Download rocas y minerales

ROCAS Y MINERALES
Hector L. Lacreu
En un curso introductorio de geología, desde el comienzo, conviene aclarar cierta
confusión que suele presentarse en la utilización de los conceptos de mineral, roca y elemento
químico. Para ello se sugiere reflexionar acerca del siguiente planteo :
¿Coinciden ustedes con las siguientes proposiciones?:
a) Bolivia es un país muy rico en minerales como el estaño y la plata.
B )Granitos y lajas son la principal riqueza mineral de San Luis (Argentina).
Veamos : La proposición "a", es un claro ejemplo de mezcla de conceptos, que
se ven impresas incluso en los mapas mineros de muchos países. De igual modo, en "b" sería
preferible hablar de riqueza minera (no mineral), ya que granitos y lajas son rocas, no
minerales.
Se advierte otro caso de mal uso cuando se alude a una mina, diciendo : “es una mina de
plomo”, lo cual es totalmente inexacto ya que lo que en ella encontramos es "una roca", o sea: una
asociación de "varios minerales", uno de los cuales se denomina galena. Este mineral, está
constituido por un "compuesto químico" (PbS), en el que el plomo aparece combinado con azufre.
No obstante conviene aclarar que en unos pocos casos el nombre del elemento químico
coincide con el del mineral. Me refiero a los elementos que comúnmente aparecen en estado puro
y por ello se denominan elementos “nativos”. Algunos ejemplos son: oro, platino, mercurio, etc.
En cambio otros como la plata y el cobre, esporádicamente se presentan como nativos, pero en
general lo hacen combinados con otros formando sulfuros, carbonatos, óxidos, etc.
Desde un punto de vista económico - minero, estas distinciones son importantes porque
en los cálculos de reservas mineras es necesario conocer la cantidad de cierto elemento químico
en un mineral o en la roca que contiene a dicho mineral. Dichas proporciones se expresan en
porcentajes en peso, o directamente en gr/tn, según convenga y a esas expresiones se las
denomina “ley” del elemento o del mineral según corresponda.
Ejemplo : Un trabajo de exploración geológica mediante sondeos, ha determinado que una roca
granítica tiene una ley del 3% en Cuprita y constituye un macizo con las siguientes medidas :
450 m de largo x 230 de ancho y 325 de profundidad. Calcular la cantidad de cobre metálico
que podría obtenerse luego de explotar y procesar la roca, sabiendo que la Cuprita (Cu20), posee
88,8% de Cu.
Lo comentado, permite destacar que la actividades geológico- mineras involucran la
búsqueda e investigación geológica de aquellos sitios donde podrían existir rocas de interés
económico tanto por sí mismas (revestimientos, construcción), como por el contenido en cierto
elemento químico, presente, su vez, en alguno de los minerales de dicha roca.
Una vez encontrado un yacimiento y determinada su rentabilidad positiva, comienza la
extracción de las rocas, que serán la materia prima para las industrias de transformación
1
(moliendas, cortadoras) o para las plantas de tratamiento donde se separan los minerales útiles de
las rocas que los contienen y finalmente se separan el/los elementos químicos que se encuentran en
los minerales.
En la pequeña minería y en aquella de tipo familiar y/o artesanal, los profesionales
(geólogos o ingenieros en minas) casi no participan y por ello se carece de un conocimiento
geológico del yacimiento. Esta circunstancia junto a tecnologías obsoletas y otras variables como
costos y precios contribuyen a limitar la "vida útil de la mina", o sea, el período durante el que
puede explotarse con ganancias. Al finalizar ese período, desaparece la fuente de trabajo con todas
las consecuencias laborales, sociales, familiares que ello tiene.
"la falta de conocimiento geológico conduce a una explotación irracional, lo cual junto
con la avidez de ganancias normalmente reducen la vida útil de cualquier mina, ya que
esas actitudes llevan al minero a explotar los sectores más ricos (o bonanzas), dejando
de lado a los de baja ley. Si por el contrario, se buscaran utilidades razonables y
durante el mayor lapso posible, mediante una explotación racional podrían extraerse
proporciones variables de reservas ricas y pobres de modo tal que su conjunto
mezclado (blending) ofrezca una ley aceptable para las condiciones de mercado
vigente en cada momento. Esta forma de encarar el negocio minero, a largo plazo
asegura mayores rentabilidades, ya que sin pérdidas (aunque con menores ganancias
coyunturales) permiten la extracción de reservas de baja ley que, por sí solas no
justificarían su explotación futura." (Lacreu 1990)
Para completar la caracterización de rocas, minerales y elementos químicos podríamos
decir que "Las rocas de interés minero son aquellas que, bien se utilizan para su aplicación como
revestimientos (paredes, pisos, etc.) y decoración como por ejemplo granitos, travertinos y
mármoles, o bien se las emplean como materias primas en algunas industrias como las calizas y
arcilitas en la fabricación de cementos. En el primer caso se aprovechan las características físicas
como dureza, color, tamaños de los granos, etc. y en el segundo las características químicas.
