ciclo de las rocas

Introduccin

Antonio Garca Casco

Departamento de Mineraloga y Petrologa

Facultad de Ciencias

Tel: + 34 958 246613

email: [email protected]

URL: http://www.ugr.es/~agcasco/personal/

Tutoras: Lunes, Martes, y Mircoles de 12.00-14.00 h.

Trabajos de Fin de Mster: Gua de rocas en tu ciudad (gua de rocas utilizadas en construccin actual e histrica en tu ciudad)

Contenido

Tema 4.- Tipos de rocas de la corteza terrestre: metamrficas, gneas y sedimentarias. mbitos de formacin.

Veremos, por tanto, rocas: Pginas de libro de la Historia de la Tierra (4300 Ma).

Objetivos y Competencias

Complementos de formacin (para no gelogos).

Introduccin a la Petrologa.

Conocer los tipos de rocas

Conocer los procesos (petrolgicos) de formacin

Conocer los ambientes (geolgicos) de formacin

Aprender a identificar las rocas y su origen

Relacionar los tipos de rocas con la geodinmica del planeta tierra.

Planificacin Docente

Metodologa:

1 ECTS teora

Dos clases tericas (exposicin) de 2.5 horas cada una

Primera clase:

El ciclo de las rocas

Rocas gneas

Segunda clase:

Rocas gneas

Rocas sedimentarias

Rocas metamrficas

Opcional: Prcticas sobre tipos de rocas comunes

El segundo da, en la segunda parte de la clase.

Bibliografa

http://www.ugr.es/~agcasco/msecgeol/

>> Secciones >> Petrologa

Desarrollo del tema (figuras y textos).

Bibliografa.

Diapositivas de la presentacin.

Evaluacin

Asistencia

Examen escrito (dos o tres preguntas de desarrollo corto o tipo test)

Trabajo FM

Mtodos de la Petrologa

Inspeccin ocular

Microscopa de luz transmitida

Microscopa electrnica

Geoqumica elemental e isotpica

Geocronologa isotpica

rbol de Piedra - Bolivia

Brdenas Reales - Navarra

Balanced Rock, Garden of the GodsColorado, USA

Boulders - Nueva Zelanda

Brimham Rock - England, UK

Bryce Canyon National Park - Utah, USA

Cinglera del Capell - Capellades, Catalunya

Delicate Arch - Utah, USA

Desierto de los PinculosParque Nacional Nambung - Australia

Devils Tower - Wyoming, USA

Geiser Black Rock Desert - Nevada, USA

Goreme Valley Fairy Chimneys - Turkey

James Bond Island - Thailand

Karlu Karlu or Devil's Marbles - Australia

Krishna's Butterball - India

Landscape Arch - Utah, USA

Los Roques - Tenerife

Maltese Cross Rock - South Africa

Montserrat - Catalunya

Mushroom Rock - Kansas, USA

Nanya Rock - Taiwan

Palo Duro Canyon - Texas, USA

Perce Rock - Canada

Piedra movediza del Tandil - Argentina

Port Campbell - Australia

Prekestolen (El plpito) - Noruega

Rock City - Kansas, USA

Spider Rock, Canyon de Chelly - Arizona, USA

The Cheesewring - UK

The Externsteine - Germany

The Giant's Causeway - Northern Ireland, UK

The Wave - Arizona, USA

Torcal de Antequera - Andaluca

Uluru, Ayers Rock - Australia

Wadi Rum - Jordania

Wave Rock - Australia

Qu son las rocas?

Los minerales son los componentes bsicos de la tierra (y de planetas "ptreos" y asteroides).

Mineral: Elemento o compuesto qumico con estructura cristalina formado por procesos naturales.

Rocas: Agregados de minerales. A veces de un solo mineral, normalmente con varios minerales (tpicamente,

Sistemtica

Cmo podemos agruparlas -sistematizarlas-?

3 grandes grupos:

1.- gneas, formadas por enfriamiento de un liquido silicatado (magma) en la superficie de la tierra o en su interior.

2.- Sedimentarias, formadas en la superficie terrestre por acmulacin y compactacin de sedimentos.

3.- Metamrficas, formadas casi exclusivamente en las profundidades de la tierra por transformacin de cualquier otro tipo de roca.

Rocas (tipos edades y distribucin)

En la tierra, encontramos muchos tipos de rocas, muy diferentes en funcin de los procesos geolgicos que intervienen en su formacin

Para entender la formacin de las rocas es necesario conocer la estructura y dinmica terrestres

La estructura de la Tierra

La composicin de la Tierra varia en profundidad

La presin y la temperatura aumentan en profundidad

Placas litosfricas y sus lmites

La litosfera (corteza + parte superior del manto terrestre, por encima de la astenosfera) se encuentra fragmentada en placas tectnicas, que son como piezas de un puzle. Las placas se crean y se destruyen en sus lmites.

