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Definición de Roca Los minerales están presentes en toda corteza terrestre. Son los principales componentes de aquellos materiales que llamamos rocas las cuales, constituyen las porciones externas más sólidas de la Tierra. Las rocas pueden ser definidas como agregados multigranulares de minerales. Algunas rocas, como la cuarcita (100% cuarzo) o el mármol (99% calcita), son agregados monominerales, pero las rocas como el granito están compuestas por gran número de minerales. Las rocas no deben ser necesariamente duras y resistentes. La arena y la arcilla son rocas como lo son para un geólogo, ya que la arena litificada se denominará arenisca y las arcillas de igual modo, lutitas. No todos los agregados de minerales son rocas. La escala es de mucha importancia. Las rocas deben tener una distribución relativamente bien extendida así como, constituir una porción muy apreciable de la corteza terrestre. La presencia ocasional de un grupo de minerales en pequeñas cantidades no constituye una roca. No existe sin embargo, una restricción en cuanto al tamaño de los minerales constituyentes para conformar o constituir una roca. El tamaño puede variar entre 0,001 mm, para los minerales de arcilla hasta varios metros, como en los cristales de pegmatita. Existen tres grupos principales de rocas: sedimentarias; ígneas y metamórficas. Meteorización La superficie terrestre está siendo continuamente esculpida por dos de los más importantes agentes externos: viento y agua. La acción mecánica del viento, la lluvia, los ríos, glaciares y olas a través de tiempos geológicos ha devastado cadenas montañosas y cavado a su vez, grandes valles y cañones profundos en la superficie de la Tierra. En geología las palabras meteorización y erosión no son sinónimas. La meteorización es el proceso por el cual las rocas, y sus componentes minerales son alterados in situ por factores mecánicos como el agua, viento, hielo y/o químicos como el agua rica en iones o dióxido de carbono, que se percola a través de las rocas. La remoción del material meteorizado se conoce como erosión. La meteorización mecánica y química son por lo general fenómenos paralelos o contemporáneos pero, bajo diferentes condiciones climáticas uno de ellos puede predominar sobre el otro. La disolución de grandes volúmenes de calizas debido a las aguas portadoras de dióxido de carbono disuelto, percoladas a través de la roca puede producir sistemas de cavernas, es un ejemplo donde la meteorización química prevalece ante cualquier factor físico relevante. Todas las rocas, independientemente de su génesis, serán de algún modo alteradas por los factores de la meteorización. Los minerales constituyentes en una roca mostrarán variados grados de resistencia a la meteorización. Los minerales ferromagnesianos como anfíboles, piroxenos, olivino y micas se alteran a minerales de arcilla (mayormente a illitas y montmorilonitas), carbonatos y óxidos de hierro. Los feldespatos se alteran a minerales de arcilla (mayormente caolinita), mientras que el cuarzo permanece frecuentemente inalterado bajo estos procesos de alteración. Los materiales meteorizados son transportados luego por el agua o el viento a una distancia de la fuente y son depositados posteriormente como sedimentos. En condiciones especiales, estos materiales permanecen in situ en forma de suelos o niveles lateríticos. Los suelos son depósitos de arena, arcilla y además, materia orgánica producto de la descomposición de seres vivos. Los niveles lateríticos son depósitos ricos en arcillas de aluminio e hidróxidos de hierro con menor proporción de sílice. Exhiben una coloración rojiza, marrón o amarillenta, dependiendo de la presencia de hidróxidos de hierro, y se generan en condiciones de humedad bajo climas tropicales. Las lateritas ricas en hidróxidos de aluminio se conocen con el nombre de bauxitas, y son la mena económica más importante del aluminio. Clasificación de las rocas ígneasLa clasificación y nomenclatura de los grupos más importantes de rocas ígneas están basadas en el tamaño de grano, composición y proporción relativa de especies minerales. Los criterios mineralógicos de importancia corresponden a: Presencia o ausencia de cuarzo El cuarzo es un mineral esencial en las rocas ácidas, Solo un mineral accesorio en las rocas intermedias y básicas, y usualmente ausente en las rocas ultrabásicas. Tipos de feldespatos o feldespatoides presentes Los feldespatos corresponden a un grupo complejo de minerales de sodio, potasio y silicatos cálcicos- alumínicos que muestran considerables variaciones en composición. Existen dos grupos de importancia: 1. Feldespatos potásicos: ortosa, microclina, sanidina. 