Ambas propiedades de las rocas (físicas y químicas) resultan de su composición,
pero cuando se habla de composición de una roca, comúnmente se hace referencia a los minerales
que la integran. Las rocas están constituidas por un conjunto de ellos, que pueden ser iguales (
mármol, sólo integrado por cristales del mineral calcita) o diferentes (granito, integrado
principalmente por cuarzo, feldespato y mica y otros en menor cantidad). También hay rocas
diferentes que, pese a tener los mismos minerales, cada uno está en distinta proporción y, a veces,
con diferentes tamaños.
Entonces, las aludidas propiedades físico-químicas de las rocas dependen de los
minerales que la integran, de sus tamaños, de las formas en que están “soldados” entre sí y de las
cantidades en que ellos están presentes. La variación de cualquiera de estas características
provoca una modificación en las propiedades del conjunto de la roca, lo que a su vez da lugar a
los distintos nombres que ellas reciben." (Lacreu,1990)
2
Ejercicios :
a) Realizar un listado de rocas y otro de minerales que los humanos usamos con mayor
frecuencia, tanto en nuestros hogares como los que se observan en la ciudad.
b) Considerar edificios de la ciudad y diferenciar los materiales naturales de los artificiales que
se presentan en los revestimientos (paredes y pisos) de interiores y exteriores. En cada caso,
realizar un dibujo del material y describir el tamaño y color de los componentes y ubicar
cada lugar de observación en un plano de la ciudad, en una escala apropiada.
En el siguiente mapa conceptual sobre las rocas están representados los principales
conceptos a desarrollar en este capítulo. En el se refleja la idea de las rocas no son productos
finales y definitivos sino que "representan resultados transitorios y parciales de procesos
geológicos que actúan y actuaron durante la evolución del Planeta". Así, las rocas son concebidas
como parte de las cosas que cambian en el Planeta y ello da sentido al conocido modelo teórico del
"ciclo de las rocas".
Continental
Reves timientos de. . .
La corteza
Materias primas de. . .
se us an como:
son pr oductos de cambios
en r ocas pr eexistentes
que pueden r epres entars e
como "ciclo de las r ocas "
se transforman en otras r
Sedimentarias
Metamórficas
Oceánica
El manto
constituyen:
son agr egados poli o
monominerales de
difer entes grados
de consolidación
ROCAS
se deforman mostrando
ocas
Igneas
plutónicas
Fracturas
Mayores pr ofundidades
Pliegues
Mayores pr ofundidades
Fig. 1 Mapa conceptual sobre rocas.
El calificativo de transitorio obedece a que las rocas (y otros recursos naturales) no
permanecen inmutables; no sólo son el resultado de cambios anteriores, sino que también hoy
sufren cambios y probablemente cambiarán en el futuro. El concepto de parcial, hace referencia a
que en los sistemas terrestres, por tratarse de sistemas abiertos es difícil pensar que una roca es “el
efecto” de “una causa”. Más bien se debería asimilar la idea de que las rocas son sólo uno de los
tantos efectos de varias causas que se suceden en el tiempo y el espacio geológico..
Ejemplo : una colada de lava no es el único efecto del vulcanismo ya que además
3
hay otros como el aumento de la temperatura de rocas y aguas subterráneas de la
región circundante, expulsión de gases y cenizas y hasta bruscos procesos de fusión
de hielo con la generación de avalanchas de agua, hielo y rocas como fue el caso del
Nevado del Ruiz en Colombia.
Con respecto a la consolidación de las rocas cabe aclarar que pueden tener una gran
variedad de grados de consolidación debido tanto a procesos incompletos de consolidación de
sedimentos, como a la desagregación parcial de rocas muy consolidadas. Esto último ocurre con
las rocas que estuvieron mucho tiempo expuestas a los agentes meteorológicos. En este caso, se
rompen algunos de los lazos que mantenían unidos a los minerales (meteorización), originando
toda una gama de transformaciones posibles, desde incipientes hasta muy profundas que pueden
provocar el desmoronamiento de la masa original.
Mientras no se desmorone, podremos pensar que es una roca meteorizada o poco
consolidada. Estas apreciaciones son un tanto subjetivas, en consecuencia ante la duda, conviene
usar términos descriptivos diciendo materiales muy, poco o nada consolidados.
Cuando la estructura de la roca original se ha desmoronado o parte de ella se ha
arrancado del lugar (erosionado), ya no se alude a ese material con su denominación de origen y
por ende se tratará de un regolito (lo que queda) o un sedimento.
¿Que se entendió hasta aquí ?
