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TEMA 3: ROCAS NATURALES
UTILIZADAS EN CONSTRUCCIÓN Y ORNAMENTACIÓN
En este tema se describen la
naturaleza y las características más relevantes de los distintos grupos
y subgrupos generales de rocas, enfatizando los tipos más interesantes
desde el punto de vista de su uso como materiales de construcción y
ornamentación.
Como complemento de lo aquí
expuesto, puede consultar las siguientes páginas desarrolladas por
Antonio García Casco:
·
Aspectos básicos ilustrados de
petrología
·
Aspectos básicos desarrollados de
petrología
Rocas Ígneas
Características texturales
De los cinco tipos texturales
básicos, las rocas ígneas pueden presentar texturas secuenciales,
vítreas y clásticas. Las clásticas son exclusivas de las rocas
volcánicas fragmentales, las vítreas de las rocas volcánicas lávicas y
las secuenciales de las rocas plutónicas, subvolcánicas y volcánicas
lávicas. Una vez establecido el patrón textural básico, hay que
describir las características geométricas y morfológicas de los
componentes. Estas se describen a continuación.
Cristalinidad
Proporciones relativas de
vidrio y cristales. Los términos aplicables son los siguientes:
·
Holocristalina: Compuestas del 100%
de cristales.
·
Holohialina: Compuestas del 100% de
vidrio.
·
Hipocristalina o hipohialina:
Compuestas por proporciones variables de vidrio y cristales. Debe
indicarse las proporciones relativas de ambos.
Típicamente, las rocas
holohialinas e hipohialinas son volcánicas, mientras que las
holocristalinas son todas las plutónicas y subvolcánicas y parte de las
volcánicas.
Granularidad
Tamaños absolutos y relativos
de los cristales. Esta propiedad abarca tres tipos de conceptos
distintos:
a) Qué se puede distinguir o
no de visu. En función de esto, se diferencian dos grandes grupos:
·
Faneríticas: Todos los cristales y
componentes pueden distinguirse de visu.
·
Afanítica: No todos los cristales
pueden distinguirse, ni siquiera con una lupa de mano, debiendo recurrir
al microscopio. Existen dos subtipos, microcristalina, cuando los
cristales son reconocibles al microscopio, y criptocristalina, cuando no
lo son.
b) Tamaños absolutos de los
cristales y componentes. Se diferencian los siguientes tamaños:
·
Muy grueso: > 30 mm
·
Grueso: 5-30 mm
·
Medio: 1-5 mm
·
Fino: < 1 mm
·
Muy fino: < 0.1 mm
c) Tamaños relativos de los
cristales. Se diferencian dos grupos:
·
Equigranulares: Los cristales de los
distintos minerales son aproximadamente de mismo tamaño de grano.
·
Inequigranulares: Los cristales
presentan tamaños variados. Existen distintas variedades de este tipo de
texturas, siendo una de las más comunes la textura porfídica, que supone
cristales relativamente grandes (denominados fenocristales) englobados
en una matriz de grano más fino. Esta textura además da nombre a un tipo
de roca ígnea, los pórfidos.
Hábito y formas cristalinas
En cuanto a las formas
cristalinas desarrolladas por los cristales los términos aplicables son
los ya conocidos de idiomorfos, hipidiomorfos y xenomorfos discutidos en
el Tema 2. Existen términos equivalentes, como son:
Euhédricos = Idiomorfos =
Automorfos
Subhédricos = Hipidiomorfos =
Hipautomorfos
Anhédricos = Alotriomorfos =
Xenomorfos
En cuanto a los hábitos
cristalinos, los términos utilizados también fueron expuestos en el Tema
2. Los hábitos más generales son: ecuante o equidimensional, tabular,
laminar, prismático y acicular.
Textura global y particulares
Los diferentes tipos de
disposición y relación entre los componentes de las rocas son muy
variados. La terminología es relativamente complicada por lo que no
entraremos en ella. Sin embargo, podemos dar algunos nombres generales
que involucran los conceptos anteriores de cristalinidad, granularidad y
formas cristalinas. Por ejemplo, una relación textural podría ser
granular hipidiomorfa, lo cual significa que los cristales están
relacionados de manera que todos son aproximadamente del mismo tamaño, y
en parte presentan caras cristalinas y en parte no. De entre las
texturas particulares, pueden nombrarse las texturas poiquilíticas,
donde unos cristales de tamaño mayor engloban a otros de tamaños
menores, o las gráficas y mirmequíticas, muy comunes en granitos y
formadas por intercrecimientos más o menos regulares de cuarzo y
feldespatos; las texturas vesiculares o vacuolares, comunes en rocas
volcánicas lávicas y que implican la existencia de espacios rellenos o
no por minerales, se forman por concentración de gases volcánicos en la
lava.
Rocas plutónicas comunes y utilizadas como material de construcción
Las rocas ígneas plutónicas
son por definición holocristalinas, esto es, sus componentes son todos
minerales (no existe vidrio) que generalmente pueden observarse
visualmente sin ayuda del microscopio (faneríticas). Las texturas
presentes son muy variadas, desde tamaño de grano muy grueso (>30 mm),
grueso (5-30 mm), medio (1-5 mm) a fino (<0.1-1 mm), y de equigranulares
(los cristales de los distintos minerales son aproximadamente de mismo
tamaño de grano) a fuertemente inequigranulares (e.g. porfídicas), etc.
La clasificación de las rocas
plutónicas se basa en las proporciones relativas de sus componentes
principales (que son función de la composición original del magma). De
una manera muy simple, los grandes grupos son los siguientes:
Acidas.
Rocas compuestas por minerales de colores claros, ricos en silicio y/o
sin Fe-Mg (denominados leucocráticos o félsicos), como cuarzo,
feldespato potásico y plagioclasas más bien sódicas. El tipo más común
es el granito y la granodiorita (en sentido amplio). Estas
rocas se caracterizan pues por presentar colores claros, en general en
tonos de grises, pudiendo distinguirse el cuarzo y los feldespatos como
minerales fundamentales. Otros minerales presentes en cantidades
variables, pero siempre subordinadas respecto de los anteriores, son
moscovita, biotita, anfíbol, óxidos (magnetita, ilmenita), apatito,
zircón...
Los granitos son rocas muy
abundantes, con muchas variedades y suelen ser rocas bastante
resistentes a la alteración, aunque algunos minerales son susceptibles
de transformarse (los feldespatos pueden producir minerales de la
arcilla secundarios), por lo que han sido muy utilizados como material
de construcción. Ejemplos españoles son el Escorial, gran parte del
conjunto monumental de Cáceres, y algunas de las grandes obras de
ingeniería romanas en la parte occidental de la península, como el
teatro y circo romanos de Mérida, construidos todos ellos con distintas
variedades de granitos de edad paleozoica muy abundantes en el
denominado geológicamente Macizo Hercínico. Aunque las variedades de
granitos utilizados en la península son muchas, una muy común es el
granito (y granodiorita) porfídico de grano grueso con megacristales de
feldespato potásico. Ejemplos renombrados son los granitos Egipto como
los de Aswan, utilizados desde el 4000 a.C. Es un tipo de granito s.l.
con anfíbol hornbléndico, de color rosado. Se le conoce mundialmente
como el granito de las agujas de Cleopatra, ya que se ha utilizado para
un gran número de obeliscos actualmente diseminados por el mundo.
Básicas.
Rocas compuestas por minerales de colores oscuros, en general pobres en
silicio y ricos en Fe-Mg (denominados melanocratos, máficos o
ferromagnesianos), como biotita, anfíboles, piroxenos, olivino y óxidos
de Fe-Ti. El tipo más común es el gabro. Estas rocas se
caracterizan por ser de colores oscuros, en general negras o en tonos de
verde, no soliendo presentar cuarzo en abundancia (a veces ni siquiera
existe) ni feldespato potásico. El único mineral de color claro que
puede distinguirse es la plagioclasa, que será de composición cálcica.
Aunque también son rocas
relativamente resistentes a la alteración, no son tan abundantes como
los granitos, por lo que no han sido muy utilizadas como materiales de
construcción.
Ultrabásicas.
