SEMANA IV: GENESIS DE LAS ROCAS

GÉNESIS DE LAS ROCAS

Definición:

Es la asociación de uno o varios minerales, natural, inorgánica, heterogénea, de composición química variable, sin forma geométrica determinada, como resultado de un proceso geológico definido. También las rocas están sometidas a continuos cambios por las acciones de los agentes geológicos, según un ciclo cerrado (el ciclo de las rocas), llamado ciclo litológico, en el cual intervienen incluso los seres vivos.

Tipos:

Las rocas se pueden clasificar atendiendo a sus propiedades, como la composición química, la textura, la permeabilidad, entre otras. En cualquier caso, el criterio más usado es el origen, es decir, el mecanismo de su formación. De acuerdo con este criterio se clasifican en ígneas (o magmáticas), sedimentarias y metamórficas, aunque puede considerarse aparte una clase de rocas de alteración, que se estudian a veces entre las sedimentarias.

Rocas ígneas o magmáticas:

Se forman por la solidificación del magma, una masa mineral fundida que incluye volátiles, gases disueltos. El proceso es lento, cuando ocurre en las profundidades de la corteza, o más rápido, si acaece en la superficie.

El resultado en el primer caso son rocas plutónicas o intrusivas, formadas por cristales gruesos y reconocibles, o rocas volcánicas o extrusivas, cuando el magma llega a la superficie, convertido en lava por desgasificación.

Las rocas magmáticas intrusivas son las más abundantes, forman la totalidad del manto y las partes profundas de la corteza. Son las rocas primarias, el punto de partida para la existencia en la corteza de otras rocas.

Dependiendo de la composición del magma de partida, más o menos rico en sílice (SiO2), se clasifican en ultramáficas (ultra básicas), máficas (básicas), intermedias y félsicas (ácidas), siendo estas últimas las más ricas en sílice. En general son más ácidas las más superficiales.

Las estructuras originales de las rocas ígneas son los plutones, formas masivas originadas a gran profundidad, los diques, constituidos en el subsuelo como rellenos de grietas, y coladas volcánicas, mantos de lava enfriada en la superficie.

Un caso especial es el de los depósitos piroclásticos, formados por la caída de bombas volcánicas, cenizas y otros materiales arrojados al aire por erupciones más o menos explosivas. Los conos volcánicos se forman con estos materiales, a veces alternando con coladas de lava solidificada (conos estratificados).

Rocas sedimentarias:

Los procesos geológicos que operan en la superficie terrestre originan cambios en el relieve topográfico que son imperceptibles cuando se estudian a escala humana, pero que alcanzan magnitudes considerables cuando se consideran períodos de decenas de miles o millones de años.

Así, por ejemplo, el relieve de una montaña desaparecerá inevitablemente como consecuencia de la meteorización y la erosión de las rocas que afloran en superficie.

En realidad, la historia de una roca sedimentaria comienza con la alteración y la destrucción de rocas preexistentes, dando lugar a los productos de la meteorización, que pueden depositarse in situ, es decir, en el mismo lugar donde se originan, formando los depósitos residuales, aunque el caso más frecuente es que estos materiales sean transportados por el agua de los ríos, el hielo, el viento o en corrientes oceánicas hacia zonas más o menos alejadas del área de origen. Estos materiales, finalmente, se acumulan en las cuencas sedimentarias formando los sedimentos que, una vez consolidados, originan las rocas sedimentarias.

Se constituyen por diagénesis (compactación y cementación) de los sedimentos, materiales procedentes de la alteración en superficie de otras rocas, que posteriormente son transportados y depositados por el agua, el hielo y el viento, con ayuda de la gravedad o por precipitación desde disoluciones. También se clasifican como sedimentarios los depósitos de materiales organógenos, formados por seres vivos, como los arrecifes de coral, los estratos de carbón o los depósitos de petróleo. Las rocas sedimentarias son las que típicamente presentan fósiles, restos de seres vivos, aunque éstos pueden observarse también en algunas rocas metamórficas de origen sedimentario.

