Unidad IV LAS ROCAS LAS ROCAS La litosfera

Unidad IV LAS ROCAS

LAS ROCAS ► La litosfera está constituida por rocas. Como dijimos una roca esta formada por una o varias sustancias químicas definidas o denominadas minerales. ► Por ejemplo: el cuarzo, mica , diamante, o por materiales químicos no consolidados, denominados mineraloides; por ejemplo: ópalo.

ROCA Roca es un agregado de minerales de varios granos y rara vez es vidrio natural (obsidiana). Es formado por minerales o menos corrientemente de un solo mineral. El agregado de los minerales de las rocas depende de su composición química y las condiciones distintas que dominaron durante su génesis. La roca es heterogénea. 1. Compuesta de un solo tipo de mineral: monominerálica, por ejemplo: la piedra caliza compuesta de calcita y la arenisca pura compuesta de cuarzo. 2. Compuesta de varios tipos de minerales: Poliminerálica, por ejemplo el granito compuesto principalmente de cuarzo, feldespato, mica y otros minerales en menor cantidad como anfíbol, apatito y circón.

¿Qué es un material pétreo? Se define como material pétreo a todos los materiales de piedra o de la calidad de la piedra. ► Las piedras son todas las sustancias minerales diferentes de las sales, los metales y los combustibles que se presentan en la tierra en forma de cuerpos duros, sin brillo metálico, más pesados que el agua y menos que los metales. ► Las piedras están compuestas por sílice, anhídrido carbónico y ácido sulfúrico combinados con cal, alúmina y otros óxidos de hierro, de manganeso, de cromo, etc. ► Las piedras que vamos a estudiar son aquellas que reúnen la dureza, resistencia e inalterabilidad relativas que la hacen aptas para el uso en la construcción. ►

El Ciclo de las Rocas

Clasificacion de las Rocas Las rocas pueden clasificarse según su composición mineralógica. § Rocas Simples: están formados por un solo mineral. Por ejemplo el yeso, el cuarzo, etc. § Rocas Compuestas: son compuestas por dos o mas minerales. Por ejemplo: el granito, el pórfido, etc. § Rocas Elásticas: son originados por la disgregación de otras rocas. Por ejemplo: la arena, la arcilla, etc.

Clasificacion de las Rocas Las rocas se pueden clasificar según su origen en: ► eruptivas o ígneas, ►sedimentarias ►metamórficas.

LAS ROCAS Rocas Eruptivas o ígneas: estas rocas se formaron a partir del magma que al someterse a fuertes presiones ascendentes, es empujado hacia el exterior de la corteza. Si en su ascenso no llega a la superficie, pierde temperatura y se solidifica en profundidad formando las rocas denominadas plutónicas. Las características principales de estas rocas son: De origen ígneo Son cristalinas (casi siempre) Son macizas No posee fósiles

LAS ROCAS Rocas Sedimentarias: las rocas eruptivas, metamórficas, o sedimentarias que han llegado a la superficie sufren un constante desgaste producido por las aguas, los vientos, etc. Sus características principales son: ► Origen acuoso ► Dispuestos de lechos ► Poseen fósiles

LAS ROCAS Rocas Metamórficas: Las rocas metamórficas se originan a partir de rocas preexistentes que sufren una gran modificación debido a fuertes presiones y elevadas temperaturas en el interior de las litosfera. Sus características principales son: ► Estado cristalino ► Estructura laminar, en escamas o foliadas ► Pueden poseer fósiles

ROCAS IGNEAS

LAS ROCAS IGNEAS Consideramos rocas ígneas aquellas que resultan de la cristalización de un magma. Por magma puede entenderse una mezcla silicatada parcial o totalmente líquida, generalmente como resultado de la fusión de rocas preexistentes. Existen diferentes criterios para clasificar una roca ígnea, algunos se basan en su quimismo, otros en su composición mineral y todos ellos de alguna manera tienen en cuenta la textura:

Extrusivas o Efusivas Enfriamiento rápido se forman cristales finos o vidrio Lavas y cenizas Intrusión ígnea Intrusivos enfriamiento lento se forman cristales grandes Cámara Magmática

Evidencia de intrusiones

Clasificación textural de las rocas ígneas Este criterio de clasificación atiende a la forma, disposición y tamaño relativo de los cristales constituyentes de una roca, pasando por alto las especies minerales involucradas. En este sentido, el cuadro se considera suficientemente explícito como para reconocer a que categoría textural pertenece una roca dada.