2. Plagioclasas con un rango en composición que varía desde la anortita, rica en calcio a plagioclasas con cantidades apreciables de calcio y sodio como oligoclasa, andesina, labradorita a plagioclasa rica en sodio como anortita. Las plagioclasas y los feldespatos ricos en sodio son conocidos en conjunto como feldespatos alcalinos. Los feldespatos alcalinos son minerales esenciales en las rocas ácidas, pero están ausentes o en menor proporción en las rocas intermedias, básicas y ultrabásicas. Las plagioclasas ricas en calcio son típicas en rocas básicas y la andesina en rocas intermedias. Por su parte, los feldespatos están normalmente ausentes en las rocas ultrabásicas, mientras que los feldespatoides se hallan en cantidades significativas Solo en las rocas alcalinas, las cuales exhiben feldespatos alcalinos. Tipos y proporciones relativas de minerales ferromagnesianos El olivino es un mineral esencial restringido a rocas básicas y ultrabásicas. Los piroxenos y anfíboles, particularmente hornblenda, son comunes como minerales accesorios en rocas ácidas, alcalinas y rocas intermedias, pero son minerales esenciales en las rocas básicas y ultrabásicas. La biotita en contrate, es un mineral accesorio en la mayoría de las rocas ígneas, especialmente en las rocas con feldespatos alcalinos. El contenido de mineral se refiere a la mayor cantidad de fases típicamente presentes en cada tipo de roca. Las rocas granudas se refieren a rocas plutónicas, asociadas a intrusiones profundas. Las variedades de textura media- fina representan rocas volcánicas e intrusiones menores. Los basaltos por ejemplo, están asociados a diques, filones así como, coladas de lava. Las rocas básicas alcalinas y ácidas son en la mayor parte de los casos, denotadas con una palabra calificativa e.g. granito alcalino, gabro alcalino. Las peridotitas alcalinas ricas en mica e.g. peridotita biotítica. Los lamprófidos son rocas ricas en álcali de composición básica a intermedia. Debe enfatizarse que la clasificación para los distintos grupos de rocas es arbitraria y generalizada. Existen varios tipos de rocas que no se les puede adjudicar una posición preferencial dentro de estos marcos nomenclaturales. Dos ejemplos notables de esta excepción corresponden a las carbonatitas i.e., rocas ígneas compuestas esencialmente de calcita o dolomita, y las kimberlitas i.e., rocas complejas brechadas con alto porcentaje de minerales ferromagnesianos, las cuales son además, la principal fuente de diamantes. Las rocas ultrabásicas granudas como las dunitas, peridotitas y piroxenitas no poseen equivalentes extrusivos de textura fina. Hoy en día, se emplea internacionalmente el diagrama o triángulo doble Q-A-P-F de Streckeisen. La base de esta sistemática es el contenido mineral de los componentes claros Q= Cuarzo, A= Feldespato alcalino (incluyendo la albita hasta un contenido de anortita de 5%), P= Plagioclasa, y F= Feldespatoides. Estos triángulos definen quince campos de clasificación, y de allí que todas las rocas ígneas con un índice de color (Ic) menor de 90% se incluyan en este diagrama doble. En el triángulo superior están ordenadas las rocas ígneas que contienen cuarzo, mientras que en el inferior aquellas que contienen feldespatoides. Esta clasificación es posible debido a que el cuarzo y los feldespatoides nunca están presentes en una misma roca. Se excluyen de estos diagramas a las rocas ultramáficas o bien a las ultrabásicas con un índice de color que indica Solo minerales oscuros (Ic=90 o Ic=100). Para ello, se les identifica en otro triángulo basado en el contenido de