Rocas compuestas exclusivamente por minerales feromagnesianos (olivino y
piroxenos esencialmente), muy oscuras. El tipo más común es la
peridotita. Son rocas muy oscuras, negras o verdosas, no presentando
minerales claros excepto pequeñas cantidades de plagioclasa cálcica.
Este tipo de rocas suelen
presentarse en la naturaleza relativamente transformadas. Los minerales
primarios (olivino y piroxenos) se alteran a minerales de tipo
serpentina (filosilicatos hidratados) durante procesos que afectan a la
roca una vez formada, transformándola en una roca metamórfica
(serpentinitas). El resultado es que no son rocas con buenas
características mecánicas para la construcción, aunque sí se han
utilizado como material de ornamentación. El ejemplo más cercano lo
tenemos en los motivos ornamentales de algunos edificios granadinos como
los encontrados en la fachada principal de la Chancillería. Este
material procede de rocas ultrabásicas localizadas en Sierra Nevada
(e.g. barranco del San Juan) que han sido transformadas a serpentinitas
durante la orogenia alpina.
Rocas volcánicas comunes y utilizadas como material de construcción
Las rocas ígneas volcánicas
pueden ser holocristalinas (100% de cristales), holohialinas (100% de
vidrio) o hipohialinas (mezcla de cristales y vidrio). Cuando presentan
cristales, suelen ser rocas con texturas porfídicas, pudiendo observarse
los fenocristales con tamaños y formas variadas inmersos en la matriz de
grano fino a muy fino (o afanítica: microcristalina si se pueden
distinguir cristales con el microscopio o criptocristalina si no es
así).
La clasificación petrográfica
de las rocas volcánicas se basa igualmente en las proporciones relativas
de los minerales más abundantes. Sin embargo, el hecho de presentar
matriz cripto- o microcristalina y/o vidrio dificulta su clasificación
petrográfica, por lo que más frecuentemente que en las rocas plutónicas
se utilizan clasificaciones de tipo químico. En cualquier caso, los
criterios son los mismos, estableciéndose grandes grupos equivalentes
composicionalmente a los definidos en las rocas plutónicas.
Acidas.
Son rocas constituidas por minerales claros, leucocratos (cuarzo,
feldespatos), que en el caso de ser una roca no holohialina suelen
presentarse como fenocristales. Los tipos más comunes son las
riolitas y dacitas. El color de estas rocas puede o no ser
claro, ya que la matriz puede imprimirles un color más o menos oscuro.
Básicas.
Son rocas constituidas por minerales oscuros fémicos (olivino,
piroxenos, anfíboles) y plagioclasas cálcicas. Estos minerales suelen
encontrarse como fenocristales. La matriz suele ser de color oscuro
debido a la presencia de abundantes microcristales de óxidos. Los tipos
más abundantes son basaltos y andesitas.
Por otra parte, un grupo
importante de rocas volcánicas ácidas son rocas fragmentales (llamadas
piroclásticas), formadas a partir del material proyectado
violentamente al exterior durante eventos explosivos. Este tipo de rocas
se denominan en general tuff o tobas volcánicas.
En general, las rocas
volcánicas suelen presentarse más o menos transformadas debido a los
procesos volcánicos tardíos que las afectan, tales como circulación de
gases volcánicos, aguas termales etc, formándose minerales secundarios,
como ceolitas (tectosilicatos hidratados), que frecuentemente se
localizan en las vacuolas.
Son rocas muy porosas y a
veces muy permeables (sobre todo las piroclásticas), lo cual les
confiere fuerte tendencia a la alteración, independientemente de su
estado de alteración natural (i.e. postvolcánico). Aun así, han sido
utilizadas como material de construcción en áreas geográficas
volcánicas. Por ejemplo, en España han sido utilizadas en las Islas
Canarias. Así, en Las Palmas prácticamente todos los edificios
históricos están construidos con una roca piroclastica (volcánica
fragmental) denominada ignimbrita. Las rocas volcánicas lávicas más
utilizadas son las de tipo básico (e.g., basaltos). Ejemplos son los de
Alemania (basaltos-traquitas de Eiffel, en la catedral de Colonia). Otra
roca volcánicas es el llamado "porfido rosso antico" (o
Porphyrites leptopsephos de Plinio, o Lapis porphyrites o
porporfido imperial) de Egipto (el nombre de pórfido procede
de la palabra griega para “violeta”), una andesita con abundantes
fenocristales idomorfos de anfíboles muy utilizada al parecer por
primera vez por romanos, y subsecuentemente en el imperio bizantino
(Sta. Sofía, Constantinopla) y en la Italia medieval (e.g., Venecia).
Rocas subvolcánicas como los pórfidos también han suministrado material
de construcción desde épocas antiguas. El “propio verde antico”
(o Marmor Lacedaemonium Viridie, de Plinio, o pórfido
serpentino, aunque no es una serpentinita), procede de Laconia,
Grecia, y es una roca porfídica de composición básica. En la parte
central de Italia (concretamente en Nápoles) se ha utilizado mucho una
roca piroclástica muy porosa denominada "tufo napoletano",
constituida por fragmentos de cristales, vidrio y material cripto o
micriocristalino volcánicos inmersos en una masa constituida en mayor o
menor medida por minerales secundarios (ceolitas). Tobas piroclásticas
también se han utilizado en las áreas volcánicas de Sudamérica (e.g,
Arequipa, Perú).
Rocas Sedimentarias
Las rocas sedimentarias se
forman en la superficie de la tierra por procesos de erosión y
alteración de rocas preexistentes, lo que supone su disgregación, la
formación de clastos y la disolución de componentes en soluciones
acuosas, el transporte de los mismos, el depósito de fragmentos de
rocas, de organismos o material de precipitación química en zonas
apropiadas (cauces de ríos, lagos, mares, etc.) y transformaciones
originadas en el ambiente sedimentario o una vez enterradas por debajo
de la superficie atmosférica o acuosa (transformaciones diagenéticas).
Por esta razón, suelen presentar una disposición en capas denominada
estratificación. Por tanto, los componentes principales de las rocas
sedimentarias son:
·
Terrígenos:
Cristales sueltos, fragmentos de cristales o fragmentos de rocas
procedentes de rocas preexistentes por procesos de alteración y
disgregación. Su morfología y tamaño están directamente relacionadas con
el transporte sufrido desde el área fuente al área de depósito.
·
Ortoquímicos:
Materiales formados por precipitación química directa en la propia zona
de sedimentación, durante o inmediatamente después del depósito.
·
Aloquímicos:
Materiales de origen químico u órgano-químico formados en la propia
cuenca de sedimentación pero que se incorporan al sedimento como
clastos. Estos materiales han podido sufrir un leve transporte dentro de
la cuenca, pero su origen está muy relacionado con el de la roca
sedimentaria donde se encuentra.
Las características texturales
que se utilizan para describir las rocas sedimentarias varían según se
trate de rocas detríticas (más del 50% de terrígenos) o
no detríticas (menos del 50% de terrígenos), que a su vez
pueden subdividirse en organógenas (depósito de fragmentos
animales y/o vegetales) y de precipitación química. Aunque
estas características son distintas lógicamente de las de las rocas
ígneas y metamórficas (en particular las referidas a procesos
genéticos), algunos términos descriptivos se utilizan indistintamente,
tales como texturas granudas, microcristalinas, criptocristalinas, etc.
A continuación, se describen brevemente.
De los cinco tipos texturales
básicos, las rocas sedimentarias presentan, según su origen, los tipos
clástico (rocas detríticas en sentido amplio) y secuencial (rocas
organógenas y de precipitación química), o una combinación de ambos.
Rocas detríticas
Todas las rocas detríticas
presentan textura clástica, esto es, formadas por
clastos embutidos en una matriz de grano más fino,
y pueden estar cementadas o no por material ortoquímico y/o diagenético
(formado con posterioridad al depósito del sedimento). El cemento suele
estar formado por material carbonatado, silíceo
o ferruginoso como casos más generales.
Las características que
definen la textura de las rocas sedimentarias detríticas se tratan
brevemente a continuación.
Tamaño, morfología y naturaleza de los clastos
El tamaño de grano de los
componentes clásticos es el criterio fundamental para clasificar las
rocas sedimentarias detríticas, siendo su morfología y su naturaleza
composicional criterios adicionales para adjetivar las rocas.