Tectnica de placas y rocas

Las rocas se genera y se transforman, "tienen vida", debido a los procesos de tectonica de placas.


Las placas se generan en cordilleras submarinas llamadas dorsales ocenicas, constituidas por rocas gneas producidas por magmas que salen a la superficie a favor de grandes fallas.


Se destruyen en fosas submarinas llamadas zonas de subduccin, donde una placa se hunde bajo otra hasta profundidades enormes (670 km, 2900 km), donde pueden fundirse y producir magmas que se desplazan por el manto terrestre y llegan hasta la superficie en los arcos de islas ocenicos o cordilleras de tipo andino.

Dinmica terreste

La dinmica terrestre (activa desde su origen) recicla los materiales ptreos y forma nuevas rocas continuamente.

La materia no se crea ni se destruye. Slo se transforma.

Profundidadmxima de rocas

subducidas exhumadasen la superficie

del planteta

Stern R.J. (2002) Reviews of Geophysics, 40, 4.

El ciclo geodinmico (Wilson)

Todo este ciclo dura decenas a centenas de millones de aos


Procesos cclico (circulares) que forman unas rocas a partir de otras (reciclado)


Procesos cclico (circulares) que forman unas rocas a partir de otras (reciclado).

Rocas gneas

Rocas gneas

Cuando los lquidos silicatados formados en el manto o corteza terrestres se solidifican por enfriamiento, forman rocas gneas.

La composicin del magma y la velocidad de enfriamiento determinan la naturaleza mineral y caractersticas texturales de las rocas gneas. Entre estas caractersticas estn la forma de los granos minerales y su tamao

El color es esencialmente el resultado de la abundancia relativa de los distintos minerales que conforman estas rocas.

Rocas gneas

Dos grandes grupos: plutnicas y volcnicas.

Los magmas generados en profundidad asciende hacia niveles superficiales como diapiros o siguiendo discontinuidades mecnicas de la litosfera como fracturas.

Al ascender, el magma se enfra, aumentando su viscosidad y reduciendo por tanto su capacidad de fluir y ascender.

Eventualmente, detiene su ascenso y se emplaza a una determinada profundidad, formando un pequeo cuerpo de magma (cmara magmtica). Sucesivas recargas de magma profundo aumentan el tamao de estas cmaras magmticas.

Rocas gneas

El enfriamiento lento pero continuo de este magma permite la cristalizacin de distintos minerales que precipitan del lquido silicatado, formando cristales de minerales en suspensin (que aumentan la viscosidad).

Cuando se alcanza temperaturas cercanas a 650 C la mayor parte del lquido ya ha cristalizado, llegando eventualmente a cristalizar totalmente y formando una roca gnea plutnica a temperaturas menores de 600 C.

Rocas gneas

La naturaleza de las asociaciones de minerales que precipitan dependen de la composicin del lquido magmtico.

Cuando ste es rico en Si, Al, Na y K y pobre en Fe, Mg y Ca, las asociaciones de minerales estn dominadas por cuarzo, plagioclasa sdica y feldespato alcalino (+/- micas, anfibol, y minerales accesorios como ilmenita, circn etc), formndose rocas gneas cidas, de color claro (como el granito). Cuando el lquido es ms pobre en Si, Al, Na y K y rico en Fe, Mg y Ca, las asociaciones minerales estn dominadas por plagioclasa clcica, clinopiroxeno, ortopiroxeno y olivino, dando lugar a rocas gneas bsicas de color oscuro (como el gabro).

Rocas gneas

Eventualmente, los cristales en suspensin pueden decantarse, si la viscosidad del magma es relativamente baja y la densidad de los cristales relativamente alta, formando acumulaciones horizontales (bandas) que definen una "estratificacin" de origen magmtico. Estas acumulaciones forman complejos gneos bandeados.

Este proceso de decantamiento hace el lquido se separe de los cristales, acumulndose en las partes superiores de las cmaras magmticas, lo que a su vez permite el inicio del proceso de cristalizacin a partir de un lquido distinto del original.

Rocas gneas

Dado que segn precipitan minerales, el lquido residual tiene una composicin qumica distinta de la del lquido original (i.e., el originado en zonas profundas y enplazadoen el cuerpo plutnico), las rocas que se forman por cristalizacin de estos lquidos residuales son distintas de las que se forman del lquido original.