olivino, ortopiroxenos y clinopiroxenos. Para obtener un punto proyectado sobre estos triángulos se calcula previamente la suma denotada por Q+A+P=100% o bien F+A+P=100%, por cada vértice se trazan paralelas al lado opuesto para denotar la intersección de un punto triple correspondiente a cada componente. Es importante notar que gran número de rocas corresponden a campos transicionales entre una u otra casilla. Los componentes minerales oscuros no se cuantifican en esta sistemática, y se emplean para describir una subdivisión dentro de un grupo de rocas en especial. Se habla entonces de variedades leucocratas (del gr. leukos, blanco y kratos, fuerza) o melanocratas (del gr. melas, -anos, negro y kratos, fuerza) de un tipo de roca específico, empleándose como prefijos e.g., melanogranito, en los casos en que el índice de color se desvíe grandemente de los casos normales. Metamorfismo El metamorfismo es el proceso por el cual las asociaciones minerales, estructuras y texturas de las rocas prexistentes son modificadas por el efecto del calor y la presión dentro de la corteza terrestre. Estos cambios comprenden generalmente la recristalización y la formación de nuevas fases de minerales i.e., minerales metamórficos, muchos de los cuales están Solo presentes en las rocas metamórficas. Durante el metamorfismo las rocas permanecen esencialmente sólidas, y la recristalización se lleva a efecto en estado sólido mediante la interacción de los fluidos de poros, y de allí, que la meteorización superficial y los cambios que comprenden fusión parcial en las rocas a profundidad sean excluidos del proceso de metamorfismo en este estudio. Las rocas preexistentes pasan a ser metamórficas i.e., bajo metamorfismo, ya que los conjuntos minerales constitutivos de estas, son inestables frente a las temperaturas y presiones que prevalecen en el interior de la corteza terrestre. Consecuentemente, los minerales se recristalizan a una nueva forma con carácter estable a estas nuevas condiciones. Se dice que existe metamorfismo isoquímico cuando la composición de las rocas permanece sin cambios químicos. En el caso de metasomatismo, las rocas pasan por una alteración primaria que resulta de la sustracción o adición de material. Este proceso está afectado directamente por el movimiento de fluidos acuosos a través de las rocas, usualmente a temperaturas y presión moderada. El proceso de metamorfismo conocido como cataclasis comprende trituración, pulverización y deformación debido a presión y tensión causados por los movimientos de la corteza terrestre (plegamiento y fallamiento) donde las temperaturas son moderadamente bajas. Las rocas producidas por este fenómeno se denominan rocas cataclásticas. Las rocas metamorfizadas bajo condiciones de alta presión y baja temperatura corresponden al grupo de rocas producidas por dinamometamorfismo, siendo las pizarras ejemplo característico de este grupo. La mayor parte de las rocas metamórficas son producidas por una combinación de recristalización (isoquímica o metasomática) y rotura mecánica. La temperatura es, quizás, el factor más importante en todos los cambios tanto químicos como físicos que se suceden durante el metamorfismo. En general, la temperatura más alta y los más grandes cambios se suceden entre los 700 y 800°C en la cual las rocas comienzan a fundirse y los procesos ígneos toman lugar. El calor en el metamorfismo es aportado por los magmas intrusivos, en el caso particular del metamorfismo de contacto, por fricción, y como consecuencia del hecho de que el gradiente geotérmico incrementa con la profundidad. En las áreas donde el gradiente geotérmico es elevado, aún las rocas soterradas a niveles someros sufren procesos de metamorfismo, el cual a gran escala denominamos metamorfismo regional. Texturas MetamórficasLas diversas facies metamórficas conferidas por las relaciones de presión y temperatura sobre las rocas confieren a éstas, texturas propias al metamorfismo que les ha dado origen. Las texturas y características cataclásticas se deben a la disgregación mecánica de los granos y agregados minerales. Las rocas cuarzosas o cuarzo-feldespáticas, pueden presentar