LAS ROCAS

TEXTURAS DE LAS ROCAS Volcánicas Granos finos Plutónicas Granos gruesos

LAS ROCAS IGNEAS ROCAS VOLCANICAS Enfriamiento super rápido – no se forman cristales (sólidos amorfos) – obsidiana Enfriamiento rápido – forman pequeños cristales (grano fino) Rocas piroclásticas – fragmentos de cenizas y gravas. ROCAS PLUTÓNICAS Enfriamiento lento –hay tiempo de formar cristales grandes (grano grueso) fenocristales

Composición mineralógica de las Rocas Ígneas Máficos (colores oscuros) ricos en Fe y Mg Félsicos (colores claros) bajo contenido de Fe y Mg, ricos en Al, K y Na

Composición mineralógica de las Rocas Ígneas Máficos: olivino, piroxeno anfíboles y biotita Félsicos: cuarzo, feldespato alcalino (K – feldespato rosado), plagioclasa (feldespato rico en Na blanco), muscovita

Minerales comunes de las rocas ígneas Grupo Composicional Félsico Mineral Composición Química Cuarzo Si. O 2 Feldespato potásico KAl. Si 3 O 8 Feldespato Plagioclasa Na. Al. Si 3 O 8 Ca. Al. Si 3 O 8 Muscovita (mica) Ca. Al 2 Si 2 O 8 Biotita (mica) K, Mg, Fe, Al} Si 3 O 10(OH)2 Grupo Anfíboles Mg, Fe, Ca, Na} Si 8 O 22(OH)2 Máfico Grupo Piroxenos Olivino Mg, Fe, Ca, Al }Si. O 3 (Mg, Fe) Si. O 4

Rocas Ultramáficas - no contiene minerales de colores claros. Rocas Máficas tienen una gran proporción de minerales máficos – colores oscuros. Rocas Félsicas tienen una gran proporción de minerales félsicos. Rocas Intermedias – tonalidades intermedias

Composición Química de las Rocas Ígneas Cuando hablamos a cerca de la composición química de las rocas usualmente nos referimos en términos del porcentaje de los óxidos Basalto Típico Granito Típico (máfico) (félsico) Si. O 2(sílica) 50% 70% Al 2 O 3 15% 12% Fe. O+Mg. O Ca. O 15% 3% 8% 2% K 2 O+Na 2 O 5% 8%

Clasificación de las Rocas Ígneas La clasificación se realiza considerando dos características: - Composición química / mineralógica - Textura tamaño de los Granos

LAS ROCAS La textura de la roca es directamente dependiente del ambiente geológico (profundidad) de cristalización del magma, es así que se pueden distinguir: ► a) rocas intrusivas (o plutónicas): cristalizadas lentamente en profundidad. El descenso muy gradual de la temperatura permite que los minerales se desarrollen, obteniéndose texturas granudas. ► b) rocas hipabisales (o filonianas): cristalizadas a profundidad intermedia, en filones, diques, sills, apófisis, etc. Suelen "heredar" algunos cristales de mayor tamaño de la cámara magmática, los quedan inmersos en una matriz de grano fino. La textura resultante es la porfirica. ► c) rocas efusivas (o volcánicas): cristalizadas en superficie, bajo condiciones de presión atmosférica. Las bajas temperaturas impiden el desarrollo de cristales de tamaño visible, y las condiciones de presión habilitan la desgasificación, responsable en el caso de los basaltos de los niveles vesiculares o vacuolares superiores.