¿Qué entiende por vida útil de una mina?
¿Qué procedimientos reducen y cuáles podrían aumentar la vida útil de una mina?
Explique la expresión : las rocas son resultados parciales y transitorios de diversos procesos.
EL CICLO DE LAS ROCAS
El ciclo de las rocas es una forma didáctica de presentar a las transformaciones que llevan
a la formación de cada roca. Se trata de un modelo muy simplificado de lo que ocurre en la
realidad y para ello se elige uno de los bordes de placas (subducción) en donde es “más fácil” de
comprender la secuencia de procesos naturales.
Esta aclaración es necesaria para no confundir al modelo con la realidad. En efecto cada
una de las etapas y de los cambios presentados en el modelo pueden tener lugar en diferentes
épocas y lugares de la historia del planeta, con materiales muy diversos y enormes variaciones en
la duración de cada etapa.
Ejercicio : Analizar en la Fig. 2 los sitios dónde ocurren los movimientos de expansión y
subducción y propongan en cual de ellos las rocas presentes podrían sufrir los mayores
cambios , y cuáles serían estos?
4
Fig.2 Esquema de las relaciones entre la Placa Pacífica y las colindantes
Parece obvio que se hará referencia a los bordes de subducción. En consecuencia en la
Fig. 3 se presenta un detalle ampliado donde podamos representar una secuencia ideal de
transformaciones que sufren las rocas (ciclo), que antes podrían pasar desapercibidos y enfatizar
que dichos cambios sólo son “visibles” en la escala del tiempo geológico.
En este modelo se advierte que las rocas sedimentarias, resultan de la acumulación de
fragmentos (clastos) erosionados de regiones elevadas y su posterior consolidación sobre el
continente o los océanos. Las rocas sedimentarias formadas en el océano, son arrastradas junto con
la placa que subduce y a medida que se hallan a mayor profundidad, el conjunto es sometido a
transformaciones (compactación, recristalización, deshidratación, deformación, etc. ) favorecidas
por el aumento de la presión y la temperatura. Este tipo de cambios originan las rocas
metamórficas (meta: cambio, morfo: forma), y suelen ser tan intensos que llegan a destruir las
características originales de las rocas que vienen desde "arriba". Finalmente, y para concluir con el
ciclo de las transformaciones, puede verse que a mayores profundidades aún, el calor reinante
podrá fundirlas y convertirlas en un magma de tipo anatéctico. Por otra parte, el magma, por estar
fundido, es menos denso y tiende a ascender introduciéndose en zonas más frías, cediendo parte
de su calor. Como resultado se enfría y da lugar a la formación de las rocas ígneas.
En la Fig. 3, además pueden verse aspectos de las deformaciones de las rocas. Estas
deformaciones son principalmente debidas a los esfuerzos producidos por las placas al acercarse.
Sin embargo se advierte que el tipo de deformaciones de las rocas dependerá de la profundidad a
la que ellas se encuentran. En efecto, a mayores profundidades será más elevado el calor y por lo
tanto las deformaciones serán plásticas (pliegues) en lugar de ser frágiles (fallas), como en las
zonas más cercanas a la superficie.
5
Fig. 3 El ciclo de las rocas
En efecto, las rocas más superficiales son frágiles y presentan fallas o fracturas, en tanto
las más profundas se comportan plásticamente y se doblan originando pliegues. Y esto es lo que
precisamente se representa en el perfil (corte) la cordillera, desde la superficie hacia abajo. En
realidad es un dibujo simplificado en donde dominan las rocas sedimentarias debido a que sus
capas permiten visualizar muy bien esas deformaciones.
LAS ROCAS IGNEAS
Para hablar de este tipo de rocas, se tiene que analizar brevemente el concepto de
magma. En la Figura 3 puede verse que el magma está circunscripto a algunas regiones con forma
de gotas; estas son las llamadas cámaras magmáticas. Además se advierte que a partir de un
mismo magma pueden formarse distintos tipos de rocas ígneas: plutónicas en profundidad o
volcánicas en la superficie. Es oportuno aclarar que ígneo es una voz de origen latino que significa
fuego, y por esto se usó para estas rocas derivadas de materiales calientes.
El magma magma puede fluir y llegar hasta la superficie debido a que es un líquido
especial compuesto de una fase fundida, una fase sólida compuesta por fragmentos de rocas aún no
fundidas y cristales en crecimiento y finalmente una fase gaseosa compuesta por agua, cloro,
azufre, etc. Esa movilidad se mantiene mientras sus temperaturas son elevadas (700 -1200°C), pero
a medida que se enfría, aumentan de tamaño los cristales ya existentes y empiezan a crecer otros
nuevos, quedando menos líquido. Por este motivo, el magma se hace más viscoso y reduce su
movilidad hasta transformarse en una roca ígnea.
