Cicle de les roques: Endògenes, exògenes i metamòrfiques

1. El cicle de les roques

Processos geològics

Els processos interns provoquen la formació de noves roques i relleu. Els processos externs desgasten el relleu, dipositen sediments a les conques i originen noves roques.

El cicle geològic engloba els processos que contribueixen a la generació de roques, actuant en successió, ordenada o no.

Etapes:

• Orogènesi: formació de relleu i serralades per forces internes.
• Gliptogènesi: destrucció del relleu per agents externs.
• Litogènesi: formació de noves roques.

Segons el procés de formació, les roques són:

• Endògenes: processos interns a l'escorça terrestre.
• Exògenes: processos superficials.

Processos interns:

Roques ígnies o magmàtiques: fusió i solidificació.

Roques metamòrfiques: transformació quimicomineralògica i estructural en estat sòlid de roques preexistents.

Processos externs:

Roques sedimentàries: erosió, transport i sedimentació de roques preexistents.

2. Les roques endògenes

A l'interior de la Terra, dos mecanismes generen roques:

• Solidificació de material fos, formant roques magmàtiques.
• Transformació de roques sense fusió, per augment de pressió i/o temperatura, originant roques metamòrfiques.

3. Les roques magmàtiques o ígnies

Provenen de la solidificació d'un magma (mescla heterogènia de material rocós fos amb fases sòlides, minerals, fragments de roques i fases gasoses). Els magmes es formen per la fusió de roques a la base de l'escorça o a la part alta del mantell superior.

La solidificació del magma depèn de la seva composició química, la temperatura, el contingut en gasos i les relacions entre el magma i el medi que l'envolta, que controlen la velocitat de refredament.

Característiques del magma:

• Composició química dominada per l'oxigen i el silici, formant silicats + alumini, calci, sodi, potassi, ferro, magnesi, manganès... El 99% dels minerals que formen les roques magmàtiques són silicats.
• Temperatura entre 700 i 1200 °C, segons la composició química: menys Si i O, temperatures més altes (1000-1200 °C); més abundants aquests elements, temperatura més baixa (700-900 °C).
• El gas més abundant és el vapor d'aigua. També hi ha nitrogen, CO, CO₂, àcid sulfhídric, diòxid de sofre, hidrogen i gasos halògens com l'àcid clorhídric i el fluorhídric.
• La composició química, la temperatura i la presència de gasos controlen la viscositat i la densitat del magma.
• La temperatura provoca la fusió.
• La pressió impedeix la fusió.
• + SiO₂ = + viscositat = - densitat
• - SiO₂ = - viscositat = + densitat

Les roques segons el total de SiO₂

La temperatura a la qual es comencen a fondre els primers minerals s'anomena punt solidus.

La temperatura a la qual tots els minerals estan fosos s'anomena punt liquidus.

L'ascens del magma i la seva diferenciació

Quan es fonen materials a una zona de fusió de la Terra, es formen magmes primaris.

Aquests ascendeixen, ja que són menys densos que les roques que els envolten. Aquest ascens es fa fonent roques adjacents o a través d'esquerdes. Així es produeix una intrusió, on queda envoltat pels materials encaixants.

Les roques encaixants són les que envolten el magma.

Els minerals del magma no cristal·litzen simultàniament, sinó segons la seva temperatura de solidificació. Els primers són els que tenen menys silici (nesosilicats) i els últims els de més silici (fiosilicats o tectosilicats).

Processos de diferenciació magmàtica: procés de cristal·lització del magma en el qual hi ha fenòmens que fan canviar la composició, formant diferents tipus de magma (magmes secundaris).

• Cristal·lització fraccionada: a partir d'un magma primari es poden formar altres més àcids, ja que els primers minerals que cristal·litzen són els neosilicats (olivina), amb poc contingut en silici. Si aquests minerals es dipositen al fons i queden aïllats, la resta del magma queda més àcida, ja que té més silici.
• Assimilació magmàtica: en fondre una part de les roques encaixants, s'incorporen nous elements a la cambra magmàtica.
• També es poden produir barreges de magmes amb composició diferent.

Lloc d'emplaçament

Una bona part del magma es solidifica abans d'arribar a la superfície, formant roques magmàtiques intrusives.

Si ho fa a gran profunditat, són roques plutòniques.

A profunditats més moderades, dins d'esquerdes o fractures, són filonianes.

Quan el magma arriba a la superfície i provoca fenòmens volcànics, deriven les roques volcàniques o efusives.

Emplaçament del magma

Textures

És la forma i les mides absolutes i relatives dels components minerals i les relacions espacials entre ells.

