Capítulo 2.
Las Rocas
Las rocas son agregados naturales compuestos de uno o más minerales, cristalinos o amorfos, que presentan características homogéneas y constituyen sobre la Tierra cuerpos geológicamente independientes. Las rocas se dividen, según su modo de formación, en tres grupos: ígneas o magmáticas, sedimentarias y metamórficas.
Figura 1. Esquema generalizado del origen de las rocas
Las rocas ígneas o magmáticas son el producto final de la consolidación de un magma, masa fundida de composición principalmente silícea, rica en elementos volátiles y formada en las profundidades terrestres por la fusión de las masas sólidas preexistentes. Las rocas sedimentarias, que componen las tres cuartas partes de la superficie emergida, son producto de la transformación de rocas preexistentes, debido a la actuación de la gravedad, de los agentes atmosféricos y de la actividad de algunos organismos vivos. Las rocas metamórficas son producto de las reacciones químicas y físicas en estado sólido mediante las cuales todo tipo de rocas se adecua a un nuevo ambiente. Noventa y cinco por ciento de la corteza terrestre está compuesto por rocas ígneas –eruptivas y efusivas– y rocas metamórficas, y cinco por ciento por rocas sedimentarias.
No todas las rocas tienen uso en la industria, ya que se requieren ciertas propiedades geológicas y físicas tales como resistencia, duración y factibilidad de extracción. La mayoría de las rocas se utilizan en bruto y sin laboreo. Pueden ser cortadas y pulidas para la construcción o ser transformadas en cemento, cal, vidrio o productos refractarios. Las rocas que corrientemente se emplean en las industrias son el granito y rocas afines como caliza, mármol, pizarra, arenisca y arcillas, las cuales tienen más de una aplicación.
Las rocas se emplean según a los usos a los cuales se destinen. Estos usos se clasifican en dos grupos: 1) para utilizar en estado bruto y 2) para fines químicos. En el primer grupo figuran las utilizadas en la construcción, en la cual se requiere que la piedra sea de cierto tamaño, posea resistencia y larga duración. La roca granítica y afines son las que cumplen con estos requisitos, siguiendo la arenisca para conglomerados y rellenos. Para fines químicos la caliza sirve casi exclusivamente en la fabricación de cemento Portland y también tiene importancia en la producción de cal álcalis para la agricultura y en la fabricación de azúcar, refractarios y lana mineral.
La arena y la grava son esenciales en la construcción moderna, principalmente para pavimentación y construcción. La arena, la grava, y la piedra triturada solas o en combinación y mezcladas con cemento o un material bituminoso forman un mortero o concreto, proporcionándole volumen y consistencia a la mezcla. La piedra triturada proviene de calizas, areniscas, dolomitas, mármol, anfibolitas, serpentinas y gneis granítico. La arcilla es la principal materia prima de la industria cerámica, en la fabricación de ladrillos, tejas y terracotas donde sólo se necesita arcilla. Pero en la fabricación de loza o porcelana son necesarios feldespato y cuarzo; mientras que en ciertas porcelanas se necesitan bauxita, bentonita, pirofilita, circón y espatoflúor, aunque la espina dorsal de la industria es la arcilla. Las piedras de techar se limitan en gran parte a la pizarra.
2.1 Rocas ígneas
Las rocas ígneas o magmáticas son aquellas que se han formado por solidificación del material rocoso caliente y móvil llamado magma. El magma se define generalmente como materia rocosa fundida, es decir, roca en estado de fusión. Sin embargo, esta definición omite el hecho de que el magma contiene componentes volátiles que se pierden al solidificarse. La solidificación del magma no tiene lugar a una temperatura definida, sino que generalmente es prolongada en el tiempo y en el lugar por la cristalización fraccionaria, proceso por el cual gradualmente progresa la separación del líquido y los cristales.
El magma se encuentra en zonas profundas de la corteza terrestre, al ascender y llegar a la superficie produce las rocas de carácter extrusivo o al quedar aprisionado en el camino, por movimientos tectónicos, produce las rocas de carácter instrusivo.
Los principales elementos que componen las rocas son oxígeno, silicio, aluminio, hierro, magnesio, calcio, sodio y potasio. El contenido de sílice de las rocas va desde 40 por ciento (peridotitas) hasta 66 por ciento (granito). Las rocas pobres en sílice contienen cantidades de calcio, magnesio y hierro, y son llamadas rocas básicas; mientras que las rocas ricas en sílice presentan mayor proporción de sodio y potasio, y se denominan rocas ácidas (Véase Cuadro 2).
Cuadro 1. Clasificación de las rocas ígneas.
2.1.1 Clasificación de las rocas ígneas según el tipo de yacimiento
Según los diferentes tipos de yacimientos, las rocas ígneas se clasifican en:
2.1.1.1 Intrusivas
Las rocas ígneas formadas por la cristalización lenta del magma debajo de la superficie de la Tierra reciben colectivamente el nombre de intrusivas. En este grupo se distinguen las grandes masas que cristalizan a profundidad, llamadas abisales o plutónicas, y las que cristalizan bajo condiciones intermedias, es decir, entre gran profundidad y la superficie, denominadas hipoabisales. (Véase Figura 2).
2.1.1.1.1 Abisales o plutónicas
Las masas de rocas plutónicas o abisales varían enormemente en forma y extensión. Los batolitos son cuerpos intrusivos gigantescos con paredes de inclinación muy acentuada y sin ningún piso visible. Los batolitos se componen típicamente de rocas ácidas: granitos o dioritas. A veces sus afloramientos se extienden sobre varios miles de kilómetros cuadrados. Los lacolitos son masas de rocas plutónicas de forma plana convexa (cúpula o domo), concordante con las rocas que encajan. Muchos lacolitos pasan en forma gradual a sills. Los lacolitos suelen ser de dimensiones más reducidas que los batolitos, no hay muchos lacolitos cuyo diámetro sobrepase de unos cuantos kilómetros. Los lopolitos son masa de rocas plutónicas intercaladas entre los estratos de una serie sedimentaria, concordantes con la estratificación general del terreno y con frecuencia deprimida en el centro (forma plana cóncava). Su espesor es variable, pudiendo alcanzar más de un kilómetro y su extensión superficial es considerable, pudiendo ser varias decenas de kilómetros.
2.1.1.1.2 Hipoabisales
Cuando los magmas formados a profundidad ascienden hacia la superficie terrestre por las fracturas, grietas, o fallas existentes en las rocas forman las estructuras de las rocas ígneas hipoabisales. Éstas pueden ocurrir como diques, extensiones tabulares o fuertemente inclinadas que atraviesan la dirección de la roca encajante; como diques circulares inclinados con afloramientos arqueados o anulares, formados por la ascensión del magma a lo largo de grandes fracturas cónicas o cilíndricas, algunas veces con varios kilómetros de diámetros; o como sills, que son masas tabulares concordantes con la estructura principal. Las rocas hipoabisales no pueden separarse claramente ni de las rocas abisales ni de las rocas volcánicas, ya que presentan características más o menos intermedias entre los dos tipos. Se distinguen de las abisales en que se presentan en forma de diques o sills, y tienen estructuras características resultantes de un enfriamiento más rápido. El reconocimiento de este grupo, por lo tanto, es quizás de mayor valor en los estudios sobre el terreno –donde se conoce el yacimiento– más que en el laboratorio.
2.1.1.2 Extrusivas o volcánicas
Las rocas extrusivas o volcánicas provienen de un volcán o de una grieta, o sea, de una abertura de la corteza terrestre por la cual el magma procedente de las profundidades es lanzado a la superficie en forma de lava, o de proyección de lava, fragmentos de roca, cenizas y gas. Al llegar a la superficie a través de las fisuras, la lava se extiende por las comarcas vecinas, rellenado la topografía. Los materiales sólidos lanzados al aire se precipitan a diversos lugares en las cercanías del cráter del volcán. Las rocas que se originan de estas actividades extrusivas corresponden a rocas volcánicas propiamente dichas, formadas al solidificarse la lava expulsada por las grietas o por el volcán, y a rocas piroclásticas de carácter fragmentario, formadas por los materiales sólidos arrojados por las explosiones del volcán.