Además, el grado de crecimiento de los cristales depende de la velocidad con que se haya
enfriado el magma. Si el enfriamiento es lento los cristales alcanzarán mayores tamaños que si es
rápido y esta característica es fundamental para reconocer en que lugar se ha formado una roca ígnea.
En consecuencia, la roca formada presenta una textura que está representada por
6
cierto “arreglo” u ordenamiento de minerales, según sean los tamaños y formas que alcancen cada
uno de los componentes.
Respecto de las rocas volcánicas, es necesario destacar que su textura es característica por tener
cristales grandes (1 a 10 mm), rodeados por otros de tamaño microscópico. Ello se podrá comprender,
si advertimos que el magma en su recorrido ascendente se va enfriando a una cierta velocidad
muchísimo más lenta que cuando sale a la superficie, pero más rápida que si aún permaneciera en la
cámara magmática. Cuando está en la superficie, se escurre como lava y toda la fase fundida que aún
posee, se enfría rápidamente formándose vidrio volcánico, que une fuertemente los grandes cristales
que ya se habían formado cuando aún el magma estaba aislado dentro de la cámara, junto con los
otros pequeñísimos que se formaron mientras ascendía.
ROCAS PLUTONICAS: presentan una llamada textura granuda caracterizada
por minerales intercrecidos de una manera que tienen la apariencia de granos
soldados entre sí. Sus tamaños varían entre 5 a 20 mm de diámetro y su crecimiento
está favorecido por el enfriamiento lento debido al aislamiento del magma dentro
de las cámaras magmáticas profundas.
Ejemplo: granito
ROCAS VOLCANICAS: presentan una denominada textura porfídica
cuya característica es el contraste de tamaños y formas de sus componentes.
Es típica la presencia de cristales con formas geométricas evidentes, cuyos
tamaños son de algunos milímetros y están aislados e inmersos en una pasta
de grano tan fino que no se vé ni con lupa. Esa pasta posee pequeños
cristales que ya venían formados desde "abajo" y sólo son visibles al
microscopio
Ejemplo: basalto
Fig. 4 Texturas de las rocas ígneas
Otro aspecto a considerar es que cuando el magma sale a la superficie se le denomina
lava. Ello es así porque son cosas diferentes. En efecto, durante las erupciones volcánicas se
producen nubes de cenizas y la emisión de vapor de agua, gases, etc. En consecuencia esos
productos, que formaban parte del magma pasaron a la atmósfera al emerger por lo que ya no se
encuentran presentes la lava que se desplaza por la superficie.
Los colores de las rocas son rasgos importantes, y dependen de los minerales que las
componen. Este aspecto es algo complejo porque hay muchas variedades y cada roca, posee una
asociación de minerales que depende tanto de los magmas de origen como de las temperaturas a
las que se formaron los minerales que componen cada clase de roca.
Efectivamente, conviene advertir la existencia de dos tipos principales de magmas :
Los magmas mantélicos (originados por fusión de rocas del manto) se forman minerales a
temperaturas de unos 1100°C que son muy oscuros (piroxenos, anfíboles, olivinos, etc.) y por
ello las rocas resultantes son casi negras, como es el basalto. Por el contrario, a partir de los
magmas anatécticos, (originados por fusión de rocas provenientes de la corteza), que funden a
7
menor temperatura por la presencia de agua, se forman minerales a temperaturas de unos 700°C
los cuales son de colores más claros (cuarzo, ortosa, microclino etc.) en tonalidades de grises o
rosados, como es el caso de las rocas graníticas.
Estas características : texturas y mineralogía, aportan informaciones esenciales para
conocer parte de la historia de las rocas ígneas (Fig. 5).
Por otra parte,
sólo se han
mencionado a las dos rocas que más abundan en la litosfera y que tanto hemos mencionado
anteriormente: basaltos y granitos. Esto es importante porque las rocas graníticas dominan en la
corteza continental, y en cambio los basaltos, como ya hemos visto constituyen la mayor parte
de la corteza oceánica, aunque es justo mencionar que, con frecuencia, también aparecen sobre
el continente cuando las fracturas profundas permiten la salida de esos materiales del manto.
PUEDO CONOCER LA HISTORIA
DE LAS ROCAS IGNEAS
por que la
TEXTURA
MINERALOGIA
indica
indica
LA TEMPERATURA Y ORIGEN
DEL MAGMA
LA VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO
Y EL LUGAR EN QUE ESTE
SE PRODUJO
es decir si
son de raíces de
OROGENOS
DORSALES
es decir en
PROFUNDIDAD
SUPERFICIE
Fig. 5 La historia de las rocas ígneas
Estos procesos de formación de las rocas ígneas, a veces también conducen a la formación de
yacimientos minerales. Este aspecto está muy vinculado al agua originalmente contenida en el magma ya
que cuando éste se enfría en profundidad, como hemos visto, dará lugar a una roca plutónica y el agua
contenida pasará del estado de vapor al estado líquido, siendo expulsada hacia "arriba". Esas aguas, que aún
están calientes (400°C), contienen compuestos químicos en solución y al circular por las grietas y los poros de
las rocas, se enfrían formando minerales que bien rellenan parte de esas grietas, formando yacimientos
vetiformes (Fig 6a), o bien, quedan incluidos en los poros de las rocas formando yacimientos diseminados
(Fig.6b).
