MINERALOGÍA. MINERALES PETROGRÁFICOS.

MINERALOGÍA

Ciencia que estudia la forma, propiedades, composición, yacimiento y génesis de los minerales. Además estudia las cualidades de la materia cristalina geoquímica de los elementos y su distribución en la tierra.

FINALIDAD DE LA MINERALOGÍA

Es determinar las propiedades de los minerales, las leyes que los rigen, su forma y propiedades físicas y químicas descubriendo sus yacimientos su génesis y aplicaciones. Se divide en: física mineral y cristalografía, química mineral y cristoquímica, génesis de los yacimientos.

MINERAL

Es un cuerpo natural, homogéneo, inorgánico con una composición química definida, atómica ordenada y que forma parte de la corteza terrestre.

AGREGADO CRISTALINO

Durante el proceso de la cristalización los cristales tienden a unirse formando Agregados cristalinos:

• Homogéneos: una sola especie mineral
• Regulares: relación fija con leyes
  • Uniáxicos: tienen una cara o arista común paralela
  • Paralelos: caras y cristales paralelos entre si
  • Maclas: bigeminadas (2 individuos) o poligeminadas (varios individuos)
• Irregulares: crecimiento fortuito, sin leyes
  • Geodas y drusas
• Heterogéneos: más de una especie mineral (ROCAS).

ROCA

Agregado cristalino heterogéneo de más de una especie mineral que presenta los mismos caracteres de conjunto en un área de cierta extensión en la corteza terrestre. MATRIZ ROCOSA.

MACIZO ROCOSO

Conjunto constituido por UNA O VARIAS MATRICES ROCOSAS que presenta una determinada estructura, está afectado por un cierto grado de alteración y por una serie de discontinuidades.

PROPIEDADES DE LOS MINERALES

Se dividen en 2 grupos:

Propiedades Escalares

No varían según las direcciones en que se miden. Dependen tan solo de la temperatura y la presión.

• Peso específico: relación entre el peso del cuerpo y el peso de igual volumen de agua. Existen dos tipos: Minerales pesados (Iridio 22, Platino 18, oro 18,…) y Minerales metálicos (mena 4-7, ganga 2-3,5)
  • Densidad: D= P/V (g/cm³)
  • Calor específico: cantidad de calor que necesita un mineral para alcanzar una determinada temperatura. La conductividad es menor a la del agua.

Propiedades Vectoriales

Varían según la dirección.

• Propiedades que dependen de la cohesión:
  • Cohesión: fuerza de atracción que mantiene las moléculas unidas.
  • Elasticidad: esfuerzo que opone un cuerpo desde que experimenta una deformación permanente hasta que se disgregan sus partículas.
  • Dureza: resistencia a ser rayado.
  • Exfoliación: separación en láminas según superficies planas del mineral.
  • Fractura: se producen superficies de fractura al tratar un mineral (plana, lisa, rugosa)

ESCALA DE DUREZA DE MOHS

PROPIEDADES VECTORIALES (Continuación)

• Propiedades ópticas:
  • Reflexión: rayo de luz que incide oblicuamente sobre un cuerpo no opaco, parte de la luz se refleja.
  • Refracción: la otra parte se refracta.
  • Brillo: ligado a la reflexión y refracción
  • Color y raya: se debe a la absorción de ciertas longitudes de onda entre las que forman la luz blanca.
  • Luminiscencia: es toda emisión de luz por un mineral que no ha sido llevado a la incandescencia.
• Ley de Snell
• Propiedades magnéticas:
  • Minerales atraídos por imán (magnéticos)
  • Minerales repelidos por imán (diamagnéticos)
  • Minerales atraídos levemente (paramagnéticos)
• Propiedades Eléctricas:
  • Conductores: enlace metálico (elementos nativos y sulfuros)
  • No conductores: enlace covalente
  • Piroeléctricos: turmalina (por calentamiento)
  • Piezoeléctricos: cuarzo (por presión)
• Propiedades que dependen de la superficie: propiedad que tienen algunos minerales para mojarse (liófilas)
• Propiedades radioactivas: los átomos de minerales radioactivos se desintegran espontáneamente a una velocidad constante. La desintegración va acompañada por efusión de partículas alfa, beta y gamma:
  • Alfa: formada por partículas núcleos de He
  • Beta: formada por electrones

Los átomos de U y Th se desintegran espontáneamente a velocidad constante independientemente de la temperatura, presión…

MINERALES PETROGRÁFICOS

Existen varios sistemas de clasificación, el más conocido es el Sistema Histórico-Natural que utiliza las propiedades de los minerales dependiendo de:

• Forma cristalina
• Propiedades físicas
• Composición química
• Condiciones de yacimiento

Los minerales se dividen en ocho grupos:

1. Elementos Nativos
2. Sulfuros
3. Óxidos e Hidróxidos
4. Halogenuros
5. Carbonatos, Nitratos, Boratos, Yodatos
6. Sulfatos, Cromatos, Molibdatos y Wolframatos
7. Fosfatos, Arseniatos y Vanadatos
8. Silicatos

Clase 1. Elementos Nativos.

Se presentan de forma natural, tienen poca afinidad química y suelen ser de alta densidad. Pueden ser metales o no metales.

• Elementos metálicos: oro, platino
• Elementos no metálicos: azufre, arsénico, antimonio, bismuto, grafito, y diamante.
  • Grafito: CARBONO PURO (hexagonal). Presenta fuerte exfoliación paralela a las capas hexagonales. Es buen conductor de calor y la electricidad. Se usa como lubricante para la fabricación de revestimientos y como antioxidante. Los yacimientos están asociados a peridotitas y calizas.
  • Diamante: CARBONO PURO (cúbico). Es el mineral más duro, muy frágil, buen conductor del calor y la electricidad y se dilata muy poco. Se usa en joyería y en útiles de perforación. Se encuentra asociado a rocas ultrabásicas, kimberlitas y peridotitas.

