las hay negras (con materia orgánica), rojas (óxido de hierro), verdes (clorita)…



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ROCAS FOLIADAS

FILITA

Es un caso intermedio entre pizarra y esquisto.

Minerales algo mayores que los de la pizarra.

Se distingue por su brillo satinado y superficie ondulada.

Suele mostrar pizarrosidad.



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ROCAS FOLIADAS

GNEIS

Rocas bandeadas de grano medio a grueso (cuarzo, feldespato potásico y plagioclasa).

Suelen contener minerales planares (biotita, moscovita, anfíbol), que pueden darlepizarrosidad.

Pueden formarse a partir de granitos o por metamorfismo de grado alto en lutitas.



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ROCAS NO FOLIADAS

MÁRMOL

Roca de grano grueso derivada de calizas o dolomías.

La caliza pura da mármol blanco, muy apreciado.Si contiene impurezas originan mármol rosa, gris, verde, negro, etc.




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ROCAS NO FOLIADAS

CUARCITA

Roca muy dura formada a partir de arenisca rica en cuarzo.

La cuarcita pura es blanca, aunque las hay rosadas y grises.



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APLICACIONES DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS


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CUARCITA

Son rocas procedentes del metamorfismo de areniscas silíceas y, por tanto, presentan uncomportamiento muy similar al de una arenisca silícea muy compacta.

Se pueden utilizar como áridos para hormigón con el inconveniente de su elevado coste deextracción y desgaste de la maquinaria de machaqueo debido a su composición silícea.

Pueden dar buenos áridos para firmes de carretera, pero suelen dar problemas deadhesividad a los ligantes bituminosos.

Se han utilizado mucho como balasto por su resistencia, buen coeficiente de forma y altoángulo de rozamiento.




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MARMOL

Por ser rocas resultantes de los procesos metamórficos sobre rocas carbonatadas, sucomportamiento y aplicaciones son semejantes a los de una caliza muy compacta.

Sin embargo, su uso prácticamente se reduce a las aplicaciones ornamentales.


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GNEIS

Su comportamiento y sus aplicaciones son semejantes a las del granito, aunque con matices:

Buen comportamiento como mampostería y tapiales.

Muy mal como sillares, es difícil conseguir labrar caras planas bien por las micas o por lasglándulas de ortosa. Algo mejor como sillarejo.

Los micáceos tienen tendencia a formar losas que, cuando son finas, se han utilizado paratechar.

Buenas características como cimiento, ya que tiene alta resistencia. Hay que tener cuidadocon las zonas alteradas (jabre) y con la orientación de los bandeados (sobre todo en losmicáceos).




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GNEIS

Algunos gneises glandulares se han utilizado como árido para hormigón, pero suelen estar enel límite de posibilidad de aprovechamiento por el coeficiente de forma.

Los mismos problemas presenta para su empleo como balasto, agravado por que suele tenerun ángulo de rozamiento interno bastante bajo.

En excavaciones por ser una roca dura requiere empleo de explosivos (cuidado con laanisotropía)Como los bandeados no son rectilíneos, en una perforación puede presentarcomportamiento diferencial al pasar de materiales más blandos a otros más duros. (peor losmicáceos que los glandulares)

En las excavaciones siempre hay un talud más inestable que el contrario debido a laorientación de los bandeados, que representan planos de debilidad.




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GNEIS

El gneis masivo resiste las cargas transmitidas por todo tipo de presas, (incluidas las bóveda)aunque hay que tener cuidado con la dirección de la resultante de las cargas transmitidas y laorientación del bandeado.

Como vaso de embalse tiene buen comportamiento por ser impermeable salvo en la zonadecomprimida y por las fracturas.

La disimetría del valle suele ser un problema para las presas bóveda, ya que éstas trabajanmejor con simetría.




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MICACITAS

Son rocas formadas por bandas micáceas alternando con cristales de cuarzo.

Estas bandas agudizan los problemas que presentan los gneises, resultando una roca blanda yclaramente exfoliable.