Figura 2. Corte esquemático de una región de la litosfera.
2.1.2 Textura de las rocas ígneas
El rasgo más característico de la textura o fábrica de las rocas plutónicas es su estado holocristalino (ausencia de vidrio), es decir, una textura totalmente de cristales o granuda, debido a un grado de enfriamiento tan lento que el magma cristalizó totalmente. En las rocas extrusivas o volcánicas la textura por lo general es de grano fino o vítrea (microlítica), raras veces ofídea o con baja actividad de burbujas de gas, causante de la liviandad de la piedra y de la escoria volcánica.
2.1.3 Clasificación de las rocas ígneas según su composición química
2.1.3.1 Rocas abisales o plutónicas de composición ácida:
2.1.3.1.1 Granito
La familia del granito forma el grupo de rocas silíceas que contienen sobre 66 por ciento de sílice y está caracterizada por la presencia de cuarzo, feldespato alcalino y plagioclasa sódica. El granito contiene abundante cuarzo, entre 70 y 40 por ciento. Muchas variedades de granito se denominan según los minerales característicos más prominentes, como granito de moscovita, granito de hornblenda, etc. Desde el granito, pasando por la granodiorita, hasta la diorita disminuye la cantidad de cuarzo. Los granitos son los más abundantes de todas las rocas plutonicas o abisales. Origen: Los grandes plutones graníticos o batolitos pueden originarse de varias maneras; a saber, por excavación magmática (un cuerpo de magma excava o abre su camino hacia arriba dentro de la corteza terrestre), por inyección forzada (el magma, en ascenso vertical, empuja hacia arriba a la roca suprayacente), o por el remplazamiento metasomático o granitización (proceso mediante el cual las rocas sólidas son cambiadas en roca de composición y textura granítica sin pasar por una etapa magmática). Ocurrencia: La familia del granito ocurre muy extensivamente en los terrenos precámbricos, en los batolitos de cadenas montañosas con plegamientos erosionales. La superficie de muchos batolitos puede estar expuesta sobre cientos e incluso miles de kilómetros cuadrados. Usos: Frecuentemente el granito o las rocas de la familia del granito constituyen un elemento apreciado de construcción. El granito se emplea universalmente en adoquines, aceras, lajas, balasto, etc. El hermoso suplemento que puede adquirir, sobre todo cuando es de textura porfiroide, lo hace un apropiado material de decoración. El granito se emplea como material de construcción en las regiones graníticas, casas de habitación, construcciones públicas y obras de artes. La posibilidad de obtener grandes bloques permite hacer pedestales de estatuas. La graniodorita, roca de constitución vecina a la del granito pero más pobre en sílice y biotitas, tiene los mismos usos que el granito.
2.1.3.2 Rocas abisales o plutónicas de composición intermedia:
2.1.3.2.1 Diorita, monzonita y sienita
Se clasifican como rocas de composición intermedia porque su contenido de sílice varía entre 52 y 66 por ciento; algunas contienen cuarzo, muchas no lo tienen. La diorita consiste principalmente de plagioclasa, la sienita está compuesta de feldespato alcalino y la monzonita se caracteriza por sus cantidades casi iguales de feldespato alcalino y plagioclasa. Origen: La investigación de campo indica que la mayoría de las rocas dioríticas, monzoníticas y sieníticas están relacionadas con los batolitos de granito y granodiorita. Algunas diotitas y monzonitas son de origen híbrido, o debidas a la reacción entre un magma máfico y una roca regional silícea o entre un magma silícico y una roca intrusiva máfica. Ocurrencia: La familia de las dioritas se encuentra generalmente como fases marginales de los plutones más grandes de granito, como diques o sills. Las dioritas y las monzonitas no son rocas abundantes, en su mayoría son fases de transición más que rocas independientes. La mayoría de las sienitas ocurren como intrusivas relativamente pequeñas, son fases de bordes de masas batolíticas de granito, o se levantan en forma de diques y formas pequeñas que parten de un batolito. Uso: El uso de la familia de la diorita corresponde a los de la mayoría de las rocas de textura granosa, como son pavimentación, ornamentación y construcción.
2.1.3.3 Rocas abisales o plutónicas de composición básica (máficas)
2.1.3.3.1 Gabro
El principal mineral constituyente de los gabros es la plagioclasa. Los minerales máficos en orden de abundancia son la augita, la hiperstena y el olivino. Los gabros normales están compuestos principalmente por plagioclasa calcica y augita. Cuando en los gabros predomina la hiperstena se les llama norita; si aumenta la cantidad de olivino pasan a ser gabros de olivino y anorita de olivino; y por reducción de todos los minerales máficos el gabro pasa a anortosita. Origen: La semejanza en mineralogía y textura de todas las rocas gabroides como los gabros, las noritas y los anortositas indica que todas ellas provienen esencialmente del mismo tipo de magma. Ocurrencia: Los gabros y rocas afines se presentan en sills gruesos y grandes diques. Los gabros, las noritas y las anortositas se encuentran algunas veces en intrusiones enormes, comparables con las grandes masas de granito, en forma de lopolitos. Usos: Los gabros con olivino se encuentra en ocasiones relacionados con importantes yacimientos de cromo, níquel, cobalto y platino, y además representan una importante fuente de olivino (escoria básica), utilizado en los altos hornos.
2.1.3.4 Rocas abisales o plutónicas de composición ultrabásica:
2.1.3.4.1 Peridotitas y dunitas
Las peridotitas y las dunitas contienen menos de 45 por ciento de sílice y generalmente carecen de feldespato. Unas rocas ultrabásicas de grano grueso contienen una pequeña cantidad de plagiclasa cálcica, la mayoría está compuesta de olivino. La perodotita es una roca rica en olivino, (un término general que se aplica a rocas ultramáficas de grano grueso). Además del olivino, pueden ocurrir otros minerales máficos en cantidades considerables, y sus variedades se designan según el más prominente de estos minerales: peridotitas de piroxeno, peridotita de hornblenda, peridotita de mica (kimberlita). La dunita es una roca ultramáfica compuesta principalmente por olivino magnesiano y como accesorios esporádicos presenta cromita, magnetita e ilmenita. Las rocas ultramáficas monominerálicas son las hornblendita (compuesta de hornblenda), la piroxenita (compuesta de piroxeno), la diopsidita (compuesta de diopsida), y la dialogita (compuesta de dialaga). La serpentina es el producto de la alteración hidrotérmica del piroxeno y el olivino en piridotitas, dunitas y piroxenitas. Origen: Las bandas de peridotitas y dunitas de los complejos estratiformos gabroides y ultramáficos son el resultado del asentamiento por gravedad de los minerales máficos pesados durante la cristalización de un magma básico. Ocurrencia: Generalmente las rocas ultrabásicas se encuentran en las partes más bajas de los sills y lopolitos gruesos, de donde pasan gradualmente hacia arriba a las rocas máficas. Usos: Las peridotitas frecuentemente se encuentran asociadas con cromita, níquel y metales raros; la kimberlita al diamante y a cristales de piropo (rubí). La serpentina a veces se encuentra asociada a yacimientos de cobre, y a menudo se utiliza también en láminas pulimentadas. Las dunitas están ligadas a importantes yacimientos de minerales metálicos y además representan una importante fuente de olivino (escoria básica) utilizado en los altos hornos.