Los clastos se clasifican
según su tamaño en:
·
Grava:
> 2 mm
·
Arena:
2 mm - 62 micras (1 mm = 1000 micras)
·
Fango:
< 62 micras
Aunque existen expresiones
numéricas para describir la forma de los granos, visualmente se pueden
clasificar en función de sus grados de redondez y de
esfericidad. El primero varia desde muy redondeados,
redondeados, subredondeados, subangulosos, angulosos y muy angulosos. El
segundo oscila entre granos de alta y baja esfericidad.
Las ruditas son
rocas que presentan fragmentos con tamaños mayores de 2 mm de diámetro
(i.e., tamaño de grava); cuando los cantos son redondeados (ver más
adelante) las ruditas se denominan conglomerados, y cuando los
cantos son angulosos, brechas. En función de la composición de
los clastos, las ruditas pueden ser calcáreas, graníticas, cuarcíticas,
etc.
Las areniscas
presentan fragmentos con tamaños entre 2 y 0.0625 mm (i.e., tamaño
de arena); cuando están compuestas esencialmente por granos de cuarzo se
denominan cuarcitas, cuando lo están por fragmentos de
feldespatos se denominan arcosas, cuando lo están por fragmentos
de rocas y minerales variados se denominan grauvacas, y cuando
los fragmentos son esencialmente calizos, se denominan calcarenitas.
Las lutitas
presentan componentes con tamaños de grano menor de 62 micras (i.e.,
tamaño de fango). Dentro de ellas se distinguen las arcillas o
arcillitas, que presentan tamaños de grano menores de 0.004 mm (4
micras), estando compuestas por minerales de las arcillas, que son el
producto de alteración de otros minerales como los feldespatos, o el
producto de procesos diagenéticos y las limolitas, que presentan
tamaños de grano entre 0.0625 y 0.004 mm (4 micras), y que están
compuestas tanto por material detrítico fino (i.e., clástico) como
minerales de las arcillas (clástico y/o diagenético) que forman parte
del cemento. Cuando las arcillitas se compactan y pierden agua, se
transforman en rocas diagenéticas o metamórficas de grado muy bajo
denominadas de forma amplia pizarras.
Como es fácil entender, las
rocas detríticas suelen presentar más de un tipo de tamaño de grano. En
estos casos, la roca se clasificaría con el nombre correspondiente al
tamaño de grano más abundante y a continuación se calificaría con el
adjetivo apropiado en función del tamaño subordinado (e.g. arenisca
arcillosa). La cuantificación del tamaño de grano se realiza mediante un
análisis del grado de desviación de los tamaños encontrados a partir del
máximo estadístico. Si bien existen diferentes formulaciones numéricas
para describir las heterogeneidades en el tamaño de grano, la más común
es la dispersión de la distribución estadística o coeficiente de
clasificación (So), definido numéricamente como:
So = (Q3/Q1)
siendo Q3 y Q1
los cuartiles tercero y primero, respectivamente, de una curva de
frecuencias acumulativa de tamaños de grano. Los cuartiles tercero y
primero son los valores de las frecuencias acumuladas correspondientes
al 75% y 25%, respectivamente, del conjunto de medidas de una curva de
frecuencias acumulativas.
Visualmente, la dispersión del
tamaño de grano puede estimarse visualmente de forma cualitativa (de
visu y con ayuda del microscopio petrográfico y/o electrónico),
utilizándose los términos de rocas muy bien, bien, moderadamente y mal
clasificadas. El grado de dispersión de los tamaños de grano es muy
importante desde el punto de vista del análisis de la alteración, ya que
tiene una influencia directa sobre el grado de porosidad y permeabilidad
de la roca.
Madurez
Existen dos tipos de madurez.
Madurez mineralógica,
referida al grado de estabilidad de los componentes minerales
encontrados en el sedimento. Un sedimento mineralógicamente maduro es
aquel que contiene una proporción elevada de minerales o fragmentos de
rocas estables químicamente en las condiciones sedimentarias (e.g.
arcillas) y/o físicamente resistentes a la alteración (e.g. cuarzo,
circón, turmalina, apatito...); un ejemplo sería areniscas cuarcíticas.
Un sedimento inmaduro mineralógicamente es aquel que contiene
proporciones elevadas de minerales o fragmentos de rocas inestables en
las condiciones de sedimentación (e.g. feldespatos); un ejemplo sería
areniscas feldespáticas o arcosas.
Madurez textural,
referida al contenido en material fino, al grado de redondez de los
clastos y dispersión de los tamaños de grano del sedimento. Sedimentos
inmaduros texturalmente son aquellos que tienen más del 5% de matriz
fina, los cantos están poco redondeados y la dispersión de los tamaños
de grano es elevada (coeficiente alto). Sedimentos supermaduros son
aquellos que no presentan fracción fina, los cantos están bien
redondeados y la dispersión de los tamaños de grano es baja (coeficiente
bajo). Entre ambos existen términos intermedios denominados submaduros y
maduros.
Matriz y cemento
Todas las rocas sedimentarias
detríticas presentan, además de clastos (fragmentos de minerales y/o
rocas erosionadas), una matriz de grano más fino y un cemento que dan
cohesión al sedimento. Así, es normal que las ruditas presenten una
matriz de tamaño grava y/o fango, y las areniscas una matriz de tamaño
fango. La composición de los granos de la matriz suele ser similar a la
de los clastos que sustenta, ya que su formación es contemporánea con la
sedimentación de los clastos, excepto cuando el tamaño es de tipo fango,
en cuyo caso está compuesta por minerales de la arcilla y oxhidróxidos
de Fe. La abundancia de matriz, no obstante, es muy variable, pudiendo
en algunos casos ser prácticamente inexistente. Esto implica que las
propiedades físicas y mecánicas de las rocas puedan variar bastante para
un mismo tipo de roca.
El cemento es un
material formado con posterioridad al depósito de los clastos y la
matriz, resultante de procesos de precipitación a partir de soluciones
acuosas iónicas o coloidales que circulan e interaccionan con las rocas.
Los cementos pueden tener un tamaño de grano variable, mayor o menor que
el de los clastos y/o matriz, según sea su naturaleza y el proceso
genético que los formó. Su existencia en las rocas detríticas es uno de
los factores que producen una reducción en su porosidad y, en general,
un mayor grado de resistencia mecánica y de cohesión entre sus
componentes clásticos y matriz siempre que la naturaleza del cemento se
adecuada. Por lo tanto, los cementos ejercen una función de
consolidante natural que los hace de especial interés en el estudio
de los materiales pétreos utilizados como materiales de construcción.
Los cementos más abundantes
son carbonáticos, silíceos o ferruginosos:
·
Los cementos silíceos están
constituidos por cuarzo microcristalino, sílice microcristalina o
criptocristalina (chert), o material amorfo opalino. Las rocas
cementadas por las variedades de sílice suelen presentar características
mecánicas que le imprimen alta resistencia a la deformación (son rocas
muy duras y resistentes a los procesos de alteración), siempre que todos
los poros estén rellenos y no exista una matriz fina de carácter
arcilloso.
·
Los cementos carbonáticos
suelen estar compuestos por calcita (ver cementos en el apartado de
rocas carbonatadas). En general este tipo de cementos suele darle a la
roca buenas condiciones de resistencia y durabilidad (siempre y cuando
los poros estén rellenos y la permeabilidad sea baja o nula).
·
Los cementos ferruginosos
están compuestos por óxidos y oxhidróxidos de Fe (y algo de Mn). Las
variedades mineralógicas mayoritarias presentes son una combinación de
hematites (Fe2O3), goetita (HFeO2),
lepidocrocita (FeO(OH)) y limonita (Fe(OH)3). La cementación
con materiales ferruginosos suele ser incompleta, y las rocas suelen ser
poco resistentes a los procesos de alteración y mecánicamente débiles.
Aunque la fracción
arcillosa de las rocas detríticas es considerada generalmente como
matriz, en algunos casos puede considerarse cemento cuando su origen no
es detrítico (en general, diagenético). En estos casos, la acción de los
agentes degradantes puede ser muy importante, debido a la facilidad de
hidratación y deshidratación continuada de algunos minerales de las
arcillas, lo cual lleva a la pérdida progresiva de cohesión de las
rocas. Además, las características mecánicas son malas, dadas las
facilidades de deformación de las rocas a favor del material arcilloso.
