Mineralogía y petrología: de los átomos a las rocas

Tema 4: MINERALOGÍA Y PETROLOGÍA: DE LOS ÁTOMOS A LAS ROCAS CONTENIDOS DEL TEMA: Mineralogía y Petrología: de los átomos a las rocas”

• El tema comienza desde lo microscópico (átomos, minerales) hasta lo macroscópico (rocas y ciclo geológico).

Bloques principales:

• Definiciones básicas
• Minerales formadores de rocas
• Clasificación de las rocas
• Rocas ígneas
• Rocas sedimentarias
• Rocas metamórficas
• Ciclo de las rocas Este es un tema estructural, y fundamental para entender todo lo demás en Geología.

DEFINICIONES BÁSICAS

Las rocas constan de cristales o granos más pequeños denominados minerales.

• Ideas fundamentales:
• Una roca NO es una sustancia simple Es un agregado de minerales.
• Los minerales pueden ser:
• microscópicos (no visibles a simple vista),
• macroscópicos (cristales visibles).
• La roca depende de sus minerales
• su color,
• su dureza,
• su resistencia,
• su aspecto.
• Textura Se define como:
• tamaño,
• forma,
• disposición de los minerales.
• La textura no es estética, es información geológica.
• Mensaje clave del profesor La textura es el reflejo de los procesos geológicos que la crearon.

Es decir: mirando una roca se puede deducir su historia.

DEFINICIONES FUNDAMENTALES

Estos son los conceptos básicos que se deben de manejar con precisión.

MINERAL

Sustancia:

• sólida,
• inorgánica,

• natural,
• con composición química definida,
• con estructura cristalina tridimensional
• rdenada.
• Esta definición excluye:
• líquidos (mercurio),
• materiales artificiales (vidrio),
• sustancias orgánicas (petróleo).

CRISTAL

Es la forma geométrica externa que adopta un mineral cuando crece libremente.

Importante:

• No todos los minerales aparecen como cristales bien formados.
• El cristal refleja la estructura interna.

VIDRIO

Sólido inorgánico amorfo:

• no tiene estructura cristalina,
• ejemplo típico: vidrio volcánico (obsidiana).
• Esto es clave para diferenciar minerales de vidrios.
• ROCA Agregado natural:
• coherente o no,
• formado por uno o más componentes sólidos:
• minerales,
• clastos,
• fósiles, etc.

Las fases minerales y sus relaciones texturales reflejan los ambientes físico-químicos por los que ha pasado la roca.

Es decir: la roca es un archivo geológico.

MINERALES FORMADORES DE ROCAS

Para entender las rocas, primero hay que dominar los minerales, para ello vamos a estudiar los minerales desde cinco puntos de vista:

• 4.2.1. Los minerales y su estructura
• cómo están organizados los átomos.
• 4.2.2. La formación de minerales
• cómo se generan en la naturaleza.
• 4.2.3. Propiedades de los minerales
• cómo los reconocemos e identificamos.
• 4.2.4. Clasificación de los minerales
• cómo se ordenan en grandes grupos químicos.
• 4.2.5. Los minerales como recurso
• utilidad económica, industrial y energética.

• Etimología de la Pirita: Procede su nombre del vocablo griego “pyr” que significa fuego, ya que al golpearla con cualquier otro mineral hace saltar chispas.
• Dureza: 6-6,5
• Color: Amarillo, pajizo
• La Raya: Verdoso-negro
• Lustre: Metálico
• Fractura: Concoidea, irregular

LOS MINERALES Y SU ESTRUCTURA (DEFINICIÓN RIGUROSA)

Esta es la definición completa y académica de mineral, que se debe de manejar con precisión.

• Definición esencial Un mineral es una sustancia que cumple todas estas condiciones:
• Sólido a temperatura ambiente
• Se excluyen líquidos (mercurio) y gases.
• El hielo es un caso discutido, pero se suele aceptar.
• Origen natural
• No se consideran minerales los materiales artificiales:

vidrio, porcelana, diamantes sintéticos.

• Inorgánico
• No procede directamente de seres vivos.
• No incluye compuestos orgánicos típicos (petróleo, carbón, ámbar).
• Estructura cristalina
• Los átomos están ordenados en una red tridimensional repetitiva.
• Por eso se excluyen los vidrios volcánicos.
• Composición química definida y homogénea
• Fórmula química concreta (con pequeñas variaciones).
• Cualquier fragmento del mineral es químicamente igual a otro.