Las rocas sedimentarias se forman en las cuencas de sedimentación, las concavidades del terreno a donde los materiales arrastrados por la erosión son conducidos con ayuda de la gravedad. Las estructuras originales de las rocas sedimentarias se llaman estratos, capas formadas por depósito, que constituyen formaciones a veces de gran potencia (espesor).

Rocas metamórficas:

En sentido estricto es metamórfica cualquier roca que se ha producido por la evolución de otra anterior al quedar está sometida a un ambiente energéticamente muy distinto de su formación, mucho más caliente o más frío, o a una presión muy diferente.

Cuando esto ocurre la roca tiende a evolucionar hasta alcanzar características que la hagan estable bajo esas nuevas condiciones. Lo más común es el metamorfismo progresivo, el que se da cuando la roca es sometida a calor o presión mayores, aunque sin llegar a fundirse (porque entonces entramos en el terreno del magmatismo); pero también existe un concepto de metamorfismo regresivo, cuando una roca evolucionada a gran profundidad — bajo condiciones de elevada temperatura y presión — pasa a encontrarse en la superficie, o cerca de ella, donde es inestable y evoluciona a poco que algún factor desencadene el proceso.

Las rocas metamórficas abundan en zonas profundas de la corteza, por encima del zócalo magmático. Tienden a distribuirse clasificadas en zonas, distintas por el grado de metamorfismo alcanzado, según la influencia del factor implicado. 

Ciclo petrológico:

Se denomina el "ciclo de las rocas" al conjunto de procesos naturales que provoca que un tipo de rocas se transformen en otro tipo de rocas. En el siguiente esquema se puede observar los nombres de todos estos procesos.

En el contexto del tiempo geológico las rocas sufren transformaciones debido a distintos procesos. Los agentes geológicos externos producen la meteorización y erosión, transporte y sedimentación de las rocas de la superficie.

Se llama meteorización a la acción geológica de la atmósfera, que produce una degradación, fragmentación y oxidación. Los materiales resultantes de la meteorización pueden ser atacados por la erosión y transportados. La acumulación de fragmentos de roca desplazados forman derrubios. Cuando cesa el transporte de los materiales, éstos se depositan en forma de sedimentos en las cuencas sedimentarias, unos sobre otros, formando capas horizontales (estratos).

Los sedimentos sufren una serie de procesos (diagénesis) que los transforman en rocas sedimentarias, como la compactación y cementación; se produce en las cuencas sedimentarias, principalmente los fondos marinos.

La compactación es el proceso de eliminación de huecos en un sedimento, debido al peso de los sedimentos que caen encima. La cementación es consecuencia producida por la compactación; consiste en la formación de un cemento que une entre sí a los sedimentos (los fragmentos de rocas).

Rocas ígneas:

Las rocas ígneas se forman por la cristalización del magma, haciéndose útil aclarar que un magma es una mezcla natural fundida de materiales petrogenéticos en solución mutua(principalmente silicatos) y algunos volátiles(a menudo vapor de agua) que se mantiene en solución por la acción de la presión; en otras palabras roca ígnea es aquella que ha solidificado a partir de sustancias calientes fundidas, las que con mayor seguridad pueden llamarse rocas ígneas aquellas que han solidificado como lavas superficiales en tiempos históricos, por ejemplo, las coladas de lava del Vesubio.

Clasificación:

Textura

La textura de una roca ígnea se usa para describir el aspecto general de la misma en función del tamaño, forma y ordenamiento de los cristales que la componen. En un esquema simplificado se pueden distinguir hasta seis texturas ígneas:

• Textura vítrea: Las rocas con textura vítrea se originan durante algunas erupciones volcánicas en las que la roca fundida es expulsada hacia la atmósfera donde se enfría rápidamente; ello que ocasiona que los iones dejen de fluir y queden desordenados antes de que puedan unirse en una estructura cristalina ordenada. La obsidiana es un vidrio natural común producido de este modo.

• Textura afanítica o de grano fino: Se origina cuando el enfriamiento del magma es relativamente rápido por lo que los cristales que se forman son de tamaño microscópico y es imposibles distinguir a simple vista los minerales que componen la roca. Es un ejemplo la riolita.