Clase 2. Sulfuros.

Son combinaciones no oxigenadas de Azufre (S) con metales y no metales. Son opacos, de aspecto metálico y peso específico elevado. Es un grupo muy importante para la obtención de menas metálicas de cobre, estaño, mercurio, plomo y zinc. No hay minerales petrográficos en esta clase, salvo la pirita que aparece en algunas rocas.

Los minerales más interesantes son:

• Blenda (SZn) Mena de Zinc (Asturias y Galicia)
• Galena (SPb) Mena de Plomo (Linares y Cartagena)
• Pirita (S₂Fe) Mena de Hierro, Azufre, Cobre, Plata y Oro. (Río Tinto)
• Calcopirita (S₂CuFe) Industria química.
• Cinabrio (SHg) Mena de Mercurio.

Clase 3. Óxidos e Hidróxidos.

Son todas las combinaciones oxigenadas que no tienen carácter salino. Son de gran interés técnico por ser menas del hierro, aluminio, titanio y estaño.

Óxidos: Magnetita, Rutilo, Oligisto, Casiterita, Corindón

Hidróxidos: bauxita, laterita, limonita

La magnetita, oligisto y corindón, añadiéndoles cuarzo forman el “esmeril” que se utiliza como abrasivo. La magnetita y el rutilo aparecen en algunas rocas como minerales accidentales.

Clase 4. Halogenuros

Son combinaciones de los Halógenos (F, Cl, Br, I) con otros elementos alcalinos o alcalinotérreos (Na, K, Mg, Ca). Tiene aspecto lapídeo, enlace iónico y generalmente son solubles. Tienen su origen por la evaporación en lagos salados o por sublimación en zonas volcánicas.

Los minerales más frecuentes son: Halita o sal común (ClNa), Silvina (ClK), Fluorita (F₂Ca), Carnalita (ClK, Cl₂Mg, 6H₂O). Las sales Halita, Silvina y Carnalita son muy solubles y se producen cavidades y zonas de hundimiento.

Clase 5. Carbonatos, Nitratos, Boratos y Yodatos.

Carbonatos

Son minerales de aspecto lapídeo, sin coloración propia, blancos, incoloros o ligeramente teñidos. Forman dos series isomorfas:

• Grupo de la calcita (cristalizan en el sistema trigonal)
  • Calcita: mineral esencial en las calizas
  • Magnesita: mena de Mg
  • Dolomita: mineral esencial en las dolomías
  • Siderita (CO₃Fe) mena de Fe
• Grupo de Aragonito (Cristalizan en el sistema rómbico)
  • Aragonito
  • Witherita
  • Estroncianita
  • Cerusita

Hay carbonatos hidratados como la Malaquita (verde) y la Azurita (azul), que son carbonatos complejos de cobre.

Nitratos

Sales de ácido nítrico (NO₃) solubles en agua.

• Nitrato Sódico (NO₃Na) se ha formado por desecación de lagos salinos. Fertilizante.

Boratos

Sales de ácido bórico. Proceden en su gran mayoría de la total desecación de lagos salados en zonas desérticas, endorreicas y con altas temperaturas.

Clase 6. Sulfatos, Cromatos, Molibdatos y Wolframatos

Comprenden minerales de aspecto no metálico, densidad no muy alta, excepto la Baritina y son poco duros.

Sulfatos

• Baritina. Se utiliza en lodos de perforación
• Celestina. Mena de estroncio
• Anglesita. Mena de plomo
• Anhidrita. Se hidrata con el agua y se transforma en yeso.
• Yeso. Se forma para la hidratación de la Anhidrita con aumento de su volumen (60%). Soluble en agua circulante. Ataca al aluminato tricálcico del cemento.

Cromatos: crocoita – mena de plomo

Molibdatos: wulfenita – mena de molibdeno

Wolframatos

• Scheelita. Wolframio + Carbono = Carburo de Wolframio
• Wolframita. Carburo de Wolframio = que se emplea como elemento de corte en coronas de sondeos.

Clase 7. Fosfatos, Arseniatos y Vanadatos

Se agrupan en esta clase varios minerales que estructuralmente están constituidos por tetraedros:

• Fosfatos
  • Monacita (PO₄Ce) se extraen algunas tierras raras (Cesio, Torio)
  • Apatito. Mena de fósforo y fosfato
• Arseniatos
• Vanadatos

Los Arseniatos y Vanadatos son minerales poco frecuentes que contienen Vanadio y Arseniato.

Clase 8. Silicatos

Están formados esencialmente por Si⁺⁴ en forma de tetraedros, cuyo centro ocupa el Si y los vértices los O. Pueden estar aislados o formando grupos. La tercera parte de los elementos conocidos forman parte de los silicatos (95%):

Feldespato 60%                   Cuarzo 12%          El resto: pizarras, arcillas…

Los elementos más abundantes de la corteza terrestre son oxígeno (47%), Silicio (28%) y Aluminio (8%)

Son compuestos químicamente complejos. (Se creía que eran Ácidos Silícicos). Rayos X. Los enlaces Si-O son fuertes y adoptan la forma de tetraedro, se unen mediante cationes de gran radio iónico y número de coordinación igual o mayor que 8: Ba, K, Na, Ca, Fe, Mg y Al.

Se puede sustituir la Sílice por Aluminio quedando una valencia negativa que se combina con alguno de los cationes implicados.

Clasificación de los Silicatos:

Se dividen en seis subclases atendiendo a la estructura que adoptan los tetraedros de SiO₄

Subclase 1. NESOSILICATOS.