Idea clave para retener:

• Si falla una sola de estas condiciones, NO es un mineral.
• Elementos químicos y enlace en los minerales Aquí entramos en la base atómica de los minerales.

Ideas fundamentales

• Elementos naturales
• De los 112 elementos conocidos, 92 aparecen de forma natural.
• La mayoría de los minerales son compuestos
• Formados por dos o más elementos.
• Excepto los elementos nativos: Au (oro), S (azufre), C (carbono).
• Regla del octeto
• Los átomos tienden para alcanzar estabilidad a:
• § ganar,
• § perder,
• § o compartir electrones
• Iones
• Un ion es un átomo o molécula que ha ganado o perdido uno o más electrones, adquiriendo así una carga eléctrica positiva (catión) o negativa (anión).
• Los enlaces iónicos neutralizan la repulsión eléctrica.

• Número atómico
• Igual al número de protones.
• Determina el comportamiento químico del elemento.
• La estructura de los minerales depende de cómo se enlazan los átomos, no solo de qué átomos hay.

LA FORMACIÓN DE MINERALES

Veamos ahora cómo se organizan los átomos cuando se forma un mineral.

• Ideas fundamentales
• La estructura cristalina no es aleatoria La disposición de los átomos sigue reglas físicas y químicas muy estrictas.
• Neutralidad eléctrica
• Cada ion se rodea del mayor número posible de iones de carga contraria.
• El conjunto debe ser eléctricamente neutro.
• Esto explica por qué ciertos iones siempre aparecen asociados.
• Red cristalina
• Los átomos se repiten de forma regular en el espacio.
• Esa repetición genera una estructura tridimensional ordenada.
• La repetición explica:
• § la forma externa del cristal,
• § la exfoliación,

• § la dureza,
• § muchas propiedades físicas.
• La forma del cristal es consecuencia directa de la organización interna de los átomos.
• Polimorfismo e isomorfismo Estos conceptos son muy importantes:
• Polimorfos
• Misma composición química,
• estructura cristalina diferente.

Ejemplo clásico:

• Diamante y grafito Ambos son carbono puro, pero:
• el diamante es extremadamente duro,
• el grafito es blando.
• La diferencia está solo en cómo se ordenan los átomos.
• Isomorfos
• Composición química distinta,
• estructura cristalina igual.

Ejemplo:

• Halita (NaCl-cloruro de sodio)
• Galena (PbSazufre y plomo)
• Tienen estructuras similares porque los iones encajan de manera parecida. La estructura cristalina puede ser más importante que la composición química.

PROPIEDADES DE LOS MINERALES (VISIÓN GENERAL)

• Þ Cómo identificar minerales en la práctica.

Propiedades observables o medibles fácilmente:

• Þ Forma cristalina: Expresión externa del orden interno. Solo se desarrolla bien si el cristal crece con espacio suficiente.
• Þ Brillo: Aspecto de la luz reflejada:
• Metálico.
• No metálico: vítreo, perlado, sedoso, resinoso, mate.
• Þ Color: Inherente: propio del mineral.
• Exótico: debido a impurezas (muy común).
• ⚠ El color puede engañar.
• Þ Raya: Color del mineral en polvo. Es mucho más fiable que el color externo.
• Þ Dureza: Resistencia al rayado. Se mide con la escala de Mohs.
• Þ Exfoliación o fractura:
• Exfoliación: rotura según planos definidos.
• Fractura: rotura irregular.
• No confundir con la forma cristalina.
• Þ Peso específico: Relación entre el peso del mineral y el del agua. Ayuda a distinguir minerales visualmente parecidos.

• Además, hay otras propiedades especiales:
• magnetismo,
• sabor (halita),
• tacto,
• olor,
• elasticidad,
• reacción con ácidos,
• birrefracción.
• Þ Forma cristalina: ejemplos de tres minerales clásicos:

Cuarzo

• Sistema trigonal.
• Estructura: hélices de tetraedros SiO₂.
• Forma típica: prismas hexagonales con pirámides.