2.1.3.5 Rocas hipoabisales de composición ácida:
2.1.3.5.1 Aplitas y pegmatitas
Las aplitas y las pegmatitas se clasifican como rocas hipoabisales. Son rocas formadas fundamentalmente por cuarzo y feldespato, que carecen o tienen muy poca cantidad de minerales ferromagnesianos. Las aplitas son rocas parecidas a los granitos, de grano fino, formadas por un agregado de cristales irregulares de cuarzo, ortoclasa y plagioclasa, con menos o falta de biotita. Las pegmatitas son rocas de composición análoga a las aplitas, pero se diferencia de ellas por su textura, ya que están formadas por grandes cristales de cuarzo y feldespato; en general los feldespatos son ideomorfos y el cuarzo ocupa los intersticios irregulares que dejan entre sí sus cristales. En las pegmatitas suelen encontrarse otros minerales como moscovita, turmalina, topacio y berilio, que pueden tener interés industrial. Origen: Las aplitas se desarrollan de la disolución residual de los magmas, producidos por los plutones que cortan; por tanto, están compuestos principalmente por minerales que cristalizan después, formando los diques. Las pegmatitas son la etapa residual de las rocas plutónicas con las cuales están asociadas, así las pegmatitas de granito están compuestas principalmente de feldespato alcalino y cuarzo. Ocurrencia: Muchos plutones graníticos, junto con sus respaldos, son cortados por aplitas. La tendencia de la aplita es a seguir fracturas y exfoliaciones, o a atravesar los caracteres estructurales. Las pegmatitas se presentan dispuestas en filones torcidos, sinuosos y aspilleros, en diques cuya anchura varía desde centímetros hasta varias decenas de metros. Usos: Las aplitas carecen de importancia comercial e industrial, su presencia puede condicionar la extracción de un granito determinado. Las pegmatitas son rocas de importancia comercial para la extracción de varios minerales como es el caso de la ortosa, moscovita, berilo, etc. Además, en las pegmatitas suelen encontrarse otros minerales como turmalina y topacio que puede tener interés industrial, y minerales radioactivos como uraninita, monacita y autunita.
2.1.3.6 Rocas hipoabisales de composición básica:
2.1.3.6.1 Diabasas
Las diabasas (doleritas) son rocas de composición similar a la del gabro y el basalto. En su mayoría son de grano fino y mediano. Ocurrencia: La diabasa predominantemente ocurre entre diques y enjambres de sills instrusivos de poca profundidad a los lechos de estratos de muy poca inclinación u horizontal. Usos: Las diabasas están asociadas frecuentemente a concentraciones útiles de minerales. Se utilizan en aplicaciones locales en edificaciones.
2.1.3.7 Rocas extrusivas o volcánicas de composición ácida:
2.1.3.7.1 Riolita
La riolita es el equivalente volcánico de la familia del granito, aunque la extrusión de las lavas riolíticas no está necesariamente relacionada con la eruptiva de un cuerpo granítico. Las riolitas contienen fenocristales, ortoclasa sódica, piroxeno y anfibol sódico, indicando su carácter alcalino Origen: Provienen del enfriamiento rápido de un magma granítico viscoso. Se les encuentra en cúpulas, chimeneas, diques y coladas de lava.
2.1.3.7.2 Dacita
La dacita es el equivalente volcánico de la grano-diorita. La mayoría de las dacitas son porfídicas en una pasta vítrea o felsítica. Origen: Se le encuentra en lavas y diques.
2.1.3.8 Rocas extrusivas o volcánicas de composición intermedia:
2.1.3.8.1 Andesita
Las andesitas son lavas en las cuales la plagioclasa sódica es el constitutivo predominante. El cuarzo está presente en la parte vítrea de la pasta. Los ferromagnesianos comunes pueden ser biotita, hornblenda, augita e hiperstena. En términos generales, la andesita es la roca intermedia entre la riolita y el basalto. Las andesitas son generalmente porfídicas en una pasta vítrea. Origen: La asociación riolita–andesita–basalto sugiere que estas rocas son productos de la cristalización normal de un magma máfico originalmente homogéneo, o que las andesitas pueden resultar de la solidificación del basalto por material sílico de la corteza. Uso: La andesita suele utilizarse locamente como material de construcción.
2.1.3.9 Rocas extrusivas o volcánicas de composición básica:
2.1.3.9.1 Basalto
Los basaltos pueden definirse como lavas máficas en las cuales la plagioclasa cálcica es el principal mineral constitutivo, junto con augita, olivino, y el óxido de hierro, la hornblenda, la biotita y la hiperstena sólo en casos excepcionales. En general, los basaltos son de la misma textura de grano fino que los materiales rocosos sólidos arrojados por las explosiones volcánicas, denominadas rocas volcánicas piroclásticas. Las volcánicas típicas se presentan como derrames de lava expulsados sobre la superficie de la Tierra, cuyo espesor individual varía desde unos cuantos centímetros hasta varios centenares de metros. En forma geomorfológica los derrames de lava son cuerpos ígneos tabulares, delgados en comparación con su extensión horizontal. Su posición corresponde de un modo general al enfriamiento rápido de una lava, como la obsidiana, la perlita o la piedra pómez. Ocurrencia: El basalto se encuentra mundialmente extendido. La extendida ocurrencia y uniformidad de textura, mineralogía y composición implican una fuente uniforme de las lavas o magmas a partir de los cuales se cristalizan los basaltos y las diabasas. Los basaltos forman la mayor parte de los conos volcánicos; también son abundantes en las regiones continentales. Como son los productos principales de los volcanes, predominan entre las lavas de los volcanes y de los cinturones orogénicos. Los basaltos constituyen más de 90 por ciento de las lavas participantes en las erupciones volcánicas. La distinción básica entre el basalto y la diabasa es el modo de ocurrencia. Los basaltos son rocas casi exclusivamente volcánicas, mientras que las díabasas predominan entre diques y sills, intrusiones de poca profundidad que han sido inyectadas paralelamente a los lechos de estratos de muy poca inclinación u horizontal. La composición del basalto, la diabasa y el gabro son muy semejantes, lo cual indica que tienen un origen común y han cristalizado en condiciones diferentes.
2.1.3.10 Rocas volcánicas piroclásticas
Las rocas piroclásticas son formadas por las erupciones volcánicas explosivas y comprenden fragmentos de rocas de orígenes diferentes, de muchas formas y tamaños. Algunas acumulaciones producto de la explosión volcánica son relativamente uniformes en composición y se reconocen como rocas piroclásticas; entre ellas están las cenizas, arenas, tobas y conglomerados volcánicos
2.1.3.10.1 Cenizas
Las cenizas volcánicas, o polvo volcánico, se originan cuando la lava en la explosión ha sido pulverizada, de forma que los granos por su pequeñez son arrastrados por el viento, permaneciendo durante mucho tiempo en la atmósfera. Es el material sólido más fino arrojado por los volcanes.
2.1.3.10.2 Tobas
Las tobas volcánicas son las rocas piroclásticas que resultan de la consolidación de las cenizas que se depositan en capas inclinadas en las inmediaciones del volcán u horizontalmente en las zonas más alejadas.
2.1.3.10.3 Brechas
Las brechas volcánicas son las rocas piroclásticas constituidas por restos angulares y de cenizas.
2.1.3.10.4 Conglomerados
Los conglomerados volcánicos son las rocas formadas por la acumulación de fragmentos de rocas volcánicas de cualquier tipo que son arrastrados por los agentes superficiales de transporte, sobre todo por las aguas corrientes. En realidad, los conglomerados no deben considerarse como rocas volcánicas, sino más bien como rocas sedimentarias, ya que se originan por el mismo mecanismo que un conglomerado normal.
2.2 Rocas sedimentarias
La gran masa de las rocas sedimentarias es material formado como consecuencia de la descomposición química y de la desintegración mecánica que sufren las rocas preexistentes y depositado en forma estratigráfica capa por capa en la superficie de la litosfera. Aunque muchas rocas sedimentarias se hayan formado a partir de sedimentos más antiguos, inevitablemente todas deben haber provenido originalmente de rocas ígneas. F.W. Clarke, estima que existen 370 millones de kilómetros cúbicos de rocas sedimentarias, lo cual representa menos de 5 por ciento del volumen de la corteza terrestre.