Las diferencias entre estos dos grandes tipos de yacimientos permiten comprender :
a) La necesidad de conocer cómo se forman las rocas y donde lo hacen, para así saber como
buscar los yacimientos que nos interesan desde el punto de vista económico.
b) Los dos tipos clásicos de explotación : minas y canteras. Las vetas, en general, requieren de
túneles subterráneos (minas) mientras que los diseminados se explotan en forma superficial
mediante la apertura de pozos (canteras).
8
Fig. 6 Yacimientos vetiformes (a)
y
diseminados (b)
No todos los yacimientos se forman de este modo. Hay otros que se forman en la
superficie o cerca de ella y que se forman por concentración de: yeso, la sal, el carbón, el
petróleo o incluso, las arenas y gravas. Todos ellos tienen que ver con los procesos
sedimentarios que serán motivo del siguiente capítulo.
¿Que se entendió hasta aquí ?
 ¿Justificar la elección de bordes subductivos para hablar del ciclo de las rocas.
 ¿Qué clases de deformaciones ocurren en las cordilleras?, ¿En que difieren?
 ¿Qué diferencias existen entre el concepto de lava y magma?
 Describir la composición del magma y las condiciones de su movilidad.
 ¿Qué importancia tiene la presencia del agua en los magmas?
 ¿Cómo influye la velocidad de enfriamiento del magma en el tamaño de los minerales?
 ¿Cómo distinguirías las rocas plutónicas de las volcánicas?
 ¿Qué vinculación se menciona entre el agua magmática y los yacimientos mineros?
ROCAS SEDIMENTARIAS
Considerando el ciclo de las rocas de la (Fig. 3), vemos que el empuje de las placas y la
isostasia provocan el ascenso de las cordilleras y permiten que cualquiera de las rocas formadas
en diferentes profundidades y momentos del ciclo, queden expuestas en la superficie a merced
de los agentes atmosféricos.
Al respecto, conviene reflexionar acerca de los procesos que podrían desarrollarse
provocados por la acción de los agentes exógenos (agua, aire, hielo) sobre las rocas de la
superficie.
Uno de los más evidentes es la erosión, englobando en este término no sólo el arranque
de las partículas, sino también su transporte y acumulación en otros lugares distantes, por lo
general más bajos que las áreas de procedencia1 . Por lo general no se tiene en cuenta el primer
proceso provocado por estos agentes que es la meteorización o desagregación de las rocas en el
lugar en que se encuentran.
1
¿Podrían ir a lugares más elevados?,
9
en que casos??
Se debe aclarar que estos conceptos se refieren a las rocas sedimentarias
clásticas y además, recordemos que el término clasto, significa fragmentos o trozos de otras
rocas o de minerales y también suelen denominarse como detritos, granos, partículas o
"piedritas".
Además de esa clase de rocas
existen otras denominadas rocas sedimentarias
organógenas debido a que fueron formadas por acumulación de restos de organismos (conchas,
diatomeas, radiolarios, vegetales) o por el crecimiento de colonias de organismos (corales) y las
rocas sedimentarias químicas formadas por precipitación de sales en lagos sobresaturados.
Pero, convengamos en que sólo nos ocuparemos de las rocas clásticas, debido a que constituyen
uno de los registros más importantes que la Tierra posee para conocer su historia. Además,
consideremos que estas rocas clásticas pueden ser fosilíferas (que contienen fósiles), o ser
estériles (que no los tienen) y que en ambos casos nos dan pistas sobre del ambiente físico y
climático en el que se formaron.
Como un procedimiento para reforzar y utilizar la "herramienta “actualista" propongo
reflexionar sobre la siguiente pregunta:
¿ Cuales podrían ser las “pistas” presentes en las rocas sedimentarias que permiten conocer
el ambiente de formación y clima de la región donde se formaron?
Recordemos que el actualismo se sustenta en una idea fuerza acuñada por Aristóteles
que decía: “El presente es la clave del pasado”
Las rocas organógenas, por su parte, brindan informaciones por sí mismas, debido a que
se puede deducir rápidamente que hay una relación directa entre los organismos y su hábitat,
sean estos marinos o continentales, en sus diferentes variedades. Al respecto podría hacerse un
ejercicio considerando especies actuales de animales y/o vegetales tropicales y polares, marinas
y terrestres. Sin embargo esto no es tan simple ya que muchas veces los organismos muertos
son transportados y sepultados lejos de su hábitat.