• Granular: roca formada per cristalls visibles, d'aproximadament la mateixa mida.
• Porfírica: dues mides diferenciades: cristalls grans (refredament lent) i altres petits o vidre (refredament ràpid).
• Fanerítica o macrocristal·lina: amb cristalls visibles a ull nu.
• Afanítica: amb cristalls no visibles ni amb lupa. Microcristal·lina si són visibles al microscopi òptic.
• Vítria: formada per vidre, matèria amorfa.

Cristal·lització del magma

Les diverses sèries de minerals consecutius s'anomenen sèries de reacció de Bowen.

Es coneixen dues sèries:

• Ferromagnesians: canvi d'estructura, sèrie discontínua.
• Plagiòclasis: canvi gradual de composició, sèrie contínua.

Classificació de les roques magmàtiques

• Intrusives: es solidifiquen a l'interior de la Terra.
• Plutòniques o filonianes, segons el volum solidificat.
• Efusives o volcàniques a l'exterior.

Roques magmàtiques més comunes

Plutòniques

• Granit/granodiorita (quars, feldspat potàssic, plagiòclasi i mica); granular; clar.
• Sienita (feldspat potàssic, plagiòclasi i mica); granular; clar.
• Diorita/gabre (plagiòclasi i minerals ferromagnèsics); granular; fosc.
• Periodotita (olivina i piroxens); granular, fosc.

Volcàniques

• Riolita (quars, feldspat potàssic, plagiòclasi i mica); porfírica, pocs cristalls visibles; clar.
• Traquita (feldspat potàssic, mica, hornblenda); porfírica; fosc.
• Andesita/basalt (plagiòclasi i minerals ferromagnèsics); porfírica; fosc.

Filonianes

• Pegmatita (feldspat potàssic, moscovita i quars); granular; clar.
• Aplita (feldspat potàssic, plagiòclasi i quars); granular microscòpic; clar.
• Lampròfir (feldspat potàssic, plagiòclasi i biotita); porfírica granular; fosc.
• Pòrfir granític (feldspat potàssic, plagiòclasi, quars); porfírica 50%; clar.
• Pòrfir diorític (plagiòclasi i minerals ferromagnèsics); porfírica 50%; fosc.

Les roques metamòrfiques

Procedeixen de la transformació d'altres roques en estat sòlid. Té lloc quan la roca original és sotmesa a condicions físiques (pressió i temperatura) diferents de la seva formació.

El límit entre els processos metamòrfics i els sedimentaris es situa al voltant dels 200 °C. El límit entre els processos metamòrfics i els magmàtics ve donat per l'inici de la fusió de la roca (migmatites, metamorfisme extrem, procés de fusió, límit), aquest procés de fusió s'anomena anatexia.

Quan hi ha un fluid que actua, provocant un intercanvi d'ions, els canvis químics s'anomenen metasomatisme.

El metamorfisme es troba a partir de 10 km cap a l'interior de la Terra.

Variables que controlen el procés metamòrfic

• Temperatura: més moviment de molècules i mescla. Provoca recristal·litzacions, els grans augmenten de mida (blastesi).
• Pressió: dirigida (trenca minerals, provoca foliació, canvi de textura, grans més petits); confinament (estàtica).
• Temps i presència d'aigua

Graus de metamorfisme

• Lleuger: menys capes, cristalls molt prims, més esquistositat.
• Fort: més capes, cristalls visibles, pot no presentar esquistositat.

pissarra, fil·lita, esquist, micaesquist, milonita, micasita, gneiss

Tipus de metamorfisme

• Metamorfisme regional: s'estén sobre grans superfícies i és freqüent a les serralades.
• Metamorfisme local:
  • Metamorfisme de contacte: elevació de la temperatura. Té lloc en les roques encaixants, properes a les intrusions magmàtiques.
  • Metamorfisme de dislocació o cataclàstic: zones amb intensa deformació (falles).
  • Metamorfisme de xoc: zones afectades per impactes meteorítics o explosions nuclears.
• Metamorfisme tèrmic (de contacte): degut a temperatures elevades.
• Metamorfisme dinàmic: degut a altes pressions.
• Metamorfisme dinamotèrmic (regional): actuen els dos processos alhora.

Fàcies: associacions de roques en un ambient determinat, en condicions de pressió i temperatura.

Textura de les roques metamòrfiques

Foliació: aspecte d'una roca, segons la mida dels grans minerals.

• Pissarrositat
• Esquistositat: reestructuració de plans, laminació en minerals llargs sotmesos a pressió.
• Bandat mineral
• Granoblàstiques: disposició desordenada dels minerals, sense foliació.

Roques metamòrfiques més comunes