El fascinante mundo de los minerales y las rocas

Minerales y Rocas

Minerales

Sólido natural y homogéneo producido por procesos inorgánicos, con una composición química definida y una disposición atómica ordenada.

Características:

• No fabricada por el ser humano
• De naturaleza inorgánica
• Composición química definida o de variación mínima
• Estructura interna geométrica y ordenada

Propiedades físicas:

• Dureza: resistencia al ser rayado.
• Tenacidad o cohesión: resistencia a la rotura o deformación.
• Forma de fracturarse.
• Comportamiento al paso de la electricidad.
• Propiedades ópticas al ser iluminado.

Cristalogénesis:

Mecanismo por el cual los átomos, iones o moléculas se ordenan constituyendo cristales. Tiene lugar en la naturaleza por:

• Precipitación.
• Sublimación.
• Enfriamiento o solidificación a partir de material fundido.

Rocas

Agregado natural de uno o más minerales, mineraloides o incluso sustancias no minerales de origen animal, normalmente en estado sólido y cohesionado.

Tipos:

• Ígneas: formadas por solidificación del magma.
• Metamórficas: formadas por la alteración en estado sólido de rocas ya consolidadas de la corteza terrestre.
• Sedimentarias: formadas por consolidación de materiales procedentes de erosión de rocas anteriores o por precipitación a partir de una disolución.

Ciclo de las rocas:

La corteza terrestre está sometida a procesos dinámicos que transforman unas rocas en otras a lo largo del tiempo geológico, de forma que un mismo material puede completar un ciclo a través de las tres principales categorías de las rocas. Por ejemplo, una roca magmática al quedar expuesta a la superficie sufrirá procesos de erosión y meteorización. Sus fragmentos resultantes serán transportados en forma de sedimentos hasta un lugar más bajo, donde se acumularán y sepultarán nuevos sedimentos. El endurecimiento, compactación y litificación de estos los transformará en roca sedimentaria. Si esta es sometida a altas temperaturas, puede sufrir transformaciones minerales y texturales que la conviertan en una roca metamórfica. En ciertas condiciones de temperatura y presión, la roca puede llegar a fundirse formando magmas, cuya posterior consolidación por enfriamiento generará una nueva roca magmática, completándose el ciclo.

Silicatos

Grupo de minerales cuya unidad estructural es el tetraedro de sílice, formado por un átomo de silicio rodeado por cuatro átomos de oxígeno.

Clasificación:

• Nesosilicatos: tetraedros aislados.
• Sorosilicatos: parejas de tetraedros.
• Ciclosilicatos: 3, 4 o 6 tetraedros que se unen por los vértices.
• Inosilicatos: cadenas de tetraedros:
  • Piroxenos: cadenas sencillas. Ca, Fe y Mg.
  • Anfíboles: cadenas dobles. Al, Ca, Fe y Mg.
• Filosilicatos: mallas hexagonales de tetraedros:
  • Biotita o mica negra: K, Mn, Mg y Fe.
  • Moscovita o mica blanca: K y Al.
• Tectosilicatos: armazones tridimensionales de tetraedros:
  • Feldespatos:
    • De Ca o Na, plagioclasas.
    • De K, ortosa.
  • Cuarzo: tetraedros puros de sílice.

Magmas

Fundido silicatado a temperaturas elevadas, con una proporción de agua y otros compuestos volátiles que debido a las altas presiones quedan incorporados a la masa fundida.

Procesos para la formación:

• Pérdida de presión.
• Cambio en la composición de la roca.
• Aumento local de la temperatura.

Tipos:

• Basálticos, máficos o básicos: Pobres en sílice (50%); muy fluidos; originarios por la fusión parcial de peridotitas del manto, ricas en olivino y piroxenos. Alto contenido en Mg y Fe.
  • Magmas toleíticos: se originan en dorsales oceánicas, donde las rocas se encuentran en estado sólido cerca de su punto de fusión debido a las altas presiones y temperaturas. Al subir hacia la superficie, la presión baja manteniendo la temperatura, lo que hace que las rocas próximas a la superficie se fundan constituyendo magmas, que originan las rocas magmáticas ultrabásicas.
  • Magmas alcalinos: se originan en zonas de intraplaca oceánica, son pobres en sílice y más ricos en Na y K que los toleíticos. Originan rocas magmáticas básicas.
• Silíceos, félsicos o ácidos: Ricos en sílice (65-75%); muy viscosos. Punto de fusión 700 y 800ºC. Originarios por la fusión parcial de la corteza continental o oceánica en las zonas de subducción, debido al calor generado por fricción. Alto contenido en feldespato y sílice.
  • Magmas andesíticos: mezcla formada por la fusión parcial de la capa basáltica de la corteza oceánica y las rocas profundas de la corteza continental. Ricos en sílice. Originan rocas magmáticas de acidez intermedia.
  • Magmas riolíticos: originarios por fusión de las rocas de la corteza continental, debido al calor generado por fricción en las zonas de subducción. Ricos en sílice. Originan rocas magmáticas ácidas.