Halita

• Sistema cúbico.
• Red de Na⁺ (sodio con carga positiva) y Cl⁻ (cloro con carga negativa.
• Forma típica: cubos perfectos.

Calcita

• Sistema romboédrico.
• Capas de CO₃²⁻ con Ca²⁺.
• Formas: romboedros y escalenoedros.
• La forma externa de cada uno refleja la estructura interna.
• Þ Propiedad: dureza según la escala de Mohs
• La escala de Mohs es una relación de diez minerales ordenados por su dureza, de menor a mayor. Se utiliza como referencia de la dureza de un material dado.
• Es una escala relativa, no absoluta.
• Un mineral raya a los que están por debajo.

Ejemplo:

• Cuarzo (7) raya al feldespato (6).
• El diamante (10) raya a todos.

CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES (VISIÓN GENERAL)

Entramos en el criterio químico para ordenar los minerales.

• Se conocen más de 5.300 minerales, pero solo una docena son realmente abundantes y formadores de rocas.
• Ocho elementos: O (oxígeno), Si (silicio), Al (aluminio), Fe (hierro), Ca (calcio), Na (sodio), K (potasio), Mg (magnesio) son los que constituyen la mayor parte de la corteza terrestre.
• La clasificación clásica del geólogo, mineralogista, J. D. Dana, 1837, clasificó los minerales en base a sus radicales aniónicos1.
• Forman dos grandes grupos:
• Silicatos (los más abundantes; >90% de la corteza).
• No silicatos (todos los demás).
• Mensaje de fondo: para entender la Tierra, hay que dominar los silicatos.
• Þ Clase I: Elementos nativos: Minerales formados por un solo elemento químico sin combinarse con otros o en pequeñas cantidades.

Subgrupos:

• Metales
• Semimetales
• No metales
• Suelen ser escasos, pero pueden concentrarse en placeres2 por procesos sedimentarios.

1 El radical aniónico es un anión (un grupo de átomos con carga negativa) que, además, posee un electrón desapareado.

Características principales:

• Carga Negativa: Como anión, tiene un exceso de electrones, lo que le confiere una carga negativa neta.
• Electrón Desapareado: La presencia de un electrón "soltero" (indicado con un punto, como en OH·) es lo que define su naturaleza radicalaria.
• Alta Reactividad: Esta característica lo hace muy inestable y propenso a reaccionar para completar su octeto electrónico, a menudo actuando como electrófilo o nucleófilo.
• Origen: Se forman por la pérdida de uno o más átomos de hidrógeno de un ácido, o por la adición de un electrón a una molécula neutra, como el radical hidroxilo (·OH) que gana un electrón para formar el anión hidróxido (OH⁻).

Ejemplos:

• Radical hidroxilo (·OH): Un radical neutro con un electrón desapareado. Al ganar un electrón se convierte en el ión hidróxido (OH⁻), que es un anión pero ya no un radical.
• Radical benceno (C₆H₅·): Un radical neutro; si gana un electrón se convierte en el anión benceno (C₆H₅⁻), un radical aniónico.
• Radicales de ácidos: Al ionizar un ácido, se forman radicales que son aniones, por ejemplo, del ácido clorhídrico (HCl) se forma el radical cloruro (Cl⁻).

2 Un placer (o yacimiento de tipo placer) es una acumulación de minerales valiosos mezclados con arena o grava en el lecho de un río, una playa o un desierto.

Imaginemos que el oro está esparcido en una montaña dentro de toneladas de roca común. El "placer" es el lugar donde ese oro se ha juntado después de que la montaña se desgastara.

• Þ Clase II: Sulfuros: Combinación de metal + azufre (S²⁻).

Importancia

• Muchos son menas metálicas (hierro, cobre, plomo, zinc…).

Ejemplos destacados

• Pirita (FeS₂), Galena (PbS), Blenda (ZnS), Calcopirita (CuFeS₂), Cinabrio (HgS).

Rasgo común: brillo metálico y alta densidad.

• Þ Clase III: Sulfosales Minerales compuestos por un metal + un semimetal (As, Sb, Bi) + azufre.

Clave distintiva

• Estructura cristalina más compleja que los sulfuros.

Ejemplos

• Pirargirita, Proustita, Tetraedrita, Enargita.
• Þ Clase IV: Óxidos e hidróxidos Los óxidos e hidróxidos son minerales en los que el oxígeno (O²⁻) o el grupo hidroxilo (OH⁻) se combina con uno o varios metales.
• Son menas de muchos metales ya que son considerados de gran importancia económica.

