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GEOLOGIA APLICADA
E.T.S.I DE CAMINOS, CANALES Y
PUERTOS DE CIUDDA REAL.
GEOLOGÍA APLICADA
RESUMEN DE CONTENIDOS
CONCEPTUALESCONCEPTUALES-GLOSARIO
JESUS SANCHEZ VIZCAINO
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GEOLOGIA APLICADA
DATOS DE LA TIERRA.
LA TIERRA COMO CUERPO CÓSMICO:
* Planeta del Sistema Solar.
•
Planeta perdido (cinturón de asteroides).
•
Zona de Continua Habitabilidad.
DATOS NUMÉRICOS:
* EDAD:
* RADIO:
* VOLUMEN:
* MASA:
* DENSIDAD:
4.500 a 5.000 m.a.
6.370 Km.
1.083,319 x 1012 Km3. = 1,08 x 1027 cc.
5,975 x 1027 gr. ≡ 6 x 1027 gr.
5,5 gr/cc.
MÉTODOS DE ESTUDIO DEL INTERIOR DE LA TIERRA.
SONDEOS: límite 6-12 Km.
MINAS: límite 1.200 a 1.500 mts. (3.200 mts).
ROCAS HIPOGEAS: rocas provenientes del interior de la Tierra.
- Composición química.
- Composición mineralógica.
- Laboratorios (P, Tª y +/- t). Polimorfismo.
ASTRONOMÍA:
- Meteoritos: Composición y proporción.
- Evolución Planetaria.
- Sondas (espectrografía)
GEOFÍSICOS: Medida de campos naturales o artificiales.
- Gravimetría: la medida del campo gravitatorio nos permite conocer
(despejando de la Ecuación de Newton) la masa de la Tierra.
o Por otro lado dado que F = m.g, las variaciones locales de g
implican
Aumento o disminución de las Masas o
Variación de las densidades.
o Todo ello permite determinar la presencia de zonas con mayor o
menor densidad tanto en la horizontal como en la vertical.
- Magnetometría: medida del campo magnético natural de la Tierra y las
anomalías locales producidas por la presencia de rocas paramagnéticas,
así como avances en la geología histórica.
- Eléctrico y Electromagnético: respuesta de los materiales frente a un
campo artificial y/o natural. Permite predecir distribución de materiales
en profundidad. Limitada penetración.
- Sísmica: mide la velocidad de las ondas sísmicas (naturales o artificiales)
en los diferentes materiales atravesados por las mismas.
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GEOLOGIA APLICADA
Los seísmos producen varios tipos de ondas:
Superficiales: Rayleigh y Love.
Profundas: Primarias (P) y Secundarias (S).
- Estas ondas se propagan por el interior terrestre con velocidades
diferentes entre sí y diferentes según el medio que atraviesan o
propagan.
-
En su camino se reflejan y se refractan siguiendo diferentes trayectorias.
-
Son recibidas en superficie por una red de sismógrafos. El tratamiento
de las señales recibidas permite determinar el punto de origen del sismo
y los materiales atravesados por las ondas sísmicas desde el punto de
emisión (hipocentro) hasta el punto de recepción (sismógrafo).
-
Vp = (4/3 µ + κ)/ρ
ρ
-
Vs = µ / ρ
-
Siendo
-
Ondas P: realizan un movimiento semejante al de las ondas acústicas
adelante y hacia atrás en la dirección de propagación de la onda (ondas
de compresión). Es decir, producen una compresión-extensión
(distensión) armónica. También se denominan ondas “P”resionadas.
-
Las partículas vibran de forma perpendicular al movimiento de
propagación de la onda. También se denominan ondas de “S”acudida o
de cizalla.
-
Vp ≈ 1,7 Vs.
-
Cuando las ondas cambian de medio cambian de Velocidad y cambian
su trayectoria y curvatura, volviendo a superficie algunas antes de
atenuarse.
-
La reconstrucción de las trayectorias y velocidades se realiza en función
del tiempo de llegada a las diferentes estaciones sismológicas de medida.
µ = rigidez (módulo de young)
κ = incompresibilidad
ρ = densidad
Todo lo anterior permite dividir la Tierra en 3 capas concéntricas o
Geoesferas que aumentan su densidad al aumentar su profundidad.
-
Separadas por discontinuidades.
Geoesferas o capas con diferente composición.
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GEOLOGIA APLICADA
NÚCLEO
DIMENSIONES: desde los 6370 Km (centro de la Tierra) a los 2900 Km.
Discontinuidad de Gutemberg
2.900 Km.
Núcleo Externo (líquido).
4.600 Km.
Zona de Transición (líquido + sólido).
5.150 Km.
Núcleo Interno (sólido).
6.300 Km.
DENSIDAD: 10 a 13 gr/cc equivalente a la densidad de algunos elementos pesados
como el Va, Ti, etc.
CAMPO MAGNÉTICO DIPOLAR situado en el núcleo ⇒ Elementos metálicos.
COMPOSICIÓN:
-
El Fe es el único abundante en el universo.
-
El Fe a la P existente en el núcleo (1.200 a 3.200 Kb) es demasiado denso
-
Fe con Ni aleado en la proporción de los sideritos (4%) sigue siendo
demasiado denso.
-
Se piensa en la presencia de S (8-100%): ligero, abundante, soluble en
Fe fundido y se alea con Fe sólido a altas P, está presente en meteoritos
(SFe = troilita). Su presencia disminuye en 1.000º el Punto de Fusión del
Fe a altas P.
-
Presenta algún inconveniente como su volatibilidad.
-
No se descarta la presencia de Oxígeno y Silíceo en el núcleo.
El Núcleo Interno y el Externo tienen igual composición. Se presenta Sólido (N.I.) o
Líquido (N.E.) debido a que la curva de fusión de la aleación de Fe, Ni y S varía
con la Presión y la Temperatura.
La Vp en la zona de transición es intermedia a las Vp presentes en el N.I. y el N.E.
ORIGEN: Decantación por gravedad cuando la Tierra estaba fundida.
EDAD: Mínima 3.500 m.a.
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GEOLOGIA APLICADA
MANTO
Se extiende desde los 2.900 Km (D. de Gutemberg) hasta 6 a 70 Km (D. de
Mohorovicic).
6 a 70 Km. (33 Km de media) D. de Mohorovicic (Moho).
Manto superior.
650 Km.
Zona de Transición
Manto Inferior
2.900 Km D. de Gutemberg.
Representa el 84 % en Volumen y el 69 % en Masa.
COMPOSICIÓN:
-
Peridotitas: rocas ígneas ultrabásicas (compuestas por olivino y
piroxenos) y Dunitas, compuestas exclusivamente por olivino.
-
Su composición es muy semejante a la de los meteoritos (aerolitos).
-
Su composición es semejante a la de rocas hipogeas muestreadas o
aflorantes en superficie.
-
Al fundirlas producen o generan basaltos.
-
Presenta dos niveles M. Inferior y M. Superior.
-
Se suponen de la misma composición aunque probablemente el M.I. esté
enriquecido en Fe y exista además un fenómeno de Polimorfismo debido
al aumento de P por el que los silicatos pasarían de (SiO4) a (SiO6).
-
Lo que justificaría las variaciones de Vp y Vs en profundidad.
-
Igualmente existe una zona de transición entre ambos niveles.
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GEOLOGIA APLICADA
CORTEZA.
LÍMITES: D. de Moho (manto superior) y capas fluidas de la Tierra.
Representa el 1% del valor de la masa total del planeta
Hay un ∆ notable de Vs y Vp hacia la base (Moho).
No homogénea en potencia (espesor): 25 a 70 km en CC y de 6 a 10 Km en CO.
Inhomogénea en composición tanto lateral como verticalmente.
CORTEZA OCEÁNICA.
COMPOSICIÓN: 3 NIVELES. Densidad media 2,9 a 3,0 gr/cc.
N1: Sedimentos. Tienen diferente espesor, la media 1.300 mts, y edad.
N2:
Máxima en llanuras abisales próximas al talud continental.
Mínima en las dorsales.
Nula en las dorsales.
Subnivel
Superior:
basaltos
submarinas
≡
lavas
almohadilladas.
Enfriamiento brusco.
Subnivel Inferior: Enjambre de Diques basálticos cristalizados en fracturas.
N3: gabros: roca ígnea plutónica de igual composición que los basaltos superiores
pero que cristalizan a más profundidad.
CORTEZA CONTINENTAL.
COMPOSICIÓN:
Intermedia (andesítica): roca volcánica de comp.. intermedia
ESTRUCTURA
+ compleja
25 a 70 Km. (mayor espesor en los orógenos)
densidad = 2.7 gr/cc.
En el siglo XIX: SIAL + SIMA
1950: sedimentos + granitos + (D. Conrad) + Basaltos.
Actualidad: Conjunto caótico de rocas sedimentarias, plutónicas y volcánicas,
metamorfizadas en menor o mayor grado ( normalmente ∆ de Met. al ∆ la prof.).
- En algunos casos la zona superior es granítica y la inferior de gabros.
- N1: Roc. Sed. + granitos + r. volc. + roc. Met. de bajo y medio grado.
- N2: roc. Met. de alto grado (neises y migmatitas) + R. Plutónicas (-).
- N3: Rocas ultrametamórficas de diferente origen.
En general disminuye la acidez de las rocas al aumentar la profundidad.
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GEOLOGIA APLICADA
CORTEZA DE TRANSICIÓN.
-
Une ambas cortezas
-
Presente en los bordes continentales de tipo atlántico.
-
Realmente es CC adelgazada por estiramiento.
-
Origen: procesos de distensión (estiramiento) y subsidencia.
Moho: No siempre se presenta como un plano neto y continuo que supone un
cambio brusco en las Vp y Vs. En algunas zonas puede ser indetectable (zonas de
orógenos antiguos.
CORTEZA CONTINENTAL
CORTEZA OCEÁNICA
POTENTE (32 Km. de media)
DELGADA ( 6 a 12 Km.)
COMPLEJA
SENCILLA
GRANÍTICA-ANDESÍTICA
BASÁLTICA
VIEJA ( 0 a 3.800 m.a)
JOVEN (180 m.a.)
CRECIMIENTO LENTO (generación)
CRECIMIENTO RÁPIDO
DENSIDAD BAJA = 2.7 gr/cc.
DENSIDAD MÁS ALTA = 3.0 gr/cc
CO: generación, crecimiento y destrucción continua y rápida. Circuito cerrado
dorsal-zona de Benioff.
CC:
Crecimiento y destrucción lento.
Crecimiento en dos fases:
-
Crecimiento por adosamiento o acrección lateral ⇒ zonación
continental por edades.
Crecimiento en espesor: fusión del manto ⇒ emplazamiento de rocas
plutónicas y volcánicas.
ESTRUCTURA DE LA TIERRA DESDE EL P.D.V. DINÁMICO
LITOSFERA: Capa más externa de la Tierra formada por materiales rígidos.
Compuesta por CC, CO, CT + porción superior del manto superior adosado a la
corteza. 150 Km de espesor medio.
ASTENOSFERA: Parte del manto superior en estado de FUSIÓN PARCIAL
(PLÁSTICO Y VISCOSO) que se extiende desde los 150 a los 600 Km de profund.
MESOSFERA: resto del Manto.
ENDOSFERA: equivale al Núcleo.
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TECTÓNICA DE PLACAS.
•
•
•
LITOSFERA: Capa continua: no hay huecos.
Fragmentada en trozos: Placas Litosféricas.
Las Placas Litosféricas “flotan” sobre la Astenosfera y se desplazan.
TIPOS DE PLACA:
-
Continentales.
Oceánicas.
Mixtas.
TIPOS DE BORDES:
-
Constructivos ≡ Dorsales centro oceánicas
Destructivos ≡ Zonas de subducción o de Benioff
Conservativos ≡ Fallas transformantes
MOVIMIENTO DE LAS PLACAS
-
Movimientos Eulerianos
-
Causas de estos movimientos: células convectivas.
CICLO DE WILSON:
-
Parte de una única placa Continental.
-
Se fragmenta. Punto Triple. Etapa de Rifting.
-
Progresa la fragmentación: inyección de magma, creación de la dorsal
⇒ 2 Placas Continentales separadas por una dorsal. (bordes atlánticos)
-
La dorsal sigue funcionando: creación de CO ⇒ 2 placas mixtas + D:
extensión del fondo oceánico y separación de las masas continentales.
-
Las dos placas son empujadas por otras (compresión en los bordes) ⇒
Rotura por zona de debilidad: creación de zona de subducción ⇒ 3
placas, 1 continental, 1 oceánica y 1 mixta + ZB + D.
-
Funcionamiento de la ZB y de la D. Si la VZB > VD ⇒ consumo de la PO
⇒ consumo de la dorsal ⇒ 2 placas: 1 Cont. + 1 Mixta + ZB.
-
Si continua el proceso puede consumirse progresivamente la parte
oceánica de la placa mixta. Una vez consumida esta: 2 placas cont. + ZB
-
Choque de las placas continentales ⇒ Orogenia s.s. y 1 sola placa cont.
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GEOLOGIA APLICADA
T.1.- MINERALOGÍA.
CONCEPTO DE MINERAL
CONCEPTO DE CRISTAL.
-
-
Todos los cristales son minerales pero no al revés.
Todos los minerales tienen estructura interna ordenada aunque su forma
externa, hábito, no sea el de un cristal.
Para que un cristal aparezca como cristal necesita unas condiciones de
formación especiales: tiempo y espacio para crecer.
Un mismo compuesto puede presentarse con diferentes estructuras internas
(ordenación atómica) por lo que representan diferentes especies minerales:
POLIMORFISMO: Grafito-diamante, Sillimanita-Distena-Andalucita,
Calcita-Aragonito o diferentes hábitos P.e. el cuarzo.
La estructura interna y la composición química son las características que
caracterizan y diferencian a los diferentes minerales.
Las propiedades físicas son consecuencia de la estructura interna del mineral
y ésta, a su vez de, de su composición química y de las condiciones de
formación.
GÉNESIS DE LOS MINERALES:
SUBLIMACIÓN: formación directa a partir de un gas o vapor, P.e el azufre
nativo.
PRECIPITACIÓN a partir de una solución sobresaturada, P.e. la halita.
POR ENFRIAMIENTO DE UN MAGMA: p.e, Olivino, Pixoxenos,
Anfíboles, Biotita, moscovita, cuarzo (serie de Bowen). Los minerales que se forman
primero son más alterables y más resistentes que los que se forman los últimos: más
resistentes al intemperismo y, por ello, más adecuados para su uso en construcción.
TRANSFORMACIONES SÓLIDO-SÓLIDO: típicas del metamorfismo y de
los minerales secundarios
PROPIEDADES Y CARACTERÍSTICAS
Son función de la composición química y la estructura cristalina.
Prop. QUÍMICAS:
• Muy utilizadas en el pasado.
• Permiten el reconocimiento del mineral en base al análisis de sus comp.
• Permiten determinar el grado de alterabilidad de determinados minerales.
Prop. FÍSICAS:
• Muy utilizadas actualmente.
• P.e. Peso específico, densidad, magnetismo, conductividad, olor, sabor, etc.
Prop. ÓPTICAS: aquellas que se aprecian visualmente.
• Microscópicas: observables al microscópico.
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•
De Visu: observables a simple vista o con lupa.
PROPIEDADES FÍSICAS.
HÁBITO.
Es el aspecto externo general del mineral: cúbico, columnar, octaédrico, etc.
Los hábitos de los minerales pueden considerarse de dos formas:
• Aislados: cristales del mineral con la forma en la que cristalizan.
• Conjunta o asociada: geodas y drusas, masas, radiales, paralelas, escamas,
fibrosos, laminares, sacaroideos o granulares, dendríticos, pisolíticos,
oolíticos, maclas, etc.