• Textura fanerítica o de grano grueso: Se origina cuando grandes masas de magma se solidifican lentamente a bastante profundidad, lo que da tiempo a la formación de cristales grandes de los diferentes minerales. Las rocas faneríticas, como el granito están formadas por una masa de cristales intercrecidos aproximadamente del mismo tamaño y lo suficientemente grandes como para que los minerales individuales puedan identificarse sin la ayuda del microscopio.

• Textura porfídica: Son rocas con cristales grandes (llamados fenocristales) incrustados en una matriz (llamada pasta) de cristales más pequeños. Se forman debido a la diferente temperatura de cristalización de los minerales que componen la roca, con lo que es posible que algunos cristales se hagan bastante grandes mientras que otros estén empezando a formarse. Una roca con esta textura se conoce como pórfido.

• Textura pegmatítica: Las pegmatitas son rocas ígneas de grano especialmente grueso, formadas por cristales interconectados de más de un centímetro de diámetro. La mayoría se hallan en los márgenes de las rocas plutónicas ya que se forman en las últimas etapas de la cristalización, cuando el magma contiene un porcentaje inusualmente elevado de agua y de otros volátites como el cloro, el flúor y el azufre.

• Textura piroclástica: Algunas rocas ígneas se forman por la consolidación de fragmentos de roca (cenizas, lapilli, gotas fundidas, bloques angulares arrancados del edificio volcánico, etc.) emitidos durante erupciones volcánicas. No están formadas por cristales y su aspecto recuerda al de las rocas sedimentarias. La toba volcánica es un ejemplo de este tipo de roca.

Composición química

Las rocas ígneas están compuestas fundamentalmente por silicatos; estos dos elementos, más los iones aluminio, calcio, sodio, potasio, magnesio y hierro constituyen aproximadamente el 98% en peso de los magmas. Cuando éstos se enfrían y solidifican, dichos elementos se combinan para formar dos grandes grupos de silicatos:

• Silicatos oscuros o ferromagnésicos: Son minerales ricos en hierro y en magnesio y bajo contenido en sílice. Por ejemplo, el olivino, el anfíbol y el piroxeno.

• Silicatos claros: Son minerales con mayores cantidades de potasio, sodio y calcio que de hierro y magnesio, y más ricos en sílice que los oscuros. El cuarzo, la moscovita y los feldespatos pertenecen a este grupo.

Las rocas ígneas pueden clasificarse, en función de la proporción de silicatos claros y oscuros, como sigue:

• Rocas félsicas o de composición granítica: Son rocas ricas en sílice (un 70%), en las que predomina el cuarzo y el feldespato, como por ejemplo el granito y la riolita. Son, en general, de colores claros, y tienen baja densidad. Además de cuarzo y feldespato poseen normalmente un 10% de silicatos oscuros, usualmente biotita y anfíbol. Las rocas félsicas son los constituyentes principales de la corteza continental.

• Rocas máficas o de composición basáltica: Son rocas que tienen grandes cantidades de silicatos oscuros (ferromagnésicos) y plagioclasa rica en calcio. Son, normalmente, más oscuras y densas que las félsicas. Los basaltos son las rocas máficas más abundantes ya que constituyen la corteza oceánica.

• Rocas andesíticas o de composición intermedia: Son las rocas comprendidas entre las rocas félsicas y máficas. Reciben su nombre por la andesita, las más comunes de las rocas intermedias. Contienen al menos del 25% de silicatos oscuros, principalmente anfíbol, piroxeno y biotita más plagioclasa. Estas rocas están asociadas en general a la actividad volcánica de los márgenes continentales (bordes convergentes).

• Rocas ultramáficas: Roca con más de 90% de silicatos oscuros. Por ejemplo, la peridotita. Aunque son raras en la superficie de la Tierra, se cree que las peridotitas son el constituyente principal del manto superior.