En general, las rocas sedimentarias se producen de dos modos diferentes: (1) algunas son acumulaciones mecánicas de partículas de rocas y son conocidas como clásticas o detríticas; y (2) otras son depositadas por medios químicos (incluyendo bioquímicos) y se designan no clásticas. La mayoría de los sedimentos depositados mecánicamente consisten en detritos provenientes de la Tierra, representados por los materiales de la meteorización y la erosión de la superficie. El grueso del volumen de los sedimentos, como la arenisca común y las rocas arcillosas pertenecen a este grupo. Los sedimentos depositados por medios químicos constan principalmente de substancias como carbonatos, sílice y cloruros que en los cristales individuales se mantienen unidos por uniones químicas o están entrelazados uno dentro de otro. Casi todas las rocas no clásticas se originan por precipitación de extensiones de aguas superficiales. La precipitación puede ser causada por evaporación, por reacciones inorgánicas entre sales disueltas o por organismos como bacteria, corales o moluscos.
Las rocas químicas pueden ser depositadas sin incorporación alguna de detritos derivados de la Tierra; sin embargo, es común que contengan fragmentos clásticos. Existe una graduación entre los sedimentos detríticos y las rocas químicas (no clásticas), cada una de las cuales es un miembro completo de una serie de rocas sedimentarias. La mayoría de las rocas sedimentarias son mezclas de componentes de rocas clásticas y no clásticas. Por ejemplo, la mayoría de las areniscas contienen arcilla y material calcáreo, la mayoría de las calizas y dolomitas contienen fracciones arcillosas, y la mayoría de las pizarras contienen carbonato, arena y limo. Esto usualmente se expresa usando un adjetivo clarificativo como arena arcillosa o calcárea, caliza arenosa o arcillosa y así sucesivamente.
2.2.1 Rocas sedimentarias clásticas
Las rocas clásticas o detríticas se clasifican según el grano de los fragmentos que las componen. Se ha fijado un límite arbitrario (2 mm de diámetro), por debajo del cual los componentes se denominan arena y por encima grava. Cuando las arenas están cementadas se denominan areniscas. Cuando las gravas están cementadas se denominan conglomerados. Cuando las arenas o areniscas son de tamaño muy fino (diámetro inferior a 0,06 mm) se pasa a limos y arcillas –también llamadas lutitas– caracterizados por su composición mineralógica especial (mineral de arcilla) resultante de la alteración de los feldespatos (véase Figura 4).
Cuando los productos de la erosión dejan de estar en suspensión en los medios de transporte (agua, hielo o aire) se depositan por la acción de la gravedad. Estos depósitos superficiales son llamados sedimentos clásticos. En la superficie de la Tierra existen zonas más apropiadas que otras para que se realice el proceso de sedimentación. Las primeras serían las zonas más elevadas, donde los agentes erosivos y de transporte desplazan rápidamente los residuos de la destrucción mineralógica. Las segundas serian las zonas deprimidas, donde los agentes transportadores pierden su energía y permiten la deposición de la carga que arrastran.
Figura 4. División textural micróscopica de las rocas sedimentarias clásticas dendríticas (según su tamaño.)
En las depresiones continentales se acumulan los sedimentos clásticos resultantes de la erosión en los macizos montañosos, los cuales se distribuyen –según su tamaño– a distancias graduales de su origen en: (1) aluviones, (2) arenas y (3) limos y arcillas (véase Figura 5).
Figura 5. Depósitos de sedimentos clásticos en depresiones continentales.
En las costas, la naturaleza de los sedimentos clásticos depositados depende de su distancia al litoral de donde proceden y de la profundidad del mar. A medida que aumenta la profundidad del mar y a mayor distancia de la costa, los materiales son depositados de la manera siguiente: (1) bloques de rocas desprendidos del acantilado, (2) gravas. (3) arenas y (4) limos y arcillas (véase Figura 6). En los ríos, que son corrientes de agua estabilizadas, se realizan acciones de erosión, transporte y sedimentación de una forma regular.
Figura 6. Distribución de los sedimentos en la región litoral.
En las cabeceras de los ríos y en las faldas de las montañas, debido a la gran pendiente o gradiente que presentan sus cursos y a la gran cantidad agua, puede ocurrir en determinadas ocasiones la sedimentación de trozos de rocas muy grandes. La zona media, las faldas de montañas y la desembocadura son zonas en las cuales el gradiente de altura comienza a disminuir hasta extinguirse. El valle en estas zonas por lo general se amplía a medida que avanza hacia la desembocadura. Los ríos tienden a depositar su carga, debido a la disminución de la velocidad de la corriente, perdiendo su acción erosiva. A medida que el río avanza en el valle y éste se amplía en terrenos homogéneos, el río no sigue una línea recta, sino que presenta un cauce ondulado lateralmente formado meandros. (Véase Figura 7).
Figura 7. Formas de deposición en el valle de un río.
Los cambios de las condiciones meteorológicas que regulan la carga de agua de los ríos y –por consiguiente– su poder erosivo y de transporte, modifican la pendiente de sus cauces y con ellos su poder, que se revela en la historia del valle en sus cursos altos en forma de secciones cerradas, en las bajas en forma de secciones abiertas y amplias.
Cuando los ríos emergen plenamente, cargados de material y causando erosión en las amplias depresiones de pendiente suave, comienzan a depositar en la desembocadura parte de su carga en forma cónica o de banco. Al continuar su curso lineal ondulado (meandro) en la depresión, sigue depositando el material más fino de su carga y rellenando la depresión, formándose de esta manera los yacimientos de gravas y arenas en los bordes de la depresión, y los yacimientos de arena y arcillas en la depresión.
Las rocas sedimentarias clásticas son:
2.2.1.1 Arena
Arena es una denominación que se refiere técnicamente a los granos de cuarzo con pocas impurezas de feldespato, mica y óxido de hierro. Existen también arenas negras (magnetita y titanífera), arenas coralinas, arenas selenitas y otras. Las dimensiones de los granos de arena oscilan entre 0,06 y 2 mm de diámetro, la arena gruesa oscila entre 0,6 y 2 mm y la arena fina entre 0,06 y mm. La grava está formada principalmente por guijarros y granos de cuarzo, aunque también comprende guijarros de otras rocas y minerales. Tanto la arena como la grava son de orígenes detríticos. La grava oscila entre 2 y 8 mm.
En el Cuadro 3 se muestran los principales usos de la arena.
Cuadro 3. Principales usos de la arena.
| Uso | Porcentaje (%) |
|---|---|
| Construcción | 50 |
| Pavimentación | 30 |
| Balasto | 1 |
| Vidrio | 5 |
| Arena para motores | 3 |
| Abrasivos | 1 |
| Modelado | 7 |
| Otros | 3 |
| Total | 100 |
La arena y la grava se presentan en capas sedimentarias, en lentes y bolsas, en la superficie cercana e interestratificadas con otras capas sedimentarias. Se encuentran formando depósitos fluviales o de llanuras de inundación, depósitos de playa, depósitos por el viento, dunas de arena del desierto y en capas sedimentarias marinas o de agua dulce. Los sedimentos de arenas, gravas y arcillas ocurren principalmente en los siguientes medios ambientales de deposición: (1) fluvial, (2) litoral, (3) eólico y (4) glacial. Pasemos ahora a detallar cada uno de ellos.
En el medio fluvial el agente principal en la formación de los yacimientos de material clástico es el río, cuya pendiente rige el tipo de material que se forma y deposita. En las fuentes o cabeceras –parte alta de los valles–, debido a la gran pendiente que presentan y la gran cantidad de agua que pueden llevar, en determinadas ocasiones los ríos serán capaces de arrancar y transportar fragmentos de roca de gran tamaño que depositarán sobre el lecho. A medida que la corriente de agua del río pierde impulso en este primer tramo, su acción es fundamentalmente erosiva. Al descender e ir perdiendo gradiente, por su carácter erosivo el río ensancha el valle, llegando a un punto en que el valle puede llegar a ser amplio y extenso. En esta zona el río deposita progresivamente con la disminución del gradiente un gran volumen de productos detríticos, ya que el agua que baja de la zona alta a gran velocidad tiene mucha carga y al experimentar una disminución en la velocidad proporcional a la disminución del gradiente, tiende a depositar su carga más aquella que añade la erosión del río en el trayecto.