El hábito de forma conjunta, sin que sean cristales, simplemente minerales, rara vez
sirve como propiedad determinante a la hora de identificar un mineral.
EXFOLIACIÓN
Es la capacidad que presenta un mineral de romperse mediante superficies planas y
paralelas.
La exfoliación se debe a la estructura interna (atómica) del mineral a los tipos de
enlaces atómicos presentes.
No es necesario que sean láminas paralelas pero sí que se respete la forma del cristal.
Pe.
* Mica en láminas paralelas y transparentes.
• Halita y galena en cubos.
PARTICIÓN.
Algunos minerales cuando están sometidos a presiones dirigidas, desarrollan planos de
debilidad estructural a lo largo de los cuales pueden romperse después.
La partición no es exfoliación.
Los planos de debilidad, partición, tienen todos la misma dirección, son paralelos.
No sirve para identificar minerales.
FRACTURA.
Es la manera o forma como se rompe un mineral cuando no se exfolia ni se parte:
planos irregulares.
Tipos: concoidal fibrosa o astillosas, ganchuda, irregular, etc.
P.e., calcita, silex, etc.
TENACIDAD.
Es la resistencia que ofrece un mineral a ser roto, movido, doblado, desgarrado, etc.
Tipos:
• Frágiles: poco tenaces.
• Maleables: se dividen en láminas (oro).
• Dúctiles: se estiran en hilos (oro, plata, platino, cobre).
• Séctiles: se pueden cortar (talco, yeso).
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GEOLOGIA APLICADA
•
•
•
Elásticos: recuperan la forma original cuando desaparece el esfuerzo (micas)
Flexibles o plásticos: se deforman de forma permanente (talco).
Tenaces: Cuarzo, feldespatos, etc.
PESO ESPECÍFICO (DENSIDAD RELATIVA).
Es el número que expresa la relación entre su peso y el peso de un
volumen igual de agua destilada a 4º C.
No es indicativo salvo en el caso de minerales con P.E. muy alto ( minerales con
cationes metálicos pesados, p.e. Pb, Cu, Ba, etc) o muy bajo (minerales arcillosos).
DUREZA.
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GEOLOGIA APLICADA
PROPIEDADES ÓPTICAS.
BRILLO.
COLOR.
POLVO O HUELLA: es el color del polvo fino producido al moler o rayar un mineral
sobre cerámica.
•
•
Idiocromáticos: huella de un solo color y puede ser diferente del color del
mineral.
Alocromáticos: huella blanca o gris.
LUMINISCENCIA: es la propiedad que presentan algunos minerales de emitir luz sin
que esta sea el resultado directo de una incandescencia.
•
•
Fluorescencia: emisión de luz que presenta un mineral al ser expuesto a la
acción de rayos ultravioletas, rayos X o rayos catódicos. P.e. Schellita.
Fosforencia: cuando la emisión de luz, luminiscencia, continúa, después de
retirar la fuente de energía que la provocaba.
DOBLE REFRACCIÓN: La refracción es el cambio de dirección que se produce en
un rayo luminoso cuando pasa oblicuamente por dos medios de diferente refringencia.
En ciertos minerales ópticamente anisótropos y transparentes el rayo incidente da lugar
a dos rayos refractados. Este fenómeno se conoce como doble refracción. P.e. Espato
de Islandia.
OTRAS PROPIEDADES.
TACTO: untuoso, grasiento, P.e.Talco
MANCHA: P.e. grafito, Estibina.
SABOR: Cloruros, salados y picantes. Arcillas, sin sabor pero se quedan pegadas.
OLOR: Arcilla, a tierra mojada. Azufre, a huevos podridos.
PIEZOELECTRICIDAD: es la propiedad que presentan algunos minerales como el
cuarzo de electrizarse por frotamiento o compresión-distensión.
PIROELECTRICIDAD: es la propiedad que presentan algunos minerales de producir
electricidad al ser calentados. Cuarzo.
MAGNETISMO: es la propiedad que presentan algunos minerales de formar un campo
magnético, atrayendo a objetos de hierro. P.e. la magnetita, pirrotina, etc. En general
poseen esta propiedad en menor o mayor grado, todos los minerales que contienen Fe.
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GEOLOGIA APLICADA
CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES.
Existen diferentes formas de clasificar los minerales atendiendo a diferentes criterios de
clasificación o propiedades: por su dureza, color, hábito, etc. Las más habituales son las
siguientes:
1ª.- Por su COLOR:
•
•
LEUCOCRATOS: minerales claros o blanquecinos. Suelen ser de
composición calcosódica. P.e. calcita, cuarzo, ortosa, moscovita.
MELANOCRATOS: minerales oscuros o grises. Suelen ser de composición
ferromagnésica: Olivino, biotita, oligisto, piroxenos, anfíboles, etc.
2ª.- Por su capacidad para FORMAR ROCAS.
Roca: Es un agregado de minerales diferentes. En algunos casos, puede estar compuesta
de un solo mineral siempre que tenga entidad geomorfológica.
•
•
M. PETROGENÉTICOS.
• silicatados: Olivino, cuarzo, feldespatos, micas, arcillas, piroxenos
(augita) y anfíboles (hornblenda).
• No silicatados: halita, anhidrita-yeso, calcita, dolomita, oligisto,
limonita, etc.
M. NO PETROGENÉTICOS.
De todas las especies minerales existentes solo hay unos 30 minerales que tienen
importancia, por su abundancia, como formadores de rocas.
Porcentajes de abundancia en la corteza terrestre:
• Feldespatos y feldespatoides: 60%
• Piroxenos y anfíboles: 16%
• Cuarzo: 12%
• Micas: 4%
• Otros: 12%.
Los minerales petrogenéticos se dividen, a su vez, (para cada roca) en:
M. esenciales o principales: Son los que aparecen en mayor proporción formando
una roca. Definen la roca. P.e. Cuarzo, feldespato y mica.
M. accesorios: son los que se presentan en menor poporción y suelen ser de
pequeño tamaño. P.e. Turmalina, granates, olivino, zirconio, ilmenita, pirita.
M. accidentales: Aparecen muy rara vez o en muy escasa proporción pero pueden
tener un alto valor económico: Oro, diamantes, plata, etc.
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GEOLOGIA APLICADA
M. secundarios: se forman a partir de los anteriores y con posterioridad a la
creación de la roca: Arcillas, Hidróxidos, óxidos, etc.
3ª.- Por su COMPOSICIÓN QUÍMICA.
Es la más utilizada.
Se emplean varias clasificaciones. La más habitual es la Strunz modificada.
LOS MINERALES.
ELEMENTOS NATIVOS: No suelen ser minerales petrogenéticos. En este
grupo se incluyen elementos tales como:
ORO: Cristaliza en el sistema cúbico, es de color amarillo, con brillo metálico.
MERCURIO: Es líquido a temperatura ambiente, aparece como gotas y es de color
gris estaño y con brillo metálico.
GRAFITO: Es de color negro, con brillo graso, se puede rayar con la uña.
AZUFRE: Presenta un color amarillo característico, el brillo varía, siendo graso
cuando aparece de forma masiva y adamantino en las caras de los cristales (más raro).
Olor a huevos podridos. Asociado a terrenos volcánicos. Usos: pólvora, explosivos,
insecticidas, abonos, papel, etc. Mineral abundante y barato.
SULFUROS: Son combinaciones no oxigenadas del azufre con los metales (Fe,
Pb, Zn, Cu, Ag, Sb, Ni, Co, Hg, etc). En general, presentan propiedades como brillo
metálico, conductividad eléctrica, son opacos al microscopio de luz transmitida.
Genéticamente están ligados a actividad hidrotermal, a zonas de oxidación y
cementación, rocas magmáticas básicas (rocas volcánicas) y a yacimientos de tipo
pegmatítico- neumatolítico. Pueden ser petrogenéticos cuando forman masas explotables.
A veces los cristales presentan una alteración superficial, perdiendo el brillo
metálico y los colores que presentan se hacen más oscuros (coloración pardo-negruzca).
Algunos de los minerales más importantes de este grupo son:
PIRITA: Aparece como cubos, octaedros y pentagonododecaedros. Sus caras pueden
aparecer estriadas, es de color amarillo claro y con brillo metálico. La superficie
externa puede estar limonitizada. Muy abundante y con valor económico. Se utiliza
para obtener ácido sulfúrico y los metales asociados. Los elementos aislados pueden
dar manchas de oxidación.
MARCASITA: Es un sulfuro de hierro como la pirita, pero presentan algunas
variaciones con respecto a ella. El color es amarillo-verdoso, otra característica son las
maclas polisintéticas denominadas "crestas de gallo".
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GALENA: Es de color gris plomo y brillo metálico. Formas cristalinas en cubos, se
caracteriza también por tener exfoliación en cubos. Otra propiedad determinante para
su identificación es su gran peso específico.
ESFALERITA o BLENDA: Presenta un color acaramelado muy característico.
Existe una variedad rica en hierro, denominada Marmatita, cuyo color es negroparduzco. El brillo característico es adamantino, la raya es oscura para la Marmatita y
clara para una Blenda pobre en hierro.
CALCOPIRITA: Es un sulfuro de cobre y hierro, caracterizado por su color amarillo
bronce, presenta irisaciones cuando esta alterada. Brillo metálico.
CINABRIO: Sulfuro de Mercurio, presenta un color rojo escarlata característico, el
brillo es semimetálico en muestra masiva y adamantino en los cristales.
Otros minerales importantes, que pertenecen a este grupo son: Pirrotina,
Antimonita, Arsenopirita, Molibdenita, etc.
ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS.
ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS: Son compuestos de oxigeno o hidróxilo con los
metales. Los óxidos, por lo general, son minerales de gran dureza, poco solubles. El color
que presenta es variado, desde tonalidades oscuras (negro-pardo) en los óxidos de
manganeso, a colores rojos y ocres en los óxidos e hidróxidos de aluminio. Presentan brillo
submetálico a mate en las variedades porosas. Al microscopio aparecen como opacos.
Algunas especies minerales pueden ser magnéticas. Están asociados a procesos exógenos
de alteración de menas metálicas, a procesos hidrotermales, a yacimientos de rocas máficas
y ultramáficas, etc.
Entre los óxidos más importantes podemos encontrar:
MAGNETITA: Color negro y brillo metálico a submetálico. Se caracteriza por que es
magnética.
CROMITA: Características similares a la anterior solo que no presenta magnetismo
(excepto la variedad rica en hierro).
HEMATITES U OLIGISTO: Tanto su morfología como su brillo es de color
variado. Se puede presentar como masas terrosas compactas de elevado peso
específico, agregados hojosos, o bien formas bien cristalizadas: especularita u oligisto
micáceo. El color varía desde gris oscuro con brillo metálico a rojo u ocre con brillo
mate. Es una mena importante de Fe.
La dureza varía entre 5.5 y 6.5. Puede presentarse en grandes masas o yacimientos cuyo
origen puede ser primario (asociado a terrenos volcánicos y aguas hidrotermales) o
secundario (por alteración u oxidación de sulfuros de Fe).
Por hidratación acaba alterándose y transformándose en LIMONITA de fórmula FeO
(OH)2 H2O. La asociación Oligisto-Limonita es muy frecuente. La limonita nunca aparece
cristalizada sino en manchas pulverulentas que tiznan (ocre amarillo). Se usa para pinturas.
También existe una vaiedad de oligisto que tizna que se denomina ocre rojo.
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GEOLOGIA APLICADA
PIROLUSITA, PSILOMELANA, son óxidos de manganeso, de color negro o pardo.
Presentan morfologías arborescentes y aciculares y botroidales y concrecionales.
Otros óxidos que presentan un gran interés son: Corindón, Ilmenita, Rutilo,
Uraninita, Wolframita, etc. Entre los hidróxidos más importantes destaca la Bauxita,
mineral de origen secundario, origado por procesos edáficos en climas tropicales a partir
de rocas ácidas. Es la principal mena del Aluminio.
CARBONATOS, SULFATOS ,HALOGENUROS.
CARBONATOS: Es un grupo mineral muy abundante en la naturaleza, de
morfología variada, y brillo característico vítreo. Presentan colores claros, excepto los
carbonatos de Cu, Co, Pb, etc., que son coloreados. Una característica de los carbonatos, es
que son solubles en ácidos (tanto en frío como en caliente) produciendo efervescencia.
Ocupan una gran parte de la Península Ibérica. Su origen suele ser por precipitación
química a partir de soluciones sobresaturadas o secundarios por carbonatación. Son
minerales petrogenéticos que forman diferentes rocas (carbonatos, dolomías, etc) siendo
las más abundantes dentro del grupo de las rocas sedimentarias y constituyen + del 40% de
las rocas de la parte superfical de la corteza terrestre.
Las especies minerales más características son entre otras:
CALCITA: Color variado y brillo vítreo, la morfología es variada, aparece como
romboedros, escalenoedros, o como agregados (oolíticos, concrecionales o
criptocristalinos). Es soluble en ácido y produce efervescencia. Dureza 3. Puede
presentar isomorfismo con otros minerales por sustitución del catión Ca por Mn
(rodocrosita), Fe (siderita) o Mg (magnesita)
ARAGONITO: Es un polimorfo del carbonato cálcico. Presenta color rosa o grisáceo
y su morfología externa en maclas seudohexagonales.
DOLOMITA: Morfología similar a la Calcita, soluble en ácido caliente, pero no es
soluble en frío (no efervece).
SIDERITA: Es un carbonato de hierro, de color variado, blanco-amarillo o pardonegro cuando contiene impurezas. Brillo vítreo.
AZURITA Y MALAQUITA: Son carbonatos de cobre, que se caracterizan por su
color azul intenso y verde respectivamente. También se caracterizan por su morfología
concrecional.
DOLOMITA: es menos abundante que la calcita. Suele confundirse con la anterior.
Es más dura y menos soluble y reacciona menos con ácido que la calcita. Puede formar
series continuas con la calcita. Forma rocas: Dolomías.
La calcita da lugar a las calizas (rocas). Suelen depositarse en la plataforma continental
o en las llanuras abisales poco profundas. Pueden provenir o no de restos orgánicos. La
caliza es muy importante en la construcción tanto por su abundancia como por sus usos:
áridos, cementos, sub-bases, hormigones, piedras sillares, etc. Es una roca soluble por lo
que puede presentar porosidad secundaria.
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GEOLOGIA APLICADA
SULFATOS: Son combinaciones del grupo aniónico sulfato, de gran tamaño,
con una serie de cationes como Ba, Sr, Pb, Ca, Al, Fe, etc. Son minerales no metálicos de
dureza y peso específico bajos salvo la barita. Generalmente son incoloros, y cuando
presenta coloraciones se deben a impurezas. Estos minerales están relacionados con
actividad hidrotermal, actividad volcánica, alteración superficial o precipitación química.
YESO: Color variado, normalmente incoloro o blanco. Se puede rayar con la uña. El
brillo depende de la morfología que presente: en el Yeso laminar es nacarado, sedoso
en la variedad fibrosa, mate en agregados compactos (sacaroideo). Presenta maclas en
punta de flecha. Otras variedades del Yeso son: Rosa del desierto; Alabastro, variedad
marmórea granular. Yeso espejuelo que es transparente y laminar.
Forma rocas. Es muy soluble y tiene un comportamiento semejante al de las sales. Tiene
un origen evaporítico, por precipitación directa a partir de soluciones sobresaturadas sin
necesidad de desecación. Suele depositarse en cuencas lagunares con sin influencia
marina.
BARITA O BARITINA: Sulfato de bario, se caracteriza por su elevado peso
específico.