Morfológicamente, los cementos
se pueden clasificar en:
·
Cementos de contacto:
Una pequeña película de material mineral que envuelve y une los granos
entre ellos en los puntos de contacto. La porosidad de las rocas
sedimentarias con este tipo de cementos es alta, a menos que el
empaquetamiento sea completo o suturado.
·
Cementos de poros:
El cemento rellena los poros entre los granos y matriz,
independientemente de que exista un cemento de contacto previo entre los
granos.
·
Cementos basales:
El cemento de poros se puede denominar basal si ocupa grandes volúmenes
de la roca con empaquetamientos flotantes de los granos. En estos casos,
lo normal es que la roca haya sufrido un proceso de cementación
postdeposicional que ha afectado a toda o parte de la matriz (como es
común en algunas rocas carbonatadas).
Todo lo relativo a la matriz y
cemento de las rocas detríticas constituye un aspecto muy importante en
el estudio y cuantificación de la alteración de materiales rocosos
detríticos y de los métodos de restauración, especialmente las
consolidaciones, como se verá más adelante.
Porosidad y empaquetamiento
Características importantes de
las rocas detríticas son la porosidad y el empaquetamiento de los
clastos, particularmente por su gran influencia en su comportamiento
ante los procesos de alteración y en los métodos de restauración.
La porosidad es
el volumen total de la roca ocupado por espacios vacíos (rellenos de
aire), y se expresa en porcentajes en volumen:
Porosidad: (Volumen de
poros)/(Volumen total) * 100
Desde un punto de vista
práctico, la porosidad que se mide es la porosidad abierta, esto es,
aquella fracción de la porosidad total definida por poros
intercomunicados entre sí. Esta porosidad da una idea de la
permeabilidad del material a soluciones fluidas (líquidas y gaseosas).
Aunque de particular incidencia en las rocas detríticas, la porosidad es
una propiedad intrínseca a todos los materiales pétreos naturales y
artificiales, por lo que se considerará con mayor detalle en el capítulo
5.
El empaquetamiento
de los clastos se define como la proporción de espacios vacíos o
rellenos por cemento o fracción arcillosa fina existentes entre los
granos o clastos. Esta característica controla (en parte) la porosidad
de la roca y la distribución del tamaño de poro, aspectos que son
esenciales al evaluar el transporte de agua por el interior del sistema
poroso de las rocas de construcción y ornamentación. El empaquetamiento
se mide por la densidad de empaquetamiento, definida en
relación con una línea hipotética trazada en la roca (generalmente en
lámina delgada) como la longitud de la línea que está ocupa por clastos
partido por la longitud total de la línea. Los tipos de empaquetamientos
son flotantes (clastos suspendidos), puntual (clastos
parcialmente suspendidos y parcialmente con contactos puntuales),
tangente (clastos en contactos puntuales y lineales pero con
espacios entre ellos), completo (clastos totalmente en contacto)
y suturado (clastos totalmente en contacto e interpenetrados,
desarrollado por procesos diagenéticos).
Rocas detríticas comunes y utilizadas como material de
construcción
De entre todos los tipos de
rocas detríticas, las más utilizadas como material de construcción y
ornamentación lo han sido las areniscas, aunque algunos conglomerados
también se han utilizado. Así, por ejemplo, calcarenitas o
calciruditas bioclásticas se ha utilizado en muchos de estos
monumentos como material de sillería, e incluso en portadas
monumentales. Estas rocas son abundantes en las cuencas postorogénicas
alpinas de Andalucía (e.g. depresión de Granada, Ronda,
Guadalquivir...). Suelen denominarse maciños o con nombres
locales (e.g., "piedra hostionera" en Cádiz). Están constituidas
por fragmentos de rocas calizas y bioclastos mayoritariamente, aunque
también presentan granos de cuarzo y de rocas metamórficas alpinas. La
matriz es escasa, al igual que el cemento que es de tipo carbonatado,
siendo por lo tanto fuertemente porosas y muy susceptibles al deterioro.
Este es el tipo de material más utilizado en las construcciones
renacentistas y barrocas de la ciudad de Granada (Catedral,
Chancillería, San Jerónimo, palacio de Carlos V...), e incluso en
algunas construcciones hispano-musulmanas de Granada (aunque en éstas el
material más común son los morteros).
La llamada arenisca de
Villamayor, una arenisca arcósica constituida por fragmentos de
feldespatos, cuarzo y granitos y matriz esencialmente arcillosa, ha sido
ampliamente utilizada en las construcciones históricas de Salamanca
(e.g., la Plaza Mayor, la Universidad, etc). Las columnas del Palacio de
Carlos V en Granada están hechas del llamado conglomerado del Turro
o piedra almendrilla, un conglomerado formado por cantos redondeados de
fragmentos de rocas esencialmente metamórficas variadas (cuarcitas,
cuarzo-esquistos, mármoles,...). Las limolitas y arcillas (o pizarras)
prácticamente no han sido utilizadas, excepto como piedra de techar.
Rocas de precipitación química y organógenas
Las rocas de
precipitación química incluyen una variedad de tipos como
rocas carbonatadas, "cherts" (rocas compuestas por sílice
criptocristalina, utilizadas para fabricación de objetos de silex) y
evaporitas (compuestas por sales solubles como yeso o halita). Las
rocas organógenas incluyen también una variedad de
tipos entre los cuales las carbonatadas son el más importante. De
todas las rocas no detríticas, las más importantes son las distintas
variedades de rocas carbonatadas. Por otra parte, y desde el punto de
vista de los materiales de construcción, estas rocas han sido las más
ampliamente utilizadas. Por esta razón trataremos sólo las rocas
calizas, considerándolas como un grupo de origen diverso, pero en
general con importante componente orgánico.
Al contrario que las rocas
detríticas, las rocas carbonatadas están compuestas por materiales
formados en su mayoría en, o muy cerca de, la cuenca de sedimentación.
No obstante, parte de sus componentes son materiales que pueden
considerarse como detríticos, por lo todos que los conceptos y
características discutidas en el apartado anterior les son aplicables,
junto con los que a continuación veremos. Los componentes minerales más
importantes de las rocas carbonatadas son la calcita (carbonato de Ca) y
la dolomita (carbonato de Ca y Mg). De hecho, gran parte de ellas
constan casi exclusivamente de calcita, denominándose la roca caliza,
o de dolomita, denominándose la roca dolomía. Cuando existen
ambos minerales la roca puede denominarse caliza dolomítica
(calcita>dolomita) o dolomía calcítica (calcita<dolomita).
La dolomita suele formarse con
posterioridad al sedimento carbonatado, generalmente por sustitución de
la calcita primaria. Este proceso se denomina dolomitización, y
puede ocurrir inmediatamente después del depósito del sedimento o mucho
más tarde, afectando a rocas calizas ya consolidadas. Las propiedades
ópticas de la calcita y dolomita son muy similares (incoloros, muy alta
birrefringencia, lo que supone colores de interferencia blancos de alto
orden con iridiscencias, buenas exfoliaciones, y frecuente maclado), por
lo que no pueden ser distinguidos al microscopio. Para ello se utilizan
técnicas de tinción relativamente simples sobre la misma lámina delgada
que permiten distinguir ambos minerales, y así clasificar la roca. Otra
forma de conocer la composición de las rocas carbonatadas es añadir una
solución acuosa de HCl diluida: si se produce efervescencia (i.e., se
libera CO2), la roca es caliza ya que la calcita se disuelve
en estas soluciones, al contrario que la dolomita. Por otra parte, en
algunos sedimentos recientes el aragonito puede estar presente en
cantidades apreciables, pero dado su carácter inestable en condiciones
superficiales, tiende a disolverse o a transformarse en calcita, por lo
que no forma parte de las rocas consolidadas antiguas.
A pesar de esta simplicidad
mineralógica, las rocas carbonatadas presentan una gran variedad de
componentes de distinto origen (orgánico e inorgánico), así como una
gran variedad de texturas.