Descripción:

Las rocas ígneas componen, aproximadamente, el noventa y cinco por ciento de la parte superior de la corteza terrestre, pero quedan ocultas por una capa relativamente fina pero extensa de rocas sedimentarias y metamórficas.

Las rocas ígneas son geológicamente importantes porque:

Sus minerales, y química global dan información sobre la composición del manto terrestre, del cual procede el magma que origina las rocas ígneas, y de la temperatura y condiciones de presión reinantes cuando se formó la roca, o de la roca pre-existente que se fundió.

Sus edades absolutas pueden obtenerse por varios sistemas de datado radiométrico, y así puede ser comparadas con estratos geológicos adyacentes, permitiendo una secuencia de tiempo de los eventos.

Sus características se corresponden usualmente con características de un ambiente tectónico específico, permitiendo reconstituciones eventos tectónicos (ver tectónica de placas).

En algunas circunstancias especiales, contienen importantes depósitos minerales, como tungsteno, estaño y uranio, comúnmente asociados a granitos, cromo y platino, comúnmente asociados a gabros.

Rocas sedimentarias:

Son rocas que se forman por acumulación de sedimentos que, sometidos a procesos físicos y químicos (diagénesis), dan lugar a materiales más o menos consolidados. Pueden formarse a las orillas de los ríos, en el fondo de barrancos, valles, lagos, mares, y en las desembocaduras de los ríos. Se hallan dispuestas formando capas o estratos.

Clasificación:

• ROCAS SEDIMENTARIAS DETRÍTICAS: Son las formadas a partir de la sedimentación de trozos de otras rocas después de una fase de transporte. La clasificación de estas rocas se basa en los tamaños de los trozos que las componen. Las constituidas por trozos de tamaño grande son los conglomerados, las areniscas poseen granos de tamaño intermedio y los limos y arcillas poseen trozos muy pequeños.

• ROCAS SEDIMENTARIAS QUÍMICAS Y ORGÁNICAS: Son las formadas a partir de la precipitación de determinados compuestos químicos en soluciones acuosas o bien por acumulación de substancias de origen orgánico. Un tipo muy común es la roca caliza, formada en su mayor parte por restos de organismos como corales, algas, etc. aunque también puede originarse por precipitación de cementos calcáreos. Las tobas calcáreas son rocas muy porosas y con abundantes restos vegetales que se originan en los ríos cuando el carbonato de calcio precipita sobre la vegetación.

Descripción:

Existen procesos geológicos externos actúan sobre las rocas preexistentes y las meteorizan, transportan y depositan en diferentes lugares dependiendo del agente que transporte (agua, viento, hielo). De igual manera, distintos organismos animales o vegetales pueden contribuir a la formación de rocas sedimentarias (fósiles). Las rocas sedimentarias pueden existir hasta una profundidad de diez kilómetros en la corteza terrestre. Estas rocas pueden presentarse sueltas o consolidadas, es decir, que han sido unidas a otras por procesos posteriores a la sedimentación, conocidos como diagénesis.

Las rocas sedimentarias cubren más del 75 % de la superficie terrestre, formando una cobertura sedimentaria sobre un zócalo formado por rocas ígneas y, en menor medida, metamórficas. Sin embargo su volumen total es pequeño cuando se comparan sobre todo con las rocas ígneas, que no sólo forman la mayor parte de la corteza, sino la totalidad del manto.

Sobre las rocas expuestas actúan los procesos geológicos externos como la meteorización, la erosión, el transporte y la sedimentación, provocados por la energía solar y que causan la destrucción del relieve. Los dos primeros procesos desgastan las rocas y las rompen en fragmentos cada vez más pequeños, conocidos como clastos o detritos, que son arrastrados por los ríos, el viento o los glaciares, para ser depositados en las cuencas sedimentarias, normalmente el fondo de mares y lagos; existe una relación entre el tamaño de los fragmentos y la distancia que recorre, de manera que cuanto menor es el clasto mayor es la distancia que recorre y viceversa.