Esto supone que los procesos que ocurren en el magma en condiciones plutnicas dan lugar a distintas rocas, lo que se conoce como diferenciacin magmtica.

Los procesos son muy variados, desde fraccionacingravitacional, mezcla de magmas, asimilacin de rocas del entorno, etc.

Rocas gneas

A veces, los cristales adquieren un tamao muy grande, formando las denominadas pegmatitas. Estas rocas se forman en los estadios finales de evolucin magmticaprofunda, cuando el lquido silicatado residual es escaso y est enriquecido en componentes voltiles (sobre todo H2O). Si este lquido se segrega, forma bolsadas de magma relativamente frio e hidratado que, al cristalizar (temperaturas cercanas a 600 C), forma grandes cristales como resultado del efecto positivo que tiene el H2O sobre el movimiento (difusin) de los elementos y compuestos que se agregan para formar los minerales. Los minerales (cuarzo, feldespatos, micas, turmalina, etc) son muy vistosos, desarrollando hbitos cristalinos (euhedrales).

Rocas gneas

Al cristalizar los ltimos restos de lquidos residuales a temperaturas de ca. 600 C, queda un ltimo residuo muy voltil y rico en H2O denominado fluido hidrotermal. Este fluido acuoso (aunque desde el punto de vista fsico no es lquido -agua- ni gaseoso -vapor de agua-, sino un fluido supercrtico que tiene propiedades fsicas intermedias entre ambos) migra con facilidad, particularmente siguiendo fracturas en las rocas y forma rocas filonianas hidrotermales (e.g., filones de cuarzo) comnmente mineralizadas con minerales de inters econmico (yacimientos minerales de origen hidrotermal).

Rocas gneas

El magma generado en profundidad, o el magma almacenado o diferenciado en una cmara magmticaplutnica, puede ascender hasta la superficie de la Tierra, ya sea porque es poco viscoso, porque es sometido a presin, o porque encuentra caminos apropiados (fracturas del terreno).

Al salir al exterior, se forman coladas de lava que al solidificar forman rocas volcnicas como el basalto.

El rpido enfriamiento de la lava condiciona el poco tiempo que los minerales tienen para cristalizar de la lava, por lo que los pocos granos minerales que pueden formase en estas condiciones sern de tamao muy fino.

Rocas gneas

El resto de la lava que no alcanza a cristalizar forma vidrio volcnico amorfo. Cuando las rocas volcnicas estn formadas exclusivamente por vidrio se denominan obsidiana (similar al vidrio de las ventanas, aunque no son rocas incoloras).

Cuando se forman estas rocas volcnicas, se exsuelven los componentes voltiles diluidos en el lquido silicatado, formando caractersticas burbujas (vacuolas) que suelen estar vacas, como en la piedra pmez. En ocasiones, las vacuolas se rellenan por minerales secundarios formados precipitacin a partir de soluciones acuosas (generalmente hidrotermales) que fluyen, eventualmente, por de estas rocas con posterioridad la solidificacin de la lava.

Rocas gneas

Presentadas dentro del ciclo de las rocas.

Rocas gneas

Cmaras magmticas

Rocas gneas

Volcanes y tipos de volcanes

Rocas gneas

Coladas de lava bastica.

Rocas gneas

Lavas cordadas y vidrio volcnico

Rocas gneas

Disyuncin columnaren basaltos.

Rocas gneas

Diques

Rocas gneas

Chimenea volcnica

Rocas gneas

Cuerpos plutnicos.

Rocas gneas

Series de reaccin de Bowen. Permite explicar la diversidad de rocas gneas (diferenciacin) por cristalizacin fraccionada.

Rocas gneas

Para clasificar una roca gnea se utilizan diagramas ternarios en los que se representan los contenidos de minerales primarios.

Se utilizan los siguientes parmetros: Q: Polimorfos de SiO2 (tpicamente cuarzo, aunque tambien tridimita y

cristobalita en algunas rocas gneas cristalizadas a altas temperaturas).

A: Feldespato alcalino, incluyendo feldespato potsico (sanidina, ortosa y/o microclina) y albita (trmino de la serie de las plagioclasas con porcentajes molares de anortita entre 0 y 5 %).

P: Plagioclasa (todos los trminos de la serie de las plagioclasas con procentajesmolares de anortita entre 95 y 100 %) y escapolita.

F: Feldespatoides (leucita, pseudoleucita, nefelina, analcima, sodalita, noseana, kalsilita, haiiyna, cancrinita).

M: Minerales mficos (micas, anfboles, piroxenos, olivino), minerales opacos en luz transmitida (magnetita, ilmenita), epidota, allanita, granate, melilita, monticellita, carbonatos primarios y accesorios (circn, apatito, titanita, etc).