una textura donde los granos están rodeados por un agregado marginal de granos muchos más finos. Las texturas cristaloblásticas se presentan cuando existe un crecimiento de cristales y agregados minerales en un medio sólido. Cuando los minerales laminares o escamosos están orientados paralela o subparalelamente se dice de una textura lepidoblástica. Si esta misma disposición la desarrollan minerales prismáticos o fibrosos la textura se denominará nematoblástica. Una textura muy frecuente en que los cristales metamórficos relativamente grandes o porfidoblastos, de una o más especies, se presentan en una matriz de granos más pequeños pudiendo estar representada una sola especie, tanto en la matriz como en los porfidoblastos. Con la palabra foliación se designan todas las estructuras paralelas de las rocas metamórficas de origen metamórfico, como resultado de la cual las rocas pueden ser fragmentadas según superficies aproximadamente paralelas. Algunos petrólogos emplean el término esquistocidad como equivalente a foliación y otros subdividen la foliación en varios tipos, con arreglo al grado de perfección de las superficies paralelas que se pueden registrar: La foliación se debe al paralelismo o subparalelismo de minerales tabulares, prismáticos o fibrosos (disposición lepidoblástica o nematoblástica de micas, anfíboles, etc.), a la orientación cristalográfica de minerales xenoblásticos (cuarzo, calcita), y al bandeado mineralógico. Por su parte, el bandeado corresponde a la estratificación de capas sedimentarias o materiales ígneos residuales (estructura fluidal, estratificación primaria en las peridotitas), bandeado resultante de la difusión de la difusión metamórfica (diferenciación metamórfica) y bandeado producido por la inyección, capa a capa, de materiales ígneos en general, graníticos. Granular: Los minerales presentes son regularmente equidimensionales caracterizando a la roca como un todo ópticamente. Hornfélsica o Corneana: La roca carece de exfoliación, esquistocidad o alineamiento paralelo, si bien pueden persistir organizaciones o disposiciones residuales. Pizarrosa: Foliación muy desarrollada en rocas de grano fino a afaníticas característica de las pizarras, y de allí su nombre, en la cual la roca puede ser dividida según superficies relativamente lisas, muy próximas y paralelas entre sí. Filítica: Foliación muy desarrollada e intermedia entre las texturas pizarrosa y esquistosa, característica de las rocas de grano fino y con característico brillo satinado. Esquistosa: Foliación distintivamente marcada en láminas fácilmente exfoliables característica de los esquistos de la cual deriva su denominación. Gnéisica: Foliación bandeada caracterizada por el contraste de color oscuro y claro en rocas de grano medio que denotan a los gneises. Rocas del Metamorfismo de ContactoEl metamorfismo de contacto es consecuencia directa de la intrusión de cuerpos ígneos fundidos. En contraste con las rocas producidas por metamorfismo regional, éstas se forman en ausencia de compresión diferencial y con temperatura como factor imperante. El calor circundante "cocina" las rocas circundantes produciendo un anillo de rocas alteradas o aureola de contacto. La temperatura es menor en la periferia de ésta y por ende las rocas aquí son menormente metamorfizadas con la característica distintiva que la asociación mineralógica difiere en estas zonas. Rocas del Metamorfismo RegionalEstas rocas constituyen el grupo más diverso y numeroso, se forman en la corteza terrestre donde el rango de temperaturas es moderado a alto y los esfuerzos son a escala regional. La formación de éstas rocas está asociada a la formación de montañas y cinturones orogénicos. Las rocas producto de estos fenómenos exhiben diversas texturas y mineralogía. Esto se debe en gran medida a la variedad de protolitos existentes, así como a los rangos variables de temperatura y diversidad de esfuerzos diferenciales a las que éstas están sometidas. Los esquistos, filitas, gneisses, pizarras, anfibolitas y granulitas son algunas de las rocas más comunes en este tipo de metamorfismo. Las areniscas puras y calizas serán metamorfizadas