Componentes de las rocas carbonatadas
De los tres componentes
esenciales de las rocas sedimentarias, las rocas carbonatadas no
detríticas deben contener menos del 50% de terrígenos (denominados
litoclastos). Los componentes principales son, por lo tanto,
aloquímicos y ortoquímicos.
Los componentes
ortoquímicos, definidos como materiales carbonatados inorgánicos
precipitados directamente a partir del agua, son difíciles de
identificar. Esto se debe a que los procesos orgánicos están muy
presentes en los procesos sedimentológicos de carbonatos, y a la
facilidad de recristalizaciones y precipitaciones postdeposicionales de
los mismos (i.e. cementos). No definiremos por lo tanto componentes
ortoquímicos, sino componentes carbonatados micríticos y
esparíticos.
·
La micrita es el
sedimento carbonatado de tamaño de grano inferior a 5 micras, por lo que
no pueden observarse granos discretos al microscopio, sino una masa
informe de tonos más o menos oscuros. Su origen puede ser estrictamente
debido a la precipitación directa a partir del agua marina (i.e.
ortoquímico s.s.), o a la desintegración de partes duras carbonatadas de
microorganismos, como algas verdes. Dado que en muchos casos no se puede
distinguir entre ambos tipos, su definición como ortoquímico s.s. no es
posible, aunque se puede considerar que son ortoquímicos en sentido
amplio. La micrita suele ser la fracción fina o matriz de los
carbonatos.
·
La esparita
consiste en granos de calcita de tamaño de grano superior a las 5
micras. Normalmente, cuando el tamaño de grano está entre 5 y 10-15
micras se denomina microesparita, reservándose el término
de esparita para los granos de tamaño superior. Este material se
encuentra rellenando poros, cavidades y fracturas, por lo que no es un
ortoquímico s.s., sino un cemento formado generalmente
después del depósito del sedimento carbonatado. La esparita debe ser
distinguida de granos de calcita y dolomita producto de
recristalizaciones del material original. Estas recristalizaciones
pueden afectar selectivamente a algún componente determinado (e.g.,
bioclastos), o a toda la roca, de manera que no se respetan los
contactos entre granos.
El cemento de la
rocas carbonatadas tiene orígenes muy variados. Invariablemente es un
cemento carbonático (calcítico o aragonítico). Puede formarse a partir
de aguas marinas que rellenan los poros del sedimento, muy cerca de la
interfase agua-sedimento. Su origen sería por lo tanto casi
contemporáneo del mismo, y su composición puede ser de aragonito o
calcita rica en Mg. En este caso, los cristales presentan normalmente
hábitos fibrosos o aciculares, irradiando de las paredes de los poros
sobre las que cristalizan. También puede formarse algo más tarde, cuando
el sedimento está ya cubierto por otros materiales y los poros pueden no
estar completamente rellenos de agua. Se forman entonces agregados de
calcita esparítica de tamaño de grano variable, aunque en general
grandes. En estos casos, los poros pueden quedar totalmente rellenos
(por precipitación continuada a partir de aguas que circulan por los
sedimentos) o no.
Aunque el cemento suele ser
esparítrico (i.e., de tamaño de grano mayor de 5 micras) en algunos
casos también puede ser micrítico. Por otra parte, como ya se indicó, la
cementación es uno de los principales procesos que producen reducción de
la porosidad (e indirectamente de la permeabilidad) en las rocas
sedimentarias (y alteradas). Todos los criterios morfológicos descritos
en el apartado de rocas detríticas son aplicables a los cementos
carbonatados de estas rocas.
Los componentes
aloquímicos son agregados organizados de sedimentos carbonatados
que se han formado dentro de la cuenca de depósito. Incluyen ooides
u oolitos, bioclastos, peloides, oncoides u
oncolitos, pisoides o pisolitos e intraclastos.
·
Ooides
u oolitos. Son granos esféricos o elipsoidales, de
diámetro menor de 2 mm, que presentan una estructura interna constituida
por láminas concéntricas regulares de calcita desarrolladas alrededor de
un núcleo de origen diverso (bioclasto, litoclasto...).
·
Peloides.
Son granos más o menos redondeados compuestos por micrita y no presentan
estructura interna. Su origen es variado, pero una gran parte de ellos
son productos fecales de animales comedores de fango, denominándose
entonces pellets.
·
Oncoides
u oncolitos. Son granos redondeados de diámetro mayor de 2
mm que presentan una capa exterior laminada concéntrica sobre un núcleo
de origen diverso. La formación de la capa superficial laminada se debe
al crecimiento de algas cianofíceas que atrapan material micrítico en
suspensión y lo fijan sobre ellas.
·
Pisoides
o pisolitos. Son granos redondeados de diámetro mayor de 2
mm similares a los oncolitos, que presentan igualmente una capa exterior
laminada concéntrica, pero cuyo origen es inorgánco, generalmente bajo
condiciones subaéreas.
·
Bioclastos (o fósiles).
Son partículas esqueletales residuos completos o fragmentados de las
partes duras de organismos secretores de carbonatos. Estas partes duras
son generalmente conchas de una gran variedad de organismos (e.g.
moluscos, gasterópodos, braquiópodos, equinodermos, artrópodos,
foraminífieros, corales, algas). Las partes duras de estos organismos
son originalmente de calcita o aragonito. En este último caso, al morir
el animal y depositarse su esqueleto o partes duras en el fondo de la
cuenca, el aragonito tiende a disolverse por ser inestable, dejando el
molde de sus partes duras. Estos huecos son normalmente rellenos por
aguas ricas en CO3Ca disuelto, precipitándose calcita
esparítica. Cuando las partes duras no han sufrido ningún tipo de
modificación, pueden observarse la estructura interna original de la
misma.
·
Intraclastos.
Son fragmentos de sedimentos carbonatados que fueron depositados sobre
la cuenca y que posteriormente fueron removilizados (retrabajados) para
dar granos sedimentarios nuevos. Su morfología y composición puede ser
muy variada, incluyendo cualquier tipo de aloquímicos y ortoquímicos en
cualquier proporción. Sin embargo, al tener la misma edad geológica que
el sedimento que los contiene, deben de presentar asociaciones de
fósiles compatibles con el mismo.
Compactación de las rocas carbonatadas
A parte de la cementación, la
compactación produce una importante reducción de la porosidad en los
sedimentos. Este proceso se da cuando el sedimento carbonatado queda
cubierto por otros materiales sedimentarios, soportando cierta presión.
Se producen entonces reajustes de los componentes para dar texturas más
compactas, fracturas de algunos componentes como conchas finas, la
adaptación de la matriz micrítica a los bordes de granos aloquímicos, y
la deshidratación del sedimento. En general, tras este proceso de
compactación, el sedimento puede considerarse ya una roca consolidada.
Además, se pueden producir
disoluciones debidas a la presión vertical que soportan, formándose
contactos de granos indentados y estilolitos, que son superficies
irregulares dispuestas de manera más o menos perpendicular al esfuerzo
principal mayor. En estas superficies se ha producido una disolución de
los componentes carbonatados, quedando como restos insolubles
componentes minoritarios como arcillas y oxhidróxidos de Fe. Estas
características pueden desarrollarse también durante procesos de
deformación ajenos a los sedimentarios propiamente dichos. De hecho,
muchos casos de estilolitos y contactos indentados se deben a causas
deformacionales.
Las superficies estilolíticas
representan un problema en los procesos de alteración y restauración, ya
que son zonas por donde puede penetrar y circular el agua, y por donde
la roca puede romperse fácilmente.
Porosidad de las rocas carbonatadas
Cualquier descripción
petrográfica de rocas carbonatadas (y en general de rocas sedimentarias)
debe incluir una evaluación del tipo morfológico de porosidad y del
grado de interconexión de los espacios vacíos, al menos de forma
cualitativa (ver capítulo 5). La porosidad de las rocas carbonatadas
puede ser de origen primario, formada en la roca desde su depósito, o
secundario, formada con posterioridad durante los procesos de
diagénesis, y/o alteración de la misma.