Rocas gneas

Cuando M > 90, los minerales mficos son dominantes, las rocas son muy ricas en MgO y FeO y pobres en SiO2, y denominndose rocas ultramficas.

Rocas gneas

Cuando M < 90, las rocas son mficas, intermedias o flsicas (ricas en feldespatos)

1a cuarzolita o silexita1b granitoides ricos en cuarzo

2 granito de feldespato alcalino; con bajo ndice de color: alaskita

3a sienogranito3b monzogranito, adamellita4 granodiorita

5 tonalita, cuarzodiorita; con bajo ndice de color: trondjemita

6* cuarzo-sienita de feldespato alcalino6 sienita de feldespato alcalino

6' sienita feldespatoidal de feldespato alcalino; pulaskita

7* cuarzosienita7 sienita7' sienita feldespatoidal; miaskita8* cuarzo-monzonita8 monzonita8' monzonita feldespatoidal9* cuarzo-monzodiorita, cuarzo-monzogabro9 monzodiorita, monzogabro9' monzodiorita o monzogabro feldespatoidal10* cuarzodiorita, cuarzogabro

10gabro (%An en plagioclasa > 50%)diorita (%An en plagioclasa < 50%)

10' gabro o diorita feldespatoidal11 sienita nefelnica, foyaita, lujavrita12 plagifoyaita13 essexita14 theralita, teschenita si tiene analcima15 foidolita

Rocas gneas

Cuando M < 90, las rocas son mficas, intermedias o flsicas (ricas en feldespatos).

gabro,pegmatitagranito

Rocas gneas

Para las rocas volcnicas lvicas se utiliza el diagramaQ-A-P-F

basalto, obsidiana,

riolita, piedra pmez

Rocas gneas

Basalto(visu, luz transmitida y BSE)

Rocas gneas

Para las rocas volcnicas lvicas se utiliza el diagrama TAS(Total Alkalis vs Silica). Se utilizan trminos qumicos: rocas ultrabsicas, bsicas, intermedias, y cidas, en funcin de la abundancia de SiO2 en porcentajes en peso

Rocas gneas

Las rocas volcnicas piroclsticas (explosivas) deben contener fragmentos volcnicos no retrabajados (i.e., transportados por agentes externos como viento, agua,...) en una proporcin mayor de 75%.

Rocas sedimentarias


Rocas sedimentarias

Rocas pre-existentes (gneas, sedimentarias o metamrficas) que se encuentran en contacto con la atmosfera, hidrosfera, y biosfera son alteradas y disgregadas por los agentes geodinmicos externos (lluvia, viento, sol, seres vivos, etc. etc.), produciendo restos que son arrastrados por los ros, hielo y viento y depositados en regiones determinadas donde forman sedimentos.

Dado que el proceso de transporte est controlado esencialmente por la gravedad, estos sedimentos encuentran estabilidad generalmente en zonas deprimidas.

Rocas sedimentarias

Erosin y transporte

Rocas sedimentarias

Cuencas sedimentarias: Sector de la corteza terrestre que durante un prolongado intervalo de tiempo ha estado sometido a subsidencia y en el que la sedimentacin ha rellenado parcial o totalmente el hueco dejado por la propia

subsidencia.

En estas cuencas los sedimentos se acumulan y preservan, formando rocas sedimentarias cuando se compactan y, eventualmente, se transforman por diagnesis (Proceso en virtud del cual un sedimento experimenta alteraciones, tanto en su textura y estructura (compactacin, recristalizacin) como en su composicin (cementacin), y se transforma en una roca sedimentaria).

Rocas sedimentarias

reas fuerte y cuencas sedimentarias

Rocas sedimentarias

La principal caracterstica de las rocas sedimentarias es la estratificacin o disposicin de las rocas sedimentarias en sucesivas capas (Estrato: nivel de roca o sedimento que se deposit en un intervalo de tiempo concreto y que queda delimitado por superficies -denominadas superficies de estratificacin- originadas por cambios en la sedimentacin, por interrupciones sedimentarias o por ambos factores a la

vez).

Rocas sedimentarias

Estratos, estratificaciny cuencas sedimentarias

Rocas sedimentarias

Las cuencas sedimentarias pueden ser pequeas (e.g., lagos) o enormes (mrgenes continentales) y en funcin de ello las acumulaciones de rocas sedimentarias sern pequeos o enormes. Cuando una cuenca se colmata, deja de generar rocas sedimentarias. Por tanto, la historia de las cuencas tambin puede ser larga o pequea.