Clasificación mineral de las rocas ígneas

LAS ROCAS Plutónica Hipabisal Extrusiva Granito Microgranito Riolita Sienita Microsienita Sienita Granodiorita Riodacita Tonalita Dacita Gabro Diabasa Basalto

TIPOS DE ROCAS ÍGNEAS Y SU RECONOCIMIENTO Rocas intrusivas o rocas Rocas subvolcánicas o Rocas extrusivas o plutónicas hipabisales volcánicas Rocas volcanoclásticas Cristalización en altas profundidades Cristalización en baja profundidades Cristalización a la superficie Cristalización superficial o en la atmósfera Enfriamiento lento Enfriamiento mediano Enfriamiento rápido Enfriamiento muy rápido Cristales grandes o pequeños Cristales pequeños y tal vez fenocristales Cristales pequeños Sin minerales amorfos Casi sin minerales amorfos Con minerales amorfos sin porosidad casi sin porosidad con porosidad tal vez textura espumosa Textura equigranular o porfídica Grano fino o textura porfídica Grano fino con bombas o clastos Cristales Hipidiomórfico o Fenocristales idiomorficos Cristales contornos fundidas Cristales Hipidiomórfico

ROCAS SEDIMENTARIAS

CONCEPTO Aquellas que se forman en condiciones próximas a las atmosféricas (no mayor a 200ºC de temperatura y 1 kbar de presión). Toda roca sedimentaria se forma a partir de otra roca previa magmática, metamórfica o incluso sedimentaria; debido a un proceso denominado meteorización (alteración física o química de la roca madre) seguida de la erosión o arranque de los materiales de la roca alterada, transporte, sedimentación y finalmente compactación o diagénesis.

ROCAS DEL CICLO EXOGENO

Las Rocas Sedimentarias ► Ocupa el 5% del volumen de la corteza terrestre ► Ocupa el 75% del área continental ► Lleva el registro de los eventos geológicos

Procesos sedimentarios en el Ciclo de las Rocas ► Meteorización ► Erosión ► Transportación ► Depositación (sedimentación) ► Compactación ► Diagénesis

Procesos que la originan Clasificación Existen tres clasificaciones de esta roca según su origen: Rocas de sedimentos detriticos: originados por el material desintegrado de rocas preexistentes. Rocas de sedimentos organógenos: son el resultado de ala acumulación de restos orgánicos de animales y vegetales. Por ejemplo: caliza coralinas, carbones, etc. Rocas sedimentos de origen químico: están formados por precipitaciones de compuestos químicos (sales). Por ejemplo: la caliza.

Granulometría

LAS ROCAS SEDIMENTARIAS ROCAS DETRÍTICAS Aquellas que se forman a partir de detritos o sedimentos que han sido suspendidos por un medio de transporte como el agua, viento, hielo. Se clasifican según el tamaño del clasto o grano que predomina en dicha roca. Hay 3 grupos: I-Ruditas: II-Arenitas o samitas: III-Lutitas:

LAS ROCAS SEDIMENTARIAS I-Ruditas: Los clastos tienen más de 2 mm de grosor luego se pueden ver a más de medio metro de distancia. Estas ruditas pueden estar unidas por otras sustancias como arcilla, sílice coloidal. . . que sirve de unión a los clastos más grandes. A esta sustancia se denomina matriz. Si tiene naturaleza detrítica (si ha sido transportada en suspensión). Cuando la sustancia de unión es de naturaleza no detrítica como el carbonato cálcico se denomina cemento.

LAS ROCAS SEDIMENTARIAS II-Arenitas o samitas: Son rocas que tienen clastos entre 2 mm y 1/16 mm (sus granos son difíciles de ver a simple vista). Si no están cementadas estos clastos se llaman arenas pero si lo están se llaman areniscas. ► Tipos de areniscas: ► a) Cuarcitas: Ricas en cuarzo, de colores claros debido a la presencia de este y que suelen estar cementadas por una matriz de cuarzo en suspensión o sílice coloidal. Estas piedras se forman cuando hay una intensa meteorización en la roca madre la cual ha pasado por muchas alteraciones. ► b) Arcosas: Con tonalidades claras (amarillentas) por la presencia de ortosa, tienen entre un 50 y un 60% de cuarzo pero una cantidad casi similar de ortosa que le da esa tonalidad. ► ►

LAS ROCAS SEDIMENTARIAS III-Lutitas: Rocas detríticas constituidas por clastos de tamaño muy pequeño (menos de 1/16 mm). Por tanto, no se ven ni se notan al tacto sus clastos. Hay 2 tipos de lutitas, existen unas de grano grueso denominadas: -limos. Tienen un tamaño de clasto entre 1/16 mm y 1/256 tienen el aspecto de una arcilla pero algo más grosero o poco finas, tienen un color casi amarillento, se les llama comúnmente barro. -limolitas o arcillas. La arcilla , sin embargo, tiene un tamaño más pequeño de 1/256 mm que le da un tacto suave.