Cuando el río desemboca en una zona llana a otro valle desde un río colector, deposita el material clástico en forma de cono o abanico. Cuando el río llega a la zona baja, a las amplias depresiones o llanuras, generalmente no sigue un curso recto, sino que presenta un cauce ondulado letalmente, dando lugar a la formación de meandros con la deposición del detrito fino que transporta, como arena fina, arcilla y limo. En resumen, un río que posea un amplio valle ha sido lo suficientemente importante para erosionar, transportar y depositar gran cantidad de material clástico; así, es una zona ideal para investigar la presencia de yacimientos de grava y arena a lo largo de su curso, y de arena fina y arcilla en la zona llana (véase Figura 8).
Figura 8. Perfiles transversales del valle.
Figura 9. Formas de deposición en el litoral (arenas y gravas).
El medio litoral o de playa se extiende desde la línea de pleamar hasta la de bajamar. Los sedimentos están sumergidos durante un cierto tiempo, alternando con una exposición subaérea debido al ciclo de mareas. La playa está formada por el rompimiento de las olas contra la costa. En una playa se pueden distinguir una serie de zonas a lo largo de su perfil normal en la costa: el acantilado, la plataforma de abrasión y la barra arenosa. En resumen, este medio posee un gran volumen de productos clásticos, cuyo tamaño puede variar desde cantos grandes y bloques hasta limos y arcillas, dependiendo de la intensidad del oleaje y la corriente marina en la zona.
El medio eólico ocurre en regiones desérticas con clima árido. El aire en movimiento es el agente de transporte de los materiales clásticos. Por consiguiente, el tamaño es el principal factor, es decir, el factor selectivo, ya que sólo los materiales muy finos son los transportes en suspensión y los gruesos por saltación. Las gravas no pueden ser movidas. La selección natural es el proceso de una serie de acumulaciones de materiales de gran uniformidad. En cuanto a tamaño, pueden distinguirse los siguientes: (a) dunas de granos tamaño arena, (b) zonas de cantos y fragmentos de gravas que el aire no ha podido arrastrar y (c) suelo rocoso que presenta la roca viva a la abrasión. La duna es la forma general que tiene una acumulación de materiales por este transporte (corrientes de aire). La zona de cantos es una especie de manto donde los fragmentos presentan un pulido especial por la acción que produce la arena en suspensión al chocar entre ellos. El volumen y la gran extensión de estos tipos de yacimientos eólicos son considerables, sobre todo en los tamaños finos.
Los depósitos glaciales son aquellos en que el hielo y el agua producida por una acción secundaria del hielo –es decir, por su deshielo– son los medios de transporte predominantes. Un glacial es capaz de llevar una gran cantidad de productos clásticos durante su viaje. La acumulación de los materiales transportados por un glacial recibe el nombre de morrena. Existen otras series de sedimentos asociados a los glaciares, que proceden del lavado de las morrenas por agua y producen el deshielo del glacial. Este fenómeno produce una selección en cuanto a tamaño se refiere, lavando los sedimentos más finos y dejando los sedimentos más gruesos. La extensión de los depósitos glaciales es grande y cubre amplios valles. En definitiva, en este medio abundan los sedimentos de material grueso y desaparecen por el lavado las arcillas y el limo.
Figura 10. Serie estratigráfica.
2.2.1.2 Arcillas
Se denominan arcillas aquellas substancias terrosas formadas principalmente por silicatos alumínicos con materia coloidal y trozos de fragmentos de rocas, que generalmente se hacen plásticas cuando están húmedas y pétreas por la acción del fuego. Estas propiedades dan a las arcillas su utilidad, puesto que se les puede moldear en casi todas las formas, las cuales conservan después de ser sometidas a la acción del fuego. La arcilla tiene muchos otros usos además de la cerámica, principalmente en la construcción y fabricación. El vocablo arcilla proviene del latín arguilla, palabra asignada a las materias arcillosas.
La arcilla no es un mineral sino un agregado de minerales y de substancias coloidales que se han formado mediante la desintegración química de las rocas alumínicas. Está compuesta principalmente por sílice, alúmina y agua; conteniendo también otras substancias como fragmentos de rocas, de óxidos hidratados de hierro, álcalis y materiales coloidales. En esencia los minerales de la arcilla son silicatos de aluminio. En algunas arcillas los elementos alcalinos se presentan como constituyentes; en otras el magnesio, el hierro o ambos elementos sustituyen total o parcialmente al aluminio. La mayoría de las arcillas se han formado por la desintegración de rocas con un alto contenido de alúmina, a pesar de que algunas son producto del metamorfismo. Estas últimas aparecen sólo en pequeñas cantidades.
Como roca, en geología una arcilla es un material fino, terroso, natural, compuesto por los minerales arcillosos. De esta forma se incluyen, además de las arcillas propiamente dichas, las lutitas y los suelos que tengan propiedades argiláceas.
Los constituyentes químicos esenciales de los minerales de la arcilla varían no sólo en cantidad sino también en el modo en que se combina o se presentan en los diferentes minerales. Los minerales arcillosos más importantes se encuentran en el grupo de las caolinitas y de las montmorilonitas. Las arcillas esenciales de los sedimentos arcillosos son el resultado de la meteorización de rocas ígneas y metamórficas. En condiciones de escasa precipitación, el magnesio de las rocas ígneas máficas permanece en la zona de meteorización y la arcilla producida es montmorilonita. Si la precipitación es considerable, se efectúa una lixiviación completa de la roca, el magnesio es separado y el producto de la meteorización es caolinita. A partir de una roca ígnea ácida se origina illita y montmorilonita en condición de meteorización, con tal que ocurra retención de potasio y magnesio, pero se formaría caolinita de prevalecer una lixiviación excesiva. A continuación presentamos una lista de los minerales arcillosos y sus composiciones.
| Mineral | Composición (%) |
|---|---|
| Caolinita | Si2O5Al2(OH)4 |
| Montmorilonita | Si24O60Mg2(OH)12(Na2Ca) |
| Illita | (Si2Al2) (O5K) (Al Fe Mg) (OH) |
| Atapulgita | Si8O20Mg5(O2H) 4 H2O |
Según el origen se puede distinguir dos categorías de arcillas: las residuales y las transportadoras, dentro de estas últimas se encuentran las (a) marinas, (b) lacustres, (c) aluviales, (d) estuarias, (e) deltaicas, (f) glaciales y (g) eólicas. Por consiguiente, desde el punto de vista geológico las arcillas tienen una distribución prácticamente universal; a pesar de ello los yacimientos de alta calidad son difíciles de localizar.
Las propiedades físicas más importantes de las arcillas son: (1) plasticidad, que permite que sea moldeada; (2) resistencia a compresión, tensión o cizallamiento; (3) retracción tanto en el secado como mientras está en el horno; (4) temperatura de cocción y vitrificación; y (5) color de calcinación, que se debe principalmente a los óxidos de hierro presentes.
La composición y su naturaleza determinan el uso y el valor de la arcilla. El cuarzo disminuye la plasticidad y la retracción, y contribuye a hacerla refractaria. La sílice en forma coloidal aumenta la plasticidad. La alúmina la hace refractaria. El óxido de hierro, al igual que el feldespato, disminuye la temperatura de fusión, actúa como fundente y también es un poderoso agente colorante. Un poco de óxido de hierro colorea intensamente la arcilla tostada, pero una gran cantidad la convierte en un producto rojo o blanco si tiene 5% menos. Según sus propiedades, las arcillas se dividen en dos grupos: el grupo cerámico y el grupo no cerámico.
El grupo cerámico comprende los siguientes productos:
El grupo no cerámico comprende los siguientes tipos de arcillas: arcillas decolorantes; arcillas absorbentes; arcillas como material de relleno en papel, caucho, linóleo, textiles fertilizantes y otros; arcillas como pigmentos en pinturas y plásticos; arcillas como matriz en fundiciones; arcillas como lodo en perforaciones en la industria petrolera; arcilla en cemento; y arcillas para infinidad de usos industriales de menor importancia tales como catalizadores, detergentes, relleno en medicinas impermeabilizadores de suelos, coagulantes, cohetería, etc.
