Les roques: origen, tipus i processos geològics

Les roques

Les roques es defineixen com a agregats naturals de matèria mineral que formen part de l’escorça terrestre. Poden estar constituïdes per un sol mineral, com succeeix amb la calcària (calcita) o les ortoquarsites (quars). Aquestes roques reben el nom de roques monominerals. No obstant això, les més freqüents són les roques poliminerals, que estan compostes per diversos minerals. Segons quin siga l’origen, es distingeixen 3 tipus de roques en l’escorça terrestre: roques magmàtiques o ígnies, roques metamòrfiques i roques sedimentàries.

1. Magmatisme i roques magmàtiques

Un magma es pot definir com una porció de material terrestre que es troba majoritàriament en estat líquid, encara que també pot contenir components en estat gasós i fins i tot en estat sòlid. La formació d’un magma requereix temperatures prou altes per a fondre material terrestre. El procés de solidificació d’un magma s’anomena magmatisme i les roques que es creen es denominen roques magmàtiques. Tenim 3 tipus:

A) Roques plutòniques o intrusives

Si un magma solidifica lentament en l’interior de l’escorça terrestre i els minerals cristal·litzen també lentament, tenim un magma plutònic o intrusiu.

B) Roques filonianes

Quan el magma ascendeix pot trobar fissures que anirà reomplint i ampliant. Les roques que es generen quan el magma es refreda seran les filonianes.

C) Roques volcàniques

De vegades, les fissures arriben fins a la superfície terrestre i el magma ix a l’exterior solidificant-se ràpidament. Tenim les roques volcàniques.

2. Principals textures de les roques ígnies

La textura dels minerals i de les roques magmàtiques que aquestes generen depèn de la velocitat de refredament del magma en el moment de formar-se.

A) Textura granulada

Si la temperatura del magma descendeix molt lentament, la roca estarà integrada per molts grans cristal·lins ben visibles, en la qual els minerals que la componen es poden reconèixer a simple vista. Els grans cristal·lins seran a més angulosos i ben definits. Aquesta textura és característica de les roques plutòniques.

B) Textura microcristal·lina o vítria

Es forma quan el refredament del magma és molt ràpid i té lloc en la superfície terrestre o prop d’aquesta. És característica de les roques volcàniques, on és difícil reconèixer els minerals integrants, ja que tots han cristal·litzat simultàniament.

C) Textura porfírica

Es forma si el refredament es produeix al principi lentament i després ràpidament, com passa amb el magma que flueix a través de fractures donant origen a les roques filonianes. S’originen fenocristalls: grans cristalls d’una espècie mineral determinada que apareixen envoltats per un grup de minerals de gra fi o microscòpic.

3. Solidificació magmàtica

Se suposa que el magma està en un primer moment fos quasi del tot i que posteriorment se solidifica la major part. A mesura que un magma es refreda, comencen a formar-se cristalls ben menuts de minerals, començant, com cal esperar, per aquells que el punt de fusió dels quals siga el més alt. Si no es produeix cap esdeveniment que altere aquest procés, al final s’originarà una roca, la composició química de la qual serà la que tenia el magma (cristal·lització fraccionada). Però si els cristalls ja formats se separen del magma residual per alguna cosa, poden crear una roca que tinga en la composició només una part del magma inicial, mentre que la resta, en acabar de solidificar-se, donarà lloc a una altra roca diferent. Així és possible que a partir d’un mateix magma primari es generen dues o més roques distintes. En el procés de solidificació magmàtica es pot considerar l’existència de diverses fases:

A) Fase ortomagmàtica

És la més important de totes pel que fa a la gènesi de roques. Al començament d’aquesta fase, la temperatura del magma és aproximadament de 1000º a 1200º i al final arriba a 600º.

B) Fase pegmatítica

Es desenvolupa a temperatures compreses entre els 600º i els 450º. La fluïdesa i la pressió del magma residual són molt grans a causa de la quantitat de gasos que posseeix, per la qual cosa aquest s’expandeix i penetra en clivelles donant lloc, entre altres, a les roques filonianes.

C) Fase pneumatolítica

Es caracteritza per temperatures superiors als 374º, que és la temperatura crítica de l’aigua, per damunt de la qual sempre es troba en estat de vapor. Els components volàtils del magma s’escampen per fissures menudes que també originen jaciments filonians.

D) Fase hidrotermal

Es desenvolupa a temperatures inferiors al punt crític de l’aigua, per la qual cosa pot estar en estat líquid. Ací l’aigua dissol gran quantitat de metalls que poden quedar encara en el magma i els transporta a través de fractures a llocs llunyans on constitueixen jaciments minerals de gran interès.

4. Tipus de magmes

Bàsicament tenim 3 tipus de magmes segons el lloc del seu origen:

• Magmes toleiítics: s’originen en les proximitats de les dorsals.
• Magmes alcalins: es generen en el mantell a una profunditat entre 35-75 km.
• Magmes calcoalcalins: es desenvolupen en les zones de subducció a gran profunditat.