HALOGENUROS: Son compuestos del flúor, cloro, bromo e iodo con
diversos cationes como potasio, sodio, calcio, magnesio. Se caracteriza, porque los
minerales que están incluidos en este grupo presentan unos sabores característicos. Forman
rocas
HALITA: Es incolora pero cuando aparece coloreada, se debe a impurezas de hierro,
Arcillas, etc. El brillo es vítreo y la exfoliación es cúbica. Es muy soluble. Produce
fenómenos de diapirismo. Densidad baja. Asociada a otras rocas sedimentarias,
químicas y evaporíticas.
SILVINA: KCl
CARNALITA: (K,Mg)Cl.
17
GEOLOGIA APLICADA
SILICATOS.
Este grupo mineral es muy importante, porque incluye gran parte de los minerales
formadores de rocas. El 92% de los minerales de la corteza terrestre son silicatos.
El criterio de clasificación de los minerales es la disposición espacial de los
tetraedros de su estructura cristalina y no su clasificación química. La estructura básica de
los silicatos es el tetraedro de SiO44-. La unión de diferentes tetraedros forma la estructura
de los silicatos:
NESOSILICATOS, son tetraedros de SiO44- aislados. Los oxígenos se unen a
diferentes cationes. La unión de tetraedros se realiza mediante los cationes
compartidos. Es una unión muy fuerte. Forman rocas.
SOROSILICATOS, pares de silicatos unidos 2 a 2 por un oxigeno común. Ninguno
forma rocas. Fórmula general (Si2O7)6 - .
CICLOSILICATOS son tetraedros unidos formando anillos. La unión es de 3 en tres,
de 4 en 4 o de 6 en 6. Ninguno forma rocas. Un mineral es la turmalina y el berilo.
INOSILICATOS son silicatos cuyos tetraedros están unidos formando cadenas
simples (piroxenos) o dobles (anfíboles).
FILOSILICATOS son tetraedros/octaedros unidos formando planos según infinitas
cadenas de tetraedros. La unión entre láminas se realiza mediante cationes compartidos
o por fuerzas de Van der Waals. Micas. Tienen una gran capacidad de exfoliación
debida a su estructura T-O-T (tetraedros-octaedros-tetraedros) que permite separarlos
por láminas.
TECTOSILICATOS se caracteriza este grupo por una estructura cristalina en la que
los tetraedros forman una estructura tridimensional, en que se comparten todos los
oxígenos de los vértices. Cuarzo y feldespatos.
Los feldespatos hidratados (arcillas) se caracterizan por su capacidad para absorber agua
debida a su estructura atómica que permite que se puedan deformar al introducirse agua
dentro de su estructura, entre las diferentes capas. Pueden llegar a duplicar y triplicar su
volumen.
Los minerales más importantes que pertenecen a este grupo (Silicatos) son:
GRANATE, Nesosilicato de Magnesio o Aluminio. Aparece en masas o en cristales
aislados. Rara vez forma rocas, aunque si puede presentarse como mineral principal en
rocas magmáticas (volcánicas) o metamórficas de alto grado. Es un mineral muy
resistente (tenaz) y duro (7). Se usa como aditivo para dar resistencia al hormigón.
Colores muy variados pero se caracteriza por los tonos rojos, brillo vítreo. Su Fórmula
es compleja: SiO12 (Mg3-Al2) Al (Ca, Mg, Fe, Mn, Cr, Ti).
OLIVINO, brillo vítreo y color verde oliva o verde amarillento. Aparece en rocas
volcánicas y plutónicas básicas y ultrabásicas. Puede formar rocas (Dunita) o ser
mineral principal y accesorio de otras muchas. Se forma en condiciones de formación
altas (Tª) y profundas, por lo que es muy inestable en superficie, alterándose
rápidamente. Su presencia es incompatible con la del cuarzo en una misma roca.
Su fórmula es: SiO4 (Mg,Fe)2. Realmente no existe, sino que lo que encontramos es una
mezcla de dos minerales que se presentan formando una serie isomorfa Forsterita (SiO4
Mg)2 y la Fayalita (SiO4 Fe)2. Es un mineral duro y tiene un elevado peso específico.
18
GEOLOGIA APLICADA
Silicatos de Aluminio: ANDALUCITA, se caracteriza por su morfología columnar, su
color rosa. SILLIMANITA, se caracteriza por su hábito fibroso, brillo graso.
DISTENA O CIANITA, característica por su color azulado-grisáceo.
PIROXENOS Y ANFÍBOLES, cuyas características son similares: colores oscuros
marrones, verdes, brillo vítreo, hábito prismático- tabular. La identificación precisa de
estos minerales hay que hacerla al microscopio.
PIROXENOS: Existe una enorme variedad, aunque en realidad son series
isomórfas como el Diopsido-Hedenbergita. Su reconocimiento de Visu es muy
difícil. Tienen gran importancia por formar rocas (piroxenitas) o ser minerales
principales en numerosas rocas sobre todo ígneas (básicas) y metamórficas. Se
forman en condiciones de alta presión y alta temperatura.
ANFÍBOLES: Es raro encontrarlos de forma aislada fuera de la matriz rocosa
porque son muy alterables. Esta facilidad para alterarse hace que la roca que los
contiene sean fácilmente disgregables. Tienen gran importancia por formar rocas
(anfibolitas) o ser minerales principales en numerosas rocas sobre todo ígneas
(básicas) y metamórficas. Se forman en condiciones de alta presión y alta
temperatura.
MINERALES DE LA ARCILLA, cuyas características fundamentales son, entre
otras: Hábito laminar, colores claros (presentan frecuentes impurezas de óxidos de
aluminio e hierro), dureza baja, tacto suave.
•
Este grupo tiene numerosas especies minerales. Todas son silicatos alumínicos
hidratados de muy pequeño tamaño. La arcilla más pura es el caolín: Al2 SiO2
O5 (OH)4, de color blanco, que se emplea para fabricar pasta de papel y
porcelana. La presencia de otros cationes en las arcillas implica un cambio de
color. Así encontramos arcillas rojas, vinosas, azules, verdes, ocres, negras, etc.
•
Las arcillas se caracterizan por su pequeño tamaño, menor de 1/256 mm. Por
ello no pueden distinguirse los cristales de arcilla a simple vista. Su pequeño
tamaño hace que no puedan diferenciarse las diferentes minerales por los
métodos tradicionales (dureza, peso específico, brillo, hábito, etc) y debe
recurrirse a difractogramas de rayos X para caracterizar las especies minerales.
•
Las arcillas son higroscópicas, absorben agua, huelen a tierra mojada y, si están
secas se quedan adheridas a los labios. Forman rocas que recubren grandes
extensiones de la Península Ibérica. Las rocas pueden ser puras o mezcladas
con limos, arenas o carbonatos (margas).
•
La roca de arcilla es plástica lo que puede originar problemas constructivos. La
absorción de agua se debe a su estructura de Tetraedros-Octaedros-Tetraedros.
Su comportamiento geomecánico varía con la proporción de agua que
contienen.
•
Algunas arcillas (montmorillonita, bentonita, atapulgita, etc) pueden absorber
hasta 3 o 4 veces su volumen en agua, produciendo fenómenos de expansividad
en los terrenos ocupados por ellas. Además suelen estar asociadas a rocas
evaporíticas salinas.
•
Al mismo tiempo son impermeables, ya que aunque pueden absorber agua no
la transmiten, es decir, el agua no circula a través de las mismas. Constituyen
barreras hidrogeológicas que separan diferentes niveles acuíferos en el
19
GEOLOGIA APLICADA
subsuelo. Por ello pueden emplearse para fabricar los núcleos impermeables
(pantallas) de las presas de tierra o escollera.
•
Otros usos de las arcillas son: cerámica, construcción (rellenos de huecos y
terraplenes), construcción de sondeos, etc.
•
Normalmente su origen es sedimentario pero también podemos encontrar
depósitos secundarios de arcilla provenientes de la meteorización de otras rocas
in situ.
MICAS: hay muchas especies minerales del grupo de las micas o filosilicatos. Las
principales son la Biotita (mica ferromagnesiana), color negro y la Moscovita (mica
potásica), color blanca. Son los minerales más exfoliables. Su dureza varía de 2 a 3. El
peso específico está en torno a 3. No existen rocas formadas exclusivamente por ellas,
aunque entran en la composición como mineral principal de numerosas rocas ígneas,
metamórficas y sedimentarias (en este caso heredadas o como mineral secundario).
CUARZO: Es el mineral más abundante en la naturaleza. Tanto el color como el brillo
varía según la variedad. En cuanto al color puede ser: incoloro, rosa, violeta, amarillo,
pardo-negruzco. El brillo más característico es vítreo, pero puede presentar otros como
adamantino, mate, etc. Es un mineral muy duro (7). En cuanto a la morfología, puede
aparecer de forma masiva o bien como ejemplares bien cristalizados, de hábitos
variados, destacando los prismas hexagonales combinados con bipirámides y/o
romboedros.
Rara vez aparece formando rocas, salvo en diques o filones que pueden alcanzar
varios metros de espesor. Sin embargo es un mineral principal en casi todas las rocas
presentes en la corteza, ígneas (volcánicas y plutónicas), metamórficas o sedimentarias
(como mineral heredado en rocas sedim. Detríticas, como las areniscas). En cualquier caso
su presencia es incompatible con la del olivino. Es prácticamente inalterable salvo en
climas húmedos y cálidos (tropicales-ecuatoriales). Puede presentar varios polimorfos
como La Tridimita, Cristobalita, etc.
FELDESPATOS: Incoloros o colores claros, hábito tabular o columnar, brillo vítreo,
a veces nacarado. Son los minerales más abundantes después del cuarzo. Son muy
duros (6) y normalmente aparecen cristalizados, salvo la ortosa . Cuando aparecen de
color blanco pueden ser muy difíciles de diferenciar del cuarzo. Los más importantes
son: ORTOSA, ALBITA Y ANORTITA. Su abundancia decrece respectivamente.
Realmente son series continuas entre los siguientes extremos:
ORTOSA (rosa): Fpto. K
A
L
T
E
R
A
B
I
L
I
FELDESPÁTOS ALCALINOS
ALBITA (blanco): Fpto. Na
FELDESP. PLAGIOCLASAS
ANORTITA (blanco): Fpto. Ca
Los feldespatos son el componente mineral fundamental de las rocas ígneas y
metamórficas. Son los minerales más abundantes petrológicamente. Sin embargo rara vez
forman rocas por sí solos, salvo el caso de diques o filones. Los feldespatos dan por
alteración arcillas de varios tipos en función del tipo de feldespato y del clima en el que se
20
GEOLOGIA APLICADA
sitúa la roca. Por ello rara vez aparecen como componentes de las rocas sedmentarias
detríticas salvo las arcosas.
Por su posición dentro de la serie de
Bowen y la Goldrich, la alterabilidad
de la Anortita es mayor que la de la
Albita y la de esta mayor que la de la
Ortosa.
Las rocas con P.e., anortita y
olivino (peridotita) se alteran muy
fácilmente. Las compuestas por
cuarzo y feldespato potásico (tipo
granito) son mucho más estables que
las anteriores, dado que las
condiciones de formación de sus
minerales (P y Tª) son más próximas
a las existentes en superficie que las
de los minerales de la peridotita.
Su dureza es similar aunque
inferior a la del cuarzo y los fptos.
blanquecinos (p.e. la albita) pueden
confundirse con el cuarzo lechoso.
Los feldespatos suelen usarse
como fundentes en metalurgia y para
el vidriado de la cerámica.
PETROLOGÍA
1.- CONCEPTO DE ROCA Y MACIZO ROCOSO
ROCA: es una porción de suficiente entidad de la litosfera terrestre o de cualquier
cuerpo planetario en la que se mantienen sus propiedades en toda su superficie.
TIPOS:
•
Polimineral: asociación o agregado de dos o más minerales, normalmente
cristalizados.
•
Monomineral: constituida por una sola especie minera mineral, siempre que
tenga entidad volumétrica suficiente o morfológica. Es una asociación de
cristales de una especie mineral.
21
GEOLOGIA APLICADA
-
En el estudio de las rocas hay que tener en cuenta las propiedades de cada uno de los
minerales que la constituyen en función de su abundancia.
-
Dentro de del concepto de roca podemos incluir al hielo, el carbón y el petróleo.
MACIZO ROCOSO: consideramos no sólo el material que lo constituye sino también
sus discontinuidades, alteraciones, propiedades en conjunto, etc. Puede estar constituido
por varias rocas asociadas.
Macizo rocoso: Matriz rocosa (material) + Discontinuidades + capa alterada (regolito).
La Roca debe ser homogénea e isótropa. Concepto geológico.
El Macizo rocoso es heterogéneo y anisótropo. Concepto Ingenieril.
2.- CARACTERÍSTICAS EXTERNAS DE LAS ROCAS.
Las rocas son homogéneas en su composición (dentro de un rango de variabilidad) en
toda su superficie e incluso en todo su volumen. Normalmente presentan
discontinuidades que hacen que presenten cierto grado de inhomogeneidad. Por el
contrario, el macizo rocoso siempre es inhomogeneo.
Las discontinuidades suelen ser más abundantes en la superficie de la roca o del
macizo rocoso y disminuir hacia el interior. Tipos de discontinuidades:
•
Microscópicas: diferencia en el tamaño de grano de los minerales, diferente
ordenación de los mismos, microfisuras, etc.
•
Macroscópicas: de gran tamaño. Fundamentalmente son planos de debilidad
o de rotura de las rocas que se originan al consolidarse las mismas o por
esfuerzos posteriores dirigidos (tectónicos) o por la orientación o disposición
de cierto tipo de minerales. En general se denominan discontinuidades. Hay
varios tipos:
•
Fisura: rotura no abierta.
•
Diaclasa: rotura abierta pero sin movimiento o desplazamiento.
•
Fractura o falla: Rotura abierta con desplazamiento.
22
GEOLOGIA APLICADA
3.- CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y MECÁNICAS.
Utilizaremos la clasificación de Goodman (1980).
1.- Densidad.
2.- Porosidad.
• Se expresa en %.
• En general alta, salvo rocas formadas en profundidad, alta Presión.
• Varía con la profundidad dentro de la roca o macizo rocoso.
• Primaria y secundaria.
3.- Durabilidad o Alterabilidad.
4.- Resistencia.
• Uniaxial: resistencia a la compresión simple.
• Triaxial: resistencia con presión confinante.
5.- Permeabilidad. No tiene por que coincidir con la porosidad.
6.- Velocidad sónica. No intríseca. Depende de la mineralogía, presencia de planos de
debilidad, composición, estructura, etc.
4.- TEXTURA Y EXTRUCTURA.
Textura: Tamaño, forma y disposición de los minerales que constituyen las rocas.
Estructura: Características macroscópicas de la roca. Consideramos forma de los
estratos, su disposición espacial, grandes discontinuidades, etc.
DISCONTINUIDADES
Una discontinuidad es un plano de debilidad dentro de la masa rocosa a través del cual
la roca o el macizo rocoso tiene una baja resistencia a la tracción (tensión) o, a lo largo
del cual hay una baja resistencia al esfuerzo cortante.
Detectables a simple vista o mediante a ensayos.
Las discontinuidades deben registrarse como el siguiente modelo:
* Tipo: esquistosidad, foliación, vetas, planos de estratificación, diaclasas,
fracturas, fracturas con disolución, etc.
23
GEOLOGIA APLICADA
•
Frecuencia de orientación (familias): se realiza contando las que
intersectan una línea de longitud predeterminada:,P.e 5 mts. Se repite según
tres ejes perpendiculares entre sí.
* Localización y orientación: su posición tridimensional se determina mediante
el empleo de la brújula y clinómetro: dirección e inclinación o buzamiento y su
representación espacial bien sobre plano o mediante proyección estereográfica:
se definirán direcciones de debilidad estructural.
•
Frecuencia del espaciado entre las discontinuidades (Espaciamiento):
tabla 8.
•
Separación de las superficies de discontinuidad: Es muy importante para
controlar la estabilidad del macizo rocoso. Tabla 9.