Las arcillas se clasifican en los tipos siguientes:
Las arcillas comerciales o arcillas empleadas como material crudo en las construcciones están entre los más importantes recursos minerales no metálicos. El valor de estas arcillas está estrechamente relacionado con sus composiciones mineralógicas y químicas, especialmente las arcillas que contienen los minerales caolinita, montmorilonita, illita y atapulgita, La presencia de otros minerales o impurezas de sales solubles restringe sus usos. Las impurezas más comunes son cuarzo, carbonatos, óxido de hierro, sulfatos y feldespato. Las arcillas comerciales son:
La arcilla y sus productos tienen tantos usos que es difícil hacer una lista completa de ellos. A manera general, podemos decir que la arcilla se usa en cerámica, porcelana, jarros, ornamentos, tejas, telas impermeables, linóleo, papel, jabón y ladrillos. En los diferentes edificios se emplean para ladrillo de construcción, tejas para techos, tubos para conducción de aguas limpias y negras, baldosas, revestimientos, etc. En la industria eléctrica se utiliza en cajas para enchufes, aisladores, conmutadores, etc. En refractarios para revestir hornos, vasijas para productos químicos, crisoles, retortas, etc. Otros usos son arenas de fundición, ruedas de esmeril, balastos cemento, filtrado de aceite, fabricación de papel y muchos otros de menor importancia.
2.2.2 Rocas sedimentarias no clásticas
La mayoría de las rocas sedimentarias no clásticas o depositadas bioquímicamente son monominerálicas. Entre las rocas no clásticas las de carbonatos son, con ventaja, las más abundantes. La caliza y la dolomita son las más importantes de las rocas sedimentarias de carbonatos. Las calizas y dolomitas son producidas por uno o más de varios modos de deposición, a saber: mecánica, química orgánica o por reemplazamiento. Las evaporitas son rocas sedimentarias formadas por precipitación de sales procedentes de cuerpos de disoluciones concentradas rodeadas de tierra. Las rocas sedimentarias silíceas se forman a profundidad y en ambiente físico–químico durante la deposición. El origen de los sedimentos fosfáticos no ha sido totalmente comprendido; pero la acumulación podría tener lugar en condiciones de sedimentación en áreas restringidas en las cuales prevalezcan circunstancias reductoras. Por ejemplo, cuando el agua de mar está saturada con una solución diluida de fosfato tricálcico.
2.2.2.1 Carbonatos
Las rocas de carbonatos están compuestas esencialmente por minerales de carbonatos. El carbonato de calcio, principalmente en forma de calcita, y el carbonato cálcico magnesio, en forma de dolomita, son los constituyentes principales de las rocas sedimentarias carbonatadas, respectivamente calizas y dolomitas.
2.2.2.1.1 Calizas
Las calizas han recibido este nombre por la cal que se extrae de ella. Al sustraerle el dióxido de carbono queda la cal como residuo, que es simplemente óxido de calcio. La caliza presenta en su composición como minerales fundamentales la calcita y la aragonita, ambos minerales están constituidos por carbonatos de calcio. Origen: La caliza generalmente es de origen marino, químico u orgánico. Por lo general, se encuentra formando estratos en zonas plegadas montañosas, los cuales son resistentes a la erosión y dan origen a formas montañosas. La caliza directa o indirecta está considerada como uno de los materiales más importantes para la vida humana. Se ha estimado que la corteza terrestre está constituida de entre 3,5 y 4 por ciento de calcio y de 2 por ciento de magnesia; lo cual indica que de todas las rocas explotadas en el mundo la caliza representa un porcentaje superior a 35 por ciento. Usos: Entre los materiales que sirven para abonar figura la caliza pulverizada, debido a su bajo costo de producción y por su abundancia, si bien su eficacia es menor y su control es tan sencillo como el de la cal, producto calcinado de la caliza. La caliza se emplea en las industrias metalúrgica, de la construcción y química, en litografía y en la fabricación de cemento, donde tiene mayor utilización. El cemento Portland fue descubierto en Inglaterra en 1824, dándosele ese nombre porque se perece a la famosa piedra Portland. El cemento Portland se hace tostando, hasta formar escoria, una mezcla finamente molida que contiene aproximadamente 75 por ciento de CaO y 25 por ciento de minerales arcillosos, se añade 3 por ciento del yeso antes del pulverizado final para impedir un fraguado demasiado rápido (Figura 10). La caliza es la roca más importante en la fabricación del cemento. Proporciona el óxido de calcio (CaO), la arcilla proporciona SiO2 y Al2O3; se puede agregar arenisca o arena, o mineral de hierro para compensar la diferencia en SiO2 y Al2O3. Existe una tendencia a fabricar cementos de diferentes clases, adaptados a usos determinados.
2.2.2.1.2 Dolomitas.
El nombre de dolomitas se reserva para las rocas compuestas principalmente por el mineral dolomita, que consiste en doble carbonato de calcio y magnesia (54% CaCO3 y 46% Mg CO3). Pero en las calizas dolomitícas la proporción de MgCO3 es inferior que en la dolomita. Origen: Tanto las dolomitas como las calizas son producidas por uno o más de varios modos de deposición, ya sea mecánica, química o reemplazamiento. Muchas dolomitas no son sedimentarias, sino substituciones epigenéticas de caliza. Usos: La dolomita se emplea como fundente en los altos hornos y como fundente y escorificante en la metalúrgica. Se emplea como refractarios básicos para la extracción del magnesio metálico. En la industria se utiliza para la preparación de las sales de magnesio.
2.2.2.2 Evaporitas
Las evaporitas son depósitos sedimentarios formados por precipitación de sales procedentes de cuerpos de disoluciones concentradas rodeadas de tierra. Como la concentración es ocasionada por la evaporación, a este depósito se le llama colectivamente evaporitas. Las evaporitas más comunes son las de yeso y sal gema.
2.2.2.2.1 Yeso.
Roca sedimentaria química. Evaporita salina. El yeso es un sulfato hidratado con 20 por ciento de H2O. Ocurrencia: Ocurre en forma de bancos, lentejones y cavidades intercaladas en arcillas calcáreas y sales en varias series evaporíticas. El yeso ocurre en las variedades siguientes: (1) yesos en roca, (2) gipsita, forma impura, (3) alabastro, variedad traslúcida de grano fino y (4) selenita, forma cristalina. El yeso generalmente se presenta en capas lisas o suavemente inclinadas. Se extrae mayormente mediante procedimientos subterráneos. Usos: El yeso se emplea para retardar el cemento Portland y para fines agrícolas. Su propiedad más importante consiste en que después de calcinado, se le añade agua y se convierte en yeso de París y otros yesos de fraguado rápido. Aproximadamente 90 por ciento del yeso producido se emplea en la construcción en forma de mortero, cementos y enlucidos.
Figura 11. Diagrama de Flujo de una Planta de Cemento.
2.2.2.2.2 Sal gema.
Cloruro sódico (halita). La sal, frecuentemente de notable pureza, ocurre en mantos transparentes. La sal se denomina generalmente salmuera o sal gema. Origen: Las capas de sal se originan por la evaporación de las aguas salinas en forma de depósitos sedimentarios de tipo químico en los mares cerrados y bajo climas cálidos. Ocurrencia: Los depósitos de sal gema se encuentran generalmente en capas interestratificadas con estratos arcillosos. La sal comercial procede de fuentes distintas: (1) depósitos estratificados sedimentarios, (2) salmueras, (3) agua de mar, (4) depósitos superficiales de playa y (5) domo de sal. Usos: La sal gema es indispensable en la alimentación humana y animal, importantísima en la industria química y también se utiliza en aparatos científicos. Su explotación da como subproductos potasio, magnesio, cloro, bromo, yodo, etc.
2.2.2.2.3 Pedernal
El pedernal es una roca química silícea compuesta de cuarzo, calcedonia y ópalo o una mezcla de estos materiales. Origen y ocurrencia: El origen del pedernal es discutible. Es indicador de profundidad y de ambiente físico–químico. El pedernal ocurre en forma de capas continuas interestratificadas con calizas y pizarras. El pedernal ocurre en frecuencia, y por sus cualidades físicas de dureza fue útil al hombre primitivo para comenzar a utilizar la piedra como utensilio, es decir, el pedernal abrió las puertas a la industrialización de las rocas. Usos: Por más de un millón de años el hombre paleolítico utilizó al pedernal para fabricar diferentes utensilios y herramientas, quizás fue de la más importante de las rocas en el desarrollo de la cultura del hombre paleolítico. En la actualidad el pedernal se utiliza para obtener sílice para la manufactura de la porcelana y otros utensilios.