Ejemplos:

• Hematites (Fe₂O₃), Magnetita (Fe₃O₄), Corindón (Al₂O₃), Rutilo (TiO₂).
• Hidróxidos: Goethita, Bauxita.

• Þ Clase V: Haluros La clase química de los haluros se caracteriza por el predominio de iones halógenos electronegativos:

Metal + halógeno (Cl⁻, F⁻, Br⁻, I⁻).

Rasgos:

• Suaves, de baja dureza y solubles en agua.

Ejemplos

• Halita (NaCl), Fluorita (CaF₂), Silvina (KCl).
• Þ Clase VI: Carbonatos Estos minerales se caracterizan por tener un anión complejo formado por carbono combinado con oxígeno, generalmente con cationes metálicos.

Anión CO₃²⁻.

Importancia:

• Son muy comunes y con gran valor económico.

Grupos:

• Calcita (CaCO₃) y afines.
• Dolomita (CO₃)₂ CaMg.
• Malaquita, Azurita.
• Þ Clases VII y VIII: Nitratos y Boratos El nitrógeno pentavalente forma con el oxígeno grupos iónicos planos, triangulares, muy parecidos al grupo de los carbonatos.

Nitratos (NO₃⁻)

• Ejemplos: Nitratina (nitrato de Chile) NO3Na, Nitro (Salitre) NO3K.
• Ambientes áridos.

Boratos (BO₃³⁻) Los boratos son susceptibles de formar grupos aniónicos polimerizados en forma de hojas, cadenas y grupos múltiples aislados.

• Ejemplos:

• Þ Clase IX: Fosfatos, arseniatos y vanadatos El fósforo pentavalente, forma un grupo tetraédrico con el oxígeno PO4-3. El Arsénico y el Vanadio forman unidades similares.

Ejemplos clave:

• Apatito (fundamental en biología y geología),
• Þ Clase X: Sulfatos y cromatos El enlace azufre-oxígeno de este grupo iónico es muy fuerte y covalente (tipo de enlace químico donde dos átomos comparten uno o más pares de electrones para lograr estabilidad, formando moléculas).

El radical sulfato SO4 2es la unidad estructural fundamental de los sulfatos minerales.

Ejemplos:

• Þ Clase XI: Tungstanatos y molibdatos Los iones hexavalentes de Tungsteno y Molibdeno son mucho mayores que los del azufre hexavalente y el fósforo pentavalente, por lo que cuando forman con el oxígeno grupos iónicos, los cuatro oxígenos coordinados no ocupan los vértices de un tetraedro regular, sino que forman un grupo algo aplastado de contorno cuadrado.

Rasgo

• Estructuras “aplastadas”, no tetraédricas.

Ejemplos

• Þ Clase XII: Silicatos Idea central:
• Son el grupo más abundante de la tierra.
• Todos ellos tienen una estructura básica: tetraedro SiO₄⁴⁻.
• Constituyen >90% de la corteza.

• Þ Clasificación de los silicatos en función de la estructura cristalina Según cómo se enlazan los tetraedros:
• Nesosilicatos (aislados),
• Inosilicatos (cadenas),
• Filosilicatos (láminas),
• Tectosilicatos (redes).

Además:

• Silicatos claros (ricos en Si, Al, Na, K).
• Silicatos oscuros (ricos en Fe, Mg).
• Þ Grupo del olivino Rasgos distintivos
• Oscila entre el color verde oliva y el negro.
• Brillo vítreo.
• Fractura concoidea.
• Típico de rocas máficas y ultramáficas.
• Þ Grupo de los piroxenos Rasgos distintivos (ej. augita)
• Color negro y opaco.
• Dos exfoliaciones de ~90°.
• Cristales cortos y achatados.
• Þ Grupo de los anfíboles Rasgos destacados (ej. hornblenda)
• Color del verde oscuro al negro.
• Exfoliaciones en ángulos de 60° y 120°.
• Cristales alargados.
• Þ Biotita
• Mica oscura.
• Exfoliación perfecta en una dirección.
• Láminas brillantes.