Son tetraedros aislados. No presenta diadoquia. Forman cristales redondeados y de gran dureza. Los más frecuentes son:

• Olivino: forma una serie isomorfa de dos minerales Fosterita y Fayalita. Es incompatible con el cuarzo. Forma parte de rocas básicas y ultrabásicas: joyería y fabricación de ladrillos.
• Andalucita, Silimanita y Distena: forman una serie poliforma. Son minerales formados a grandes presiones y temperaturas (forman parte de las rocas metamórficas)
• Zircón: joyería por su dureza y alto índice de refracción.
• Topacio: piedra preciosa de color azul, amarillo o transparente.
• Granate: mineral duro, compacto que se encuentra en rocas metamórficas.

Subclase 2. SOROSILICATOS.

Las cadenas de tetraedros unidas que comparten un átomo de oxígeno.

Forman un radical Si₂O₇ con seis valencias sin saturar:

• Hemimorfita o Calamina: silicato de zinc, fabricación de pinturas.
• Epidota: mineral de color verde. Se encuentra en rocas metamórficas.

Subclase 3. CICLOSILICATOS.

Están formados por estructuras cerradas en forma de anillos. Están compuestas por tetraedros de SiO₄ en número de 3, 4 o 6 tetraedros.

• 3 tetraedros. Benitoita: Si₃O₉ (Ti, Ba) mineral que contiene Ti y Ba. Mena de titanio. Mineral escaso.
• 4 tetraedros. Axonita: Si₄O₁₂ (Mn, Fe, Ca y B) mineral complejo y escaso.
• 6 tetraedros:
  • Berilo: se obtiene de él Be. Se presenta en pegmatitas y en granitos formando drusas. Se utiliza en joyerías.
  • Cordierita: mineral de color azulado.
  • Turmalina

Subclase 4. INOSILICATOS.

Enlazados entre sí en forma de cadenas (hilos)

• Cadenas simples: piroxenos y piroxenoides
• Cadenas dobles: Anfíboles (minerales petrográficos que se encuentran en las rocas como minerales esenciales.

Grupo de los piroxenos y piroxenoides: forman parte de las rocas básicas y ultrabásicas:

• Enstatita, Hiperstena
• Diópsido y Augita
• Wollastonita

Grupo de anfíboles: forman rocas metamórficas:

• Antofilita (una de sus variedades es el Asbesto)
• Actinolita o Amianto
• Hornblenda

Subclase 5. FILOSILICATOS

Minerales cuyos tetraedros se encuentran enlazados formando capas pseudo hexagonales compartiendo 3 de sus 4 oxígenos.

• Estructura de láminas (como las cadenas dobles de los anfíboles)
• Buena exfoliación

Minerales de la Arcilla

• Son estables a cualquier temperatura.
• Término arcilla: material terroso, de grano fino, que se torna plástico con agua. Formadas por aluminosilicatos hidratados de Fe, Mg, Ca, Na….(L 0,002mm)
• Las arcillas se forman por meteorización de rocas ígneas o por procesos hidrotermales. Se pueden establecer varios grupos de minerales de la arcilla.

Grupo del CAOLÍN: tierra de porcelana procedente de la alteración completa de los Feldespatos. Masas de color blanco, aspecto terroso, se forman plásticos con agua. (Cerámica y porcelana).

Grupo de Montmorillonita (Bentonitas): Se presentan en partículas muy finas, masas suaves, deleznables en seco que se hinchan y gelatinizan. Tixotrópicas. Sólido—gel—líquido agregando agua. Líquido—gel—sólido quitando agua.

Se encuentra en capas de alteración de cenizas volcánicas que se emplean como plastificantes y en los lodos de perforación.

Grupo de VERMICULITA: química y estructuralmente relacionados con el talco. Cierta exfoliación y proceden de la alteración de las Micas.

Grupo de MICAS: formado por láminas muy finas, exfoliables y de poca dureza. Aislantes del frío, del calor y la electricidad.

• Micas negras: Biotita se altera con el agua formando óxidos. Aislante.
• Micas blancas: moscovita. Aislante eléctrico.
• Micas Litiníferas: contienen Litio.

Grupo de TALCO: mineral típico de rocas poco metamórficas. Mal conductor del calor y la electricidad.

Grupo de la CLORITA: minerales parecidos a las micas.

Subclase 6: TECTOSILICATOS

Formados por redes tridimensionales de tetraedros de sílice, comparten 4 átomos de O. Presentan estructuras las diferentes variedades de sílice (Cuarzo, Tridimita y Cristobalita, que son muy estables).

Se presenta el fenómeno de la Diadoquia. Si falta (déficit de sílice) se originan minerales de estructuras próximas a los feldespatos.

Grupo de la SÍLICE. Formado por: Cuarzo, Tridimita, Cristobalita y Ópalo. Ópalo se deposita a partir de aguas ricas en sílice a bajas temperaturas.

• Cuarzo: muy abundante (12%) incoloro, blanco, o coloreado de brillo vítreo, céreo o mate en las variedades criptocristalinas, duro y frágil. Las variedades más frecuentes son: cuarzo lechoso, amatista, rosado, amarillo, ahumado.

Grupo de los FELDESPATOS

Son los minerales más abundantes (60%). Colores claros, baja densidad, formas tabulares que cristalizan en los sistemas Monoclínicos y Triclínicos. Los tetraedros de los silicatos alumínicos son: B, K, Na y Ca.

Monoclínico: Celsiana y Ortosa                                       Feldespatos Alcalinos: serie ortoclasas

Triclínicos: Albita y Anortita                                             Feldespatos Calcosódicos: serie plagioclasas

Ortosas: Mezclas de enrejado

Plagioclases: maclas polisintéticas

Grupo de los FELDESPATOIDES

Composición próxima a los feldespatos, la diferencia es que no tienen Sílice. Son incompatibles con el cuarzo con el cual reaccionarían para dar verdaderos feldespatos. Las especies más frecuentes son: Leucita, Nefelina y Sodalita.