Tipos de Rocas Magmáticas y sus Aplicaciones

Rocas magmáticas intrusivas o plutónicas:

Se forman cuando el magma solidifica lentamente a grandes profundidades en el interior de la corteza terrestre, lo que provoca una lenta cristalización de los minerales. Presentan textura granuda, porque sus componentes minerales están bien diferenciados, son de tamaño similar y relativamente grandes (visibles al ojo humano). Se debe al lento enfriamiento del magma, lo que permite una perfecta cristalización de los distintos componentes. Los yacimientos están en la superficie como resultado de la erosión de las rocas que hay sobre ellos.

Pueden ser:

• Batolitos o plutones: grandes masas de rocas plutónicas (hasta 100km²), de contacto irregular y discordante con las formaciones en las que se encuentran encajadas.
• Lopolitos: masas de rocas plutónicas en forma de cubeta, cóncavas por la parte superior, intercaladas entre los estratos de una serie sedimentaria y concordantes (paralelos) con la estratificación general del terreno.
• Lacolitos: masas de rocas intrusivas de forma lenticular abombada hacia arriba, subconcordantes con las rocas en las que están encajadas. Más reducidos que los batolitos.

Rocas magmáticas hipoabisales o filonianas:

El magma solidifica a profundidades intermedias de la corteza terrestre, en el interior de grietas que se forman en el terreno y que se rellenan con magmas residuales, de forma que su composición química es la de los últimos minerales de la serie de Bowen: feldespato potásico, moscovita y cuarzo.

Textura:

• Porfídica: presencia de grandes cristales bien formados e inmersos en una masa de microcristales, apenas visibles al microscopio. Formados por dos fases de cristalización.
• Aplítica: presencia de microcristales aproximadamente del mismo tamaño, originados por un rápido proceso de cristalización.
• Pegmatítica: presencia de cristales de grandes dimensiones, sin contener casi pasta de relleno. Aparece en las rocas filonianas formadas por cristalización lenta de líquidos residuales en la última fase de la diferenciación magmática.

Yacimientos:

• Diques: formas tubulares, largas y estrechas, que cortan y atraviesan otras configuraciones rocosas.
• Sills: son formas tubulares que se disponen paralelas a otras estructuras rocosas a las que no atraviesan, son concordantes con la estratificación general del terreno.

Rocas magmáticas extrusivas, efusivas o volcánicas:

El magma solidifica en la superficie cuando encuentra salida al exterior a través de una grieta.

Textura:

El magma se enfría de forma brusca, lo que provoca una solidificación tan rápida que los minerales no cristalizan bien y son indistinguibles unos de otros.

Tipos de textura:

• Microcristalina: si los cristales son visibles con lupa.
• Hipocristalina: si los cristales se diferencian al microscopio óptico.
• Vítrea: si no hay formación de cristales, siendo la roca una masa de materia amorfa no cristalina.

Materiales expulsados por los volcanes:

En el curso de la erupción volcánica se expulsan materiales sólidos, líquidos y gaseosos. La colada es la masa de lava que corre como un río siguiendo la pendiente general del relieve.

Metamorfismo

Proceso de modificación de las rocas con la condición de que la roca no se funda. Se debe a las presiones, elevadas temperaturas y la presencia de fluidos activos. Las rocas cambian de aspecto sin llegar a fundirse. Es un proceso isoquímico, pero en algunas situaciones se generan cambios químicos en la composición de los minerales. Esto se debe a que parte de sus átomos son reemplazados por otros que se encuentran en fluidos activos que circulan cerca de la roca inicial; este caso se denomina metasomatismo.

Factores del metamorfismo:

• Aumento de la presión: debido a:
  • El peso de los materiales suprayacentes y circundantes, que se denomina presión litostática y actúa por igual en todas direcciones.
  • La acción de fuerzas constantes que actúan en una dirección determinada: presiones dirigidas en zonas de colisión continental o de subducción.
• Aumento de la temperatura: debido a:
  • La proximidad de la roca inicial a un foco magmático o a una pluma mantélica.
  • El gradiente geotérmico de la corteza terrestre (30ºC/km de profundidad).
  • El rozamiento o fricción en los planos de falla y en las zonas de subducción.
• Presencia de fluidos ricos en iones que circulan entre las rocas.

Proceso de metamorfismo:

• Brechificación: rotura y trituración de los minerales situados en zonas de fricción, debido a la acción de las presiones dirigidas.
• Reorientación: los minerales de forma laminar se orientan en dirección perpendicular a la fuerza actuante. La roca resultante manifiesta esquistosidad.
• Deshidratación: pérdida de agua en la estructura de los minerales causada por el aumento de la temperatura.
• Recristalización: se produce cuando el agua a alta temperatura circula por los poros de la roca, disolviendo los cristales y arrastrándolos a otros lugares, donde vuelven a cristalizar formando nuevos cristales de la misma clase.
• Polimorfismo: un mineral cristaliza en formas diferentes en función de las condiciones de presión o temperatura bajo las que se forme, pero sin modificar su composición química.

