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Definición y tipos de rocas. Procesos. Escalas y métodos de estudio
Definición y tipos de las rocas
Una roca se define como una substancia sólida
natural producida por tres procesos geológicos
básicos: 1) solidificación de magma, 2)
sedimentación y 3)
metamorfismo. Como resultado de estos procesos,
existen tres grupos principales de rocas:
Rocas
magmáticas o ígneas - Producidas por solidificación de
un material fundido o parcialmente fundido (i.e.,
magma, generalmente silicatado) que resulta de la fusión de rocas
profundas en el manto o la corteza terrestres.
Cuando el magma solidifica en la superficie de
la Tierra se producen rocas extrusivas (o
volcánicas). Cuando el magma solidifica bajo la
superficie de la Tierra se producen rocas
intrusivas. Si la intrusión es somera (< 2-3 km)
se forman rocas intrusivas subvolcánicas.
Si la intrusión es profunda (> 3 km) se forman
rocas intrusivas plutónicas. Ejemplos
son: granito, gabro, basalto, pórfidos, etc.
Rocas sedimentarias - Producidas por
la consolidación y diagénesis (enterramiento, compresión y
modificación química) de materiales
materiales sólidos sueltos (i.e., sedimentos
detríticos) y/o de precipitados químicos a partir de
soluciones acuosas (i.e. sedimentos químicos) y/o de
secreciones de animales y/o plantas (i.e.,
sedimentos orgánicos) en o cerca de la superficie
terrestre. Ejemplos son: conglomerados, areniscas,
calizas, etc.
Rocas metamórficas -
Son rocas que derivan de rocas preexistentes (ígneas
o sedimentarias), mediante transformaciones que
implican cambios mineralógicos, químicos, o
estructurales en estado sólido, en respuesta de
cambios importantes en las condiciones de
temperatura (T), presión (P), y ambiente químico en
el interior de la litosfera terrestre. Ejemplos son:
pizarra, esquisto, mármol, etc.
La
mayoría de las rocas están compuestas de minerales
(ígneas, sedimentarias, metamórficas), +/-
fragmentos de otras rocas (ígneas, sedimentarias),
+/- vidrio silicatado (ígneas volcánicas). En
general, las rocas son agregados poligranulares de
minerales. Generalmente constan de más de un tipo de
mineral, si bien existen rocas constituidas por un solo
mineral, o por un mineral que domina extremadamente
sobre otros minoritarios.
Este
esquema de clasificación no es perfecto, ya que los
procesos petrogenéticos naturales son continuos, lo cual
origina tipos rocosos con características intermedias
entre los tres tipo definidos. Por ejemplo, las tobas
volcánicas se originan en los volcanes en procesos
explosivos, por lo que se clasificarían como ígneas. Sin
embargo, esos fragmentos al ser proyectados al exterior
pueden depositarse en medios subaéreos o subacuáticos
formando capas horizontales con las mismas
características de las rocas sedimentarias detríticas,
por lo que se podrían clasificar como tales. Las rocas
metamórficas de más alto grado son transicionales a
rocas que derivan en parte de la solidificación de
material fundido, por lo que estas rocas (migmatitas)
pueden clasificarse como metamórficas e ígneas.
Las rocas
se agrupan de forma natural en formaciones rocosas,
constituidas por rocas de constitución variada pero con
relaciones genéticas comunes. En la superficie de los
continentes se observa una gran heterogeneidad en la
distribución y abundancia de los distintos tipos de
rocas. En general se puede decir que en torno al 65% de
la superficie continental (excluyendo la superficie de
los océanos) está formada por rocas sedimentarias,
constituyendo las rocas ígneas y metamórficas el 35%
restante. Estas proporciones no son ni mucho menos las
existentes en las capas mas superficiales de la tierra (i.e.,
la corteza terrestre, hasta unos 40 km de profundidad en
los continentes y 10 km bajo los océanos). La razón de
esta aparente contradicción es que las rocas
sedimentarias se forman precisamente en la superficie
terrestre, de ahí su abundancia. En
las zonas un poco más profundas las rocas existentes son
exclusivamente metamórficas y magmáticas. El hecho de
que rocas formadas en profundidad (metamórficas y parte
de las magmáticas) afloren en la superficie de los
continentes se debe a los procesos geológicos, tales
como la formación de cadenas montañosas, erosión, etc.
Petrología: Estudio de las rocas. Principales
métodos y escalas de estudio.
Estudio visual:
-
Escala macroscópica
-
Escala microscópica
Estudio químico:
Ejemplos
Relaciones entre tipos de rocas y
procesos petrogenéticos.
Límites
de placas actuales.
La Tectónica de Placas nos permite entender los procesos petrogenéticos.
Ciclo de
Wilson y procesos petrogenéticos (magmáticos, sedimentarios y metamórficos).
Cilco de Wilson:
http://csmres.jmu.edu/geollab/fichter/Wilson/Wilson.html
DESCARGA >
PLATES Atlas (animación PowerPoint): Desplazamiento de masas
continentales desde hace 750 Ma hasta la actualidad. (por:
PLATES project,
Institute
of Geophysics, University of Texas at Austin).