PETROLOGÍA, ROCAS, PROPIEDADES Y USO

Petrología. Conceptos Básicos.

La corteza terrestre está constituida por un conjunto de materiales “rocas”. Una extensión de rocas de la corteza terrestre o Matriz rocosa.

Petrología: ciencia que estudia las rocas en su concepto más amplio, desde su origen, composición, propiedades físico-químicas…

Petrografía: es la parte de la petrología que se ocupa de la descripción de las rocas.

Minerales Petrográficos

Son los que habitualmente forman las rocas. Minerales conocidos: 2000 especies. En rocas los más importantes solo 50 minerales y solo 50 son los más habituales. Los más abundantes: (Silicatos 95%), carbonatos y sulfatos.

Criterios de clasificación: proporción de minerales que forman la roca. Los minerales se consideran:

• Esenciales (>5%)
• Accesorios (<5%)
• Accidentales

Criterios de Clasificación de las Rocas

• Dependiendo de su origen pueden ser:
  • Ígneas: formadas directamente por cristalización o solidificación del Magma (ácido o básico)
  • Sedimentarias: formadas a partir de rocas preexistentes por procesos de meteorización, erosión, transporte y sedimentación o precipitación química.
  • Metamórficas: formadas a partir de otras rocas preexistentes sometidas a procesos complejos de presión y temperatura.
    • Según su volumen: ÍGNEAS + METAMÓRFICAS = 95% de la corteza terrestre. Sedimentarias = 5% restante.
    • Superficie: ÍGNEAS + METAMÓRFICAS = 25% de los afloramientos. Sedimentarias = 75% restante.
• Composición: Química y Mineralógica.
• Yacimiento: masas, filones, coladas y estratos.
• Textura: forma, tamaño, distribución, cristalización.
• Estructura: distribución a escala del macizo rocoso
• Ciclo petrológico: las rocas sufren transformaciones a lo largo del tiempo, debido a procesos geodinámicos internos y externos. “ciclo cerrado”.

Clasificación de las Rocas

• Química:
  • Ácidas   >65% de SiO₂
  • Neutras   65-52% de SiO₂
  • Básicas    52-10% de SiO₂
  • Ultrabásicas <10% de SiO₂
• Química mineralógica: minerales, índices
• Mineralogía: presencia o ausencia de minerales cardinales
• Minerales cardinales: Cuarzo (N), Ortosa (E), Plagioclasas (O) y Feldespatoides (S)

Clasificación de las Rocas en Ingeniería

Las clasificaciones petrográficas científicas no tienen en cuenta las propiedades mecánicas e ingenieriles de las rocas.

Se deducen las propiedades de la matriz rocosa in situ o en el laboratorio sobre muestras adecuadas.

• RESISTENCIA: rotura a compresión simple o confinada, cohesión, resistencia del impacto, dureza, desgaste, rotura o tracción.
• DEFORMABILIDAD: flexión instantánea a corto, medio y largo plazo.
• ALTERABILIDAD: resistencia a las heladas, al choque térmico. Factores de meteorización. Grados de meteorización.
• VELOCIDAD DE LAS ONDAS ELÁSTICAS: en campo y en laboratorio.
• PESO ESPECÍFICO, POROSIDAD, DUREZA, PERMEABILIDAD.
• FRACTURACIÓN: diaclasas, juntas, fracturas, fallas, deslizamientos…

1. RESISTENCIA

3. ALTERABILIDAD

• Roca matriz
  • Minerales integrantes
  • Grado de cristalización
  • Tamaño y forma de los minerales
  • Cementación de los minerales
  • Naturaleza del cemento
• Fracturación: fallas, fracturas y diaclasas.
• Estructura: en masa, estratificados, plegadas…
• Actividad biológica: hombre, animales, vegetales.
• Topografía: pendientes, drenaje, grado de insolación.
• Climatología: precipitaciones, temperatura, humedad.
• Tiempo: antigüedad de la roca.

GRADOS DE METEORIZACIÓN: clasificación del grado de meteorización de un macizo rocoso. (ISRM 1981)

Algunas clasificaciones geomecánicas

• Deere y Miller (1966) modificadas por Turk y Dearman (1985). Resistencia a compresión, módulo elástico.
• Basadas en la resistencia a la compresión simple: rotura uniaxial, triaxial, resistencia a tracción, carga puntual.

Análisis del Comportamiento de un Macizo Rocoso.

• Agua. Permeabilidad, porosidad
• Excavaciones. Desgaste de herramientas, consumo explosivos…
• Sostenimiento. Taludes, trincheras y canales, túneles y presas.
• Terraplenes
• Pedraplenes y escolleras
• Capacidad portante
• Estabilidad
• Paisaje y morfología

Usos más Frecuentes:

• Grandes bloques: escaleras, puertos
  • Bloques indianos
  • Bloques pequeños.
  • Tamaño arena
  • Terraza

ROCAS ÍGNEAS

Se han formado por cristalización o solidificación del magma (Ácido con SiO₂, o Básico sin SiO₂) debido a su enfriamiento.

• Endógenas o intrusivas:
  • Plutónicas: enfriamiento lento a gran profundidad.
  • Filonianas: enfriamiento más lento cerca de la superficie.
• Exógenas o efusivas:
  • Volcánicas: hipovolcánicas (ofitas), subaéreas, submarinas.

Mineralogía de las Rocas Ígneas

Son silicatos y se clasifican en función de su color:

• Leucocráticos: (color claro): cuarzo, feldespato, feldespatoides, moscovita, apatito, circón.
• Melanocráticos (color oscuro): piroxenos, anfíboles, olivino, magnetita.