2.2.2.3 Fosfatos
El fosfato de calcio es un constituyente corriente de muchas rocas sedimentarias. El fósforo proviene de rocas ígneas. La meteorización de estas rocas disuelve el fosfato contenido en ellas y la solución es arrastrada al mar, donde es depositada en capas conjuntamente con substancias carbonadas, formándose los depósitos de fosfato. Las rocas fosfáticas se presentan en tres formas diferentes: (a) capas fosfáticas sedimentarias marinas, son deposiciones químicas marinas en grande cuencas cerradas; (b) margas y caliza, son simplemente capas sedimentarias con un elevado contenido de fosfatos; y (c) capas calcáreas reemplazadas por fosfatos. Desde hace un siglo aproximadamente, se descubrió que el fosfato de cal es un material beneficioso para la tierra de cultivo y desde entonces ha aumentado el empleo de los fosfatos calcáreos como fertilizantes. Aproximadamente 90 por ciento el fosfato producido se emplea como fertilizante, transformándolo químicamente en formas utilizables. El tratamiento con ácido sulfúrico da fosfatos ácidos, conocidos con los nombres de super–fosfato y fosfato bicalcio, en cuyas formas el fósforo es fácilmente aprovechable como alimento para los vegetales. El fosfato se usa también en la industria siderúrgica, para revestimiento contra la herrumbre, en la industria de exterminio de insectos y en la industria de armas bélicas.
3.3.3 Estructura de las rocas sedimentarias
Las rocas sedimentarias raras veces ocurren en posición horizontal. Pequeñas combaduras causan el desarrollo de domos o cuencas que pueden ocurrir en pocos kilómetros de longitud a lo largo del eje de la estructura. Ocasionalmente, las presiones pueden causar plegamientos, produciendo ondulaciones paralelas de arcos y depresiones, los arcos se denominan anticlinales y las depresiones sinclinales (véase Figura 12).
Figura 12. Estructura de las Rocas Sedimentarias.
Las presiones extremas pueden quebrantar el pliegue produciendo fallas. El plano de esas fallas usualmente es horizontal, pero el plano de una falla normal es casi vertical o está muy cerca de la vertical. Si un bloque de la corteza terrestre se hunde entre dos fallas normales, se denomina graven. Si, por el contrario, está suspendida, se denomina horst o pilar tectónico. Todas las rocas sedimentarias se caracterizan por la presencia de figuras o junturas denominadas diaclasas. Entre las estructuras menores, comunes de los arcos, se encuentra la estratificación cruzada, una formación de estratos cruzados u oblicuos que muestra una estructura típica de delgadas tapitas entrecruzadas.
2.2.4 Formas de las rocas ígneas
En las rocas ígneas intrusivas, la naturaleza de las rocas en las cuales se introduce el magma determina la forma de la intrusión. De esta manera, las rocas ígneas intrusivas pueden clasificarse en diques, sills, lacolitos y bacolitos. Un dique es una masa tabular que entra en la grieta de una roca, donde se enfría. Los diques varían en espesor de pocos centímetros a muchos metros, y usualmente consisten en rocas de composición básica. Cuando el magma fuerza su camino entre capas de rocas estratificadas forma la roca ígnea intrusiva denominada sills. Si la intrusión tiene una forma más o menos lenticular y erguida hacia arriba se denomina lacolito. El término batolito se aplica a la masa rocosa profunda formada por rocas cristalinas que en estado líquido alcanzó las capas más elevadas de la corteza terrestre y se solidificó, y es visible porque la erosión la ha puesto al descubierto.
Figura 13. Formas de las Rocas Igneas.
En cuanto a las rocas ígneas extrusivas, cuando el magma fundido o lava corre en la superficie cristalizada forma una capa de roca extrusiva. Tales capas pueden alcanzar fuertes espesores, y a veces alternan con arenas y arcillas depositadas sobre ellas durante períodos de intermedios volcánicos. Las rocas volcánicas de este tipo son el resultado de erupciones tranquilas. En las explosiones volcánicas violentas, el gas contenido en el magma escapa con violencia y los fragmentos son arrojados alrededor del volcán, produciendo los depósitos de cenizas no consolidadas y de brechas volcánicas. Estás últimas están formadas por cenizas volcánicas consolidadas llamadas tufa o tobas.
Además de las grandes estructuras asumidas por las masas de rocas ígneas, estas rocas desarrollan pequeñas estructuras que las caracterizan y afectan las formas producidas por la erosión, tales como diaclasas y fallas. Las diabasas producidas por la contracción que sufre la roca al enfriarse usualmente ocurre en grupos paralelos. Las fallas como las junturas son planos de debilidad en la roca. A lo largo de estos planos usualmente se encuentra la erosión, de manera que es usual encontrar valles formados siguiendo estos planos de debilidad en las masas de rocas ígneas. Estos valles usualmente son rectos por distancias considerables y muchas veces sus tributarios se recogen en ángulo recto debido a la intersección de la pauta de junturas.
Ya que las rocas sedimentarias no clásticas raras veces ocurren en posición horizontal, porque se han formado horizontalmente, cualquier pequeña torsión regional que hubiera ocurrido después de su formación puede haber generado estructuras como domos o cuencas. De haber habido presiones estructurales de plegamiento se producen alternas de anticlinales o por progresiones extremas puede haberse causado rompimiento de los plegamientos produciendo diferentes estructuras, tales como fallas de plano horizontal (fallas de corrimiento) hasta fallas de plano vertical (fallas normales).
Dentro del grupo de rocas de origen no clástico se encuentran englobadas las calizas, las dolomitas y las margas, rocas extraordinariamente abundantes en las series sedimentarias y que constituyen un porcentaje muy considerable de todos los sedimentos que hoy se encuentran en la superficie terrestre. Las calizas y las dolomitas son quizás las rocas sedimentarias de mayor interés económico. Las calizas proceden de la precipitación del calcio y el anhídrido de carbono que existen en disolución en las aguas continentales u oceánicas. Las dolomitas se pueden formar por precipitación simultánea del calcio o magnesio, por medios mecánicos o por medios químicos, como consecuencia de la actividad de organismos vivos, de la misma forma que muchas calizas.
La naturaleza de las calizas o dolomitas que se depositan en ambiente oceánico depende de su distancia y de la profundidad del agua. De una manera general, en los ambientes marinos tienen lugar simultáneamente los procesos de sedimentación mecánica y química, con intervención a veces de los organismos que viven en el mar. En el perfil batimétrico de las zonas oceánicas se diferencian la región nerítica, –entre la costa y la profundidad de 200 metros– y la batial –comprende desde los 200 metros hasta los 2.000 metros–, a partir de esa profundidad corresponde la abisal.
En la región nerítica se deposita la mayor cantidad de sedimentos, ya que la mayor parte de los aportes detríticos continentales va a la plataforma continental. En la región nerítica se forman también sedimentos de origen organógeno, por acumulación de esqueletos de corales y algas, así como también por precipitación química. En la zona batial, que incluye el talud que separa la plataforma continental del fondo oceánico, se depositan los materiales más finos, junto con restos esqueléticos de organismos platónicos.
La estructura o forma más característica de las rocas sedimentarias no clásticas es la de un estrato, varios estratos forman un grupo o complejo estratigráfico (columna estratigráfica). En general cada estrato es tan homogéneo que lo hace distinguir entre los otros estratos de la columna, tanto en textura como en posición, todo lo cual puede guiar hacia la interpretación de la sección, es decir si el estrato está en posición horizontal, o inclinada, y si pertenece a un miembro de una estructura anticlinal o sinclinal.