• Þ Moscovita
• Mica clara.
• Brillo perlado.
• Excelente exfoliación en una dirección
• Láminas finas, transparentes.
• Þ Feldespatos Rasgos
• Dos planos de exfoliación ~90°.
• Dureza ~6 escala Mohs.
• Brillo vítreo/perlado.
• Forma rectangular, caras lisas y brillantes.
• Þ Cuarzo Rasgos
• Duro y resistente.
• Sin exfoliación.
• Fractura concoidea.
• Cristales hexagonales con extremos piramidales.
• Color por impurezas.

LOS MINERALES COMO RECURSOS (MENAS METÁLICAS)

• Þ Idea central:

Muchos minerales son fuente de metales. Cuando un mineral permite extraer un metal con rentabilidad económica se le denomina mena.

Ejemplos clave (qué metal se obtiene)

• Hierro: magnetita, oligisto (hematites), limonita
• Aluminio: bauxita
• Mercurio: cinabrio
• Cobre: calcopirita
• Titanio: rutilo
• Estaño: casiterita
• Zinc: blenda
• Plomo: galena
• Tántalo y niobio: coltán
• Por todo ello se puede decir que la geología es base de la industria metalúrgica.

• Þ Minerales industriales no metálicos Hay minerales que proporcionan importantes materias primas para la industria, pero no son metales. De modo que no todos los minerales útiles son metálicos.

Ejemplo de usos destacados:

• Cuarzo: componentes electrónicos y placas fotovoltaicas
• Yeso: en la construcción (cementos, enlucidos, escayolas) y en medicina para inmovilizar fracturas y moldes dentales.
• Halita: condimentos de alimentación y conservante alimentario
• Azufre: plaguicidas, ácido sulfúrico o pólvora Clave: enorme impacto económico y social.
• Þ Minerales para obtener energía Entre los minerales involucrados en la obtención de energía destacan la uraninita o pechblenda, de la que se extrae el uranio usado en las centrales nucleares, o la lepidolita, ambligonitamontebrasita, de las que se extraen el litio con el que se fabrican las pilas y baterías.
• Þ Minerales para uso ornamental Son cristales de algunos minerales, cuya dureza y transparencia permiten su uso en joyería. Las cuatro gemas principales son el rubí y el zafiro (variedades de corindón), la esmeralda (variedad de berilo) y el diamante.
• Los minerales, como se ve, también tienen valor estratégico y cultural.

INTRODUCCIÓN A LA CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS

• Ideas clave
• Los minerales son los componentes básicos de las rocas.
• Las rocas son agregados naturales formados por uno o más minerales.
• El microscopio permite identificar minerales y texturas no visibles a simple vista.

4.3.1. CONCEPTOS BÁSICOS

• Roca = agregado mineral.
• La textura y la composición permiten clasificar rocas.

4.3.2. CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS

• Tres grandes grupos:
• Ígneas (magmáticas)
• Sedimentarias
• Metamórficas
• Distribución de la corteza
• Superficie: predominan las rocas sedimentarias, el 66% de la superficie total de la corteza. El restante 34% se lo reparten casi por igual rocas magmáticas y metamórficas.
• Volumen de la corteza: las rocas sedimentarias solo suponen el 4,8%.
• Volumen global de la Tierra: sedimentarias ~0,013–0,027%.

Clave: lo que vemos en superficie no refleja el volumen real.

ROCAS ÍGNEAS Y MAGMATISMO (ÍNDICE)

Subbloques:

• Conceptos básicos
• Clasificación general
• Texturas
• Composición
• Clasificación específica
• Origen y evolución de magmas
• Þ 4.4.1. Conceptos básicos
• Ideas esenciales
• Las rocas ígneas se forman mediante la solidificación y enfriamiento de magma o lava.
• El magma se genera por fusión parcial en corteza y manto superior.
• Asciende por flotación (menor densidad); cuando alcanza la superficie es lava.
• El magma se enfría lentamente dentro de la corteza y el manto superior, favoreciendo el crecimiento de los cristales (cristalización). Los minerales que cristalizan primero son de mayor tamaño.
• Componentes del magma:
• Fase líquida (fundido)
• Fase sólida (silicatos)
• Fase gaseosa (volátilesmetamorfismo)

CLASIFICACIÓN GENERAL DE ROCAS ÍGNEAS

• Plutónicas (intrusivas): Solidificación del magma en el subsuelo (altas temperaturas y presiones) en periodos dilatados de tiempo. Enfriamiento lento, grano grueso.
• Volcánicas (extrusivas): Solidificación del magma en la superficie (temperaturas y presiones ambientales) por enfriamiento rápido y grano fino.
• Subvolcánicas (filonianas): Conductos de emisión del magma hacia la superficie.