En las rocas carbonatadas los
tipos de porosidad y la interconexión de espacios vacíos son muy
variados, tales como intergranulares (localizada entre los granos
aloquímicos, en la matriz), intragranulares (localizada dentro de granos
particulares, como bioclastos), móldica (producto de disolución de los
bioclastos), fracturas (a lo largo de fracturas discretas), canalizada
(dispuesta según sistemas canales variados), vacuolar (en espacios
discretos más o menos esféricos), por brechificación (irregularmente
distribuida por rotura extensiva), debida a organismos excavadores y
comedores de fango (irregular, siguiendo canales por los que los
organismos se han desplazado; estas morfologías se suelen denominar "burrows",
término inglés que significa madriguera).
Rocas carbonatadas comunes y utilizadas como material de construcción
Las diferentes clasificaciones
de las rocas calizas se basan en las proporciones relativas de micrita y
esparita, así como en la naturaleza de los granos aloquímicos existentes
(oolitos, bioclastos, etc).
Sin entrar en muchos detalles,
consideraremos sólo grupos amplios. Así, los tipos constituidos
esencialmente por micrita los denominaremos calizas micríticas, y
los constituidos esencialmente por esparita y/o cementos calcíticos de
tamaño de grano esparítico las denominaremos calizas esparíticas.
En el caso de que contengan algún tipo de aloquímico particular, éste se
incluirá en el nombre; así, por ejemplo, podemos tener calizas
micríticas fosilíferas (o biomicritas), calizas esparíticas oolíticas (o
ooesparitas), etc. Por otra parte, existen tipos casi exclusivamente
organógenos, tales como rocas arrecifales o estromatolíticas, en cuyo
caso se denominan ampliamente calizas organógenas o biolititas,
pudiéndose especificar el tipo concreto de componentes orgánicos (e.g.
biolitita arrecifal). Otro tipo específico de calizas son los
travertinos, formados en ambientes de aguas continentales (ríos,
lagos, charcas...) por precipitación de calcita a partir del agua sobre
juncos y arbustos. Debido a su específico modo de formación, los
travertinos son rocas muy porosas y permeables.
Otra roca muy abundante son
las margas, o rocas compuestas por carbonatos y material
detrítico arcilloso en proporciones variables, pero en general en torno
al 50 % respectivamente. Son rocas poco compactas, por lo que no han
sido utilizadas como material de construcción, aunque son importantes
como materia prima para la fabricación de cales hidráulicas y cementos
(ver capítulo 4).
Todos los tipos de rocas
calizas se han utilizado extensivamente como material de construcción a
lo largo de la Historia, debido a su abundancia en la superficie
terrestre y a su fácil extracción y labrado. Sin embargo, estas ventajas
se contrarrestan con su relativa tendencia a la alteración, debido a que
son rocas reactivas ante la acción de los agentes degradantes
atmosféricos. De hecho, son especialmente sensibles a los efectos de la
polución atmosférica, por lo que los monumentos realizados con este tipo
de rocas localizados en áreas urbanas sufren un proceso de degradación
mucho más importantes y más rápido que aquellos que han sido construidos
con otros materiales silicatados más resistentes (e.g., cuarcitas,
granitos).
Ejemplos de monumentos
construidos y ornamentados con rocas carbonatadas hay muchos.
Particularizando en el entorno que nos rodea, tenemos la gran mayoría de
los monumentos andaluces de las provincias de Sevilla, Cádiz, Granada,
Córdoba y Málaga. Un tipo de caliza muy utilizada en los monumentos
andaluces son calizas micríticas más o menos fosilíferas.
Generalmente son de color grisáceo a blanco y grano muy fino (micrítico)
poco porosa y permeable, y presentando bioclastos a escala microscópica
y a veces macroscópica (e.g. ammomites). En Granada, ha sido muy
utilizada la caliza micrítica de Sierra Elvira, particularmente en las
fachadas monumentales de los edificios renacentistas y barrocos. Sin ser
una roca tan alterable como las calcarenitas bioclásticas, también sufre
procesos importantes de deterioro. Otra caliza muy utilizada en los
monumentos andaluces son los travertinos. Como se ha indicado
anteriormente son rocas muy porosas y permeables debido a su génesis en
ríos o áreas lacustres provistas de vegetación. A pesar de ello, son
rocas muy resistentes a la alteración debido la presencia de calcita
esparítica de grano muy fino en torno a los poros y huecos, y su alta
permeabilidad, que permite un rápido drenaje del agua absorbida. En
Granada, este tipo de caliza se ha utilizado, por ejemplo, en la
construcción de muros, como en el Hospital Real y en la Chancillería.
Otro ejemplo de su utilización es el Coliseo de Roma. Otros tipos de
rocas carbonatadas utilizadas como materiales de construcción son
bioesparitas de grano medio a grueso (e.g., calizas de crinoides de
Sierra Elvira, utilizadas en algunas portadas monumentales de Granada) y
micritas fosilíferas nodulosas de tonos rojizos muy abundantes en
la Cordilleras Béticas, (e.g., parte de la decoración interior del
Monasterio de la Cartuja de Granada).
Rocas Metamórficas
Debido a la actividad
tectónica de la corteza terrestre, las rocas ígneas y sedimentarias
formadas en ambientes determinados y bajo condiciones ambientales
precisas, pueden ser sometidas a nuevas condiciones (esencialmente de
presión y temperatura). Bajo las nuevas condiciones, y frecuentemente
bajo la acción de esfuerzos tectónicos (ligados, por ejemplo, a la
formación de cadenas montañosas), las rocas preexistentes se transforman
textural, estructural y mineralógicamente en estado sólido, dando lugar
a las rocas metamórficas. Su característica fundamental es el presentar
textura blástica (i.e., recristalización en estado sólido), y en los
casos de haber sufrido deformación, fábricas anisótropas.
Las características
petrográficas de estas rocas son especialmente complicadas, dados los
procesos de transformación en estado sólido que han sufrido,
generalmente acompañados de intensa deformación. Debido al carácter
gradual de las transformaciones metamórficas (y deformacionales), las
características de este tipo de rocas también gradan desde ígneas o
sedimentarias a puramente metamórficas. Dado que este tipo de rocas no
ha sido muy utilizado como material de construcción (exceptuando los
mármoles), no entraremos en muchos detalles, que complicarían
excesivamente su descripción.
Las clasificaciones de este
tipo de rocas se basan en la composición global de la misma, el origen
de la roca original o protolito (ígneo o sedimentario),
sus características texturales, estructurales y de fábrica, y en el tipo
de metamorfismo sufrido.
En cuanto al tipo de
metamorfismo sufrido, se subdividen en rocas de metamorfismo
regional y de metamorfismo de contacto. Las
primeras se forman en áreas orogénicas amplias, a lo largo de cientos de
km, soliendo presentar foliaciones e importantes deformaciones. Las
segundas se forman en torno a los contactos entre cuerpos magmáticos
intrusivos y las rocas encajantes, en respuesta al incremento de
temperatura que sufren las rocas adyacentes al ponerse en contacto con
los cuerpos ígneos. Este tipo de rocas no sufre esfuerzos dirigidos
especialmente intensos durante la blastesis mineral, por lo que suelen
ser rocas no foliadas (exclusivamente blásticas).
En cuanto al origen de la roca
original, se subdividen en rocas ortoderivadas, esto es,
originalmente ígneas, y paraderivadas, esto es,
originalmente sedimentarias.
En cuanto al criterio
composicional, se pueden diferenciar grandes grupos tales como rocas de
composición máfica y ultramáfica
(procedentes de rocas ígneas máficas como grabros y ultramáficas como
peridotitas), pelítica (rocas sedimentarias
detríticas arcillosas) y gneísica (rocas ígneas
ácidas como granitos y riolitas, y sedimentarias de tipo areniscas
arcósicas), carbonáticas (calizas) y
calcosilicatadas (calizas impuras con cierta proporción
de componente arcilloso y margas).
Por otra parte, las
condiciones metamórficas de presión y temperatura pueden ser más o menos
altas, por lo rocas de la misma composición presentan minerales y
texturas distintas en función de la intensidad de las condiciones
metamórficas o grado metamórfico. Se diferencian así rocas de
grado muy bajo (entre 100 y 200-250 °C), bajo (entre
200-250 y 400-450 °C), medio (entre 400-450 y 600-650 °C) y
alto (más de 600-650 °C).