LAS ROCAS SEDIMENTARIAS ROCAS NO DETRÍTRICAS (o de precipitación química) Son aquellas que se han formado por la precipitación química de sales que estaban previamente disueltas en el agua liquida que le transporta. La precipitación química puede tener lugar por la presencia de seres vivos (rocas organogénicas), si son debidas a procesos químicos se llaman rocas químicas. Todas ellas se clasifican en: I-Rocas carbonatadas II-Rocas evaporíticas III-Rocas carbonosas IV-Rocas silicio– alumínico – ferruginosas – fosfatadas.

Transporte y depositación de los sedimentos clásticos ► Movimiento de los sedimentos por gravedad, viento, hielo o agua. ► El Transporte modifica las propiedades de los sedimentos.

El Transporte afecta las características de los sedimentos La Selección: es la medida de la variación en el rango del tamaño de los granos en una roca clástica o sedimento

Selección Buena Selección Pobre

Arenas con buena selección

Arenas con mala selección

Selección ►Los sedimentos removidos a distancias medias y cortas presentan una selección pobre ►En cambio los sedimentos con una buena selección indican que han sido sometidos a una acción prolongada del viento y el agua

Transporte El transporte afecta las características de los sedimentos • • • manifestándose el redondeamiento y la esfericidad. Redondeamiento es la medida de cómo pueden redondearse las partes angulares de un sedimento Esfericidad es la medida de cómo las partículas o sedimentos se tornan esféricas totalmente La Selección, el Redondeamiento y la Esfericidad se incrementan en la medida que aumenta el transporte

Redondeamiento y Esfericidad Distancia de transporte Corta Moderada Larga

Depositación Cuenca sedimentaria Ambiente sedimentario Tipos de espacios donde son depositados los sedimentos

Ambientes sedimentarios Comunes

Estructuras Sedimentarias Espacios donde los sedimentos son depositados y caracterizados por diferentes rasgos sedimentarios estas características son denominadas facies sedimentarias que incluye: - Texturas de los Granos - Estructuras Sedimentarias - Fósiles

Los ambientes sedimentarios son caracterizados por las facies sedimentarias Capas Secuencia = Estratificación Produciendo dos diferencias 1. El tamaño de las partículas 2. La composición de las partículas

Estructuras Sedimentarias

Capas Gradadas

Capas Entrecruzadas

Capas onduladas de arenas

LODOS en areniscas Huellas de ondulaciones Recientes Antiguos

Bioturbación Trazas fósiles

Metamorfismo y Rocas Metamórficas

Rocas Metamórficas Concepto de Roca Metamórfica: Rocas que sufren una temperatura entre los 200800 ºC y presiones entre 1 kbares o 10 kbares, sin llegar a fundirse y siempre manteniéndose en estado sólido. Si se funden son rocas magmáticas.

►Las Rocas Metamórficas son un resultado de la recristalización parcial o completa de los minerales contenidos en las rocas a través de un largo período de tiempo.

LAS ROCAS METAMÓRFICAS ► Origen de las temperaturas y presiones metamórficas: ► a) Las presiones son de 2 tipos: -Presiones litostáticas, debidas al peso de los sedimentos o materiales que hay por encima de esa roca que está sufriendo metamorfismo. A presiones superiores a 1 km se alcanzan presiones metamórficas. ► -Presiones tectónicas o de sentido horizontal debido al movimiento de los continentes o placas litosféricas. ►

LAS ROCAS METAMÓRFICAS b) La temperatura se debe a 2 factores: -Al calor interno de la Tierra que aumenta 1ºC por cada Km. de profundidad. El origen es el enorme calor del núcleo de la Tierra. También se piensa que emisiones radioactivas del interior de la Tierra provocan éste calor. -Calor tectónico. La fricción entre placas tectónicas también genera temperaturas metamórficas. Cualquier roca en contacto con una roca magmática, que presente una elevada temperatura, sufre un metamorfismo térmico o de contacto dando lugar a las rocas corneanas, cornubitianas o mosqueadas

Causas del metamorfismocambios en la temperatura y la presión Temperatura: la temperatura se incrementa con la profundidad gradiente - geotérmico Rangos desde 20 -600 C / km, 25 -300 C / km es un buen average

Causas del metamorfismocambios en la temperatura y la presión PRESION: presión se incrementa con la profundidad Presión se incrementa 270 bars/km (~300). Kbar (1000 bars); 0. 27 or 0. 3 kb/km. Nota esta presión no siempre es equivalente – directamente (stress) [ Nota la presíón no causa calor!!]