Tipos de Metamorfismo y Tectónica de Placas

• Metamorfismo de presión o dinamometamorfismo: provocado por efecto de la presión en zonas de falla (bordes destructivos). Los procesos son brechificación y reorientación.
• Metamorfismo térmico o de contacto: provocado por efecto de la elevación de la temperatura. Ocurre cuando una bolsa de magma fundido entra en contacto con otra roca. La aureola de contacto es donde se producen los procesos metamórficos típicos del aumento de la temperatura, que van disminuyendo de intensidad a medida que nos alejamos de dicho contacto. Procesos de deshidratación y recristalización. Se forman rocas corneanas.
• Metamorfismo de enterramiento: provocado por el peso de los materiales suprayacentes. Temperaturas medio-bajas, con valores de la relación presión-temperatura. Las rocas resultantes presentan recristalización parcial o general.
• Metamorfismo regional o dinamotérmico: provocado por el efecto de la temperatura y la presión, que afecta a regiones extensas de la corteza terrestre. Está asociado a las zonas de colisión de placas tectónicas y de subsidencia, y regiones profundas de la corteza continental.
  • Regional de alta presión.
  • Regional de alta temperatura.

Tipos de Rocas Metamórficas y sus Aplicaciones

Una roca presenta esquistosidad cuando la presión es el factor predominante en la formación de las rocas magmáticas; y cuando lo es la temperatura no presentan esquistosidad.

Sin esquistosidad:

Rocas de aspecto granular con textura granoblástica, caracterizadas por la presencia de cristales en forma de mosaico de granos, equidimensionales e interpenetrados: Cuarcita y Mármol.

Con esquistosidad:

Rocas en las que los minerales se reorganizan en planos más o menos paralelos, dispuestos perpendicularmente a la dirección de la presión recibida.

Texturas:

• Textura pizarrosa o lepidoblástica: foliación delgada y plana, con cristales distinguibles a simple vista.
• Textura esquistosa o nematoblástica: foliación más gruesa y ondulada, con presencia de algunos cristales visibles a simple vista y filosilicatos paralelos.
• Textura gnéisica o porfidoblástica: presencia de grandes cristales, intercalados a anchas bandas alternantes de mica y cuarzo o feldespatos.

Algunas rocas metamórficas con esquistosidad son: Pizarra, Filita, Esquisto, Gneis.

Procesos Geológicos Internos y Externos

Los procesos geológicos como el movimiento de placas litosféricas, la formación de rocas ígneas se conocen como procesos internos por depender, además de la gravedad, de la energía del interior de la Tierra, de la energía geotérmica. Los procesos externos como la denudación o erosión, actuarán a través de agentes geológicos como las aguas de escorrentía, los glaciares, el viento y el oleaje; y la energía solar que funciona a expensas de esta. La radiación solar es absorbida principalmente por la superficie de los continentes y océanos, los cuales se desprenden de esa energía añadida mediante:

• Radiación infrarroja.
• Evaporación.
• Convección.

El término erosión alude a la separación y arrastre de materiales arrancados de las tierras emergidas por los agentes de la erosión.

Varios tipos de erosión:

• Hídrica.
• Glaciar.
• Costera o litoral.
• Eólica.

La meteorización es la denudación que experimentan las rocas en la superficie o cerca de ella, al disminuir la presión litostática o al ser expuestas a agentes atmosféricos que no transportan el material separado, razón por la cual dichos agentes geológicos se califican como pasivos.

Meteorización química:

• Hidrólisis.
• Oxidación.
• Carbonatación.
• Disolución.
• Seres vivos.

Meteorización mecánica:

• Bioclastia.
• Gelifracción (rotura por el hielo).
• Haloplastia.
• Termoclastia o expansión térmica.
• Descompresión.

Sedimentación:

Se denomina sedimento al material sólido transportado por fluidos que acaba por depositarse donde alcanza una estabilidad compatible con las condiciones del entorno.

Diagénesis:

Es una adaptación del sedimento al paulatino incremento de la presión y de la temperatura a medida que es enterrado.

Clasificación de sedimentos:

• Detríticas:
  • Lutitas: proceden de la arcilla.
  • Areniscas: se aprecian los granos. Ricas en cuarzo.
  • Ruditas:
    • Brechas (no son de origen fluvial).
    • Pudingas (origen fluvial).
• No detríticas: origen químico o bioquímico. No tienen clastos. No tienen directamente restos de otras rocas.
  • Carbonatadas: Caliza, Dolomías, Margas.
  • Organógenas: Carbón, Petróleo.
  • Evaporitas: Halita, Silvina, Yeso.