El rápido enfriamiento del magma provoca la cristalización de los minerales. El tamaño y el grado de los cristales dependen de la velocidad de enfriamiento y determina la textura de la roca.

Si los cristales son grandes y visibles se les denomina fenocristales, si solo son visibles al microscopio se denomina microcristales.

Textura de las Rocas Ígneas

• Grado de cristalinidad
  • Holohialinas: 90% del volumen en vidrio
  • Hialocristalinas: parte cristales y parte vidrio
  • Holocristalinas: 90% son cristales
• Tamaño
  • Fanerítica: se ven a simple vista los cristales
  • Afanítica: no se ven a simple vista los cristales
• Distribución cristales
  • Equigranular
  • Inequigranular
  • Porfídica

ROCAS ENDÓGENAS O INTRUSIVAS

ROCAS PLUTÓNICAS

Son formadas por cristalización lenta de un magma silicatado que se introduce en la corteza. Su textura puede ser:

• Granítica: cristales visibles, homogéneos.
• Aplítica: microcristales.
• Pegmatítica: tamaño grande.
• Porfídica: cristales de pasta vítrea.
• Holocristalina: totalmente cristalizado.
• Fanerítica: grano fino a grueso.

Según su estructura las dividimos por:

• Batolito o Plutón (masas grandes)
• Cúpulas (menor extensión)
• Facolitos (masa reticular)
• Lacolitos (masas intrusivas concordantes)
• Filón o dique (discordante)

Clasificación:

• Nockolds
• Streckeisen (ácidas y básicas)

A) ROCAS PLUTÓNICAS ÁCIDAS

Comportamiento frente a:

• Agua: impermeables, permeables por fisuración.
• Excavación: sano, duro y compacto. Corte con diamante, explosivos.
• Sostenimiento
  • Taludes: verticales (sano), fracturado (deslizamiento y caída de bloques)
  • Trincheras y canales: se mantienen bien.
  • Túneles: sana (avance bueno), en roca alterada (revestir e inyectar)
  • Presas: sano (cerrada) cualquier vaso
• Terraplenes: granito alterado
• Pedraplenes y escolleras: sano poco fracturado.
• Capacidad portante: muy buena en roca sana o poco fracturada.
• Estabilidad: muy estable
• Paisaje y morfología: Forma en zonas altas (pedrizas), forma en zonas bajas (arenados)

B) ROCAS PLUTÓNICAS BÁSICAS

Sienita – Monzonita – Diorita – Gabro – Peridotita. Son rocas sin cuarzo, con Feldespatos. Son menos abundantes que las ácidas. Muy empleadas como ornamentales.

ROCAS FILONIANAS

• Aplita: grano fino.
• Pegmatita: grandes cristales.
• Pórfidos: Ácidos (con cuarzo), Básicos (sin cuarzo).
• Composición mineralógica: rocas plutónicas.

– Se encuentran formando diques o filones.

– Usos en construcción (terraplenes, y adoquines).

ROCAS EXÓGENAS O EFUSIVAS

ROCAS VOLCÁNICAS

Volcán: montaña formada por materiales fundidos, procedentes del interior de la tierra (magma) que salen por uno o más conductos en forma de lava, gases y piroclastos.

• Lava: magma que se enfría y contiene materiales fundidos y gases.
  • • Acida: con SiO2 muy viscosa no fluye, forma tapones y fuertes explosiones.
    • Básica: sin, o con poco SiO2, fluida se extiende en grandes superficies.
• Gases: H2O, SO2,SH2,CO2… y temperatura superior a 100ºC
• Piroclastos: trozos de lava solida ( bobas y lapili + ceniza + gases)

Tipos de volcanes estructura

• Estratovolcán: alteran erupciones tranquilas y erupciones explosivas.
• Volcán en escudo: lava es expulsada de forma fluida.
• Cono piroclastico: erupciones de tipo explosivo.
• Cono basáltico: lava muy fluida.

Tipos de erupciones volcánicas (Lacroix)

• Hawaiano: muy básico, lava muy fluida, extensas coladas. No hay explosiones los gases se liberan fácilmente. Lagos de lava ardiente. Kilavea (Hawai)
• Stromboliano: lava básica con algo de SiO2, fluida, los gases proyectan lava al espacio. Explosiones pequeñas, coladas reducidas. Stromboli (estrecho Messina)
• Vesubiano: (vulcaniano) lava acida, viscosa que no fluye. Se solidifica pronto formando costras. Explosiones de gases y nubes de ceniza. Vesubio (Nápoles)
• Peleano: lava acida muy viscosa se solidifica en la chimenea y forma tapones. Salida de lava en forma de “piton”. Fuertes explosiones de nubes ardientes.
• Fisurales: lava básica muy fluida. Sale a lo largo de una grieta o fisura.
• Freáticos: lava se mezcla con el agua presiones muy altas, terribles explosiones. Krakatoa (Indonesia). Desaparece una isla que genera un cráter de 8km y 300m de profundidad. Se produjo un “tsunami” 36000 muertos en Java.
• Submarinos: en las dorsales oceánicas sale lava y produce la expansión del fondo oceánico. Islas del pacifico y otros océanos son conos volcánicos. Enfriamiento rápido “pillow lavas” poco cristalizadas.
• Manifestaciones póstumas:
  • • Funerales: se clasifican por su temperatura y composición.
      • Cloruradas
      • Acidas
      • Alcalinas
      • Sulfatadas
      • Mofetas
• Geiseres: salida de agua y vapor a elevada temperatura. Cerca de las proximidades de volcanes póstumas.

Distribución geográfica de los volcanes

Se localizan en el “cinturón de fuego circumpacifico”. Coinciden con los bordes de placas importantes y con las zonas sísmicas.