regionalmente y pasarán a ser cuarzitas y mármoles respectivamente. El grado metamórfico se refiere a la intensidad del metamorfismo que han afectado a la roca. Rocas genéticamente emparentadas de la misma composición química producirán distintas asociaciones minerales dependiendo del grado del metamorfismo. Las rocas sometidas a alto metamorfismo pasan por una cristalización intensa. En el metamorfismo de bajo grado la recristalización es menor y es más común la presencia de estructuras relícticas. Transporte y sedimentación La sedimentación constituye la acumulación de sedimentos derivados de la meteorización de rocas preexistentes en el lugar de la deposición. Los ríos son en gran parte los mayores agentes de transporte de sedimentos hacia los lagos, mares y océanos. Durante el transporte, el material es escogido de acuerdo al tamaño de las partículas. Las rocas de mayor dimensión y fragmentos de minerales formarán depósitos de gravas. Los minerales resistentes, como el cuarzo formarán en fracción menor depósitos de arena. Finalmente, las partículas más pequeñas como las arcillas constituirán depósitos de lodo. La capacidad que posee el viento para transportar grandes cantidades de arena es notoriamente evidente al considerar los ambientes de extensos desiertos que se desarrollan y migran en la geografía mundial. La depositación o sedimentación constituye una etapa intermedia en la formación de las rocas sedimentarias. Le sigue a la meteorización y prosigue con la litificación. Sin embargo, no todas las rocas sedimentarias han sido formadas por acumulación mecánica. Muchas deben su génesis a la acumulación de restos orgánicos de plantas y animales mientras que otras, se forman directamente como resultado de la precipitación química, las cuales generarán posteriormente niveles de evaporitas. Litificación y diagénesis Los sedimentos con débil compactación son bajo esta consideración, aún rocas sin embargo, es preferible considerar a las rocas sedimentarias como agregados compactos. Su conSolidación se conoce como litificación. Los tres procesos diagenéticos más importantes comprenden compactación, cementación y recristalización. La diagénesis se refiere a todos los cambios físicos y químicos que toman lugar dentro del área de deposición después del enterramiento. Es un fenómeno de baja temperatura, ya que a altas temperaturas grada hacia el metamorfismo. Una cantidad considerable de agua está presente entre los poros de los sedimentos sin conSolidar. La presión causada por los sedimentos suprayacentes o carga litostática causa la sobrepresión del agua intersticial obligándola a abandonar tales espacios y permitiendo un empaquetamiento más apretado de las partículas entre sí. Textura y estructura de las rocas sedimentarias El término textura se refiere a la forma, tamaño y arreglo de los granos en una roca. El tamaño en un factor de importancia en los depósitos de acumulación mecánica i.e., sedimentos clásticos ya que de ello depende la clasificación intrínseca de estas rocas. En las rocas de origen químico o de génesis orgánica, el tamaño de los constituyentes no reviste tanta importancia, ya que los procesos diagenéticos causan la alteración de éstos constituyentes. Las categorías para el tamaño de los constituyentes en una roca sedimentaria corresponden a: Grueso, partículas mayores a 2 mm; Medio, partículas entre 2 y 0,0625 mm; Fino, menores a 0,0625 mm. La forma de las partículas y fragmentos es un factor de importancia en la clasificación de rocas sedimentarias. Se reconocen tres formas principalmente: angular, subangular y redondeada. La estructura se refiere a los caracteres que muestra la roca en escala mesoscópica. La mayor parte de las rocas sedimentarias exhiben estratificación, laminación y estructuras en capas monótonas o alternantes. Una capa representa un episodio en la sedimentación, y está limitada en la base y tope por un plano de estratificación. Estos planos delimitan pausas en el tiempo para cada episodio de sedimentación. Una simple capa puede exhibir laminación paralela, la cual corresponde a pequeñas capas o episodios milimétricos en etapas mucho más pequeñas en