•
Persistencia y extensión: área total ocupada por una discontinuidad. Es un
factor importante de la resistencia de la masa rocosa. Pueden ser muy
extensas y atravesar todo el macizo rocoso. Pueden desvanecerse dentro del
macizo o terminar frente a otra discontinuidad.
•
Relleno: Agua, arcilla, sin relleno, etc. Puede medirse su resistencia por
separado. Puede disminuir la resistencia al corte.
•
Naturaleza de las superficies: Ondulaciones, rugosidades y condición de las
paredes. Todos influyen en la resistencia al esfuerzo cortante, junto con la
presencia de agua en el plano o en el relleno.
•
Ondulación: Discontinuidades de primer orden de forma ondulada,
que normalmente corresponden a planos de estratificación y que no
suelen presentar movimiento. Se mide su amplitud y longitud de onda
•
Rugosidad: discontinuidad de segundo orden debida por la propia
textura de la roca, dimensiones del grano y descomposición de
algunos minerales, crecimiento de minerales planares. Tabla nº 10.
Puede variar con la dirección y cambiar las propiedades mecánicas.
•
Forma natural en bloques: si consideramos los aspectos tridimensionales del
macizo rocoso, puede ocurrir que éste presente tendencia a romperse en
bloques de formas regulares o irregulares dependiendo de la orientación y
espaciado de los planos de discontinuidad. Deben registrarse el tamaño (tabla
11) y la forma de los bloques (fig 52).
24
GEOLOGIA APLICADA
PROCESO SEDIMENTARIO
1.- SEDIMENTACIÓN.
Sedimentación es el proceso de acumulación, en una zona baja o área de
sedimentación, de materiales (detritos) provenientes de la meteorización y erosión
de cualquier tipo de roca pre-existente que han sido transportados desde el área
fuente.
Los materiales sueltos acumulados en el proceso de sedimentación reciben el
nombre de sedimentos y se disponen en capas o estratos horizontales o subhorizontales.
Las áreas de sedimentación suelen corresponder con los fondos marinos, aunque
también pueden serlo cualquier área deprimida topográficamente respecto a su
entorno, p.e. el valle de un río.
La superficie sobre la que se produce la sedimentación es la superficie deposicional.
Las áreas de sedimentación en las que se acumulan importantes espesores de
sedimentos se denominan cuencas sedimentarias. Para que se produzcan estas
grandes acumulaciones de sedimentos es necesario que dicha área experimente
subsidencia, es decir, que el fondo de la cuenca tienda a hundirse conforme va
rellenándose de sedimentos. Caso de no producirse esta subsidencia, la cuenca
tenderá a colmatarse.
2.- TIPOS DE SEDIMENTACIÓN.
En función del tipo de transporte (partículas sólidas en suspensión o carga de
fondo y disolución para iones) podemos diferenciar dos tipos básicos de
sedimentación.
2.1.- Sedimentación Mecánica.
25
GEOLOGIA APLICADA
Propia de los materiales que llegan a la cuenca como partículas sólidas. La
sedimentación se produce cuando el fluido de transporte pierde energía o
capacidad de carga (normalmente debido a pérdida de velocidad).
Si el fluido es poco viscoso (agua y viento) no todas las partículas transportadas se
sedimentarán al mismo tiempo, sino que al ir disminuyendo la Ec del fluido se irán
sedimentando en primer lugar las partículas gruesas y posteriormente, en orden
inverso a su tamaño, las demás. Por ello, en la mayoría de los casos, las partículas
gruesas son abandonadas al principio de la zona de sedimentación y las finas
alcanzan zonas centrales de la misma.
2.2.- Sedimentación por Precipitación Química o Bioquímica.
Los iones que han sido transportados en disolución por el agua pueden cristalizar
(precipitar) por una acción química o bioquímica, pero dentro de la cuenca de
sedimentación.
La Ptación. química implica que existe una sobresaturación en el agua de un
determinado mineral, normalmente por evaporación parcial sin desecamiento. Es
típico de minerales y rocas sedimentarias como la sal gema, yeso, calcita, etc.
La Sedimentación por Precipitación bioquímica:
•
•
•
tiene lugar como consecuencia de la actividad de determinados
organismos
no exige sobresaturación del mineral en las aguas de la cuenca
sedimentaria
hay dos mecanismos principales de precipitación bioquímica:
1.-
Actividad
metabólica
de
algunos
organismos
provoca
la
precipitación. P.e. algas, bacterias y plantas absorben, en la fotosíntesis,
CO2 del agua y pueden provocar la sobresaturación local de CaCO3 y
su precipitación sobre o en el entorno del organismo.
2.- Ciertos organismos, a través de un proceso bioquímico denominado
biomineralización, son capaces de promover la precipitación de ciertos
minerales (biocristales) que utilizan para fabricar sus esqueletos
26
GEOLOGIA APLICADA
internos o externos. Así, los foraminíferos, moluscos, gasterópodos,
corales, equinodermos, algas calcáreas, etc construyen sus esqueletos
con CaCO3 (aragonito y/o calcita). Esponjas, radiolarios y algas
diatomeas lo hacen con sílice.
3.- COMPONENTES Y TIPOS DE SEDIMENTOS.
Podemos encontrar cuatro tipos fundamentales de componentes:
A) Partículas terrígenas: procedentes del área fuente y que se formaron, en
consecuencia, fuera de la cuenca de sedimentación: Componentes
extracuencales. Son los fragmentos de roca, minerales inalterados como el
cuarzo y minerales neoformados en el área fuente, como las arcillas.
B) Partículas formadas por precipitación química o bioquímica en el interior de la
cuenca: Componentes intracuencales. Su composición mineralógica puede
ser muy variable, calcita/aragonito, yeso, cuarzo, etc. Hay 4 tipos de
partículas o componentes intracuencales:
1.-
Partículas
esqueléticas
o
bioclastos
formadas
por
biomineralización.
2.- Fangos constituidos por pequeños cristales de origen químico o
BQ.
3.- Oolitos, esferas milimétricas constituidas por un núcleo (grano de
cuarzo o bioclasto) rodeado por láminas o capas concéntricas
formadas por cristales muy pequeños precipitados químicamente.
Típicos de aguas agitadas o de alta energía.
4.- Cristales apreciables a simple vista formados por precipitación
química.
C) Partículas intracuencales secundarias: formadas en el interior de la cuenca a
partir de materiales terrígenos o químicos, en general de pequeño tamaño,
sedimentados previamente. Hay dos tipos fundamentales:
1.- Pellets, deyecciones de animales sedimentívoros.
2.- Intraclastos y cantos blandos. Son fragmentos de sedimentos
semiconsolidados que han sido arrancados del fondo por el oleaje,
corrientes, etc y transportados hacia el interior de la cuenca.
27
GEOLOGIA APLICADA
D) Materia Orgánica: formada por restos exclusivamente orgánicos, producidos
por seres vivos, extra o intra cuencales. P.e vegetales del área fuente y
plancton, algas, animales que viven en la cuenca y en ella mueren.
En ocasiones, las partículas intracuencales pueden ser removilizadas,
redistribuidas y resedimentarias mecánicamente dentro de la cuenca
sedimentaria. P.e. el oleaje puede fragmentar los restos esqueléticos, conchas de
bivalvos, originando bioclastos que se sedimentarán mecánicamente.
Entre los componentes sólidos de un sedimento existen huecos (poros) que
pueden estar ocupados por agua, aire u otros fluidos.
Desde otro punto de vista, también podemos considerar sedimento a cualquier
acumulación temporal de detritus abandonados temporalmente en su
transporte hacia la cuenca de sedimentación.
En Ingeniería Civil un sedimento equivale a un suelo.
Podemos clasificar los sedimentos en función del predominio de cada uno de los
componentes sólidos presentes en el sedimento, en tres grandes grupos:
a) Sedimentos terrígenos: también llamados detríticos o clásticos. En ellos
predominan los componentes extracuencales terrígenos, cuyo tamaño puede
variar entre micras y metros.
b) Sedimentos químicos: predominio de los componentes intracuencales
formados por precipitación química y/o bioquímica.
c) Sedimentos orgánicos: especialmente ricos en materia orgánica de origen
intra o extra cuencal.
Además de estos tres tipos principales, en la naturaleza es posible encontrar
sedimentos híbridos, constituidos, p.e. por componentes terrígenos y químicos.
4.- CARACTERÍSTICAS DE LOS SEDIMENTOS.
4.1.- ESTRATIFICACIÓN.
28
GEOLOGIA APLICADA
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Las rocas sedimentarias y los estratos se presenta formando estratos o
capas que se apilan unos sobre otros, separadas por superficies o planos
de estratificación denominados muro y techo.
Los estratos o capas son cuerpos rocosos de geometría y extensión
variables cuyo espesor oscila entre unos milímetros y varios metros. En
general suelen ser más o menos tabulares pero también pueden
observarse otras geometrías diferentes como las de la tabla 2.II y de las
figuras 2.4 y 2.5..
Las capas se depositan horizontales o suavemente inclinadas.
Cada estrato se deposita durante un suceso sedimentario que tiene lugar
en unas determinadas condiciones ambientales. P.e. desbordamiento de
un río puede producir una capa de fango o limos. Otras veces el proceso
de sedimentación es más largo, P.e. sedimentación de caparazones
calcáreos de microorganismos planctónicos en fondos oceánicos
profundos.
Cada plano de estratificación representa un periodo de interrupción en
la sedimentación o un cambio brusco en el proceso deposicional.
La morfología de los planos de estratificación corresponde al de la
superficie deposicional anterior o del pasado, p.e. el lecho de un antiguo
río o al fondo de un antiguo mar.
Las divisiones entre los diferentes tipos de estratos se basan en la
morfología de los mismos y ésta viene definida por los planos de
estratificación. Es precisamente la relación geométrica que presenten
entre sí estos planos el fundamento de clasificación de la estratificación.
o Estratificación (E) Paralela si los planos de estratificación son
paralelos.
o E. Ondulada si los p. de E. son alabeados.
Existen otros términos para describir la E. teniendo en cuenta la
litología de los estratos, su espesor, aspectos de ordenamiento interno,
etc.
o E. Homogénea, si la litología de los estratos es similar en todos los
estratos y E. Inhomogénea si no lo es.
o E. Rítmica, si existe alternancia de dos o más litologías.
o E. Uniforme, si el espesor de los estratos es constante o casi
constante. Si el espesor varía, tanto lateralmente como
verticalmente se habla de E. Variable (vertical u horizontal).
o E. Masiva si no es posible diferenciar a simple vista los estratos.
o E. Alterada, si por causas posteriores a la sedimentación, no es
posible reconocer el tipo de sedimentación original.
Las terminaciones laterales de los estratos se pueden agrupar en:
o Acuñamientos (fig. 2.9 A, B y C).
o Digitaciones: son las terminaciones irregulares de los estratos en
las que penetran partes de uno en el contiguo (fig 2.9. D).
o Terminaciones difusas, se realizan sin que haya prácticamente
variaciones en el espesor, pero transversalmente existe una suave
transición de litologías sin que sea posible determinar con
exactitud la terminación de un estrato y el inicio del siguiente
lateral.
29
GEOLOGIA APLICADA
o Erosicional, en el caso en que una terminación lateral se realice
de forma brusca debido a procesos erosivos posteriores a su
génesis (fig. 2.9 E).
4.2.- COLOR.
El color de un sedimento o de una roca sedimentaría puede proporcionar
información sobre las condiciones de oxidación/reducción del medio sedimentario
y son debidas a la presencia de determinados minerales o a materia orgánica (ver
tabla).
El color de una roca (o de un sedimento) debe observarse en superficies de rotura
reciente ya que sino pueden aparecer colores alterados por la meteorización o por
la presencia de líquenes.
4.3.- COMPOSICIÓN.
•
•
•
La composición de los sedimentos terrígenos proporciona información
acerca de la litología del área fuente y el tipo e intensidad de la
meteorización existente en ella.
La composición de los sedimentos químicos está controlada
fundamentalmente por las características fisico-químicas del medio
sedimentario (Tª, salinidad, etc).
La composición mineralógica de los sedimentos puede experimentar
algunos cambios durante la diagénesis, por lo que la composición de la
roca sedimentaria y la del sedimento original pueden no coincidir
totalmente.
4.4.- TEXTURAS.
•
•
El concepto de textura se refiere a las características de los componentes
individuales, partículas o cristales del sedimento.
El estudio de ciertas texturas, como el tamaño de las partículas y la
redondez, en sedimentos depositados mecánicamente proporciona
30
GEOLOGIA APLICADA
información muy importante acerca de los procesos sedimentarios y los
agentes de transporte(ver el concepto de madurez textural).
4.4.1.- Tamaño de las Partículas.
Los sedimentos están constituidos por poblaciones de partículas de diferentes
tamaños. Por ello, para caracterizar el tamaño de las partículas de un sedimento se
hace necesario realizar un análisis estadístico que permita determinar ciertos
parámetros como son el tamaño máximo, el tamaño medio y la selección.
La selección es una medida de la variabilidad de los tamaños de la población de
partículas. Se considera buena si las partículas tienen tamaños similares y mala si
estos son muy diferentes.
En el caso de los sedimentos mal seleccionados, en el que coexisten partículas
gruesas junto a partículas finas, estas últimas se denominan matriz y aquéllas
esqueleto.
El tamaño medio proporciona información sobre la velocidad y viscosidad del
agente de transporte. A mayor tamaño, mayor competencia y/o viscosidad. El
tamaño medio también puede utilizarse como indicador de la Ec del agente de
transporte.
El tamaño de las partículas también nos puede indicar el posible comportamiento
geomecánico del sedimento o suelo.
La selección también es un indicador muy fiable del agente de transporte, ya que
los fluidos de alta viscosidad dan lugar a sedimentos mal clasificados.
Igualmente la selección nos da idea de la longitud del transporte, siendo mejor
cuanto mayor ha sido el transporte (ver concepto de madurez textural).
31
GEOLOGIA APLICADA
4.4.2.- Redondez.
Es una medida del grado de suavidad que posee el contorno de las partículas y
describe su ángulo de curvatura. Las partículas generadas por la erosión y la
meteorización son muy angulosas. Sin embargo, durante el transporte se van
redondeando por la abrasión, es decir, el desgaste por el golpeteo.
La redondez de las partículas informa acerca de la longitud y la intensidad o
energía del transporte. Sin embargo en los medios viscosos la abrasión es mínima,
P.e en coladas de barro o glaciares.
4.4.3.- Esfericidad.
Relaciona la forma del grano con una esfera de igual volumen. Según su forma
podemos clasificar los granos en esféricos, discoidales, elipsoidales y cilíndricos.
La forma, junto con la redondez y la pivotabilidad condicionan el comportamiento
geomecánico del suelo o sedimento.
4.5.- ESTRUCTURAS SEDIMENTARIAS
Describen la posición geométrica de los componentes que constituyen el sedimento
o la roca sedimentaria. Esta disposición es el resultado de la acción de los procesos
físicos, químicos y biológicos que actúan en el medio de sedimentación.Por ello, su
estudio permite reconstruir las condiciones existentes en dicho medio en el periodo
de sedimentación.
De acuerdo con su génesis, las estructuras sedimentarias se pueden clasificar en
cuatro grupos fundamentales:
4.5.1.- Estructuras producidas por el movimiento de los fluidos.
32
GEOLOGIA APLICADA
El movimiento del fluido produce una ordenación peculiar de las partículas
depositadas. Normalmente son observables en el interior de las capas aunque
alguno de ellos se manifiesta en la parte superficial, como los ripples.
A) Estructuras de Tracción producidas por corrientes unidireccionales de agua.