A modo de ejercicio, podrían hacer un listado (y dibujos) sobre las clases de
organismos que pueden vivir y/o morir en ríos, lagos, desiertos, etc. Este ejercicio puede
resultar interesante si además se vinculan los organismos con el tipo de materiales que los
sepultaron.
Ello nos permitiría comenzar a tratar las características esenciales de las rocas clásticas.
Estas rocas son las que más nos interesan ya que cubren como una alfombra casi toda la
superficie del Planeta (continentes y océanos). No ocupan un volumen importante de la masa
terrestre porque tienen poco (decenas a cientos de metros) espesor relativo al diámetro del
Planeta, pero son las que tenemos más a la vista y las que mejor reflejan los procesos en la
superficie.
Volviendo a los agentes que provocan estos procesos, recordemos que, en general actúan
en forma combinada, sin embargo siempre hay uno que predomina y este predominio depende
de la zona climática en que nos encontremos. Por ello se sugiere que repasen acerca del origen
y la distribución de las cuatro principales zonas climáticas en la Tierra. (Fig 7).
10
Fig. 7 Zonas mesoclimáticas de la Tierra
Considerando el mapa anterior, es importante reconocer los agentes exógenos
predominantes en cada una de las zonas climáticas. En efecto en las zonas ecuatoriales (0° y
20°de latitud) donde llueve tanto, el agua será el principal agente de transporte y de modelado
del paisajes, al igual que en las zonas templadas ecuatoriales (40° y 60°de latitud) aunque en
estas llueve menos. En cambio en las zonas tropicales secasecuatoriales (20° y 40°de latitud) ,
donde hay carencia de humedad, el agente de transporte y de modelado del paisaje es el viento y
en las zonas polares ecuatoriales (60° y 90°de latitud) el principal agente es el hielo.
Los procesos exógenos a los que estamos haciendo referencia, por un lado producen la
destrucción o "desgaste" de las montañas y simultáneamente la construcción de acumulaciones
de fragmentos (clastos), formando
capas o estratos horizontales que luego se podrán
reincorporar al ciclo, principalmente aquellos formados en el mar (Fig 3).
Un concepto muy importante a comprender se refiere a la transformación de los
sedimentos no consolidados en rocas sedimentarias o sedimentitas. Para ello vale comparar
estas rocas con las ígneas (Fig. 8). En estas últimas, la consolidación es por enfriamiento del
magma mientras que en los sedimentos no interviene la temperatura sino la compactación
producida por el peso de los estratos superiores y fundamentalmente la cementación. Este
proceso, se debe a la circulación de aguas subterráneas por los poros presentes entre los
fragmentos. Estas aguas, que poseen sales (silicatos, carbonatos, sulfatos de calcio, etc.) u otros
compuestos químicos disueltos que al precipitar rellenan los poros y provocan la unión de las
partículas.
Para reconocer la diferencia entre una roca ígnea y otra sedimentaria de un modo hay
que hacer un rápido análisis de la textura de las rocas, esto es: al ordenamiento o arreglo que
presenta el conjunto de partículas de cada una y a la vez a las propiedades de las partículas
(tamaño, color, formas, aristas, etc.).
Puede apelarse a unas imágenes metafóricas y pensar que los minerales de las rocas
ígneas están "soldados" entre sí, lo que da idea de calor. Por el contrario, en las sedimentitas,
podría decirse que las partículas están "amontonadas y pegadas" con cemento. Estas imágenes
11
sobre la consolidación serán útiles para diferenciar a simple vista un granito de un conglomerado
(Fig. 8). Este último, es una roca sedimentaria compuesta por fragmentos de tamaños medianos,
con arena intersticial.
Fig. 8 Diferencia textural entre granitos
y
conglomerados.
Concretamente el estudio de las rocas clásticas requiere del análisis de las características
de las partículas en forma individual, pero, considerados en el conjunto de la roca. El tamaño
de los clastos es el rasgo más importante ya que sirve para clasificarlas.
En ese sentido es muy útil tener a mano una escala granométrica (Fig. 9), con el objeto
de que cada vez que hablemos de los clastos podamos referirnos a un nombre específico. En esa
escala, se indican los nombres que reciben los granos en forma individual, cuando integran
acumulaciones sueltas (no consolidadas), y además las denominaciones de las rocas compuestas
por cada tamaño de grano.
milímetros:
0,004
0,062
2
256
GRANOS SUELTOS
(sedimentos)
Arcillas
Limos
Arenas
Gravas
Bloques
ROCAS
(sedimentita)
Arcilitas
Limolitas
Arenisca
Conglomera
dos
Aglomerados
Fig. 9: Escala de tamaños de granos (clases granométricas).