Texturas
Las texturas principales que
pueden encontrarse en las rocas metamórficas son cuatro, que se
describen a continuación.
·
Textura granoblástica.
Los cristales forman un mosaico de granos más o menos equidimensionales.
Los contactos entre granos tienden a formar 120º en puntos donde se
juntan tres de ellos (denominados puntos triples). Esto se debe a
que esta disposición morfológica en más estable, ya que se minimiza la
superficie total de contactos entre granos y por ende la energía de
superficie, por comparación con otras disposiciones que implican
contactos al azar. Esta textura es común en rocas monominerálicas como
cuarcitas y mármoles, así como en rocas de grado metamórfico muy alto
como granulitas.
·
Textura lepidoblástica.
Está definida por minerales tabulares (en general filosilicatos,
normalmente micas y cloritas) orientados paralelamente según su hábito
planar. El hecho de que esta textura presente orientación preferente de
sus componentes minerales supone que las rocas con esta textura
presentan fábrica planar (o plano-lineal), lo que confiere a la roca una
anisotropía estructural (foliación) según la cual tiende a exfoliarse.
Estas rocas presentan, por tanto, comportamientos mecánicos contrastados
según las direcciones perpendicular y paralela a la superficie de
foliación. Esta textura es la típica de metapelitas (pizarras,
micacitas, esquistos y gneises pelíticos).
·
Textura nematoblástica.
Está definida por minerales prismáticos o aciculares (e.g.,
inosilicatos, normalmente anfíboles) orientados paralelamente según su
hábito elongado en una dirección. Las rocas con esta textura presentarán
fábrica lineal (o plano-lineal), lo que igualmente les confiere una
anisotropía estructural (lineación) según la cual las rocas tienden a
escindirse. Esta textura es típica de anfibolitas y algunos gneises y
mármoles anfibólicos.
·
Textura porfidoblástica.
Está definida por la presencia de blastos de tamaño de grano mayor
(i.e., porfidoblastos) que el resto de los minerales que forman la
matriz en la que se engloban. La matriz por su parte puede tener
cualquiera de las texturas anteriores (grano-, lepido- o
nematoblástica), o una combinación de ellas. Cualquier tipo de roca
metamórfica puede tener textura porfidoblástica, y los porfidoblastos
pueden ser de cualquier mineral que la forme.
Texturas blásticas en rocas
metamórficas. A) Granoblástica. B) Lepidoblástica. C) Nematoblástica. D)
Porfidoblástica
Estas cuatro texturas pueden
aparecer en las rocas metamórficas de manera exclusiva. Sin embargo, lo
normal es que las rocas metamórficas presenten una combinación de dos o
más de ellas. La textura global se describe primero con el de la textura
individual más dominante, y a continuación el resto (e.g.,
porfido-grano-lepidoblástica).
Combinaciones de texturas
en rocas metamórficas. a) Granolepidoblástica. b) Granonematoblástica.
c) Granoporfidoblástica.
A parte de estas texturas,
existen texturas particulares que suelen proporcionar información sobre
los procesos reaccionales que han sufrido estas rocas. No entraremos en
ellas ya que tienen un interés genético más que descriptivo. Si acaso,
nombrar la textura poiquiloblástica, definida, al igual que en rocas
ígneas, por cristales porfidoblásticos que incluyen a otros minerales
más pequeños.
Estructuras y microestructuras
Las estructuras encontradas en
las rocas metamórficas dependen de si ésta ha sufrido o no deformación,
y del tipo de estructuras de las rocas originales, ígneas o
sedimentarias.
En el caso de no haber sufrido
deformación (como sería el caso típico de las rocas de metamorfismo de
contacto), no suele existir orientación preferencial de los blastos
minerales. La fábrica sería por lo tanto generalmente isótropa. En estos
casos, se encuentran estructuras bandeadas, que pueden ser relictas de
estructuras sedimentarias antiguas (como superficies de
estratificación), o desarrolladas durante el propio proceso metamórfico
(e.g. diferenciados metamórficos, migmatitas estromáticas), estructuras
masivas (e.g. granulitas y mármoles corneánicos, algunas serpentinitas)
y estructuras nodulosas (e.g. corneanas nodulosas o moteadas).
En el caso de que las rocas
hayan sufrido deformación contemporánea con el metamorfismo (rocas de
metamorfismo regional), todos o parte de los blastos minerales presentan
orientaciones morfológicas (fábrica) y/o cristalográficas (fábrica
cristalográfica) preferentes. Las estructuras y las fábricas encontradas
son en parte equivalentes. La estructura más común es la bandeada que,
además, presentará orientación preferente de los minerales paralelamente
al bandeado.
Tanto en las rocas no
deformadas como en las deformadas (aunque especialmente en estas
últimas) se pueden encontrar características estructurales penetrativas
en grandes volúmenes de rocas, independientemente de su estructura
básica. Se dice que una característica es penetrativa cuando se
encuentra homogéneamente distribuida por toda la roca a una escala
determinada, lo cual supone que se repite en el espacio de manera
constante. Normalmente, la escala es pequeña, esto es microscópica o de
muestra de mano. En las rocas metamórficas las estructuras penetrativas
son la foliación y la lineación,
caracterizadas por la existencia de cualquier superficie o línea,
respectivamente, presente en la roca de forma penetrativa. Estas
estructuras imprimen la facilidad de rotura a favor de las mismas. En
las rocas metamórficas deformadas, tanto las foliaciones como las
lineaciones son el resultado de la deformación sufrida ante la acción de
esfuerzos dirigidos (i.e., esfuerzos no hidrostáticos).
Además de las estructuras
anteriores, existen muchos tipos de microestructuras particulares sobre
las que no entraremos dada su complejidad. Si acaso, sólo mencionar las
sombras de presión, que, como su nombre indica, suponen la presencia de
zonas donde los esfuerzos deformacionales han sido menores debido a la
acción "protectora" de porfidoblastos. Estas zonas se identifican
fácilmente al microscopio ya que no están tan deformadas como el resto
de la roca y suelen presentar texturas granoblásticas.
Rocas metamórficas comunes y utilizadas como material de construcción
A partir de los criterios de
tipo y grado de metamorfismo, texturas, estructuras y fábricas, y
composición de la roca original, se pueden clasificar las rocas
metamórficas. Las más comunes son las que siguen.
Pizarra y filita.
Rocas pelíticas de grano muy fino a fino. Está compuestas esencialmente
de filosilicatos (micas blancas, clorita,...) y cuarzo (si es muy
abundante puede denominarse entonces cuarzofilita); los feldespatos
(albita y feldespato potásico) también suelen estar presentes. Este tipo
de roca presentan foliación por orientación preferente de
los minerales planares (filosilicatos), y son fácilmente fisibles.
Esquisto.
Roca pelítica de grano medio a grueso y con foliación marcada (en este
caso de denomina esquistosidad). Los granos minerales
pueden distinguirse a simple vista (en contra de las filitas y
pizarras). Los componentes más abundantes son moscovita, biotita,
plagioclasas sódicas, clorita, granates, polimorfos del silicato de
aluminio (andalucita, sillimanita, distena), etc. A veces pueden tener
altas concentraciones de grafito, por lo que toman un color oscuro (al
igual que las pizarras y filitas).
Gneiss.
Rocas cuarzofeldespática de grano grueso a medio, con foliación menos
marcada que en los esquistos debido a la menor proporción de
filosilicatos (esencialmente moscovita y/o biotita). Para definir una
roca como gneiss debe contener más de un 20 % de feldespatos. Su origen
es diverso, pudiendo derivar tanto de rocas ígneas (ortogneisses) como
sedimentarias (paragneisses); algunos gneisses se producen en
condiciones de alto grado por fusión parcial de esquistos u otros
gneises, denominándose gneises migmatíticos.
Anfibolita.
Rocas compuestas esencialmente por anfíboles (en general hornblenda) y
plagioclasa de composición variable. La esquistosidad no suele estar muy
desarrollada, aunque los prismas de anfíbol suelen estar orientados
linealmente (lo cual genera lineación). Proceden en su
mayoría de rocas ígneas básicas (ortoanfibolitas) y margas
(paraanfibolita).
Mármol.