Cuando una corriente de agua se desplaza sobre un fondo granular, playa,
lecho de río, etc, el movimiento de la carga de fondo origina unas morfologías
características en la superficie deposicional. Algunas de ellas migran
lentamente en el mismo sentido de la corriente, lo que genera una laminación
inclinada respecto a la horinzotalidad de la propia capa, que puede observarse
en secciones verticales.
Como las láminas se inclinan en la misma dirección que llevan las aguas, es
posible utilizarlas para determinar la dirección de las paleocorrientes en
depósitos sedimentarios antiguos. Además condicionan la anisotropía de ciertos
parámetros hidráulicos como la permeabilidad.
Dependiendo de la velocidad de la corriente y del tamaño de las partículas se
pueden producir tres tipos básicos de morfologías, Fig. 7.12.
1.- Ripples de corriente y laminación cruzada de pequeña escala. Son
ondulaciones simétricas de altura menor de 5 cm producidas por corrientes de
baja velocidad. Su desplazamiento produce laminación cruzada de pequeña
escala.
2.- Megarripples y laminación cruzada de gran escala. Producidos por
corrientes de mayor velocidad o cuando se transportan partículas más gruesas.
Son ondulaciones asimétricas similares a los ripples pero con alturas superiores
a los 30 cms. Su migración produce laminación cruzada de gran escala.
3.- Lecho plano y laminación horizontal. Al aumentar aún más la velocidad
desaparecen bruscamente los megarripples y el lecho se hace plano. Su
estructura interna es de laminación horizontal.
B) Otras estructuras producidas por el movimiento de fluidos.
33
GEOLOGIA APLICADA
El viento puede generar depósitos (dunas) de hasta 20 mts de altura, cuyo
desplazamiento origina una laminación cruzada de gran escala.
La acción de las olas sobre los sedimentos del fondo origina ripples de oleaje que
tienen perfil longitudinal simétrico (ripples de oscilación). Zonas playeras de baja
profundidad.
Los depósitos originados por fluidos viscosos no presentan laminaciones pero si
pueden presentar granoclasificación: ordenación vertical de las partículas en
función de su tamaño. Puede ser normal o inversa (muy rara).
Los fluidos muy viscosos, hielo y corrientes de fango, depositan sedimentos con
estructura masiva, en los que las partículas, de tamaño muy variable, se
distribuyen al azar.
4.5.2.- Estructuras relacionadas con el Clima.
Gotas de lluvia: pequeños cráteres en la superficie de los estratos producidos por el
impacto de las gotas de lluvia. Normalmente aparecen en sedimentos de grano fino.
Son típicos de sedimentos de climas áridos continentales.
Grietas de desecación: también típicos de sedimentos continentales de climas áridos
y aguas poco profundas. La cuenca puede desecarse periódicamente y los depósitos
arcillosos sufren un desecamiento que se traduce en una retracción por pérdida de
volumen lo que origina la aparición de grietas que pueden ser rellenadas con
material más grosero del siguiente depósito.
4.5.3.- Estructuras Biogénicas.
Originadas por la actividad de organismos. Indican condiciones del medio.
Destacan:
34
GEOLOGIA APLICADA
Los estromatolitos: construcciones constituidas por alternancias de láminas
milimétricas claras y oscuras, horizontales, paralelas y más o menos onduladas que
pueden encontrase en sedimentos químicos carbonatados.
Bioturbación: afecta a los techos de los estratos recién depositados en aguas
someras. Resulta de la actividad biológica de los animales que colonizan el depósito
que viven enterrados (bivalvos, erizos) o se alimentan de él (anélidos). Pueden
borrar la estructura interna del estrato. Un tipo especial de bioturbación la
constituyen las huellas del desplazamiento de estos u otros animales por el techo de
los estratos. Son indicadores de muro y techo (normalidad o inversión de la serie
estratigráfica).
4.5.4.- Estructuras Post-deposicionales.
Son estructuras que se producen cuando ya se ha iniciado el enterramiento de los
sedimentos. Por ejemplo, deslizamientos sinsedimentarios, que son repliegues de los
estratos depositados en zonas con una cierta pendiente (zona de talud) originados
por el deslizamiento de los mismos, semiconsolidados, sobre la superficie inclinada
deposicional. Pueden ser confundidos con pliegues tectónicos.
5.- MEDIOS SEDIMENTARIOS.
Un medio sedimentario es un lugar de la superficie de la Tierra caracterizado por
poseer unas condiciones físicas (profundidad, Tª, dinámica de las corrientes, etc.)
químicas (composición del agua) y biológicas (flora y fauna) diferentes de las que
aparecen en las zonas adyacentes.
Dentro de un determinado medio es posible diferenciar diversos ambientes en
función de posibles variaciones en las condiciones antes señaladas. En muchos
medios sedimentarios normalmente la sedimentación no es continua sino que
alternan periodos de depósito con otros sin sedimentación o incluso con fases de
erosión de los materiales previamente depositados.
35
GEOLOGIA APLICADA
Dentro de una cuenca de sedimentación los sedimentos pueden depositarse en una
amplia variedad de medios sedimentarios que se distribuyen por toda su
superficie. Los medios sedimentarios pueden clasificase en tres grandes grupos:
Continentales: ubicados en zonas continentales subaéreas o subacuáticas.
De transición: se desarrollan en la interfase mar-continente.
Marinos: Zonas cubiertas permanentemente por aguas marinas.
También es importante el clima existente en el medio. De forma general, en
regiones de clima húmedo y fresco predominan los sedimentos terrígenos mientras
que en los cálidos y áridos dominan los sedimentos químicos y bioquímicos.
Las condiciones Físicas/químicas/biológicas de cada medio imprimen en sus
sedimentos unas características peculiares que pueden ser reconocidas en los
sedimentos antiguos y que nos permite la reconstrucción paleogegráfica de las
cuencas sedimentarias antiguas.
Una descripción de los diferentes tipos y características fundamentales de los
medios sedimentarios puede verse en la tabla 7.2.
6.- PROCESOS DE LITIFICACIÓN: DIAGÉNESIS.
La acumulación de sedimentos tiene como consecuencia su enterramiento
progresivo. En su camino descendente, los sedimentos van atravesando zonas con
diferentes condiciones de Presión, Temperatura y quimismo, lo que origina ciertas
modificaciones en los mismos que conducen a su litificación, es decir, su
transformación en rocas sedimentarias. En el camino de ascenso hacia la superficie
las rocas pueden también sufrir nuevas modificaciones.
36
GEOLOGIA APLICADA
Se denomina Diagénesis al conjunto de transformaciones físicas, químicas y
biológicas que experimentan los sedimentos desde que se depositan hasta que
quedan de nuevo en superficie ya como roca sedimentaria.
Como consecuencia de los procesos diagenéticos, las partículas sueltas que
constituyen los sedimentos se unen entre sí formando una roca sedimentaria, es
decir, un conjunto consolidado y endurecido, más o menos homogéneo. Si el
enterramiento de las rocas sedimentarias prosigue más allá d un determinado
punto, alcanzándose profundidades de más de 10 kmts y y/o temperaturas
superiores a los 200º, se entra en el campo del metamorfismo.
Los principales procesos diagenéticos son los siguientes:
6.1.- COMPACTACIÓN.
El enterramiento progresivo de los sedimentos produce en los mismos una
reorganización de las partículas del sedimento (compactación) que tienden a
disponerse según una disposición más “apretada”. Todo ello se traduce en los
siguientes efectos:
•
•
•
Disminución de la porosidad.
Disminución del espesor de las capas de los sedimentos.
Expulsión (normalmente hacia arriba) de los fluidos que ocupaban los
poros.
6.2.- DISOLUCIÓN.
Algunas de las partículas del sedimento pueden ser inestables y tienden a
disolverse durante la diagénesis. Como resultado de la disolución, desaparecen la
partículas inestables del sedimento, a la vez que las aguas subterráneas que ocupan
los poros se van cargando de los iones correspondientes a los minerales disueltos.
Este proceso afecta fundamentalmente a muchos de los bioclastos, como las
conchas de los gasterópodos marinos, que están constituidos fundamentalmente
37
GEOLOGIA APLICADA
por aragonito. El aragonito es un mineral muy inestable que se disuelve fácilmente
cuando entra en contacto con aguas meteóricas ricas en CO2.
6.3.- CEMENTACIÓN.
Las aguas contenidas en los poros de los sedimentos suelen tener numerosas
sustancias disueltas, muchas de las cuales provienen del proceso anterior. En
determinadas condiciones, estas sustancias disueltas pueden precipitar formando
cristales que crecen desde la superficie de los granos del sedimento.
Este proceso recibe el nombre de cementación y los minerales precipitados
se denominan cementos. La cementación produce los siguientes efectos:
•
•
Disminución de la porosidad.
Aumento de la unión entre las partículas, contribuyendo de manera
fundamental a su litificación y transformación en roca sedimentaria.
Los cementos más comunes son los siguientes: Calcita (el más importante),
cuarzo en distintas variedades, óxidos de hierro, y, en menor medida, el
yeso y otras sales evaporíticas.
6.4.- SUSTITUCIONES MINERALÓGICAS.
Durante el proceso de enterramiento los sedimentos pueden ser atravesados por
flujos de agua subterránea ricas en ciertos iones capaces de reaccionar con los
minerales presentes en el sedimento, formando otros nuevos que sustituyen a los
originales.
Los sedimentos ricos en carbonatos son los más propensos a experimentar
este tipo de transformaciones mineralógicas. Los procesos de sustitución
mineralógica más comunes son los siguientes:
•
La dolomitización, que se produce cuando aguas subterráneas con una
elevada concentración de Mg y Ca circulan a través de sedimentos o
rocas formadas por carbonato cálcico. Los iones de Mg2+ pueden
sustituir parcialmente a los iones de Ca2+ de la calcita (CaCO3),
38
GEOLOGIA APLICADA
•
transformándola en un nuevo mineral, la dolomita, de fórmula
CaMg(CO3)2.
La silidificación se produce cuando las aguas subterráneas ricas en sílice
transforman parcialmente los carbonatos y sulfatos cálcicos que
atraviesan. Suelen ser típicos de sedimentos con materia orgánica en
putrefacción., lo que genera ambientes reductores. Suelen formarse
variedades criptocristalinas del cuarzo o geles de cuarzo acompañados
de presencia de sulfuros (pirita).
Existen otras muchas sustituciones que dan lugar a neoformación de
minerales muy variados, dependiendo de la composición del sedimento o
roca y del agua presente en el mismo/a. Así, en sedimentos arcillosos con
agua intersticial hipersalina, rica en Mg, pueden producirse minerales como
cloritas, talco, sepiolita, atapulgita, etc. También pueden producirse nódulos
de manganeso, carbonatos y sulfuros. Igualmente pueden producirse otros
minerales arcillosos como la illita, en zonas más distales de la cuenca.
7.- ROCAS SEDIMENTARIAS.
Las rocas sedimentarias se forman como resultado de la litificación de los
sedimentos a través de los procesos de diagénesis. Son rocas cuyos componentes se
han formado a partir de los productos de la desintegración y descomposición de
otras rocas preexistentes de cualquier tipo: “Rocas de segunda mano”. Al igual que
los sedimentos, se pueden clasificar en tres grandes grupos, según que los
componentes que predominen en ellas sean los terrígenos, los químicos o los
orgánicos. Igualmente existen rocas con composición mezcla entre estos tres
componentes.
PROCESOS DIAGENÉTICOS
C
o
m
p
a
c
t
a
c
i
ó
C
S
D
e
u
i
m
s
s
e
t
o
n
i
l
t
t
u
a
u
39
GEOLOGIA APLICADA
Color
Producido por
Interpretación
Rojizo
Hematita
Oxidante y seco
Pardo
Limonita
Oxidante
Negro
Materia
Reductor
Verdoso
Ión Ferroso
y
Algo Reductor
CALIZAS O ROCAS CARBONATADAS.
40
GEOLOGIA APLICADA
Al mar o lago llegan en forma iónica o sales disueltas junto con otras sales como
cloruros sulfatos, etc. También pueden llegar como carga de fondo o en suspensión de
forma sólida.
El proceso general de formación a partir de la sal en disolución es la siguiente:
Este proceso se debe a dos mecanismos principales:
•
•
Sobresaturación: en el agua del mar o lago hay más bicarbonatos de los que puede
contener: se produce una precipitación directa que origina un sedimento o fango
calcáreo. Este fango puede tener diferentes tipos de armazones micrítico, esparítico,
oolítico, etc.
Precipitación orgánica. Cierto tipo de animales (corales, moluscos, etc), de plantas
(algas) y bacterias, absorben CO2 y precipitan CO3Ca sobre ellos mismos creando
capas concéntricas sobre núcleos previos de cualquier material o su esqueleto y
también se produce una precipitación de barros a su alrededor.
TIPOS DE CALIZAS
Se clasifican en función de su origen:
a) Químicas, Fisico-Químicas o Inorgánicas.
•
•
•
•
•
•
•
•
Precipitación directa.
Micríticas: tamaño de grano muy fino, color amarillento sucio, típicas de aguas
tranquilas (pelágicas).
Esparíticas. Cristales o granos grandes, colores blancos o transparentes, típicas de
aguas agitadas (plataforma).
Oolíticas. Compuestas por pequeñas esferas o granos tamaño arena. Aguas con
mucha enería.
Travertinos. Originadas en cuevas o salidas de cuevas.
Tobas calizas. Crecidas en zonas lagunares próximas a la salida de cuevas y sobre
plantas y animales.
Estalagtitas y Estalagmitas. En el interior de cuevas.
Caliches. Suelos calcáreos. Bandeados, Horizonte de acumulación en climas áridos.
b) Detríticas.
Conglomerados calcáreos.
Areniscas calcáreas, calcarenitas.
Arcillas calcáreas: micritas, esparitas.
Margas: mezcla de calizas y arcillas.
c) Bioquímicas.
41
GEOLOGIA APLICADA
•
•
precipitación orgánica por bacterias y algas.
Calizas algares, estromatolíticas y estromatopóridos.
d) Organógenas.
•
•
•
•
•
•
Construidas a partir de la acumulación de restos de animales o de estructuras
animales bioconstruidas (corales).
Conchíferas: lumaquelas.
Encrinitas: restos de equinodermos.
Coralinas.
Creta: Foraminíferos.
Nummlíticas.
e) Metasomáticas o diagenéticas.
Construidas a partir de dolomías por procesos metasomáticos o diagenéticos posteriores
a la creación de la misma.
f) Mixtas.
Tipos arensca calcárea o margas.
Existe toda una transición entre calizas y areniscas y arcillas. Ver cuadros de
clasificación.
ROCAS SEDIMENARIAS EN LA PENÍNSULA IBÉRICA.
Galicia y Sistema Central: ausencia de R.S.
Cuencas de los grandes ríos: sedimentos pero no rocas.
Cordilleras Alpinas: Pirineos, Ibérica, etc: calizas y areniscas.
Cordilleras Hercínicas. Muy abundantes aunque pueden estar metamorfizadas.
DISCONTINUIDADES EN LAS ROCAS SEDIMENTARIAS.
Las rocas sedimentarias se disponen al sedimentarse en capas o estratos que
corresponden a un único evento sedimentario. Su espesor y forma puede ser muy
variable. Estructuras.
Estos estratos se depositan de forma horizontal adaptándose a la forma del fondo de la
cuenca sedimentaria y se disponen en orden de superposición..
En consecuencia los macizos rocosos sedimentarios no pueden ser homogéneos sino
estratificados, y, en consecuencia, inhomogéneos. Además de los planos de
estratificación que separan estratos, pueden aparecen cualquier tipo de discontinuidades
como diaclasas, fracturas, etc. Todos estos planos condicionarán la respuesta del macizo
al ser sometido a carga, variando su respuesta con la orientación de los esfuerzos y
discontinuidades.