En esta historia influye cuanto material se va acumulando, pero tambin la dinmica de la litosfera. Esto ltimo significa que las cuencas sedimentarias (depresiones terrestres) estn controladas por el movimiento de la litosfera. Si la litosfera tiende a hundirse (subsidencia), la cuenca estar funcionando durante el tiempo que dure la tendencia a hundirse.

Rocas sedimentarias

Algunas cuencas, particularmente las grandes localizadas en los mrgenes continentales, tienden a pervivir decenas y hasta centenas de millones de aos. Los sedimentos all acumulados son enormes, en extensin lateral y en profundidad (potencia; hasta decenas de km), y por tanto las rocas sedimentarias all formadas son muy variadas.

Esta variedad depende muchos factores, como la energa de los agentes erosivos y elevacin de las masas terrestres adyacentes, la naturaleza de las rocas que son la fuente de los sedimentos, la profundidad de la cuenca, y la accin de los seres vivos que viven en las cuencas lacustres y marinas ya que ellos pueden segregar concreciones minerales (e.g., conchas) que igualmente se depositan en las cuencas.

Rocas sedimentarias

Las rocas sedimentarias se forman en la superficie de la tierra a partir de la erosin (mecnica, qumica y biolgica), transporte y sedimentacin de detritus de rocas previas, productos de precipitacin qumica y productos orgnicos.

Se clasifican en funcin del tipo de componente ms abundante en detriticas, qumicas y orgnicas.

Rocas sedimentarias

Detrticas: Se forman sedimentacin de granos de minerales y rocas (clastos) transportados desde areas fuentes elevadas a cuencas de sedimentacin mediante la accin de corrientes de agua, hielo y aire (gravedad). Agua es el agente ms importante, y puede transportar desde clastos pequeos (partculas en suspensin) hasta clastos enormes.

La energa de las corrientes de agua desciende progresivamente desde las zonas con mayor a menor pendiente. Los sedimentos ms gruesos alcanzan poco recorrido, depositndose en el curso continental del flujo relativamente cerca de la cuenca o en la cuenca pero cerca del continente. Se forman depsitos de rocas sedimentarias conocidas como conglomerados.

Rocas sedimentarias

Los clastos de tamao medio avanzan algo ms, formando areniscas. Finalmente, las partculas ms pequeas (minerales del grupo de las arcillas) alcanzan la mayor distancia desde el rea fuente, depositndose a gran profundidad lejos de la costa, formando depsitos de lutitas.

Rocas sedimentarias

Los organismos que viven en el mar, al morir, caen a la base de la cuenca sedimentaria, mezclndose con los sedimentos y formando parte de las rocas sedimentarias o formando rocas sedimentarias orgnicas. En general, si la base de la cuenca es relativamente somera, sus condiciones redox son oxidantes, por lo que la materia orgnica se descompone. Sin embargo, si la base de la cuenca es profunda, como all donde suelen depositarse lutitas, las condiciones redox son reducidas y la materia orgnica no se descompone. Lo mismo ocurre si la acumulacin de materia orgnica es muy elevada, incluso en zonas someras de cuencas o cuencas someras como lagos.

Rocas sedimentarias

Al continuar la sedimentacin, las rocas ricas en materia orgnica son progresivamente sometidas a mayores presiones y temperaturas (

Rocas sedimentarias

Las rocas sedimentarias qumicas se forman por precipitacin de sustancias qumicas disueltas en el agua que proceden de la alteracin qumica de las rocas de las reas fuente. Cuando estas aguas (soluciones inicas) llegan a la cuenca de sedimentacin, se mezclan con el agua de la misma (que, por tanto, es una solucin salina diluida; e.g., el agua del mar). Cuando se produce fuerte evaporacin en estas aguas, la salinidad aumenta, a veces hasta superar la saturacin en una especie salina dada (sulfato de Ca hidratado (yeso) y cloruros de Na y K (halita y silvina), formndose salmueras donde precipitan cristales sales que caen al fondo por gravedad. Estas acumulaciones de sales forman rocas sedimentarias evaporticas.

Rocas sedimentarias

Sal de roca (halita)

Rocas sedimentarias

El ejemplo ms comn de precipitacin es la de carbonato de calcio (calcita y, en menor medida, aragonito), que tiene lugar en una gran variedad de ambientes y forma una gran variedad de rocas calizas.

Por ejemplo, en las surgencias de aguas subterrneas se suelen forma travertinos por precipitacin sbita de calcita a partir de estas aguas cargadas en iones de bicarbonato y calcio. La calcita precipitada se adhiere a la vegetacin desarrollada en la surgencia, formando concreciones a alrededor de troncos, juncos, hojas etc. Al morir y descomponerse la materia vegetal, dejan grandes poros, que confieren a los travertinos su porosidad caracterstica.