ROCAS VOLCÁNICAS

ROCAS ACIDAS:

Riolita- Riodacita- Dacita

Son rocas duras, compactas, holocristalinas. Usos como los del granito (afloramientos más pequeños)

ROCAS BASICAS:

Troquita-Lafita-Andesita-Basalto-Dolerita-Ofita-Diabasa

Son rocas duras compactas, colores oscuros, grises o verdosos. Usos en adoquines, bordillos, gravas y basaltos.

ROCAS BASICAS CON FELDESPATOIDES

Fonelita-Lafita Nefelinica-Basaltos Nefelinicos-Basanitas-Tefritas

Son duras, compactas, colores oscuros, grises oxidados. Usos similares a las rocas básicas.

ROCAS SEDIMENTARIAS

Son las que proceden de otras rocas preexistentes – Plutónicas, Filonianas, Volcánicas, Metamórficas o Sedimentarias, sometidas a procesos complejos de alteración (disgregación, erosión, transporte y sedimentación.

-75% de los afloramientos

-5% del volumen de la corteza terrestre

SEDIMENTALOGIA: ciencia que estudia los sedimentos y los procesos sedimentarios, conjuntamente con los fenómenos geológicos que influyen en la sedimentación.

SEDIMENTO: es la materia que se deposita cuando cesa el medio de transporte. La sedimentación es un proceso constructivo que cierra el proceso de los Factores Geodinámicas Externos.

Los sedimentos se acumulan en zonas deprimidas de la corteza; océanos, mares, lagos y ríos y están formados por componentes:

• Detríticos: gravas, arenas, limos y arcillas.
• Químicos: sílice, carbonatos, sulfatos.
• Biológicos: fósiles y restos orgánicos.

FACTORES DE LA SEDIMENTACION

• Procedencia: situación y naturaleza de la ROCA MADRE.
• Modalidad de trasporte:
  • • Agua: clasificación, redondez…
    • Hielo: no clasificación, angulosidad…
    • Viento: partículas finas.
• Duración: desgaste, redondez, clasificación.
• Ambiente: temperatura, pH, salinidad, seres vivos.

AMBIENTES SEDIMENTARIOS

1..AMBIENTES SEDIMENTARIOS CONTINENTALES

• Glaciar: erosión mecánica, fragmentos angulosos y heterometricos. Morrenas (Peñalara. Madrid)
• Desértico: tamaño fino y uniforme. Dunas (Cuellar)
• Fluvial: clasificación de los clastos por tamaños. Redondeados terraza. Jarama.
• Laustre: precipitación de carbonatos sulfatos y cloruros con arcillas, limos, arenas o gravas, yesos y arcillas (Cuenca de Madrid)
• Pantanoso: Limos orgánicos, fangos, tuberas.
• Albufera: agua dulce-salda. Fangos valencia
• Deltaicos: Agua dulce- agua salada, agua salubre. Fangos (Ebro).

2..AMBIENTES SEDIMENTARIOS MARINOS

Sedimentación en agua salada: detritus, elementos de precipitación química y restos biológicos.

• Zona Nerítica: restos de conchas, corales, algas. Escasos sedimentos de precipitación química Fótica.
• Zona Batial: limos, arena fina. Conchas de moluscos, placton ostrácodos, forminiferos. Precipitación de carbonatos. Afótica.
• Zona Abisal: depósitos muy finos (coloide). Microorganismos silíceos: radilarios, diatomeas, foraminíferos. Precipitación de carbonatos. Afótica.

LITIFICACION DE LOS SEDIMENTOS

Los sedimentos, blandos y esponjosos, se endurecen por:

• Compactación: por aumento de la presión isostática el sedimento asienta, expulsa el H2O y reduce su volumen y espesor.
• Cementación: los elementos sueltos o porosos llenos de agua pueden unirse mediante un cemento o ligante (arcilla, arena carbonatos, sílice) o cerrando huecos aplastándose los elementos con algo de cemento entre ellos.
• Diagénesis: los minerales sedimentarios (Alotígenos) reaccionan entre sí para dar nuevos minerales (Antígenos o diagenéticos):

Arcilla + Fe + Al + H2O = Bauxilas (Silicato aluminico)

• Metasomatismo: se reemplazan unos elementos por otros y se originan minerales diferentes.

CO3Ca + Fe = CO3Fe + Ca                 Siderita

CO3Ca + Mg = (CO3)2CaMg             Dolomita

MINERALES ESENCIALES

• Resistatos: SiO2
• Hidrolisatos: hidróxidos de Fe y Al (si) arcillas
• Oxidatos: óxidos de Fe y Mn
• Reductatos: sulfuros de Fe Pirita
• Precipitados: CO3 de Ca y Mg. Calcita y Dolomita
• Evaporitos: Cl, SO4, de Ca, K, Mg y Na. Cloruros, yeso.

TEXTURA

Naturaleza, forma y tamaño de sus componentes:

• Clástica o Detrítica: gravas, arenas, limos y arcillas.
• No clástica
• Cristalina: grano grueso, medio y fino. Carbonatos.
• Amorfa: arcillas, margas.
• Oolítica
• Pisolítica
• Porfídica

ESTRUCTURA

Estratos: horizontales inclinados, plegados, fallados.