Paisaje seco. Más impermeable que el gneis, ya que las fracturas se rellenan muy pronto conproductos de alteración.

Problemas muy acusados de inestabilidad de laderas.

Resiste cargas medianas, sobre todo porque se deforman y compactan.

No se pueden utilizar como material de construcción.

Da muchos problemas de inestabilidad en excavaciones, tanto a cielo abierto como entúneles.




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ESQUISTOS

Rocas de muy variada mineralogía, reciben diversos apellidos en función del mineralpredominante.

Presentan un alto grado de fracturación, elevada disimetría en el paisaje y un comportamientomuy similar a las pizarras.

Debido a esta semejanza su comportamiento y utilización lo resumiremos conjuntamente conellas.


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PIZARRAS

Rocas de bajo grado de metamorfismo, tienen su origen en rocas pelíticas (de grano muy fino:arcillas, limos, etc.)

Suelen presentar numerosas fracturas. Tienen direcciones preferentes de fractura debido a losplanos de esquistosidad.

Presenta un paisaje característico con valles fuertemente disimétricos, con una ladera paralelaa la dirección de esquistosidad (muy propensa a sufrir deslizamientos) y la otra contraria (laderafavorable)

Son característicos los deslizamientos intraformacionales.

Rocas muy impermeables, el agua circula solamente por las fracturas que no estén rellenascon productos de alteración, dando escasas fuentes y de muy pequeño caudal. Red de drenajemuy intensa adaptada a las líneas de fractura.

Se forman abarrancamientos importantes pues es fácilmente degradable por erosión fluvial




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PIZARRAS

Suelen alternar con cuarcitas que, si están fracturadas, permiten el paso del agua y al llegar alas pizarras pueden producir deslizamientos.

Se utilizan para techar, aprovechando su impermeabilidad y su facilidad de separación en lajasfinas.

Otros usos tradicionales son su empleo en cercados y mampostería (mejores los esquistos quelas pizarras).

No valen como áridos para firmes debido al elevado coeficiente de desgaste que presentan.Sin embargo, algunos esquistos pueden llegar a dar características aceptables (sobre todoaquellos en los que las micas han sido sustituidas por otros minerales metamórficos).

Los planos de esquistosidad determinan además la forma lajosa de estos áridos, por lo que sehace necesario un cuidado especial en su machaqueo, del que además puede resultar unaelevada cantidad de finos.




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PIZARRAS

Algunas pizarras y esquistos contienen pirita que puede descomponerse dando origen alimonita o sulfato de hierro, provocando la desintegración del árido.

No dan buen resultado como balasto ni como escollera, aunque se han utilizado enespaldones de presas de materiales sueltos.

Las pizarras más arcillosas se pueden utilizar como elemento impermeable en núcleos depresas de materiales sueltos. Hay que triturar mucho la roca, siendo difícil alcanzar el óptimo dehumedad para su compactación.

Las presas bóveda suelen dar mal resultado en este tipo de terreno, ya que las cargastransmitidas en la cerrada, por ser esta disimétrica, pueden coincidir en una de las laderas con ladirección de esquistosidad, resultando muy desfavorable mientras que, en la otra, ser muyestable.


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PIZARRAS

En túneles los problemas de inestabilidad se agudizan. Hay que procurar evitar la perforaciónparalela a la orientación de la esquistosidad. Cuando no haya más remedio se ha de avanzarmuy despacio, llevando muy próximo el sostenimiento a la excavación.

Las rocas de más bajo grado de metamorfismo están muy expuestas a la degradación por losagentes atmosféricos (venteo), procesos potenciados por la existencia de superficies dedebilidad debidos a los planos de esquistosidad.

Los bulones suelen dar mal resultado en pizarras porque tienden a soltarse al avanzar ladecompresión hacia el interior del macizo.

Los derrubios de ladera procedentes de pizarras y esquistos son todavía más inestables

unidad02. rocas.pdf

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