Esta clasificación debe usarse con criterios amplios y no hay que imaginar que “allí”
será posible encasillar a todas las rocas clásticas. Por eso es necesario comprender que los
límites entre cada clase son de la escala y no de las rocas. Las sedimentitas, en general, poseen
varias clases granométricas, y por ello, para ponerles nombre, tendremos en cuenta la variedad
de tamaños (clases) que una roca exhibe.
La gran mayoría de las rocas clásticas son mezclas binarias (arena-grava) y para
clasificarlas no es suficiente considerar la población dominante sino que se debe tener en
cuenta el comportamiento hidrodinámico de ambas clases.
Por tal motivo se han
propuesto varias clasificaciones, entre las cuales nosotros adoptaremos una de ellas (Williams,
12
1942, en Pettijohn, 1963:24) que nos parece apropiada para los trabajos macroscópicos de
campo.
GRAVA
100%
CONGLOMERADOS
50%
25%
0%
CONGLOM.
ARENISCAS
ARENOSOS
CONGLOM.
ARENISCAS
0%
50%
25%
100% ARENA
Fig. 9 Clasificación de Sedimentitas
En otro orden de ideas, debe quedar en claro la relación entre los tamaños de granos
(clases) y los agentes de transporte. Por tal motivo se sugiere reflexionar acerca de:
¿qué relaciones existen entre un determinado agente de transporte, (viento, agua, hielo), y el
tamaño de los clastos que cada uno es capaz de llevar?
Además, es conveniente justificar las diferencias apuntadas ya que tendremos que
recordar conceptos referidos a la energía cinética y se pondrá de manifiesto la importancia de
considerar la densidad del agente en relación con la de los granos transportados.
Como ya sabemos, las crecidas se deben a lluvias torrenciales y transportan mayor
cantidad de granos con tamaños más grandes que si la corriente fuera de agua límpida. Esos
materiales son transportados mientras la velocidad del fluido y la pendiente del terreno lo
permiten, pero cuando disminuye la velocidad se favorece la sedimentación de aquellas
partículas que entran no pueden continuar en razón de su tamaño y/o su masa. Dicha
disminución en la energía del transporte suele ocurrir cuando la superficie se horizontaliza o el
ancho del curso aumenta y su profundidad disminuye.
Se puede usar un modelo para simular lo que ocurre durante una creciente de río. Para
ello, colocar la mitad de agua en un envase transparente, agregarle un sedimento compuesto de
1/4 de arena de construcción gruesa y fina en partes iguales y 1/4 de "tierra" negra de un jardín,
luego agitar el recipiente durante unos segundos, apoyar el envase, dejarlo quieto y observar
los resultados.
Es de gran utilidad si antes de concretar dicha experiencia pueden responder a la
siguiente preguntas :
1) ¿Se advertirá algún cambio en las mezclas usadas inicialmente?
2) ¿Qué cambios ocurrirán? Describirlos y dibujarlos anticipadamente.
3) ¿Cómo justificarían sus respuestas?
Luego de completar dichas anticipaciones, realicen la experiencia y revisen las
respuestas alcanzadas. Este ejercicio de anticipación, formulación de respuestas posibles
(hipótesis), realización de experiencias y contrastación de los resultados es parte de la
13
metodología de investigación científica.
Si todo funciona bien verán que luego de la agitación, durante el reposo se van formando
capitas horizontales de tamaños de grano decrecientes hacia el techo. La experiencia mostrará
lo que se denomina estructura gradada. Se trata del ordenamiento, decreciente hacia arriba, de
los tamaños de los granos dentro de un estrato.
Los resultados de esa actividad podrían relacionarse con vivencias personales sobre las
cuales quizás no hayan tomado conciencia, por ejemplo, seguramente en alguna oportunidad
habrán estado frente a la barranca de algún río. De ser así:
1) ¿Pueden comentar cómo era la distribución de los granos en las capas?
2) ¿Eran todos iguales o estaban ordenados de algún modo?
3) ¿Podrían dibujar lo que recuerdan?
Esas evocaciones ayudarán a comprender que las barrancas de los ríos tienen
sedimentos que fueron depositados por corrientes de agua que venían agitadas y los dejaron allí,
donde hoy los vemos, porque disminuyó la velocidad de esa corriente y entonces se depositó la
mezcla de clastos que era arrastrada. Debemos agregar que ello es "historia vieja", porque las
propias barrancas son el resultado de la erosión del río que erosionó su propio cauce anterior,
dejando a nuestra vista los materiales que antes depositaba luego de cada crecida. En
consecuencia, analizando los diferentes estratos en las barrancas podríamos ubicar cada una de
las "crecidas" del viejo río, reconociendo estratos con estructura gradada (Fig.: 10 )
Fig.: 10 Estratificación gradada A : Un estrato
B : Dos estratos - dos crecidas
En el estudio de los sedimentos y las sedimentitas además del tamaño de cada partícula
deberemos tener en cuenta, el redondeamiento de los granos y la selección ya que estos rasgos,
en conjunto, caracterizan lo que en estas rocas llamamos la textura. En resumen, la textura y la
composición de los clastos son importantes para interpretar la historia de cada roca sedimentaria.