Causas del metamorfismocambios en la temperatura y la presión FLUIDOS (H 2 O): actuan como catalizadores durante el metamorfismo; propician el intercambio de iones entre cristales en crecimiento, usualmente se incrementa el tamaño del grano mineral

Como pueden ocurrir los cambios en una roca La mayoría de los cambios durante el metamorfismo depende de: ►grado del metamorfismo ►duración del metamorfismo ►composición de las rocas

Grados Metamórficos Referidos a la intensidad del metamorfismo. Alto grado: Alta Temperatura Bajo grado: Baja Temperatura La altura en grados, alarga el tamaño del grano

Grado Metamórfico

Grado de metamorfismo Grado metamórfico Roca Bajo Medio Alto Pelita Filita Micaesquisto Gneiss Basalto Metabasalto Anfibolita Caliza marmórea Mármol

Tipos de metamorfismo Regional: Cambios en la temperatura y la presión relacionados con los cambios que se producen en las rocas debido a las fuerzas tectónicas. Subclases ► Metamorfismo de Zona de Subducción ► Metamorfismo Orogénico ► Metamorfismo de Pisos Oceánicos

Metamorfismo regional: el metamorfismo esta determinado por el par presión - temperatura, definiéndose de esta manera una serie de "grados" y "facies" metamórficas. Es el caso mas común del metamorfismo y también el mas complejo, y para su estudio es necesario un conocimiento profundo de la cartografía geológica y estructural de la zona relevada, así como de la petrografía de cada tipo litológico involucrado. Es interesante prestar atención a las variaciones de P y fundamentalmente la temperatura a lo largo del "evento metamórfico".

Metamorfismo de Zona de Subducción High P, low T

Metamorfismo Orogénico – causado por la colisión continental

Metamorfismo de Pisos Oceánicos (metamorfismo hidrotermal)

Tipos de Metamorfismo El metamorfismo de contacto: producido en salbandas o aureolas alrededor de cuerpos intrusivos en vías de enfriamiento. En estos casos T>>P permitiendo la recristalización y transformación de las rocas que están próximas al contacto

Tipos de Metamorfismo El metamorfismo de contacto: producido en salbandas o aureolas alrededor de cuerpos intrusivos en vías de enfriamiento. En estos casos T>>P permitiendo la recristalización y transformación de las rocas que están próximas al contacto

Tipos de Metamorfismo

Tipos de Metamorfismo Impacto: Cambios causados por el incremento transitorio de la presión actua al ocurrir el impacto de un meteorito

Minerales Metamórficos Máficos - clorita, hornblenda, biotita, garnierita, epidota Félsicos - cuarzo, muscovita, cianita-andalucitasillimanita

LAS ROCAS METAMÓRFICAS Aspecto o textura. Cuando a una roca se somete a presiones y temperaturas elevadas va a tener 4 posible aspectos: a) Masiva o sin foliación: algunos minerales como el cuarzo o la calcita resisten enormes presiones y no adquieren un aspecto laminado por estas presiones. Sus cristales se compactan e incluso se funden unos con otros dándole aspecto homogéneo, cristalino y compacto (textura masiva). Son ej. Mármol, Cuarcita (formada por cristales brillantes de cuarzo resultado de que arenas de río, playas. . . han sido compactadas por presiones y temperaturas metamórficas). b) Foliada: las rocas presentan una laminación apenas detectable o visible suelen ser de tonalidades oscuras (clorita). Ej. Pizarra (se forman con presiones temperaturas de bajo grado de 1 a 5 kb y las láminas siempre serán perpendiculares a la dirección que tenia la presión litostática de los sedimentos encima de ella). Las pizarras derivan de las arcillas sedimentarias y aun pueden presentar algún resto de fósiles que aun quedan por destruir por estas presiones. Si a una pizarra se le presiona y se destruye sus fósiles se denomina Filita con aspecto más verdoso y satinada y más laminada.