Características intermedias.

• Textura ígnea: factores de control Se clasifican por su textura y composición mineral.

Textura: descripción del aspecto general de la roca en función del tamaño, forma y

• rdenamiento de sus cristales.
• Factores que controlan la textura:
• Velocidad de enfriamiento: movilidad de iones – núcleos cristalinos. Vidrios (sin red cristalina).
• Cantidad de sílice: se forman estructuras largas y en cadena antes de que la cristalización sea completa, impidiendo el transporte iónico y aumentando la viscosidad del magma.
• Cantidad de gases disueltos: al escaparse del magma originan huecos denominados vesículas.

TIPOS DE TEXTURAS ÍGNEAS (I)

• Afanítica (grano fino): los cristales que constituyen las rocas afaníticas son demasiado pequeños para que los minerales individuales se distingan a simple vista. Descripción según color.

Presencia de vesículas. Parte superior de las coladas o masas pequeñas superficiales.

• Fanerítica (grano grueso):

cristales del mismo tamaño y reconocibles a simple vista.

Masas en profundidad.

• Porfídica: grandes cristales incrustados en una matriz de cristales más pequeños.
• Fenocristales – pasta. Roca = pórfido. Cambios de condiciones de presión y temperatura.
• Vítrea: aspecto similar a una pieza oscura de vidrio corriente
• manufacturado. Erupciones, lavas viscosas.
• Þ Tipos de texturas ígneas (II)
• Piroclástica: fragmentos de roca angulares englobados en una matriz de cenizas de color claro. Texturas más parecidas a rocas sedimentarias. Erupciones.
• Pegmatítica:

cristales interconectados todos mayores de un centímetro de diámetro. Márgenes de rocas plutónicas, venas en la roca huésped.

COMPOSICIÓN ÍGNEA

• La composición de las rocas ígneas se refiere a la mezcla química y mineralógica que se forma cuando el magma o la lava se enfrían. Lo más importante para clasificarlo es la cantidad de silicatos presente.
• Elementos principales:

Si, O, Al, Ca, Na, K, Mg (suponen ≈98% en peso de muchos magmas).

• Þ Minerales Félsicos vs.

Máficos La composición química determina qué minerales crecerán. Se dividen en dos familias principales:

• Minerales Félsicos (Silicatados Claros): Son ricos en potasio, sodio y calcio. El término viene de Feldespato y Sílice. Ejemplos: Cuarzo, moscovita y feldespatos.

GEOLOGÍA

• Minerales Máficos (Silicatados Oscuros): Son ricos en hierro (Magnesio y Ferrum). Son 4 Mineralogía y Petrología más densos y pesados. Ejemplos: Olivino, piroxeno, anfíbol y biotita.
• 4.5. Clasificación de las rocas ígneas

CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS ÍGNEAS

• Ejemplos y tablas:

GEOLOGÍA

Mineralogía y Petrología

• 4 .5. Clasificación de las rocas ígneas Tarbuck y Lutgens (2005) Prof. Dr. Gabriel Alejandro Goyanes Díaz Obsidiana Pumita Andesita Diorita

GEOLOGÍA

Mineralogía y Petrología

• 4.5. Clasificación de las rocas ígneas

ROCAS PIROCLÁSTICAS

T E ar s b t u á ck n y c Lu

• t m gen p s u (2 e s t ) as por fragmentos expulsados durante una erupción volcá nica.
• Obsidiana, pumita, andesita, diorita. Prof. Dr. Gabriel Alejandro Goyanes Díaz Toba Brecha volcánica
• Rocas piroclásticas: toba, brecha volcánica.
• Están compuestas por fragmentos expulsados durante una erupción volcánica.
• Criterios: textura + composición.