Tengo una ficha con algunos datos, si les parece, luego les regalo una copia.
14
CARACTERISTICAS DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS
1. Los tamaños de las partículas y su variedad o selección dependen del agente que las ha
transportado. El concepto de selección, describe el grado de uniformidad de los tamaños
de grano presentes en una roca.
2. EJEMPLOS (extremos): A) Las arenas de los médanos, son representativas de una muy
buena selección, porque la mayoría de sus granos son arenas finas y casi no hay de otros
tamaños. B) En el otro extremo se mencionan los depósitos de los glaciares o de las
avalanchas de los ríos, que producen mezclas de sedimentos con muy mala selección de
partículas cuyos tamaños pueden variar entre arcillas y bloques. C) Una situación
intermedia corresponde a los ríos, en donde según el régimen de flujo puede producir
diferentes grados de selección.
3. El redondeamiento de los granos alude a la abundancia de aristas y vértices agudos
presentes en los clastos. Este rasgo,
depende del agente de transporte pero
fundamentalmente de las distancias recorridas. También influye el tamaño y la propia
composición de las partículas. Un caso típico son los sedimentos fluviales ya que cerca
de las montañas, los granos son angulosos pero a medida que se alejan no sólo son
4. cada vez más redondeadas sino más pequeños.
La composición de las granos puede ser muy variada. Se reconocen desde fragmentos de
minerales hasta trozos pequeños de rocas. Depende de la variedad litológica de las áreas
que aportan los clastos, también llamadas Area Madre o area de aporte.
Fig. 11 Características de las rocas sedimentarias
III.e ROCAS METAMÓRFICAS
Para analizar estas rocas, es conveniente una reseña referida al marco global del ciclo de
las rocas y al ambiente de esfuerzos compresivos típico de las áreas de subducción (Fig. 3). En ese
contexto, queda claro que las rocas más profundas están sometidas a fuerzas intensas y pueden
sufrir importantes transformaciones por aplastamiento e incluso por el reordenamiento de sus
minerales y el crecimiento de otros como en el caso de las micas y los granates que son muy
comunes en estas rocas. Lo importante es que estos cambios ocurren en estado sólido, sin fusión
de las rocas previas.
Este tipo de rocas son importantes y algunas clases de rocas metamórficas fueron de uso
masivo desde la antigüedad hasta el presente tal como se indica en el siguiente cuadro, en el cual,
además se indican sus principales características:
15
Fig. 12 Principales rocas metamórficas regionales.
En este caso, no tiene sentido hablar de cómo se consolidan las rocas metamórficas, porque
en realidad sus cambios ocurrieron en estado sólido y ya eran rocas cuando fueron transformadas.
El cambio provocado por las presiones, puede comprenderse haciendo una analogía con un
"aplastamiento", siguiendo el mismo razonamiento anterior.
Un ejercicio interesante es "Hacer una roca" uniendo trocitos de plastilina de distintos
colores, aplastarla en varias etapas y dibujar los productos que resultan en cada etapa, a medida que
sufren mayor aplastamiento
De esta manera se pueden relacionar los esfuerzos con las transformación de las rocas y si
se toma en consideración el comportamiento de los materiales en función de la temperatura se
pondrá en evidencia el diferente comportamiento de los materiales.
Los cambios metamórficos son promovidos por la influencia de la presión y la temperatura
y ocurren en las raíces de los orógenos que ocupan grandes regiones, por lo cual se denominan
procesos de metamorfismo regional. Por otra parte estas y todas las rocas que están por encima
sufren otro tipo de deformaciones por efecto de las fuerzas producidas durante la subducción.
Hemos desarrollado los conceptos más elementales con los cuales es posible comenzar a
leer y entender los mensajes de los documentos geológicos: las rocas. A través de ellos podrán
interpretarse partes de la historia de la Tierra.
Preguntas de Repaso
¿Cuáles son los procesos exógenos que modelan el paisaje?
¿Qué influencia tiene el clima en los procesos exógenos?
¿Cuáles son los procesos que conducen a la formación de las principales sedimentitas?
¿Cómo explicaría la consolidación de una sedimentita clásticas?
¿Qué rasgos de las rocas sedimentarias, le permitiría conocer partes de su historia?
¿Qué aspectos texturales se han mencionado y qué información aporta su estudio?
¿Cómo explicaría Ud. la formación de rocas metamórficas?
16