42
GEOLOGIA APLICADA
Existen otro tipo de discontinuidades, también específicas de las rocas sedimentarias
aunque solo afectan a las detríticas de granos grueso y medio como son las estructuras
internas, granoselección, laminaciones, etc. Igualmente condicionan la resistencia de la
roca, tanto al corte como en compresión, en función de la orientación de los esfuerzos.
ASPECTOS GEOTÉCNICOS DE LAS R. SEDIMENTARIAS.
PROCESO METAMÓRFICO Y R. METAMÓRFICAS.
1.- CONCEPTOS BÁSICOS.
Metamorfismo: es un proceso geológico interno, isoquímico, mediante el cual las rocas
sufren una serie de transformaciones en estado sólido, como resultado de su adaptación
a condiciones de P y Tª elevadas.
Proceso geológico interno: se realiza en el interior de la Tierra. P y Tª.
Isoquímico: No hay ganancia ni pérdida de elementos químicos a nivel de macizo
rocoso. Sistema cerrado.
Transformaciones:
• En estado sólido, en ausencia de fluidos o fases líquidas.
• Cambio su aspecto externo: Texturas y Estructuras.
• Cambio mineralógico.
El resultado final es una roca diferente (de aspecto y composición min.) o nueva.
Los cambios mineralógicos pueden ser polimórficos, reacciones de transformación o de
disociación.
Existe diferentes grados e intensidades en función de la P y Tª.
Límites:
* Superior: aparición de una fase fluida por fusión. Migmatitas. Curva de sólidus del
granito húmedo (500 a 700º entre 2 y 20 Kb).
*Inferior: varios criterios.
• destrucción de hidrocarburos o restos vegetales (fósiles).
• Aparición de ciertos minerales (ceolita)
• Límite con diagénesis (200º y 2 Kb)
Quién la sufre: cualquier tipo de roca previa.
Existen diferentes tipos de rocas metamórficas en función de diferentes situaciones de
los diferentes factores del metamorfismo.
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GEOLOGIA APLICADA
Dónde se produce el metamorfismo: en cualquier parte del planeta pero de forma más
preferente en las zonas de borde de placas.
Factores del Metamorfismo:
•
•
•
•
Temperatura. Gradiente geotérmico medio: 30-33º/Km.
Presión. Gradiente barométrico: 0,3 Kb/Km.
Tiempo. Muy variable, pero en general alto.
Composición: determina el tipo de roca que se va a producir a unas
condiciones de P y Tª determinados así como el rango de existencia del
metamorfismo.
2.- FISICO-QUÍMICA DE LOS PROCESOS METAMÓRFICOS.
En la naturaleza cualquier compuesto o sustancia puede presentarse en diferentes
formas o estados en función de la P y Tª existentes.
En el estado sólido (minerales) muchas sustancias químicas pueden presentar diferentes
configuraciones atómicas equivalentes a estructuras cristalinas que requieren una
ordenación de sus átomos: cambio de aspecto, forma y propiedades: Polimorfismo.
Un mineral es una fase termodinamicamente estable a unas ciertas condiciones de P y
Tª. Si se modifican estas, fuera de un rango, unas fases pueden crecer a expensas de las
otras o desaparecer para convertirse en otras nuevas. Es decir, el metamorfismo se
produce mediante sucesivos cambios de fase en los que se produce la desaparición de
formas ya inestables y la aparición de otras formas en equilibrio con el medio.
Se investigan en el laboratorio, reproducción de los factores del metamorfismo.
Permiten realizar predicciones y reconstruir el pasado.
Los cambios de fase pueden ser de dos tipos:
a) Transformaciones Polimórficas. Mantienen el mismo quimismo ambos miembros.
b) Reacciones Químicas. No se mantiene el quimismo. Son de dos tipos.
• R. de transformación. (sólido-sólido). jadeita+cuarzo=albita.
• R. de disociación. Interviene una o varias fases gaseosas. Pueden ser de
varios tipos. Deshidratación, descarbonatación, oxidación-reducción, etc.
Ejemplos:
Si3O8AlNa
→
Si2O6AlNa + SiO2
Si3O10Al3K(OH)
Moscovita
CaCo3 +
Calcita
→
SiO2
→
cuarzo
Si3O8AlK
Ortosa
+
+
Al2O3 + H2O.
corindón + agua.
CaSiO3
wollastonita
+
CO2
dióxido de carbono.
Cuando la curva de reacción es paralela al eje de la P, significa que la reacción es muy
sensible a las Tª e insensible a las P. Geotermómetros. Idem con los geobarómetros. Se
suelen denominar minerales índice.
44
GEOLOGIA APLICADA
Paragénesis mineral: es la asociación de varias fases minerales estables en el mismo
intervalo de P y Tª. Acota mejor las condiciones de formación de las rocas.
El cambio de aspecto se debe a dos causas fundamentales:
• Producción o crecimiento de nuevos minerales o de los ya existentes.
• Aumento del tamaño de los cristales, minerales o blastos.
Estos dos procesos en su conjunto se denomina blastesis y trae como consecuencia el
borrado de las estructuras internas de la roca antigua.
Conforme aumenta el grado o a intensisad del metamorfismo aumenta la blastesis, el
tamaño de grano de los cristales o blastos. Seriación de pizarras a esquistos o gneis.
3.- TIPOS DE FÁBRICA EN LAS R. METAMÓRFICAS.
Lineación: es toda disposición lineal de los elementos de la roca.
Foliación: disposición paralela de elementos planares dentro de la roca. Disposición en
bandas de los minerales oscuros y claros.
Esquistosidad: orientación y crecimiento de los minerales
planares según bandas o planos paralelos con el eje mayor
perpendicular al máximo esfuerzo. Es el elemento más
característico de las rocas metamórficas.
4.- TIPOS DE METAMORFISMO.
Se diferencian en función de los factores o de las condiciones geotectónicas de
formación.
Antiguamente se hablaba de Metamorfismo de muy bajo grado, bajo grado, grado
medio y alto grado (fig 2.9).
La clasificación moderna es la siguiente:
Dinamometamorfismo. Predomina la P sobre la Tª. Son P dirigidas y no litostáticas. La
roca, por efecto de estas presiones se rompe (fracturación). El desplazamiento de labio
sobre el otro provoca la trituración de la zona intermedia de contacto (harina de falla) y
un aumento de temperatura que puede dar lugar a una recristalización de la masa. El
resultado final es una milonita o una brecha de falla.
M. Térmico o de Contacto. Se produce en zonas poco profundas de la corteza, a baja P.
El aumento de calor suele ser debido por la presencia de una masa de roca plutónica
emplazándose (batolito). El calor irradia de esta masa por conducción. Produce un gran
aumento de Tª en las rocas de caja que disminuye al alejarse de la masa ígnea.
Se produce el crecimiento de nuevos minerales índices en las rocas de caja:
Sillimanita, Andalucita, biotita y clorita, en bandas o aureolas alrededor del plutón. En
algunos casos, anatexia, pueden formarse gneises y migmatitas. En general las rocas de
este tipo de metamorfismo son de color oscuro, muy duras pero frágiles y se denominan
45
GEOLOGIA APLICADA
corneanas. Si el calor se transmite por convección este metamorfismo se denomina
metasomatismo.
M. de Enterramiento. Se produce en el fondo de las cuencas sedimentarias cuando
aumentan o superan las condiciones de P y Tª que dieron lugar a la diagénesis. Dá lugar
a series de rocas metamórficas.
M. Regional. Se produce e las zonas de bordes de choque subducción de placas. Puede
ser de alta Tª y P media o baja y de alta Presión y baja Tª. Dan lugar a la mayor variedad
de rocas metamórficas. Constituyen auténticos cinturones de rocas metamórficas
alrededor de las cadenas de montaña, aumentando su intensidad hacia el centro de las
mismas y en profundidad. En muchos casos, el núcleo central de estas cadenas está
constituido por granitos, muchos de los cuales son autóctonos (anatexia) y otros
provienen del ascenso de material fundido originado a mayor profundidad.
5.- ZONA, GRADO, FACIES Y SERIE METAMÓRFICA.
Zona metamórfica: es aquella zona geográfica en las que las condiciones de
metamorfismo (P y Tª) han sido las mismas, pero que no tienen que tener como
resultado las mismas rocas metamórficas dado que las rocas originales pudieran ser
diferentes dentro de la zona. Definen intensidad de metamorfismo. Hay tres zonas
principales: epizona, mesozona y catazona de menor a mayor intensidad de
metamorfismo (normalmente sólo se tenía en cuenta la Tª).
Dentro de una zona metamórfica se establecen las isogradas que son líneas que unen
puntos de la zona con iguales valores de intensidad de metamorfismo (P y Tª). Suelen
unir puntos en los que aparecen algún mineral índice nuevo, p.e. sillimanita o andalucita
o biotita en el metamorfismo de contacto o térmico.
Para definir la intensidad del metamorfismo también puede utilizarse el concepto de
grado metamórfico introducido por Winkler en 1978. Se diferencian varios grados de
intensidad metamórfica en función de la P y la Tª: muy bajo y bajo (equivalen a
epizona), medio (mesozona) y alto (catazona).
Facies metamórfica (Skola, 1915): es el conjunto de rocas caracterizadas por haberse
formado en las mismas condiciones de P y Tª. Una facies metamórfica corresponde a un
grupo de minerales pertenecientes a una o varias paragénesis minerales formadas según
unas condiciones de P y Tª determinadas y una composición química inicial dada.
Es una extensión del concepto de paragénesis mineral ya que trata de la asociación de
una o varias paragénesis cuya aparición vendrá condicionada por la P, Tª y composición
química.
Principio de la facies metamórfica: rocas iniciales idénticas, sometidas a las mismas
condiciones de P y Tª originan las mismas rocas metamórficas.
En teoría estos tres factores pueden originar muchas facies diferentes. Sin embargo los
agrupamos limitando el conjunto de clases a 9 facies principales correspondientes a
todos los tipos de metamorfismo.
46
GEOLOGIA APLICADA
Así se establecen nueve facies metamórficas que son zonas con unos rangos de Presión
y Temperatura establecidos pero amplios. En consecuencia, cada una de estas facies
engloba un conjunto amplio de rocas como corresponde al margen de P y Tª que existe
dentro del campo de cada facies y de las posibles rocas iniciales de las que se parta. Es
decir, cada una de estas facies engloba una o más paragénesis minerales, contendrá
varios tipos de rocas metamórficas y arios minerales índice.
Se denomina cada facies con el nombre de la roca más abundante que puede formarse
en ese rango de P y Tª y a partir de los diferentes tipos de roca original posible.
Serie metamórfica: conjunto de rocas metamórficas que pueden formarse a partir de
una roca preexistente en función del incremento de P y Tª o de la intensidad del
metamorfismo.
Se determinan varias series. Las más importantes son las siguientes (ver cuadro):
S. Pelítica o arcillosa:
S. Silícea o arenosa:
S. Carbonatada:
S. Calcopelítica o margosa:
S. Granítica o ígnea ácida:
S. Gabro-Diorítica o ígnea básica:
6.- CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS.
Existen varios tipos o formas de clasificar las rocas metamórficas:
•
•
•
Clasificación por facies: Dentro de la misma facies puede haber rocas muy
diferentes en composición y propiedades.
Clasificación por tipo de metamorfismo: Tenemos el mismo problema del
caso anterior y es poco operativo, aunque la clasificación resultante es la más
simple.
Clasificación por el tipo de textura: es la menos científica aunque desde el
punto de vista del ingeniero es la más cómoda ya que agrupa a las rocas por
sus propiedades mecánicas o su comportamiento.
Por todo ello, debido a la dificultad de escoger la clasificación más adecuada, se
describirán a continuación una serie de rocas metamórficas relacionadas entre sí por el
tipo de metamorfismo que las origina.
Dinamometamorfismo:
•
•
Origina un tipo de rocas llamadas milonitas. Suelen ser de grano fino y
pueden presentar orientación de sus componentes. Están limitadas a zonas de
fractura. El tipo de roca estará en función de la roca fracturada. Igualmente
su representación espacial estará condicionada por la fractura. Suelen
presentarse muy alteradas por la presencia de agua en las mismas.
Brecha de falla: realmente no es una roca metamórfica. Se observan
fragmentos angulosos y grandes de la roca original cementados por fluidos
47
GEOLOGIA APLICADA
posteriores (pero no recristalización). Además puede presentarse sin
cementación.
Metamorfismo de contacto:
•
•
•
Produce diferentes tipos de rocas en función de la roca de caja original y de
la distancia, diámetro y temperatura del plutón.
De arenas: cuarcitas. De calizas: mármoles. De arcillas o margas: esquistos.
Los esquistos presentan capas o láminas que no pueden independizar o
separar.
En general se llaman r. corneanas y suelen ser de color oscuro y muy duras y
frágiles.
Metamorfismo regional: de mayor a menor grado de intensidad metamórfica, para la
serie pelítica (la más abundante) podemos encontrar:
•
•
•
•
•
Migmatita: bandas blancas y negras alternantes. En las blancas, leucosoma,
se ha llegado a producir fusión y se ven estructuras de flujo o plásticas.
Gneises: Los minerales claros y los oscuros se alternan en bandas. Tienen
foliación. El filosilicato único es la biotita. Los feldespatos pueden crecer
mucho y aparecer como glándulas que deforman la estructura interna de la
roca.
Micacitas: son esquistos con abundantes micas que constituyen un elevado
% de la roca. Pueden tener otros minerales asociados importantes.
Esquistos.
Pizarras.
7.- DISCONTINUIDADES DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS.
Están condicionadas por la Presión existente en el momento de su formación. Estas
discontinuidades suelen estar formadas por minerales planares cuyo crecimiento y
orientación condicionan el aspecto de la roca y sus propiedades.
Esta presión puede ser de tipo litostático o téctónico y originar diferentes tipos de
texturas. Estas texturas condicionan su comportamiento geomecánico por o que las
estudiaremos en el siguiente apartado.
Desde el p.d.v. textural podemos agrupar las rocas metamórficas en:
• Rocas masivas o granulares: cuarcita, marmol, etc.
• Rocas pizarrosas o filíticas: pizarras, etc.
• Rocas esquistosas: esquistos, micaesquistos, calcosquistos, etc.
• Rocas bandeadas o foliadas: gneis.
• Rocas migmatíticas: con estructuras de flujo, migmatitas.
8.- LAS ROCAS METAMÓRFICAS EN LA INGENIERÍA CIVIL.
Podemos agruparlas en dos grandes bloques:
48
GEOLOGIA APLICADA
8.- ROCAS METAMÓRFICAS EN LA PENÍNSULA IBÉRICA.
•
•
Ocupan casi todo el subsuelo de la península ibérica aunque suelen estar
recubiertas por rocas sedimentarias más modernas. Tal es el caso de las
cuencas terciarias y de las cadenas montañosas alpinas.
Cuando afloran lo hacen en las zonas de cordilleras antiguas, hercínicas,
formando bandas alrededor de los núcleos de estas cadenas, que suelen estar
ocupados por macizos graníticos. P.e. Sistema Central Español, Montes
gallegos, Tras Os Montes, zona central Pirenaica, Sierras de Huelva y Sevilla
(zona sur-portuguesa), Extremadura (zona de Ossa Morena), Zona central de
la cordillera Bética (complejos maláguide, filábride y nevado filábride), etc.
LAS ROCAS ÍGNEAS EN LA INGENIERÍA CIVIL.
1.- PLUTÓNICAS
a) ÁCIDAS O NEUTRAS (SiO2 = o > del 52%).
•
•
•
•
•
•
•
Masivas, cristalinas, de tamaño de grano uniforme y variable entre aplita (0,05 mm)
(Tm =1mm) y pegmatita (> 5 cm). A veces textura porfídica.