Tarbuck y Lutgens (2005) Prof. Dr. Gabriel Alejandro Goyanes Díaz

GEOLOGÍA

Mineralogía y Petrología

• 4.6. Origen de los magmas

ORIGEN DE LOS MAGMAS

Los magmas se generan por fusión de rocas sólidas en la corteza y el manto superior.

Factores que favorecen la fusión: Tarbuck y Lutgens (2005)

• Calor (gradiente geotérmico 20-30 ºC / km).
• Presión (Mayor presión = mayor Tiempo de fusión. Presión de confinamiento. Fusión por descompresión).
• Volátiles (el agua y otros volátiles bajan el punto de fusión. Mayor presión = incremento en Prof. Dr. Gabriel Alejandro Goyanes Díaz la acción de los volátiles).

EVOLUCIÓN DE LOS MAGMAS

Procesos:

• Diferentes rocas ≠ diferentes magmas
• Enriquecimiento en sílice a medida que evoluciona un magma.
• Evolución de los minerales que siguen en contacto con el fundido.
• Serie de reacción de Bowen:

Enriquecimiento progresivo en sílice.

(Laboratorio – composición media).

ROCAS SEDIMENTARIAS - INTRODUCCIÓN

• Ideas clave
• Meteorización: fragmentación física (desintegración) o alteración química de las rocas.
• Erosión: eliminación física del material por agentes dinámicos como el agua, el viento o el hielo.
• Se acumulan en capas planas
• Aportan información de la historia de la Tierra (fósiles, ambientes).

METEORIZACIÓN

• Física:
• Gelifracción, descompresión, expansión térmica, biológica.
• Aumenta superficie de ataque.
• Química:
• Disolución, hidrólisis, oxidación.
• Climas cálidos y húmedos.
• Descamación esférica.
• Hidratación de arcillas.

PROCESOS DE LITIFICACIÓN

• Compactación: Expulsión de los fluidos. Cierre de poros.
• Cementación: Precipitación entre los granos de una roca detrítica de un cemento. Calcita, sílice y óxido de hierro son los más comunes.
• Diagénesis: Ajustes estructurales y químicos del sedimento a ambientes de mayor presión y temperatura.

CLASIFICACIÓN DE ROCAS SEDIMENTARIAS

• Detríticas
• Originadas a partir del material que se origina y es transportado en forma de clastos sólidos derivados de la meteorización mecánica y química (detritos).
• Sus componentes principales son el cuarzo y los minerales de arcilla.
• La presencia de feldespato y micas indican una rápida erosión y depositación.
• Se clasifican de acuerdo con el tamaño de grano. También da información acerca del ambiente deposicional.
• No Detriticas
• Originadas a partir del material soluble producido en gran medida mediante meteorización química, que luego precipita mediante procesos
• rgánicos o inorgánicos (sedimento químico).
• Puede precipitar desde el agua de mar.

• Rocas silíceas (Sílex)
• Se trata de una serie de rocas muy compactas y duras compuestas de sílice (SiO2) microcristalina.
• Los depósitos aparecen como nódulos de forma irregular en la caliza (origen inorgánico) y como capas de roca (origen orgánico – diatomeas y radiolarios).
• Evaporitas
• Se generan por la saturación y posterior deposición salina en cuerpos de agua someros con conexión al mar (retroalimentación).
• Los minerales van precipitando de acuerdo con su solubilidad a medida que avanza la evaporación.
• Carbón
• Está compuesto de materia orgánica. Pueden diferenciarse estructuras vegetales.
• Es necesario un ambiente anóxico o anaeróbico (pantano).
• Lignito y Hulla son rocas sedimentarias. Antracita es una roca metamórfica.

GEOLOGÍA

Mineralogía y Petrología

USOS DE LAS RO4.C5A.3S. SUEsDoIsMENTARIAS

• Construcción, industria, energía (carbón),
• rnamentación, etc.

ROCAS METAMÓRFICAS

• Metamorfismo
• Proceso que implica cambios mineralógicos, texturales y/o en la composición química de una roca en estado sólido.
• Adaptación de la roca a condiciones físicas que difieren de aquellas bajo las que la roca madre se formó.
• Los agentes del metamorfismo son la temperatura (recristalización, polimorfismo), la presión (polimorfismo, aplanamientoalargamiento) y la

introducción de fluidos

químicamente activos (recristalización – metasomatismo en roca de caja).