Procesos de las rocas sedimentarias:

Básicamente, corresponden a erosión (mecánica, química y biológica) en áreas fuente continentales, transporte por corrientes de agua (ríos), hielo (glaciares), o atmósfera (viento), depósito en cuencas deprimidas (lagos, deltas, estuarios, plataformas marinas relativamente someras, fosas y cuencas abisales), y compactación y diagénesis durante la formación en estas cuencas de pilas sedimentarias estratificadas que pueden llegar a tener miles de metros de espesor.

Componentes de las rocas sedimentarias:

Los procesos erosivos, de transporte, sedimentación y biológicos asociados a la formación de las rocas sedimentarias producen una gran cantidad de componentes constitutivos. Los componentes principales son:

• Componentes Terrígenos o Clásticos: 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 relacionados con el transporte sufrido desde el área fuente al área de depósito.

• Componentes Ortoquímicos: Materiales formados por precipitación química o bio-química directa en la propia zona de sedimentación, durante o inmediatamente después del depósito.

• Componentes Aloquímicos: Materiales de origen químico o bio-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.

Rocas metamórficas:

Son  procesos metamórficos que afectan a cualquier tipo de rocas preexistentes en el interior de la tierra, produciendo cambios mineralógicos y texturales en estado sólido. Es un proceso isoquímico.

Clasificación:

Las rocas metamórficas se clasifican según sus propiedades físico-químicas. Los factores que definen las rocas metamórficas son dos: los minerales que las forman y las texturas que presentan dichas rocas. Las texturas son de dos tipos, foliadas y no foliada.

• Textura foliada: Algunas de ellas son la pizarra (al romperse se obtienen láminas), el esquisto (se rompe con facilidad) y el gneis (formado por minerales claros y oscuros).

• Textura no foliada: Algunas de ellas son el mármol (aspecto cristalino y se forman por metamorfismo de calizas y dolomías), la cuarcita (es blanca pero puede cambiar por las impurezas), la serpentinita (que al transformarse origina el asbesto) y la cancagua.

Descripción:

La siguiente lista incluye algunas de las principales rocas metamórficas:

• Las pizarras son arcillas metamorfizadas. Presentan foliación muy recta, paralela y próxima. Generalmente son oscuras y con frecuencia contienen fósiles.

• Los esquistos son rocas que han sufrido un metamorfismo más intenso. Presentan foliación algo deformada y los fósiles que pudiera haber en la roca original desaparecen durante el proceso metamórfico.

• El Gneis es una roca que ha sufrido un metamorfismo muy intenso. Sus principales minerales son el cuarzo, los feldespatos y las micas (como el granito) pero se presentan orientados en bandas claras y oscuras.

• El mármol se trata de rocas carbonatadas (como las calizas) que han sufrido metamorfismo y presentan un aspecto cristalino característico.

• La cuarcita son areniscas ricas en cuarzo metamorfizadas. Pueden proceder del metamorfismo de contacto o del metamorfismo general de areniscas y conglomerados cuarzosos o Son muy compactas, formando relieves destacados en los paisajes.

• Migmatitas estas rocas están en el límite entre las rocas metamórficas de alto grado y las rocas magmáticas, y su génesis está ligada a una anatexia (proceso mediante el cual las rocas del metamorfismo general, sometidas a una temperatura cada vez más elevada, se funden parcialmente, dando lugar a las migmatitas, o totalmente, originando un magma que puede dar lugar a granitos de anatexia) o es una mezcla de rocas de tipo granítico y gneis.

Tipos de metamorfismo

Los principales tipos de metamorfismo dependen del carácter de la energía aportada para su puesta en marcha, que puede ser en forma de calor o en forma de presión:

• Metamorfismo térmico: Ocurre cuando la transformación de las rocas se debe solo a las altas temperaturas a las que se ven sometidas. A este tipo también se le denomina metamorfismo de contacto. Se da en circunstancias tales como la intrusión de magma en rocas ya existentes, como plutones, diques o diques concordantes.

• Metamorfismo regional: Esta es la forma más común de metamorfismo. Ocurre cuando ambos factores, presión y temperatura, se dan a la vez. Estos procesos se dan en mayor medida en grandes profundidades y en regiones de formación de grandes montañas.

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