ROCAS SEDIMENTARIAS DETRICTICAS

• Grava: diámetro menor a 2mm. Cantos cuyo diámetro está entre 2-64mm. Bloques de diámetro mayor a 64mm. Grava + Cemento = Conglomerado. Uso: hormigón, morteros, filtros, escolleras.
• Arena: diámetro entre 2- 1/16mm. Arena + Cemento = Arenisca. Uso: hormigón, mortero, filtros. Buena bases y sub bases en carreteras. La arena cementacia permite taludes verticales, sin cementar presenta problemas de sifonamiento. La arenisca se utiliza para sillares aunque es mala como árido.
• Limo: diámetro: 1/16 – 1/256mm. Limo + Cemento = Limolita. Uso: Mal material, sobre todo con agua. Muy erosionable. Problemas de sifonamiento. Fango (limo + materia orgánica)
• Arcilla: diámetro superior a 1/256mm. Arcilla + Cemento = Arcillita. Minerales de la arcilla: silicatos hidratados con Al, Na, K, Fe, Mg. Plásticas con el agua. Impermeables.

Usos de la arcilla: aislamiento del yeso, tapices de impermeabilización, fabricación de materiales cerámico, terraplenes…

Problemas de la arcilla: plasticidad con el agua, asientos fuertes, se meteorizan pronto. Mal sostenimiento.

ROCAS INTERMEDIAS: Marga

• Arcillas impuras: Margas formadas por arcilla y caliza. Diatomias formadas por algas diatomeas (silíceas).
• Arcillas residuales: terra Rossa: óxidos de Fe. Terra Fosca: oxido de Fe + Materia orgánica. Laterilas y Bauxitas: Fe + Al
• Rocas mixtas: caliza + arena + arcilla. Tienen fines industriales, filtros, albero, sub base Loess

ROCAS NO DETRITICAS: carbonatadas, evaporitas, silíceas, alumino-ferrugionosas, fosfatadas y organogenas.

Carbonatadas

• Calizas: se forman por precipitación química del Co3Ca en mares y lagos en función del contenido de CO3 y Ca. Producto de solubilidad cuyo resultado nos indica que si es mayor precipita y que si es menor disuelve.

División:

• Autóctonas:
  • • Bioquímicas: bionormales CO3Ca + Corales
    • Biostromales: CO3Ca + conchas. Pelagicas: grano fino.
    • Precipitación química: toba, travertino, caliche.
  • Alóctonas:
    • Calcirruidita: diámetro >2mm
    • Calcanerita: diámetro entre 2 y 1/16mm
    • Calcilutita: diámetro
• Dolomías: más del 50% de CO3 y de estos más del 25% Dolomita.

Autóctonas Bioquímicas:

• Calizas biohermales: CO3Ca + organismos sedentarios. Climas cálidos y aguas someras. Barreras de coral. Rocas permeables ligeras y porosas.
• Calizas Biostremales: CO3Ca + Conchas de moluscos. Roca conchífera, frágil.
• Calizas pelágicas: CO3Ca + Caparazones. Rocas de grano fino, duras y compactas.

Autóctonas precipitación química:

• Toba: se forma por la evaporación del agua. Roca porosa.
• Travertino: igual que toba pero sin materia orgánica. Mármol travertino.
• Caliche: precipitación de CO3Ca en costras. Climas áridos “losas”

Alóctonas:

• Calcirrudita
• Calcarenita
• Calcilutita

Dolomias: CO3Ca y (CO3)2CaMg aspecto reniforme “piel de elefante”

Componentes de una roca carbonatada (flok 1962)

• Ortoquimicos: precipitación química sin trasporte. Micrita (matriz) diámetro 15 micras.
• Aloquimicos: materiales precipitados dentro de la cuenca que han sufrido un cierto transporte. Intraclastos, colitos, bioclastos y pellets.
• Terrigenos: materiales producidos fuera de la cuenca y transportados en estado sólido.

ROCAS EVAPORITAS

Se forman por precipitación química al evaporarse el agua del mar o lagos salados en cuencas endorreicas (cerradas):

• Sulfatos: anhidrita, yeso , baritina
• Cloruros: halita, silvina, carnolita

El principal problema de estas rocas es que son muy salubres con el agua circulante. El yeso, soluble en agua ataca AlCa3 de cemento. Se producen Karstificaciones que pueden producir colapsos súbitos en estructuras.

ROCAS SILICEAS

Se forman por precipitación físico-química de la sílice a partir de soluciones más o menos concentradas. Contenido en sílice >90%

• ROCAS SILICEAS INORGANICAS: SILEX
• ROCAS SILICEAS ORGANICAS
  • Diatomeas
  • Radilavitas
  • Espongiolitas

ROCAS ALUMINO – FERRUGINOSAS

Se forman por precipitado físico químico de aluminio y hierro, a partir de disoluciones más o menos concentradas.

• Hierro oolítico: pellets de Fe
• Hierro de los pantanos: Limonita (mena de Fe)

ROCAS FOSFATADAS

Integradas por mezclas de minerales submicroscopicos de fosfatos diversos con impurezas orgánicas e inorgánicas.

• Fosfatos primarios
• Fosfatos secundarios
• Abonos: acumulación de excrementos de aves.

ROCAS ROGANÓGENAS

Son los combustibles fósiles:

• Carbón: el principal compuesto es el carbono y se origina a expensas de la materia orgánica vegetal.
  • Antracita: 95-100% de carbono. Pocos volátiles. Gran poder calorífico.
  • Hulla: 75% de carbono. Volátiles entre 10-50%
  • Lignito: 55-75% de carbono. Alto contenido en azufre. Poco poder calorífico.
  • Turba:
• Petróleo: acumulación natural de hidrocarburos líquidos, gases o sólidos, procedentes de la evolución de la materia orgánica.

Origen orgánico: acumulación de microorganismos y peces en los fondos marinos se produce:

• Fermentación anaerobia = SAPROPEL (fangorico en materia orgánica) + Diagénesis = Loca Madre (porosa y permeable). El petróleo migra y se concentra en rocas almacenes.