Prof. Dr. Gabriel Alejandro Goyanes Díaz

• Foliación
• Se dice así cuando una roca muestra una
• rientación preferente de sus minerales. Es producto de los esfuerzos compresivos.
• Rotación de los granos minerales alargados o de hábito planar hacia una nueva orientación.
• Recristalización de granos que crecen en la dirección de la orientación preferente.
• Cambios de forma en granos equidimensionales a formas alargadas Clasificación De Rocas Metamórficas

AMBIENTES METAMÓRFICOS

El metamorfismo es el proceso de transformación de una roca preexistente (llamada protolito) en una nueva roca con una textura y composición mineral diferente, debido a cambios drásticos en el ambiente físico y químico.

Lo más importante que se debe recordar es que el metamorfismo ocurre siempre en estado sólido. Si la roca llega a fundirse por completo, ya no es metamorfismo, sino que pasamos al ciclo de las rocas ígneas (magma).

• Según el factor dominante:
• Temperatura: Metamorfismo Térmico
• Presión: Metamorfismo bárico. Dinamometamorfismo
• Fluidos: Metasomatismo
• Según el ambiente geológico:
• Metamorfismo de contacto El metamorfismo de contacto (también llamado metamorfismo térmico) es aquel que
• curre cuando una roca preexistente entra en contacto o se encuentra muy cerca de una masa de magma en ascenso (como una intrusión ígnea o un plutón).

Básicamente, el magma "cocina" la roca circundante debido a las altísimas temperaturas, transformando su estructura y composición.

El factor determinante es la temperatura. El calor del magma rompe los enlaces químicos de los minerales de la roca original. Los átomos se reorganizan para formar nuevos minerales que sean estables a altas temperaturas.

• Metamorfismo hidrotermal Es un proceso geológico en el que las rocas sufren cambios estructurales y mineralógicos debido principalmente al calor extremo, sin que la presión juegue un papel determinante.

Este fenómeno ocurre cuando una masa de magma (una intrusión ígnea como un plutón

• un dique) se abre paso hacia la corteza terrestre y entra en contacto con las rocas preexistentes (llamadas "rocas caja"). El calor del magma "cocina" las rocas circundantes.
• Metamorfismo Regional El metamorfismo regional es el tipo más común y destructivo (en el sentido de transformación) de la corteza terrestre. No
• curre en puntos aislados, sino que afecta a grandes extensiones de roca (miles de kilómetros cuadrados).

Ocurre principalmente en los límites de placas convergentes, donde las placas colisionan para formar cordilleras (orogénesis) o donde una placa se hunde bajo otra (subducción).

En estos entornos, las rocas son sometidas a dos fuerzas masivas:

• Presión dirigida: El "aplastamiento" tectónico.
• Alta temperatura: Debido a la profundidad y al calor interno de la Tierra.
• Dinamometamorfismo El dinamometamorfismo, también conocido como metamorfismo cinético o de presión, es el tercer gran tipo de metamorfismo. A diferencia de los anteriores, aquí el factor dominante no es el calor, sino la presión dirigida o el esfuerzo cortante.

Este proceso ocurre principalmente en zonas de falla, donde los bloques de la corteza terrestre se desplazan uno contra

• tro.

En lugar de "cocinar" la roca (como el termal) o "comprimirla" lentamente a gran escala (como el regional), el dinamometamorfismo tritura y deforma mecánicamente la roca.

• Bajas profundidades: La roca es fría y frágil, por lo que se rompe y se tritura (proceso cataclástico).
• Grandes profundidades: Debido a que hay algo más de temperatura y la presión es extrema, la roca se comporta de forma "plástica" y los minerales se estiran sin romperse del todo.

EL CICLO DE LAS ROCAS

• El ciclo de las rocas (o ciclo litológico) es un concepto geológico fundamental que describe cómo las rocas se transforman unas en otras a través del tiempo geológico. Este modelo explica que ninguna roca es permanente; todas están en un estado de reciclaje o transformación continúo impulsado por la energía interna de la Tierra (tectónica de placas) y la energía externa (el Sol y la atmósfera).
• La Tierra funciona como una "máquina de reciclaje" gigante donde no hay vestigios de un comienzo ni perspectivas de un fin.

CICLO BÁSICO: Color morado CAMINOS ALTERNATIVOS: Color azul