el tiempo. Clasificación de las rocas sedimentarias Las rocas sedimentarias pueden englobarse en dos grandes grupos: rocas detríticas o clásticas, formadas por acumulación mecánica de material, y rocas químicas u orgánicas, originadas por precipitación química o acumulación de materia orgánica. Sin embargo, la mayor parte de los sedimentos detríticos contienen elementos de precipitado químico y materia orgánica, así como los sedimentos químico- orgánicos contienen material detrítico. Aproximadamente un 80% de la corteza terrestre está compuesta por rocas formadas a partir de la cristalización de masas de rocas fundidas, entre 700 y 1200°C, y que es conocido con el nombre de magma. Los magmas son esencialmente un conjunto de silicatos fundidos y pequeñas cantidades de agua disuelta y otros componentes volátiles, tales como cloro, boro, flúor y azufre. Las rocas producidas por el enfriamiento o cristalización de estos magmas se conocen como rocas ígneas (del latín ignis: fuego). Estas rocas están compuestas principalmente por cantidades variables de minerales silicatados, principalmente cuarzo, feldespatos, anfíboles, piroxenos y micas. Las rocas de origen ígneo formadas dentro de la corteza terrestre se denominan rocas plutónicas o intrusivas. Los geólogos creen que los magmas se originan a considerables profundidades bajo la superficie de la Tierra y migran hacia niveles superiores a través de planos de debilidad y fisuras dentro de la corteza terrestre. Los magmas que ascienden hasta niveles superficiales y alcanzan el exterior i.e., lava formarán por la conSolidación y enfriamiento rocas extrusivas o volcánicas. Tamaño de grano, textura y estructura de las rocas ígneas Se define textura de una roca como la relación entre los granos de minerales que la forman. Muchos petrólogos emplean los sinónimos textura y estructura, la cual es un criterio importante en la definición de cada roca. El tamaño de los constituyentes minerales o granos en una roca ígnea depende de la tasa de enfriamiento del magma. Los magmas extrusivos o lavas y las intrusiones menores se enfrían con rapidez en contacto con el aire frío o las rocas circundantes. Como resultado de ello, los minerales se desarrollan en una masa de pequeños cristales, usualmente menos de 0,1 mm. En otras ocasiones, el enfriamiento se sucede de manera tan súbita que la roca resultante se compone exclusivamente de vidrio, tal el caso de la obsidiana o taquilita. En contraste, una tasa extremadamente lenta de enfriamiento permite el desarrollo de grandes cristales euhedrales y sub- euhedrales. Las rocas ígneas, excluyendo las vítreas, se dicen de grano fino si los constituyentes son menores de 1 mm, grano medio si se encuentran entre 1 mm y 5 mm y grano grueso si son mayores de 5 mm y reconocibles a simple vista. Si los cristales constituyentes exceden a varios centímetros se dice que la roca es una pegmatita. Las pegmatitas se forman generalmente por las ricas fracciones volátiles en grandes cuerpos de magma intrusivo y contienen frecuentemente grandes cantidades de minerales inusuales como el berilo, tierras raras y lepidolita entre otros. Las rocas que exhiben minerales equidimensionales se dice que poseen textura granular. La textura porfirítica se refiere a grandes cristales embebidos en una matriz más fina, mientras que la textura poiquilítica exhibe grandes cristales de un mineral con inclusiones de otros minerales más pequeños. Los magmas intrusivos y extrusivos pueden incorporar fragmentos provenientes de la roca caja a través del ascenso que estos realizan alcanzando niveles superiores en la corteza terrestre. Algunas veces estos fragmentos son asimilados por el magma sin embargo, en otras el magma cristaliza y atrapa estas rocas como xenolitos, del griego xenos, extraño, ajeno, y lithos, piedra. A escala mayor, las rocas ígneas, como el caso de los gabros pueden exhibir laminación o bandeamiento de diferentes minerales causada por precipitación diferencial y acumulación de minerales del magma. Esta textura de flujo se refiere a la alineación de los primeros cristales tabulares precipitados causado por el flujo dentro del magma.