Suelen constituir la estructura central (raíz) de las cadenas de montaña. Cuando
afloran, debido a elevación y erosión de toda la cadena, forman estructuras (p.e.
batolitos) de grandes dimensiones. Son masas alargadas que siguen los ejes de las
antiguas cadenas de montaña. La roca que lo circunda es la roca encajante.
La roca encajante suele presentarse muy deformada y fracturada, con otras
discontinuidades como diaclasas y clivaje pizarroso. Además suele presentar
metamorfismo de contacto que endurece la roca (roca corneana). La amplitud de la
la aureola de metamorfismo es muy variable. A veces se presenta un transito gradual
entre granito y roca de caja, presentándose una roca metamórfica de alto grado
llamada migmatita.
Otras estructuras asociadas a los batolitos son los diques de aplitas (felsitas) o
pegmatitas que irradian del mismo y atraviesan el propio batolito y la roca de caja.
También podemos encontrar filones o vetas rellenas de sulfuros polimetálicos.
Pueden presentarse fenómenos de caolinización dentro del macizo rocoso debido a
la presencia de agua juvenil o por intemperismo. La caolinización puede alcanzar al
20% del volumen total de la roca.
Los procesos de elevación y erosión hacen que el granito se vea sometido a una
disminución de presión que genera una expansión y fracturación del macizo rocoso
mediante roturas paralelas subhorizontales y subverticales, que independizan
bloques superficiales y origina una morfología típica granítica, p.e. tors, inselbergs,
etc. Están zonas fracturadas alcanzan los 10 metros de profundidad.
Son rocas homogéneas, muy competentes y muy resistentes, sobre todo cuando
están sanas. Cuando conforman un macizo rocoso son, quizás, el mejor substrato
para asentar una obra (si están sanas). No son elásticas ni plásticas. También puede
utilizarse, mediante el correspondiente machaqueo, en el hormigón.
49
GEOLOGIA APLICADA
•
•
•
•
Los inconvenientes los plantea el granito cuando está muy intemperizada o alterada,
ya que es deleznable. Igualmente cuando presenta una elevada densidad de
fracturación, así como su orientación y frecuencia.
En general deben sanearse los primeros metros, entre 5-10 mts para eliminar la capa
más meteorizada y más fracturada y poder asentar en él macizo rocoso los cimientos
de grandes estructuras. La parte superior se compone de fragmentos residuales de
roca en proceso de descomposición, mezclados con cuarzo, feldespatos (en forma de
arena gruesa) y arcillas y óxidos de hierro. Se le conoce a estos depósitos como len
o sable. El espesor varía con el clima y otros factores como la presencia de agua,
etc. Puede superar la decena de metros y obligar a construir sobre ellos.
También es posible encontrar lentejones de granito caolinizado a una cierta
profundidad, inclusive por debajo de granito de buena calidad.
Por todo ello, debe de reconocerse el comportamiento geomecánico de los
materiales graníticos, tanto lateralmente como en profundidad. Valles fluviales y
construcción de presas.
b) BÁSICAS O ULTRABÁSICAS (52 > SiO2 o =< 45%).
•
•
•
•
•
•
Aparecen en menor proporción que las anteriores. Gabros y doleritas (diabasas)
Composición con Fe-Mg abundante, alta densidad, colores oscuros o verdes y más
alterables que las anteriores (colores de óxidos de hierro y café). Cuando presentan
micro fracturas lo suelen hacer en la misma dirección que los minerales oscuros
cuando éstos presentan textura fluidal u orientada. El tamaño de grano es variable.
Roca muy resistente (cuando está sana) debido a su estructura cristalina formada por
cristales tabulares de feldespatos orientados al azar incrustados entre otros minerales
como, p.e. la augita.: estructura de plástico reforzado por fibra de vidrio. Por ello, se
suelen utilizar como agregados en la mezcla de hormigón, en bandas de rodadura,
morteros, etc.
Suelen presentarse en grandes masas (raramente) que corresponderían a las cámaras
magmáticas de volcanes antiguos. Con más frecuencia como dique-estratos y diques
de origen subvolcánico. Cuanto mayor es la masa mayor suele ser el tamaño de
cristal.
Pueden presentar discontinuidades con densidad y orientación irregulares lo que
dificulta su excavación y ripado puede obligar al empleo de explosivos. A veces
puede presentar una estructura columnar.
Las rocas ultrabásicas tienen un menor contenido en sílice y un mayor contenido en
Fe-Mg y Ca. Los minerales predominantes son olivino, piroxeno y anfíboles (hasta
el 70%) + plagioclasa y +/- oxidos de Fe y Titanio. Por ello presentan un color verde
oscuro o negruzco. Cristalizan a grandes profundidades y pueden aflorar formando
grandes cuerpos tipo batolito. Otras veces representan la parte basal de un batolito
granítico. Las rocas más importantes son la peridotita, las piroxenitas, anfibolitas y
serpentinitas. Dada la composición mineralógica de estas rocas suelen presentar
problemas geotécnicos cuando están cerca de la superficie debido a la meteorización
rápida de estos minerales.
2.- VOLCÁNICAS.
Lávicas.
50
GEOLOGIA APLICADA
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Los términos más abundantes son los basaltos, de composición semejante al
gabro. Debido a su rápido enfriamiento presenta un tamaño de cristal muy
pequeño < 0.05 mm entre los que pueden flotar cristales de mayor tamaño
(fenocristales).
La composición es de piroxeno y plagioclasas al 50%, con oxidos de Fe (5%),
olivino y cuarzo. Puede presentar vacuolas rellenas de carbonatos o ceolitas. El
color es negro, rojizo o marrón.
El basalto se encuentra formando parte de los conos volcánicos compuestos,
formando coladas o grandes mesetas o traps. Puede formar grandes depósitos.
Suele presentar aspecto (textura) rugoso. Suele ser permeable y se altera con
facilidad la parte más superficial (laterita fósil) que constituye un suelo muy fertil. A
veces presenta estructura columnar. Cuando está fresco puede utilizarse, machacado,
para hormigones y morteros, así como para bandas de rodadura.
El basalto es duro y difícil de excavar, requiere el uso de explosivos. Puede
presentar lentejones muy alterados dentro de su masa. Pueden construirse frentes
escarpados muy estables, debido a la irregularidad de sus discontinuidades, aunque
son frecuentes las caídas de pequeños bloques.
Se presenta asociado a otros tipos de rocas, tanto volcánicas (tobas) como gabros y
doleritas o rocas de caja de composición muy variable, por lo que es frecuente el
cambio lateral y vertical de materiales durante su excavación.
Variedades del basalto son la taquilita, de grano muy fino y textura casi vítrea y con
frecuencia vesicular, la obsidiana y la retinita, vítreas, de color oscuro muy duras y
quebradizas.
Las andesitas son un término muy abundante del vulcanismo calca-alcalino. Suelen
presentar color verdoso, grano muy fino. Son muy duras y se utilizan como áridos
en hormigones y morteros, así como en bandas de rodarura. Muy abundantes en el
Triásico de la Cordillera Ibérica y de Andalucia.
Los términos más ácidos son menos frecuentes. En general son de tamaño de cristal
muy fino tendiendo al vitreo. Pueden presentar fenocristales. La calidad para
construcción es intermedia ya que son porosas, tienen planos de debilidad o
discontinuidad que facilitan su extracción. No suelen ser masivas. Son menos
homogéneas que los basaltos y rocas plutónicas. Tienen menor capacidad como
material de asentamiento. En general no debe asentarse grandes estructuras sobre
este tipo de rocas.
Piroclásticas
• Forman parte de los conos volcánicos, estrato-volcanes y cinder-cones, así como
depósitos volcánicos s.s.. En función de su tamaño se clasifican en bombas
volcánicas, lapillis, puzolanas y cenizas. Se sitúan a distancias inversamente
decrecientes con su tamaño. Pueden estar sin consolidar o consolidadas (tobas y
aglomerados volcánicos). A veces deslizan formando corrientes de lodo
(lahares) muy peligrosos. Estas corrientes tienen una composición muy
variada.Los depósitos de piroclastos son muy porosos y pueden descomponerse
con facilidad. Pueden presentar zonas muy descompuestas en su interior.
• Pueden usarse para áridos en construcción, caminos, cemento puzolánico, etc.
• Sobre ellos pueden tallarse desmontes muy verticalizados ya que tienen un
ángulo de rozamiento interno alto, aunque la presencia de agua puede dar
51
GEOLOGIA APLICADA
lugar a desplomes. Son fácilmente ripables salvo por la presencia de zonas
recristalizadas o pasadas de basalto.
• Cuando se les somete a grandes cargas por asentamiento de estructuras tienen
tendencia a compactarse y colapsar.
GEOLOGÍA DE LA PENÍNSULA IBÉRICA.
1.- INTRODUCCIÓN.
La Península Ibérica podemos dividirla en cinco grandes Unidades Geológicas
de características litológicas, estructurales y edad diferentes. Son las
siguientes:
A) MACIZO IBÉRICO O MACIZO HESPÉRICO.
Ha funcionado como zona rígida (Cratón-Escudo) desde finales del
Carbonífero. Es un pequeño Escudo formado en la Orogenia Hercínica.
Está constituida por materiales Precámbricos y paleozoicos poco
afectados por la Orogenia Caledónica y muy afectados por la Orogenia
Hercínica.
B) ESPAÑA MESOZOICA O CORDILLERAS ALPINAS.
Constituidas por materiales de facies profundas pelágicas de gran
espesor (precámbricas y paleozoicas) y potentes series de materiales
mesozoicos discordantes sobre los anteriores. Presentan una gran
deformación. Son las Cordilleras alpinas que en España son las Béticas y
el Pirineo. Las Béticas comprenden también Mallorca, Ibiza y Formentera
pero no Menorca que está más relacionada con las Islas de Córcega y
Cerdeña.
C) CORDILLERAS INTERMEDIAS.
Existen varias. Son zonas plegadas en la orogenia Alpina pero con
tectónica de fracturación del basamento. Una en Asturias, otra en
Portugal, la Cuenca Vasco-Cantábrica, la Cordillera Ibérica, parte del
levante y las Cordilleras Costero-Catalanas.
D) DEPRESIONES TERCIARIAS.
Son cinco:
• Cuenca del Ebro, situada entre los Pirineos y la Cordillera
Ibérica.
52
GEOLOGIA APLICADA
•
Cuenca del Duero. Conectada con la anterior.
•
Cuenca del Tajo. Incluye a la cuenca del Guadiana o Llanura
Manchega.
•
Cuenca del Guadalquivir.
•
Depresiones menores como la situada al SW de Portugal o la de
Valencia.
2.- MACIZO IBÉRICO, HESPÉRICO O HERCÍNICO.
Se divide en cinco grandes zonas, de NE a SW.
ZONA CANTÁBRICA.
Comprende parte de las provincias de Asturias, Lugo, León, Palencia y
Santander.
Estratigrafía:
• Paleozoico inferior:
i. sobre
1.000
mts
de
espesor
de
sedimentos
de
plataforma poco profundos.
ii. Importante interrupción sedimentaria en el Ordovícico.
•
Paleozoico superior:
i. Devónico recifal.
ii. Carbonífero inferior de carácter “parálico”, facies
carbonatadas y detríticas continentales, más marino que
continental. 6.000 mts de espesor.
iii. Carbonífero superior continental, productivo (con capas
de carbón). Afloran principalmente estos materiales en
una “mancha” central en el centro de la cuenca: Cuenca
Central Asturiana.
Tectónica: los materiales están afectados por una tectónica de
cobertera que se traduce en escamas y mantos de corrimiento más un
plegamiento muy apretado. No se desarrollan ni metamorfismo ni
esquistosidad
53
GEOLOGIA APLICADA
Entre esta unidad y la siguiente encontramos el Anticlinal o
Antiforme del Narcea en cuyo núcleo afloran pizarras de edad precámbrica.
ZONA ASTUR-OCCIDENTAL-LEONESA
Comprende una parte de Galicia, Zamora, León y engloba también a los
pequeños afloramientos paleozoicos situados en la zona norte de la
Cordillera Ibérica.
Estratigrafía:
• Paleozoico inferior: muy desarrollado, 10.000 mts. facies de
plataforma somera. También hay precámbrico
•
Paleozoico superior casi ausente, solo se encuentran manchas
de carbonífero superior continental discordante
Tectónica-Estructura: escamas y mantos de corrimiento, todo muy
replegado, con esquistosidad y metamorfismo con intensidad creciente
hacia el Oeste (de facies esquistos verdes a anfibolitas). Engloba una
importante estructura de materiales precámbricos, el pliegue de
Mondoñedo
El límite entre esta unidad y la siguiente es una banda de neis glandular
(ollo de sapo) de edad atribuida al precámbrico y origen roca volcánica
ZONA CENTRO IBÉRICA
Es la de mayor extensión. Ocupa, además de la mayoría de Galicia y norte
de portugal parte de las provincias de Zamora, Salamanca, Cáceres,
Segovia, Ávila, Madrid, Toledo y Ciudad Real.
Estratigrafía:
• Precámbrico. Difícil de diferenciar. Normalmente son pizarras
verdes y grauwackas. También pueden aparecer ollo de sapo.
•
Paleozoico inferior:
i. Cámbrico calizo, suele faltar el Cámbrico superior (orog.
Caledónica).
ii. Ordovícico, discordante sobre el anterior. Potentes
series de areniscas, pizarras y cuarcitas.
iii. Silúrico. Fundamentalmente pizarras.
54
GEOLOGIA APLICADA
•
Paleozoico superior: solo presente en algunos sinclinorios o
cuencas. Son series sedimentarias de plataforma somera,
pizarras, areniscas y calizas. También podemos encontrar
cuencas con carbonífero productivo como la de Puertollano.
Tectónica: grandes pliegues de estructura y geometría complicada. Hay
esquistosidad y metamorfismo de gran variabilidad, en general aumenta
hacia el centro de la zona (Sierra Central o Macizo Central).
El límite entre esta zona y la siguiente es el batolito de los Pedroches,
situado al norte de la provincia de Córdoba.
ZONA DE OSSA MORENA
Comprende parte de las provincias de Salamanca, Cáceres, Badajoz y la zona
norte de las de Sevilla y Huelva. Es la zona menos conocida y cartografiada.
Estratigrafía:
• Precámbrico. No siempre diferenciable del paleozoico inferior,
en general es muy potente (5.000 mts) y complicado.
•
Cámbrico calizo o calcáreo.
•
Paleozoico inferior semejante al de la unidad anterior.
•
Paleozoico superior, manchas aisladas.
Tectónica:
• Hay tres grandes discordancias dentro del paleozoico superior.
•
En conjunto es un gigantesco anticlinorio en cuyos núcleos
anticlinales aparece el precámbrico.
•
Presentan sus materiales esquistosidad y metamorfismo de
distribución horizontal muy irregular.
El límite con la última zona es una gigantesca zona de fractura que
posiblemente sea una zona de Benihof, por lo que para algunos autores la
zona Sur-portuguesa pertenecía a la placa africana en el paleozoico. Parece
que ésta zona subduce debajo de la de Ossa Morena.
55
GEOLOGIA APLICADA
ZONA SUR PORTUGUESA
Ocupa las provincias del sur de Portugal y parte de las de Huelva y Sevilla.
Estratigrafía: muy diferente de la del resto de la zona Ibérica. El
Paleozoico inferior casi no aflora, está constituido por pizarras y areniscas
con intercalaciones volcánicas. El paleozoico superior está constituido solo
por Devónico y Carbonífero, formado por facies flysch y vulcanitas.
Asociado a los materiales volcánicos (parecen pertenecer a una dorsal)
existen unas importantes mineralizaciones de sulfuros polimetálicos: Franja
piritífera: Minas de Rio Tinto, Tharsis, Almagrera, Aznalcollar, etc.
Estructura-Tectónica: muy compleja.