5. Jaciments minerals associats al magmatisme

Els jaciments són depòsits naturals amb una concentració elevada de determinats minerals. En aquests, el mineral que s’explota per l’interès que té es denomina mena, i sempre va acompanyat d’altres de menor valor als quals es coneix com a ganga. La naturalesa dels jaciments minerals associats al magmatisme depèn de la fase magmàtica en què s’hagen creat:

• Fase ortomagmàtica: es formen minerals com el diamant, cromita, magnetita.
• Fase pegmatítica: tenim minerals d’estany, coure, plom, or…
• Fase pneumatolítica: podem trobar minerals de cinc, plom, or… acompanyats per una ganga de quars i carbonats.
• Fase hidrotermal: són característics d’aquesta fase els minerals de mercuri, antimoni i plata.

6. Metamorfisme i roques metamòrfiques

El metamorfisme és un conjunt de processos pels quals una roca inicial en estat sòlid, que pot ser magmàtica, sedimentària o fins i tot metamòrfica, experimenta l’efecte de grans pressions, altes temperatures i fluids químicament actius que circulen pels porus i clivelles de la roca. El resultat d’aquests efectes és la transformació de la roca primitiva en una altra diferent denominada roca metamòrfica.

Roca inicial + Pressió + - Temperatura + - Fluids = Roca metamòrfica

La roca metamòrfica formada així s’assemblarà a la roca inicial si els agents que han intervingut ho han fet amb escassa intensitat. Es diu aleshores que la roca inicial ha experimentat un grau de metamorfisme baix. Per contra, si el grau de metamorfisme ha sigut alt, la roca metamòrfica no s’assemblarà a la inicial.

7. Efectes de la pressió i de la temperatura en el metamorfisme

S’originen canvis en els minerals de la roca original quan actua un dels dos o els dos a l’hora. Són canvis isoquímics, és a dir, es manté la composició química global de la roca.

a) Pressió

La pressió a la qual està sotmesa una roca inicial pot ser de dos tipus:

• Pressió litostàtica: que actua de la mateixa manera en totes les direccions i que es deu a la profunditat en què es trobe la roca, és a dir, al pes dels materials que té per damunt i al seu voltant.
• Pressió dirigida: està causada per forces que actuen en una direcció determinada.

b) Temperatura

L’augment de la temperatura que intervé en el metamorfisme es deu fonamentalment a 3 causes:

1. La proximitat de la roca inicial a un focus magmàtic.
2. El gradient geotèrmic de l’interior de l’escorça terrestre.
3. El fregament o la fricció que es produeix en les falles quan 2 blocs llisquen.

c) Temperatura i pressió

Els efectes de la pressió i la temperatura són els següents:

• Bretxificació: és la trituració i la ruptura dels minerals que es produeix quan una pressió dirigida actua sobre les roques. Es presenta en els plans i superfícies de falles.
• Reorientació: consisteix en la disposició dels minerals en bandes paral·leles, la qual cosa confereix a la roca un aspecte fullós que s’anomena esquistositat. Es deu a la pressió dirigida que fa que els minerals s’orienten en direcció perpendicular a la força actuant.
• Deshidratació: és la pèrdua d’aigua en l’estructura dels minerals, causada essencialment per la temperatura.
• Recristal·lització: es tracta del creixement dels minerals d’una roca a partir d’altres que al seu voltant s’han fet més menuts. Es produeix per la temperatura i també per pressions dirigides.
• Polimorfisme: és el canvi de l’estructura cristal·lina d’un mineral estable a unes condicions determinades de pressió i temperatura, per una altra estructura més d’acord amb aquestes noves condicions sense alterar la composició química. Un exemple de polimorfisme és el diamant i el grafit, els dos amb la mateixa composició química però amb una disposició dels àtoms diferent, la qual cosa els dona propietats físiques ben distintes.
• Reajustaments mineralògics: és la formació de minerals nous a partir d’altres degut a la confluència dels dos agents (pressió i temperatura) al mateix temps i a les reaccions químiques que es produeixen entre ells.

8. Efectes dels fluids en el metamorfisme

El procés metamòrfic pel qual els fluids químicament actius que circulen en les proximitats d’una roca modifiquen la composició química inicial d’aquesta s’anomena metasomatisme. La raó que el metasomatisme no s’incloga en el mateix apartat que la pressió i la temperatura és que aquest procés dona lloc a minerals i roques amb una composició química diferent a la inicial, la qual cosa no passava abans. El metasomatisme consisteix principalment en un procés de substitucions iòniques o canvi molt lleuger en la composició química d’un mineral original pel fet que part dels seus àtoms són reemplaçats per uns altres de grandària semblant que es troben en els fluids actius.