APLICACIONES DE LAS ROCAS SEIDMENTARIAS

Rocas sueltas

• Derrubios de ladera o piedemonte: cantos angulosos, heterometricos, sin cementar. A veces se mueven.
• Conos de deyección: cantos muy heterometricos, malos para cimentación y obras lineales. Buenos acuíferos.
• Terrazas: en los rio españoles hay cuatro niveles de terrazas, correspondientes a cuatro glaciaciones. Graveras excelentes: áridos de buena calidad. Buenas para obras lineales, cimentaciones. Excelentes acuíferos.
• Morrenas glaciares: acumulación de bloques, cantos, gereogenos y heterometricos. Lagos naturales “glaciares”. Suelen ser móviles.
• Deltas: problemas por la presencia de limos, fangos y tuberas.

Rocas agregadas

• Arcillas: impermeables de alta plasticidad, expansivas, cemento
• Limolitas: peligro de colapso sifonamiento.
• Areniscas: buenas para tallar en construcción
• Conglomerados: buena como roca compacta
• Calizas: áridos firmes. Se usan para cementos son permeables y solubles.
• Dolomias: no sirven para cemento por el contenido en Mg.

ROCAS METAMORFICAS

Metamorfismo: proceso mediante el cual las rocas solidas modifican su textura, estructura y composición mineralógica por cambios de presión y temperatura y da lugar a la formación de rocas nuevas “Rocas Metamórficas”.

Factores de metamorfismo:

• Presión:
  • Presión litostatica
  • Presión orientada a empujes orgánicos
  • Zonas de subducción intraplaca
• Temperatura: gradiente geotérmico, deformaciones mecánicas, intrusiones magmáticas
• Duración
• Aporte de materiales
• Perdida de gases y elementos volátiles: PROCESO P + T —-ROCA PLASTICA — plegamiento (+ densidad – volumen)

Consecuencias

• Deformaciones de la red cristalina
• Puede afectar en cualquier roca
• Duración de millones de años
• Hay aportaciones y perdidas de otros iones
• Aparece hojosidad, equistosidad o foliaciones

Tipos de metamorfismo

Los procesos físico químicos del metamorfismo no están suficientemente conocidos pero si sus resultados.

• Contacto: T>P (Corneanas)
• Dinámico: P > T (brechas, fallas…)
• Regional: P y T muy altas (plegamientos, zonas de subducción)
• Pirometamorfismo: T alta en contacto con lavas volcánicas.
• Cataclastico: fracturación rotura de rocas sin cristalización.
• Metasomatismo: cambio en la composición (Peridotita-Serpentina:Skarn)
• Retrogrado: se da en rocas que solo son estables a altas temperaturas cuando bajan (biotita a clorita)

Textura y estructura

Durante el proceso de metamorfismo se desarrollan nuevos cristales “cristaloblastos” que dan las siguientes texturas:

• Granoblásticas: granos isométricos (cuarcita, mármol)
• Lepidoblásticas: en forma de escamas (Micacitas)
• Nebatoblasticas: en forma de hilos (Gneis)
• Diablasticas: Cristales interpenetrados en otros (feldespatos)
• Porfidoblasticas: cristales grandes en otros más pequeños.
• Poiquioblasticas: cristales variados.
• Helicitas: cristales con giros helicoidales

Las estructuras más frecuentes son:

• Estratificación
• Esquistosidad, pizarrosidad, foliaciones.

Minerales de las rocas metamórficas

Los de las rocas ígneas:

• Leucratos : ácidos de color claro (cuarzo, feldespato, foides, moscovita, apatito, circón)
• Melanocratos: básicos color oscuro (piroxenos, piroxenoides, anfíboles, olivino, magnetita, pirita…)

Específicos: andalucita, silimanita, granate…”minerales termómetro”

Facies Metamórficas en función de la temperatura y la presión

Cada facies reúne una serie de rocas que se han formado en las mismas condiciones de presión y temperatura, han sufrido similares deformaciones y con los mismos fluidos mineralizadores.

Secuencia del metamorfismo

La roca originaria influye lógicamente en el tipo de roca resultante tras el proceso de metamorfismo:

• Paraectinitas: procedente de rocas sedimentarias y sin aportes de fluidos mineralizadores.
• Ortoectinitas: procede de rocas ígneas y sin aportes de fluidos mineralizadores.
• Migmatitas: de mezcla, son rocas formadas a altísimas temperaturas y presiones con aportes de fluidos magnaticos
  • Homogéneas: embrequitas y anatexitas (fusión)
  • Heterogéneas: diadisitas, epitolitas y agmatitas

Clasificación de las rocas metamórficas

Principales rocas metamórficas: genis, filita, cuarcita, pizarra, esquisto, anfibolita, mármol, milonita, corneana.

Aplicaciones de las rocas metamórficas

Estas rocas tienen propiedades mecánicas muy variadas desde rocas muy duras a rocas blandas:

• Cuarcitas y Corneanas:
  • Rocas duras, afaniticas, y faneriticas, granoblásticas
  • Dan excelentes gravas, hormigones
  • Gran dureza produce aristas cortantes, excesivo coste de explotación y machaqueo. Escasez de finos.
  • Muy usadas en balasto.
• Gneis y Migmatitas:
  • Rocas duras lepidoblasticas
  • Minerales orientados en bandas
  • Frágiles y rompen por las bandas más débiles.
  • Buenas como cimentación de edificios…
  • No sirven para hormigones, gravas y balasto.
• Pizarras
  • Se explotan para tejas, chapados.
• Filitas y esquistos
  • Poco utilizadas. Son plásticas y producen deslizamientos
• Mármoles
  • Formados por calcita o dolomita
  • Duras y frágiles
• Serpentinas
  • Roca verdosa, procedente de las peridotitas
  • Roca ornamental (terrazos)
• Milonitas
  • Roca triturada poco cementadas
  • Se explotan para áridos.