LAS ROCAS METAMÓRFICAS c) Esquistosa: la laminación es claramente visible con aspecto satinado o brillante a la aparición de cristales de mica blanca (Esquistos) o bien con laminas de mica negra (Micacitas). d) Bandeado: La laminación es muy visible pero se alterna con bandas claras (generalmente de silimanita, ortosa y cuarzo), con bandas oscuras de minerales melanocratos (augita u hornblenda). Ej. Gneis.

Foliación Metamórfica

Dirección de las Fuerzas de Compresión

LAS ROCAS METAMÓRFICAS Las rocas Foliadas se organizan por el tamaño del grano, así como, por el incremento del grado Pizarra - filita - esquisto - gneiss

Pizarra Andrew J. Martinez/Photo Resrachers

Clivaje de las Pizarras Martin Miller Fig. 8. 6

Pizarra con Foliación y Relicto de bandeado Fig. 8. 4

Esquisto Biophoto Associates/Photo Researchers

Esquisto

Gneis Breck P. Kent

Granoblástica (no foliadas) rocas metamórficas Rocas Verdes, granulitas, cuarcita, algunos mármoles Hornfels –producto del metamorfismo de contacto

Cuarcita Breck P. Kent

Cuarcita

Mármol Breck P. Kent

Mármol

Textura Porfiroblástica Cristales grandes de porfiroblastos en una matriz de grano fino

Porfiroblastos de Garnierita Matriz Esquistosa Chip Clark

Gneis augítico

Fig. 8. 15 Isogradas del Metamorfismo de Contacto en Areniscas y Pizarras

Facies Metamórficas ► Presión -Temperatura ► Cada facies es característica de un ambiente tectónico particular minerales que son condiciones. y tendrá un grupo de diagnósticos para esas ► Sin embargo, los minerales en una roca pueden ser una pista para conocer el historial de la (P, T) de la roca.

LAS ROCAS METAMÓRFICAS Clasificación Las rocas metamórficas se clasifican según el origen de la roca de partida y de la intensidad y tipo de metamorfismo que han sufrido (serie metamórfica). Series Metamórficas. Conjunto de rocas metamórficas asociadas o próximas entre sí y que se han formado a partir de un tipo de roca determinada. Debido al origen de esta roca se distinguen:

LAS ROCAS METAMÓRFICAS a) Serie pelítica o arcillosa: aquellas rocas que se forman cuando presiones y temperaturas sobre las arcillas sedimentarias las transforman progresivamente en pizarras, filitas, esquistos, micaesquisto y gneis.

LAS ROCAS METAMÓRFICAS b) Serie calcárea: a partir de caliza de origen sedimentario, por presiones (6 -8 kb) y temperaturas (entorno a 400º) medias o altas. Las calizas son rocas donde predomina la calcita. Este mineral apenas se encuentra cristalizado en grandes cristales y el aspecto es blanco sin ningún tipo de brillo. Sin embargo, la temperatura y presiones funden los cristales de calcita y le dan a la roca (mármol) un aspecto masivo (compacto) y con cristales que brillan como lentejuelas

LAS ROCAS METAMÓRFICAS c) Serie margosa: las margas son rocas sedimentarias formadas a partir de arcillas y calizas. Cuando son sometidas a presiones y temperaturas bajas se transforman en esquistos verdes con abundancia de clorita.

LAS ROCAS METAMÓRFICAS d) Serie basáltica: los basaltos sometidos a metamorfismo pierden su contenido en olivino y adquieren progresivamente en granates. e) Serie granítica: los minerales del granito soportan perfectamente las temperaturas y presiones del metamorfismo y se mantienen , casi sin cambios, hasta que solo presiones y temperaturas elevadísimas lo transforman en gneis. Textura en bandeado. f) Serie arenosa o cuarcítica: arenas fluviales o costeras, que son ricas en granos de cuarzo solo sufren una progresiva compactación de estos granos con temperaturas y presiones metamórficas. El resultado son las cuarcitas. Textura masiva.

Placas tectónicas y Metamorfismo Esquistos azules