Rocas sedimentarias

El carbonato de calcio disuelto en el agua, sin embargo, no siempre se precipita por procesos puramente inorgnicos como el anteriormente descrito.

En la mayor parte de los casos, la precipitacin del carbonato es el resultado del metabolismo de los seres vivos. stos pueden incorporar el carbonato a sus partes duras, conchas y caparazones, que al morir el ser vivo se depositan en el fondo de las cuencas sedimentarias. El ejemplo ms evidente son las conchas de lamelibranquios, gasterpodos, cefalpodos, equinodermos, etc, que finalmente producen los atractivos fsiles de las rocas sedimentarias.

Rocas sedimentarias

Los fsiles se depositan sobre sedimentos que, en muchos casos, estn constituidos por un barro carbonatado formado por cristales muy pequeos (micrmetros) de calcita (micrita). Estos cristalitos pueden producirse por precipitacin qumica inorgnica de calcita a partir del agua rica en carbonato disuelto, aunque tambin son el resultado del metabolismo de microorganismos en un ambiente acuoso rico en carbonato. Variaciones de temperatura, salinidad y pH hacen que estos lodos se formen o no. En cualquier caso, una vez formados se compactan por acumulacin de sucesivas capas de sedimentos formando rocas carbonatadas.

Rocas sedimentarias

Rocas sedimentarias

Las rocas detrticas se clasifican en funcin del tamao de grano mayoritario

Rocas sedimentarias

Las rocas carbonatadas se clasifican en funcin del componente mineral ms abundante (calcita CO3Ca y dolomita (CO3)2CaMg).

Rocas sedimentarias

Los componentes de las rocas calizas son muy variados

Rocas sedimentarias

Rocas intermedias

Arenisca calcrea

Rocas metamrficas

Se forman por transformacin de rocas previas (gneas, sedimentarias o metamrficas) mediante el proceso denominado metamorfismo (Conjunto de cambios texturales y mineralgicos que experimenta una roca sometida a condiciones de presin y temperatura diferentes a las de su formacin, excluyendo los procesos diagenticos propios de

rocas sedimentarias).

Las nuevas condiciones de presin (P) y temperatura (T) a que se someten las rocas producen cambios mineralgicos y texturales que transforman totalmente la roca original. Estos cambios dependen de P, T, y de la composicin de la roca original (protolito). Esto implica que existen una gran variedad de rocas metamrficas.

Rocas metamrficas


Rocas metamrficas

Cuando una cuenca de sedimentacin se encuentra en los lmites de una placa litosfrica que subduce, se introducen en la tierra hasta grandes profundidades (decenas de km). Comparado con la superficie de la tierra, la temperatura y presin (denominada litoesttica) son ms elevadas a estas profundidades (hasta cientos de grados centgrados y hasta decenas de kbar o miles de MPa, respectivamente).

Rocas metamrficas

Esto impone unas condiciones fisico-qumicas tales que hace que los minerales (o, mejor dicho, las asociaciones de minerales) que forman las rocas sedimentarias no sean estables en estas nuevas condiciones y tiendan darse reacciones qumicas entre los minerales de las rocas parentales que forman nuevas asociaciones de minerales que reconstituyen la materia totalmente, o lo que es lo mismo, la roca recristaliza. La roca as recristalizada es una roca metamrfica.

Rocas metamrficas

El proceso de recristalizacin afecta no slo a las rocas de la pila sedimentaria que se introduce en el interior de la Tierra. Tambin afecta a las rocas de su basamento, o sea, a las rocas preexistentes sobre las que se depositaron las rocas sedimentarias y que tambin son introducidas en el interior de la Tierra. Estas rocas son, generalmente, gneas y/o metamrficas y, dado que sus asociaciones de minerales gneos son igualmente inestables bajo las nuevas condiciones a que son sometidos, tambin recristalizan y forman otras rocas metamrficas.

Rocas metamrficas

Por tanto, la naturaleza de las nuevas asociaciones de minerales as formadas depender de la naturaleza (composicin mineral y qumica) de la roca parental (tambin llamada protolito) y de las condiciones de temperatura y presin (profundidad) alcanzadas durante la recristalizacin.

Rocas metamrficas

Aunque las rocas metamrficas tienen asociaciones de minerales distintas de las que caracterizan a las rocas parentales (gneas, sedimentarias o metamrficas), existen algunas excepciones. Si las rocas parentales estaban constituidas por un solo mineral (e.g., calcita -caliza-, cuarzo -arenisca cuarzosa-), la nueva roca metamrfica estar constituida por el mismo mineral (calcita -mrmol-, cuarzo -cuarcita-). Pero, en cualquier caso, habrn sufrido recristalizacin, lo que significa que los granos minerales individuales de cuarzo (o de calcita) no son los mismos que los que existan en la roca parental.