Las calizas así como las carbonatadas por su composición química –carbonato de calcio– son rocas extremadamente solubles, por lo cual responden rápidamente a los agentes de meteorización. Son las rocas que menos resistencia presentan a la destrucción por estos agentes, sobre todo en las regiones de relativa humedad. Como resultado de la meteorización superficial en la caliza, el carbonato de calcio es removido, quedando en su sitio un material arcilloso de color rojizo con nódulos de sílice, concentrado en pequeñas cantidades que originalmente podían estar en la caliza.
2.3 Rocas metamórficas
Las rocas metamórficas abarcan aquellos conjuntos minerales que han sufrido ajustes estructurales a ciertas condiciones físicas o químicas o combinaciones de ellas, impuestas por la profundidad, la presión, la energía térmica de calor y los fluidos químicamente activos. Todos estos factores pueden haber intervenido en la transformación de una roca originariamente ígnea o sedimentaria en una roca metamórfica bajo la superficie terrestre. Por la naturaleza de su origen, es evidente que puede haber una gradación completa entre las rocas metamórficas, ígneas o sedimentarias a partir de las cuales se formaron las primeras.
Figura 14. Metamorfismo regional.
2.3.1 Clasificación de las rocas metamórficas
Las rocas metamórficas se clasifican basándose en diversos criterios de composición mineralógica, estructura y textura, composición química y condición del yacimiento. Por lo general, las definiciones están basadas en nombres bien establecidos principalmente en criterios estructurales visibles microscópicamente; pero algunos, por ejemplo las cuarcitas y los mármoles, están definidos con una base mineralógica.
Las rocas metamórficas más conocidas son las siguientes:
2.3.1.1 Pizarras
Las pizarras son las rocas más peculiares de las rocas metamórficas. Su peculiaridad radica en que se separan, no por los planos estratigráficos como los esquistos, sino a lo largo de los planos de clivaje producidos por la presión. Estos planos pueden estar en cualquier ángulo con los estratigráficos. Las pizarras, por lo general, no son tan resistentes a la erosión como el gneis o los esquistos, pero son más resistentes que la caliza o el mármol. Las formas topográficas producidas por las pizarras raras veces presentan características especiales, siendo usualmente una topografía suave subyugada y ondulada parecida a la topografía desarrollada en las zonas de esquistos. Cuando las pizarras se encuentran asociadas a calizas, es decir cuando éstas se encuentran plegadas en una serie con pizarras, la erosión destruye la caliza, produciendo valles lineales bordeados por cerros de pizarras, y si las areniscas se encuentran en la serie éstas formaran una serie continua de colinas o sierra sobre una topografía subyugada.
2.3.1.2 Filitas
Las filitas son rocas similares a las pizarras, pero de grano más grueso. Las pizarras y las filitas son de grado metamórfico bajo, con exfoliación bien desarrollada al paralelismo de los minerales micáceos que la constituyen. Las pizarras y las filitas se utilizan en láminas para cubrir los techos de pequeños edificios.
2.3.1.3 Esquistos
El término esquisto significa exfoliación. La exfoliación de los esquistos se atribuye a la orientación o alineación de sus minerales, los cuales son lo suficientemente grandes para permitir su identificación macroscópica. La mayoría de los esquistos consiste en por lo menos dos o más minerales. Los esquistos derivan de rocas arcillosas o arcillo–arenosas y a menudo se presentan asociados con gneis. Algunos tipos de esquistos se utilizan en edificación, en especial para el cubrimiento de techos. Los esquistos calcáreos se utilizan porque a veces se encuentran dentro de su formación lentes de mármol que pueden ser explotados industrialmente.
2.3.1.4 Gneis
Roca metamórfica regional, compuesta principalmente por cuarzo recristalizado con mica, feldespato, piroxeno y hornblenda. Se clasifica según su constitución y su origen. La mayor parte de los gneis es de origen sedimentario (paragneis), se forman en el metamorfismo progresivo de los esquistos, otros proceden del metamorfismo de rocas graníticas. Algunos gneis se utilizan en la construcción, para pavimentación de carreteras, baldosas, aceras.
2.3.1.5 Anfibolita
Roca metamórfica regional, compuesta esencialmente de hornblenda y plagioclasa. Como accesorio, ocasionalmente contiene magnética, epidotos e ilmenita. Se forma a partir de rocas de diversa composición, de rocas ígneas máficas a ultra máficas, inicialmente puras, y de sedimentos calcáreos por procesos metasomáticos. Ocasionalmente se emplea como piedra ornamental.
2.3.1.6 Serpentina
Roca metamórfica regional, compuesta por minerales del grupo de la serpentina: talco y clorita, todos los cuales deben atribuirse a la elaboración hidrotérmica del piroxeno, en la piroxena, la piroditita y la dunita. A menudo se utiliza en la construcción en láminas pulimentadas para revestimiento.
2.3.1.7 Mármol
El mármol resulta del metamorfismo de la caliza por presión y calor, lo cual hace que el carbonato de calcio de la caliza cristalice en granos de calcita, formándose una caliza cristalina o mármol. La roca así formada se desintegra por agentes de meteorización en una masa que es rápidamente removida por la erosión. El mármol es masivo y no muestra clivaje, pero algunas veces se quiebra en grande bloques por las junturas. Debido a su solubilidad, el mármol es una roca que usualmente sucumbe rápidamente a los agentes de meteorización en las regiones húmedas. El mármol es de gran importancia en la construcción tanto en forma bruta como pulimentada. Los mármoles representan la materia prima más frecuente utilizada en la escultura. Con menos frecuencia se utiliza en la fábrica de cal y en la industria química.
2.3.1.8 Cuarcita
Roca metamórfica regional o de contacto de bajo o alto grado metamórfico. Se forma por metamorfismo de contacto o regional de rocas arenáceas como areniscas feldespáticas, arcillas, o calcáreas o pedernal, o de fluidos pegmatíticos, como vetas de cuarzo o pegmatitas ricas en cuarzo. Como mineral de construcción se utiliza a menudo para pavimentación. Puede emplearse también en la industria del vidrio, en cerámica y en la fabricación de refractarios ácidos.
2.3.2 Estructura de las rocas metamórficas
Las rocas metamórficas son aquellas que provienen de cambios en la forma y el carácter de las rocas preexistentes que originalmente eran totalmente diferentes. Cuando el metamorfismo es de grado muy intenso, puede ser difícil, si no imposible, determinar si la roca original fue ígnea o sedimentaria. Las siguientes rocas metamórficas presentan tal grado de metamorfismo que pueden ser consideradas por sus características especiales sin coincidir sobre su origen.
2.3.2.1 Esquisto
Roca metamórfica común que contiene gran cantidad de minerales planos como micas, con clivajes dispuestos en la misma dirección, lo que hace que la roca sea fácilmente fisionable. Los esquistos tienen tendencia a desarrollar topográficamente una superficie de valles y cadenas montañosas paralelas.
2.3.2.2 Gneis
Es una roca que se asemeja al esquisto porque es foliada, es decir, contiene mica y otros minerales que yacen en deposición más o menos paralelas, pero usualmente es una roca más granulada y con bandas. Generalmente el gneis es una roca muy consistente, sobrepasando el esquisto en su capacidad para resistir la meteorización. Topográficamente las formas producidas por la meteorización del gneis son redondeadas y no tienen el aspecto corrugado característico de los esquistos.
2.3.2.3 Cuarcita
Es una roca compuesta de granos de cuarzo cementados con cuarzo. Es una roca muy resistente a la meteorización y a la erosión, posiblemente es la más resistente de las rocas. La meteorización usualmente fragmenta la roca a lo largo de los planos de las junturas, dando origen a grandes bloques rectangulares que forman los taludes en las bases de los ríos. Los vértices de las colinas en las cuarcitas usualmente aparecen redondeadas, presentando pocos cambios en los detalles topográficos de la región.
2.3.2.4 Mármol
La identificación del mármol es fácil, por su dureza y su efervescencia a soluciones ácidas. El mármol usualmente ocurre en estratos inclinados o plegados; y como varían en espesor y posición de un punto a otro, su prospección debe hacerse en detalle y su desarrollo planeado cuidadosamente.