Escalas y métodos de estudio
Estudio a escala cartográfica (Mapa
Geológico de España a escala 1:1000000; IGME)
A escala de afloramiento
(coladas basálticas, Hawaii)
Basaltos disyunción columnar (se enfrían rápido, calzada de los gigantes,
Irlanda)
A escala de afloramiento
(rocas subvolcánicas; diques)
A escala de afloramiento
(rocas subvolcánicas; la Torre del Diablo Wyoming)
A escala de afloramiento
(rocas plutónicas,
Gredos, Ávila)
A escala de afloramiento
(rocas sedimentarias; Gran Cañón Colorado)
A escala de afloramiento
(rocas sedimentarias detríticas)
A escala de afloramiento
(rocas metamórficas;
Chuacús, Guatemala)
A escala de afloramiento
(rocas metamórficas plegadas;
Chuacús, Guatemala)
A escala de muestra de mano
(pueden apreciarse minerales: granate, piroxeno -onfacita- lawsonita, mica
blanca;
Guatemala)
Aunque a veces se ve poco
(basalto vacuolar)
y otras veces no se ve nada
(vidrio volcánico)
Para estudiar mejor la constitución de las rocas (y
sus texturas), se utiliza la MICROSCOPÍA ÓPTICA DE POLARIZACIÓN (e.g.,
http://www.uned.es/cristamine/crist_opt/cropt_micro.htm, UNED)
y la MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA
Bajo el microscopio óptico de luz polarizada plana se pueden ver imágenes
con polarizadores paralelos o cruzados. Se observan tamaño, habito, color,
pleocroismo, relieve, birrefringencia, etc de los minerales, lo que permite
clasificarlos (e.g., granate, anfibol, micas, epidota... en una anfibolita).
Bajo el microscopio electrónico se pueden ver imágenes en grises o falso
color de diverso tipo, como imágenes de electrones retrodirpesados (BSE) y
de rayos-X. Estas imágenes son el resultado de componer la señal detectada
por detectores de energía o rayos-X tras el bombardeo electrónico de una
región de la muestra (el haz de electrones suele tener 1-5 micras de
diámetro, lo cual da la resolución espacial de la imagen). Las imágenes de
electrones retrodispersados informan de la densidad atómica media de la
región escaneada, lo que permite identificar minerales y otros detalles
texturales (e.g., disposición de inclusiones de minerales, fracturas
rellenas de minerales...). La información que se extrae de estas imágenes es
similar a la obtenida con microscopía óptica, aunque la resolución espacial
es mayor. Por otro lado, las imágenes de rayos-X informan de la intensidad
de la radiación característica de los elementos químicos (e.g., Mg-Ka)
y permiten identificar minerales y observar variaciones quimificas en los
minerales (zonaciones químicas, como zonados concéntricos de crecimiento) y
otros detalles texturales. Las imágenes que se muestra abajo corresponden al
cristal de granate de las imágenes ópticas de más arriba.
El potencial de la microscopía electrónica es su
capacidad de analizar químicamente el volumen de material irradiado por el
cañón de electrones. En la imagen BSE de abajo se muestran puntos analizados
en el granate anterior, y en el diagrama inferior se han representado las
composiciones químicas de estos puntos de granate expresadas en proporciones
moleculares de términos extremos (almandino -Fe-, piropo -Mg-, grosularia -Ca-,
espesartina -Mn- y la razón Mg/[Fe+Mg]) respecto de la distancia desde el
borde del grano.
También se
utilizan métodos analíticos para conocer la composición de las rocas (por
ejemplo, Fluorescencia de RX -XRF-), lo cual permite clasificarla. Los
análisis suelen expresarse en porcentajes en peso de óxidos o de elementos,
o en porcentajes molares.
Pero las rocas varían en su
composición y naturaleza a escala de afloramiento y de muestra de mano
(incluso, de microscopio), por lo que hay que llevar a cabo detalladas
estrategias de muestreo.
Con toda esta información, el
estudio de las rocas y asociaciones de rocas (formaciones rocosas) es del
mayor interés para deducir los procesos geológicos que las formaron y, por
consiguiente, la dinámica de las capas más superficiales (litosfera) de la
Tierra.
Ejemplo Alpes
Figuras tomadas de:
P. Agard and M. Lemoine, Faces of the Alps. Structure and Geodynamic
Evolution, C.C.G.M. (2005) 48 pp.
Mapa geológico esquemático de
las cadenas alpinas europeas y del norte de África. Se distinguen grandes
dominios rocosos.
Detalle de Alpes,
distinguiéndose grandes dominios rocosos y estructuras (grandes fallas
inversas y en dirección)
Mapa geológico similar al
anterior con aún más detalle.
Estructuras (pliegues) vistas
en las faldas de los Alpes
Estructuras (cabalgamientos =
fallas inversas de bajo ángulo) vistas en las faldas de los Alpes. Esto
permite realizar cortes geológicos que nos dan idea de la estructura interna
de las zonas más superficiales de la corteza terrestre.
Corte estructural de los
Alpes, con indicación de grandes grupos de rocas.
Interpretación de la evolución
geodinámica de los Alpes desde hace 70 Ma hasta la actualidad a partir de
datos estructurales, petrológicos, sedimentológicos, y geocronológicos.
Interpretación geotectónica y
paleogeográfica de los Alpes para 100 Ma (Cretácico).
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