Rocas metamrficas

Por otro lado, el proceso de introduccin de pilas sedimentarias en el interior de la tierra solo es posible si existen fuerzas que lo lleven a cabo. Estas fuerzas geodinmicas suponen la existencia de campos de esfuerzos anistropos (presiones dirigidas) que imprimen a las rocas deformacin.

La deformacin se denota por estructuras (e.g., fracturas, pliegues, foliaciones,...) y por la orientacin preferencial de los granos minerales crecidos antes o durante la deformacin de la roca que acompaa su recristalizacin.

Rocas metamrficas

Los granos minerales crecidos antes o durante la deformacin adquieren una forma no ecuante (no esfrica) y orientacin tal que sus mayores dimensiones se alinean perpendicularmente al esfuerzo principal mayor, dado lugar a foliaciones (denotada por superficies de exfoliacin, como la pizarrosidad).

Por tanto, los tipos de rocas metamrficas dependen de la composicin mineralgica y qumica de la roca parental (protolito), de las condiciones de presin y temperatura alcanzadas durante la recristalizacin, y de la deformacin sufrida.

Rocas metamrficas

Aunque hay muchos tipos, las rocas metamrficas ms importantes se puede dividir en dos grandes grupos en funcin del proceso que las forma (i.e., del tipo de metamorfismo)

Rocas metamrficas

Rocas de metamorfismo regional, denominado as porque afecta a grandes sectores de la litosfera que, cuando se exhuman, conforman grandes terrenos metamrficos. As, cuando por ejemplo una lutita de la placa litosfrica que subduce es introducida en el interior de la tierra, los minerales arcillosos reaccionan, se destruyen y forman otros minerales. La textura tambin cambia, ya que los nuevos minerales forman granos de tamao de grano mayor que los anteriores y se orientansegn superficies de aplastamiento orientadas segn el campo de esfuerzos a que es sometida la roca durante el proceso de subduccin (perpendicularmente al esfuerzo principal mayor).

Rocas metamrficas

Estas transformaciones de una lutita producen nuevas rocas, como la pizarra (a temperaturas bajas, 200-300 C), filita (300-400 C) o el esquisto (400-600 C).

La superficie paralela a la cual se oriental los minerales se denomina pizarrosidad o esquistosidad, aunque de forma general se conoce como foliacin. A favor de estas superficies la roca muestra una debilidad mecnica que permite que sea exfoliable en capas finas.

Si la roca es un granito, se produce un gneiss.

Si la roca es un basalto, se producen esquistos verdes, anfibolitas, granulitas, esquistos azules, y eclogitas.

Si la roca es una peridotita, se produce una serpentinita.

Rocas metamrficas

Las rocas de metamorfismo de contacto son de extensin volumtrica limitada dado que se forman alrededor de cuerpos magmticos intrusivos (plutones) encajados en rocas ms superficiales y, por tanto, ms fras que el magma del cuerpo intrusivo.

El magma de estos cuerpos transfiere calor a las rocas de su alrededor, mayoritariamente por conduccin, lo que genera su calentamiento alrededor del plutn. El calentamiento, a su vez, dispara reacciones qumicas entre los minerales de las rocas preexistentes (gneas, sedimentarias o metamrficas), lo cual forma una aureolade rocas metamrficas alrededor del plutn.

Rocas metamrficas

Dada la mala conductividad trmica de las rocas, se produce un gradiente de temperatura de forma que la temperatura cerca del contacto con el cuerpo gneo es mayor que la que caracteriza zonas alejadas del contacto. Por ello, las asociaciones minerales formadas cerca del plutn son distintas de las formadas lejos de l, y por ello las rocas neoformadas son distintas. Por ejemplo, si las rocas donde est encajado el plutn son lutitas, se forman corneanas, que contienen asociaciones minerales con andalucita y cordierita, estables bajo las nuevas condiciones de temperatura. Aunque la distribucin de andalucita y cordierita ser distinta a lo largo de la aureola (cerca del contacto, cordierita+andalucita, a ms distancia, solo andalucita).

Rocas metamrficas Pizarra y filita. Rocas pelticas de grano muy fino a fino. Est compuestas esencialmente de filosilicatos (micas blancas, clorita,...) y cuarzo (si es

muy abundante puede denominarse entonces cuarzofilita); los feldespatos (albita y feldespato potsico) tambin suelen estar presentes. Este tipo de roca presentan foliacin por orientacin preferente de los minerales planares (filosilicatos), y son fcilmente fisibles.