Roca de grano fino a grueso compuesta esencialmente por carbonatos
(calcita y/o dolomita) metamórficos. Normalmente, los mármoles no
presentan foliación, debido a la ausencia o escasez de minerales
planares. Su estructura es variada, aunque abundan la masiva y bandeada,
y su textura es típicamente granoblástica. Su color es muy variado,
desde blanco, gris, rosa a verde. Resultan de la recristalización de
rocas calizas de cualquier tipo, por lo que no pueden observarse los
componentes originales como bioclastos, oolitos, etc. Los mármoles no
deben confundirse con calizas esparíticas sedimentarias, que sí
presentan los componentes originales, aunque más o menos modificados por
los procesos diagenéticos. De hecho, gran parte de las rocas que
comercialmente se conocen con el nombre de mármol, son rocas
carbonatadas sedimentarias.
Cuarcita.
Roca de grano medio a fino, constituida esencialmente por cuarzo (más
del 80 %) y algo de micas y/o feldespatos. Las cuarcitas derivan de
rocas sedimentarias detríticas ricas en cuarzo (areniscas cuarcíticas)
con las que no deben confundirse. Son rocas masivas o bandeadas, sin
foliación marcada y textura granoblástica deformada o no.
Corneana.
Roca no esquistosa desarrollada por metamorfismo de contacto sobre rocas
originariamente pelíticas. La composición mineral es muy similar a la de
los esquistos, aunque presentan algunas diferencias mineralógicas, como
cordierita y andalucita. La textura es granoblástica, la estructura
generalmente masiva y la fábrica no orientada. Cuando una roca
metamórfica es de contacto suele ser adjetivada con el término
“corneánico/a”, independientemente que su composición sea o no pelítica
(e.g., mármoles corneánicos).
Serpentinita.
Roca compuesta esencialmente por minerales del grupo de la serpentina
(antigorita, crisoltilo, lizardita...), con proporciones variadas de
clorita, talco, y carbonatos (calcita, magnesita). Son rocas
generalmente masivas, aunque pueden presentar cierto bandeado
composicional. Proceden de rocas ultrabásicas, constituidas
esencialmente por olivino y piroxenos, hidratadas durante el proceso
metamórfico. Estas rocas son conocidas comercialmente como mármoles
verdes, aunque en sentido estricto no son mármoles.
Estos tipos descritos pueden
proceder una misma roca, difiriendo en cuanto al grado metamórfico
sufrido. Así, por ejemplo, una pelita (o metapelita) de grado muy bajo
se denomina en general filita o pizarra, en grado bajo sería una
micacita o un esquisto, en grado medio un esquisto y en grado alto un
esquisto o un gneis pelítico; una roca máfica sería un esquisto verde en
grado bajo (esquisto con abundante clorita y albita) o una anfibolita en
grado medio.
Las rocas metamórficas
foliadas (e.g., esquistos, gneises) no han sido especialmente utilizadas
como material de construcción debido a la fuerte anisotropía que
presentan en cuanto a sus características mecánicas, que suponen una
fácil exfoliación y rotura paralelamente a la superficie de foliación
y/o lineación. Esta propiedad, no obstante, las ha hecho útiles como
material de techado y calzado de elementos constructivos como sillares o
tambores de columnas.
Algunas rocas con fábricas
isótropas o débilmente anisótropas, como mármoles y cuarcitas
sí han sido utilizadas más frecuentemente, tanto como materiales de
construcción como ornamentación. En concreto, las cuarcitas suelen
utilizarse como material para la construcción de muros, como en el caso
del conjunto monumental de Cáceres. Este tipo de rocas son muy
resistentes a la alteración, aunque presentan problemas de extracción y
labrado (son rocas muy duras). Los mármoles por el contrario sor rocas
muy vistosas y se labran con facilidad, por lo que han sido utilizados
más a menudo como material de ornamentación y escultórico. Son famosos
los mármoles de Euboia en Grecia y Carrara en Italia, fuente de las
esculturas griegas, romanas y del renacimiento italiano. Aunque los
mármoles son en general muy apreciados, los tipos más valiosos desde el
punto de vista artístico son los de grano fino debido a que en las
variedades de grano grueso, la perfecta exfoliación de la calcita en
tres direcciones puede ser un obstáculo para la precisión del trabajo
escultórico de detalle. Por otra parte, el mármol presenta problemas
similares a los de las rocas calizas en cuanto a procesos de alteración
se refiere, afectándole particularmente incrementos térmicos continuados
y condiciones atmosféricas polucionadas, aunque el hecho de ser una roca
poco porosa en relación con la mayoría de las calizas hace que sea menos
susceptible a la alteración por infiltración de soluciones acuosas
agresivas.
El carácter muy vistoso de
algunas rocas metamórficas hace que hayan sido utilizadas como material
de ornamentación. Este es el caso de las serpentinitas, rocas muy
blandas (H=2.5-4), aunque con fuerte colorido en tonos verdosos.
Ejemplos los tenemos en los medallones de las fachadas de la Real
Chancillería y del palacio de Carlos V en Granada. Como roca ornamental
este tipo de roca ha sido utilizado tanto en los edificios de la Grecia
clásica como de Roma, debido a la proximidad de canteras (Tesalia,
Grecia, y Piedmont, Italia). Existen un número elevado de variedades,
como el “verde antico” (Lapis Atracius de los romanos),
procedente de Larissa, Grecia, que es la variedad clásica, el “rosso di
Levanto”, de Levanto, Italia, el “marmol de Tynos” (o “vert Tynos”), de
la isla de Tynos, Grecia
Si bien este tipo de rocas
suele resistir bien la alteración, presentan problemas si contienen
cantidades apreciables de carbonatos (calcita y/o magnesita) y si se
encuentran en áreas polucionadas, debido a la reactividad de éstos.
Algunos tipos de gneises y calcoesquistos bandeados y plegados han sido
utilizados también como material de ornamentación debido a su caracter
vistoso, aunque no como material de construcción con funciones
estructurales.
Asociación de rocas en los monumentos
Una buena parte de los
edificios históricos presentan en su fábrica y en su ornamentación un
numero moderado de materiales pétreos naturales (excluyendo morteros,
ladrillos etc.). Aunque no es posible dar cifras globales debido a la
elevada casuística existente, es fácil encontrar edificios con 4 o 5
tipos de piedra distintos. Normalmente, estas piedras distintas cumplen
funciones constructivas y ornamentales diferentes. La fábrica, esto es,
muros, columnas, arcos, etc., suele estar formada por uno o dos tipos de
roca. Para los detalles ornamentales, por contra, se suele recurrir a
varios tipos de rocas distintas.
El porqué de esta variabilidad
puede encontrarse en una conjunción de criterios técnicos (i.e.,
adecuación de los materiales a su función constructiva y ornamental) y
económicos (i.e., disponibilidad financiera por parte de la persona o
institución que encargar la obra). Estos últimos criterios condicionan
claramente la riqueza del edificio, tanto en sus materiales como en sus
valores plásticos. Un ejemplo claro en este sentido es el del palacio de
Carlos V en Granada. Concebido como palacio real, el material elegido
originalmente para las columnas de los dos cuerpos del patio circular
interior fue mármol. Debido a la escasez de fondos, generada al menos en
parte por la rebelión de los moriscos de mediados del s. XVI, las
columnas se construyeron finalmente de un conglomerado.
Una vez identificados los
materiales pétreos que forman un edificio, y sus funciones constructivas
y ornamentales, es posible deducir la lógica seguida por el constructor
del mismo.
Aspectos Relativos a la
Explotación de Canteras
Por desarrollar
BIBLIOGRAFIA
Adams, A.E., MacKenzie, W.S. & Guilford, C. (1984):
Atlas of Sedimentary Rocks under the Microscope.
Longman Group Ltd. Essex.
Bard, P.J. (1985):
Microtexturas de Rocas Magmáticas y Metamórficas. Masson S.A. Barcelona.
Castro, A. (1989): Petrografía
Básica. Paraninfo. Madrid. (Todas las imágenes de este tema
han sido extraídas de este libro).
MacKenzie, W.S., Donaldson, C.H. & Guilford, C.
(1982): Atlas of Igneous Rocks an their Textures.
Longman Group Ltd. Essex.
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