Esquisto. Roca peltica de grano medio a grueso y con foliacin marcada (en este caso de denomina esquistosidad). Los granos minerales pueden distinguirse a simple vista (en contra de las filitas y pizarras). Los componentes ms abundantes son moscovita, biotita, plagioclasas sdicas, clorita, granates, polimorfos del silicato de aluminio (andalucita, silimanita, distena), etc. A veces pueden tener altas concentraciones de grafito, por lo que toman un color oscuro (al igual que las pizarras y filitas).

Gneiss. Rocas cuarzofeldesptica de grano grueso a medio, con foliacin menos marcada que en los esquistos debido a la menor proporcin de filosilicatos (esencialmente moscovita y/o biotita). Para definir una roca como gneiss debe contener ms de un 20 % de feldespatos. Su origen es diverso, pudiendo derivar tanto de rocas gneas (ortogneisses) como sedimentarias (paragneisses); algunos gneisses se producen en condiciones de alto grado por fusin parcial de esquistos u otros gneises, denominndose gneises migmatticos.

Anfibolita. Roca compuestas esencialmente por anfboles (en general hornblenda) y plagioclasa de composicin variable. La esquistosidad no suele estar muy desarrollada, aunque los prismas de anfbol suelen estar orientados linealmente (lo cual genera lineacin). Proceden en su mayora de rocas gneas bsicas (ortoanfibolitas) y margas (paraanfibolita).

Mrmol. Roca de grano fino a grueso compuesta esencialmente por carbonatos (calcita y/o dolomita) metamrficos. Normalmente, los mrmoles no presentan foliacin, debido a la ausencia o escasez de minerales planares. Su estructura es variada, aunque abundan la masiva y bandeada, y su textura es tpicamente granoblstica. Su color es muy variado, desde blanco, gris, rosa a verde. Resultan de la recristalizacin de rocas calizas de cualquier tipo, por lo que no pueden observarse los componentes originales como bioclastos, oolitos, etc. Los mrmoles no deben confundirse con calizas esparticas sedimentarias, que s presentan los componentes originales, aunque ms o menos modificados por los procesos diagenticos. De hecho, gran parte de las rocas que comercialmente se conocen con el nombre de mrmol, son rocas carbonatadas sedimentarias.

Cuarcita. Roca de grano medio a fino, constituida esencialmente por cuarzo (ms del 80 %) y algo de micas y/o feldespatos. Las cuarcitasderivan de rocas sedimentarias detrticas ricas en cuarzo (areniscas cuarcticas) con las que no deben confundirse. Son rocas masivas o bandeadas, sin foliacin marcada y textura granoblstica deformada o no.

Corneana. Roca no esquistosa desarrollada por metamorfismo de contacto sobre rocas originariamente pelticas. La composicin mineral es muy similar a la de los esquistos, aunque presentan algunas diferencias mineralgicas, como cordierita y andalucita. La textura es granoblstica, la estructura generalmente masiva masiva y la fbrica no orientada. Cuando una roca metamrfica es de contacto suele ser adjetivada con el trmino cornenico/a, independientemente que su composicin sea o no peltica (e.g., mrmoles cornenicos).

Serpentinita. Roca compuesta esencialmente por minerales del grupo de la serpentina (antigorita, crisoltilo, lizardita...), con proporciones variadas de clorita, talco, y carbonatos (calcita, magnesita). Son rocas generalmente masivas, aunque pueden presentar cierto bandeado composicional. Proceden de rocas ultrabsicas, constituidas esencialmente por olivino y piroxenos, hidratadas durante el proceso metamrfico. Estas rocas son conocidas comercialmente como mrmoles verdes, aunque en sentido estricto no son mrmoles.

Rocas metamrficas

Pizarras, esquistos, gneiss

Rocas metamrficas

Corneana, mrmol, anfibolita, serpentinita

Resumen

Rocas: Agregados de minerales. A veces de un solo mineral, normalmente con varios minerales (tpicamente,

Introduccin

Gracias por vuestra atenciny suerte!

Antonio Garca Casco

Departamento de Mineraloga y Petrologa

Facultad de Ciencias

Tel: + 34 958 246613

email: [email protected]

URL: http://www.ugr.es/~agcasco/personal/

Tutoras: Lunes, Martes, y Mircoles de 12.00-14.00 h.

Trabajos de Fin de Mster: Gua de rocas en tu ciudad (gua de rocas utilizadas en construccin actual e histrica en tu ciudad)

ciclo de las rocas

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