3.- CORDILLERAS ALPINAS.
3.1.- LOS PIRINEOS.
Se formó por el choque de la placa Ibérica con la Europea. Es una Cordillera
aparentemente simétrica. Tiene una zona central (axial), estructurada según
una dirección Este-Oeste, formada por materiales paleozoicos. Flanqueando
al norte y al sur aparecen materiales mesozoicos y terciarios inferiores,
más o menos plegados.
En la zona axial, compuesta por materiales paleozoicos muy diferentes a los
presentes en resto de España, podemos distinguir cuatro subzonas:
• Zona axial s.s.
•
Macizo de Cinco Villas, hacia el País Vasco y Navarra.
•
Macizo de las Nogueras, al sur de la zona central.
•
Zona francesa, al norte de la zona central. Diferentes
materiales del resto.
Estructura: la zona central está limitada al norte por una gran falla
transformante. Los macizos y zonas mesozoicas que la bordean cabalgan
sobre los antepaíses español y francés. La estructura de esta zona está
formada por escamas y fallas inversas. Implica gran compresión.
La zona sur está formada por mantos de corrimiento de origen gravitacional
que implicaría nula compresión.
Estratigrafía y Evolución de la Cuenca:
• Precámbrico: neises y granitos, presentes en la zona catalana.
• Discordancia
56
GEOLOGIA APLICADA
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Paleozoico inferior: 400 mts, predominan las pizarras. El
carbonífero inferior es concordante.
Orogenia Hercínica: Pliegues, mantos de corrimiento,
esquistosidad, intrusiones plutónicas, discordancia.
Carbonífero superior y Pérmico: Cuencas carboníferas
continentales productivas (Berga) y Molasas.
Discordancia erosiva intra pérmica.
Trías en fácies germánica discordante
Jurásico Carbonatado.
Cretácico Inferior: facies de plataforma somera.
Cretácico inferior-Superior primeros movimientos tectónicos
que provocan cambios de facies locales.
Discordancia y regresión en el límite cretácico superiorterciario. Primeros mantos de corrimiento.
Eoceno inferior y medio: continental
Límite Eoceno-Oligoceno: 2ª fase tectónica que desarrolla la
esquistosidad tectónica
3.2.- LAS CORDILLERAS BÉTICAS.
Se dividen, de norte a Sur, en tres grandes Zonas:
A) El Dominio Externo, que comprende el Pre-bético y el Sub-Bético.
B) Las Unidades Intermedias, de Norte a sur, Unidad del Campo de
Gibraltar y la Dorsal Bética.
C) Dominio Interno, comprende tres unidades: Maláguides, Alpujárrides
y Nevado-Filábrides.
Predominan los mantos de corrimiento. Tienen una estructura central
paleozoica. Solo el prebético y el sub-bético tienen un origen en la placa
ibérica, el resto son adosados de la placa africana.
3.2.1.- Dominio Externo.
A) PREBÉTICO.
1.- Estratigrafía.
•
•
•
•
No hay paleozoico
El trías se presenta en fácies germano-andaluz.
Jurásico calcáreo (plataforma) en series monótonas.
Cretácico, en facies fluviales, de plataforma externa o incluso
rítmicas.
57
GEOLOGIA APLICADA
•
Terciario poco desarrollado, de origen continental o marino.
2.- Tectónica-Estructura:
•
•
•
Autóctono
Vergencia al norte.
Fase de plegamiento durante el mioceno medio o superior.
B) SUB-BÉTICO.
1.- Estratigrafía:
•
•
•
No existe el paleozoico (no aflora).
Trías germano andaluz muy arcilloso.
El Jurásico y el Cretácico muy diferente al del Pre-bético.
Numerosos cambios de facies según zonas y con numerosas
discordancias locales.
2.- Estructura:
•
•
•
•
Conjunto de mantos de corrimiento emplazados hacia el norte.
Todo el es alóctono.
Las etapas de emplazamiento son tres, cretácico medio,
Eoceno-Oligoceno y Mioceno medio y superior.
Además todo el conjunto se encuentra plegado, fallado y con
cabalgamientos.
3.2.2.- Dominios Intermedios.
A) UNIDADES DEL CAMPO DE GIBRALTAR.
•
•
•
Compuesta por una alternancia de flysch, turbiditas y ritmitas.
Edad de los materiales: del Cretácico inferior al Mioceno medio
Provienen de la placa africana (alóctono)
B) DORSAL BÉTICA.
•
•
•
Estratigrafía muy compleja.
Materiales de facies someras y continentales
de edad
mesozoica, poco potentes.
Tectónica muy compleja. Afloramientos muy tectonizados.
3.2.3.- Dominio Interno.
A) MALÁGUIDES.
•
Núcleo de paleozoico no metamórfico. Por encima y en
discordancia materiales mesozoicos.
58
GEOLOGIA APLICADA
•
El paleozoico inferior? está compuesto por filitas y neises.
•
El Silúrico y Devónico compuesto por filitas y calizas con
abundantes restos fósiles (cefalópodos y braquiópodos).
•
Devónico-Carbonífero? Compuesto por grauwackas y pizarras
con restos animales y vegetales.
•
Discordancia.
•
Trías-Pérmico?: cuarcitas y filitas rojas y blancas.
•
Jurásico-Cretácico y terciario inferior: sedimentos marinos en
facies de plataforma (calizas y margas) con numerosas
interrupciones sedimentarias.
•
En total la serie sedimentaria tiene alrededor de 1000 mts,
750 de los cuales pertenecen al paleozoico.
B) ALPUJÁRRIDES.
•
Serie inferior: 1.500 mts de micaesquistos, cuarcitas, filitas y
grauwackas, pertenecientes a dos facies de metamorfismo
diferentes.
•
Discordancia.
•
Serie superior: filitas violeta-azuladas y micaesquistos.
•
Por encima (a techo del conjunto) aparece un paquete de
materiales que pertenecen a la serie calco-dolomítica ,
afectadas por el metamorfismo alpino. Edad triásica.
C) NEVADO-FILÁBRIDES.
•
Serie basal compuesta por unos 5.000 mts de micaesquistos
granatíferos y cuarcitas, cuya edad se atribuye al paleozoico.
•
Discordancia (poco clara)
59
GEOLOGIA APLICADA
•
Serie superior de unos 3.000 mts que comienza por un
conglomerado basal y le siguen hacie el techo micaesquistos,
mármoles
(mármoles
de
Macael)
y
cuarcitas,
con
intercalaciones de anfibolitas, serpentinitas y neises.
•
Estructura muy compleja, afloramientos muy tectonizados.
4.- CORDILLERAS INTERMEDIAS.
4.1.- LA CORDILLERA IBÉRICA.
Es un “cajón de sastre” de pequeñas unidades geológicas bastante
diferentes entre sí. Se compone de las siguientes Unidades Geológicas:
A) Sierras de Demanda y Cameros. Situadas en Burgos, Álava y Rioja).
B) Dos ejes o Ramas, rama Aragonesa y rama Castellana (Guadalajara,
Cuenca y Albacete) , que unen la unidad anterior con la Sierra del
Maestrazgo, separadas por una depresión terciaria (Depresión
Calatayud-Teruel)
C) Sierra del Maestrazgo (Teruel-Castellón-Valencia).
D) Sierra de Altomira (Guadalajara-Cuenca-Ciudad Real), conjunto de
sierras de dirección N-S, formadas por anticlinales unidos mediante
fracturas inversas que laminan los sinclinales intermedios.
E) Campo de Montiel (Ciudad Real-Albacete) compuesta por materiales
del jurásico y cretácico.
El tránsito entre la rama castellana y el prebético no está bien definida.
4.1.1.- Estructura.
* Muy variable, desde sub-horizontal, con pliegues muy poco apretados
(campo de Montiel) a cabalgamientos.
* La dirección general de plegamiento es NW-SE (N-S en Altomira) con
vergencias variadas.
* 3 fases de plegamiento, las dos primeras débiles y la principal durante el
Oligoceno.
3.1.2.- Estratigrafía.
60
GEOLOGIA APLICADA
•
Precámbrico: algunos afloramientos aislados asignados a esta
edad.
•
Paleozoico inferior: Cuarcitas, pizarras y, en menor medida,
calizas.
•
Devónico: areniscas y calizas.
•
Discordancia (orogénia hercínica, primeras fases).
•
Carbonífero continental muy escaso.
•
Posible discordancia y Pérmico (muy escaso).
•
Discordancia (últimas fases).
•
Trías en facies germánica:
•
i. Buntsandstein: areniscas y conglomerados.
ii. Muschelkalk: calizas
iii. Keüper: arcillas y margas con yesos.
Jurásico: ciclo sedimentario bien representado (transgresiónregresión).
•
i. Lias: facies someras: calizas y carniolas.
ii. Doger: facies profundas, calizas y margas.
iii. Malm: facies más someras a continentales: calizas,
arcillas, conglomerados y areniscas.
Paraconformidad. Importante interrupción sedimentaria con
erosión.
•
Cretácico: facies que evolucionan de continentales a marinas de
plataforma.
i. F.
Weald
(Continentales)
arenas,
arcillas
y
conglomerados.
ii. F. Urgonianas (marinas) pequeña transgresión, calizas de
poca profundidad (plataforma somera).
iii. F. Utrillas (Continental-marina) pequeña regresión,
arenas y arcillas caoliníferas.
iv. Cretácico superior. Dos series, la primera transgresiva,
calizas y la segunda y superior regresiva: F. Garum.
Yesos y arcillas con carbonatos. Esta facies se prolonga
durante el Paleógeno.
61
GEOLOGIA APLICADA
•
Terciario: se encuentra distribuido en pequeñas cuencas intra
mesozoicas.
•
En general, cuanto más hacia el SE las series tienen más
influencia
marina
(son
más
profundas)
hasta
llegar
a
desaparecer los materiales continentales. Esto indica que el
mar penetraba o estaba situado en esta dirección.
4.2.- LAS CORDILLERAS COSTERO CATALANAS.
Situadas en las provincias de Tarragona, Barcelona y Gerona, entre la
depresión o cuenca del Ebro y el mar. Constan de tres sub-unidades, dos
elevadas (horts), denominadas Cordillera pre-litoral y Cordillera Litoral,
separadas por una depresión intermedia (fosa tectónica o graben) rellena de
materiales terciarios de origen marino y continental.
3.2.1.- Estratigrafía.
• Paleozoico
inferior:
formado
por
cuarcitas,
pizarras
y
grauwackas.
•
Devónico, posiblemente discordante con el anterior. Presenta
litologías variadas.
•
Carbonífero,
ligeramente
discordante.
Facies
marinas
y
continentales con intrusiones de rocas ígneas del ciclo
hercínico (granitos).
•
Discordancia
•
Trías germánico con dos barras de muschelkalk, muy fosilífero,
separadas por una facies de keüper.
•
Jurásico: irregularmente distribuido por toda la cordillera.
Puede llegar a tener 1.000 mts.
•
Importante interrupción sedimentaria erosiva (regresión).
•
Cretácico:
representa
un
gran
ciclo
sedimentario
de
transgresión-regresión.
62
GEOLOGIA APLICADA
•
i. F. Utrillas. Arenas de origen continental.
ii. Calizas y dolomías marinas, plataforma somera.
iii. F. Garum: arcillas y yesos, continentales-marinos
someros.
Paleóceno. Importante transgresión que deja hasta 1.000 mts
de depósitos en parte marinos y en parte continental. Continúa
durante el Eoceno.
•
Oligoceno. Materiales continentales.
•
Discordancia.
•
Terciario superior, Mioceno marino y continental que rellena la
depresión intermedia.
W
Depresión
Del Ebro
______
E
_________
C. PreLitoral
Depresión
____________
Intermedia
_________
C. Litoral
Mar Mediterráneo
___________
5.- LAS CUENCAS O DEPRESIONES TERCIARIAS.
Como consecuencia de las deformaciones alpinas se formaron un conjunto de
cuencas sedimentarias en las que se depositaron materiales sedimentarios
procedentes de la denudación de las cordilleras alpinas recién levantadas.
De acuerdo con su origen es posible distinguir dos grandes grupos de
cuencas sedimentarias: las cuencas de antepaís y las cuencas interiores.
5.1.- LAS CUENCAS DE ANTEPAÍS.
Su origen está íntimamente relacionado con el de los orógenos alpinos, ya
que son cuencas formadas sobre los márgenes del macizo Ibérico como
consecuencia de la subsidencia originada por el propio peso de los edificios
orogénicos en desarrollo. Los materiales que rellenan estas cuencas
proceden precisamente de la denudación de tales cordilleras. Las cuencas
del antepaís más importantes son las siguientes:
A) LA CUENCA DEL EBRO.
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GEOLOGIA APLICADA
Se formó como respuesta a la deformación y evolución del segmento
central y oriental del orógeno pirenaico. Se encuentra rellena de
materiales continentales y marinos, de edad paleógena a miocena, cuyo
espesor alcanza localmente los 5.000 mts. Hasta el Eoceno superior la
cuenca estaba conectada con el Océano Atlántico y, por ello, se
depositaron sedimentos tanto marinos como continentales. En el Eoceno
superior se produjo una regresión que provocó la sedimentación de
evaporitas marinas, (yesos y sales). A partir de ese momento, en la
cuenca del Ebro la sedimentación continental se hizo dominante.
B) LA CUENCA DEL DUERO.
Se formó como consecuencia del hundimiento del segmento VascoCantábrico del orógeno pirenaico. Está rellena por sedimentos
depositados en medios continentales, en los que se pueden diferenciar
dos grandes unidades: la inferior, de edad paleógena, se encuentra
afectada por los movimientos alpinos y está constituida
fundamentalmente por materiales terrígenos depositados por abanicos
aluviales y ríos que rellenaban la depresión; la superior, de edad miocena
a actual, no está afectada por los movimientos orogénicos alpinos, consta
de rocas terrígenas, carbonatadas y evaporíticas depositadas por
abanicos aluviales, ríos y lagos (depósitos de colmatación).
C) LA CUENCA DEL GUADALQUIVIR.
Aparece asociada a la Cordillera Bética. Se encuentra rellena por
sedimentos margosos y arcillosos marinos de edad miocena a cuaternaria,
cuyo espesor máximo supera los 4.000 mts. En el borde sur de la cuenca,
los sedimentos incluyen fragmentos de gran tamaño deslizados desde las
zonas externas de la Cordillera Bética (unidades Olistostrómicas).
5.2.- LAS CUENCAS INTERIORES.
Se originaron como consecuencia del hundimiento de ciertos bloques del
macizo hespérico, dando lugar a fosas escalonadas (fosas tectónicas o
grabens), creadas por la asociación de fallas normales, limitadas por
bloques levantados (horts). La mayor de estas cuencas es la del Tajo,
aunque hay otras menores en distintos puntos de la Península Ibérica.
Todas ellas se rellenaron por sedimentos continentales provenientes de
la denudación de los relieves paleozoicos o mesozoicos circundantes.
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GEOLOGIA APLICADA
La Cuenca del Tajo se sitúa en la parte sur de la zona central de la
Península Ibérica, limitando su borde al norte con el Sistema Central
Español, al NE con la Cordillera Ibérica, al Este con la Sierra de
Altomira y al Sur con los Montes de Toledo. La Cuenca del Tajo puede
considerarse como una cuenca intracratónica compleja desde el punto de
vista estructural, generada por la deformación alpina. Los movimientos
hercínicos se traducen en esta zona en movimientos distensivos que
generan una serie de fracturas normales que originan la cuenca.
La Cuenca del Tajo está rellena fundamentalmente por sedimentos
neógenos cuyo espesor llega a alcanzar los 3.500 mts. en las zonas de
borde predominan los conglomerados y areniscas, depositados por
abanicos aluviales y ríos. Lateralmente, hacia el centro de la cuenca
estos materiales van siendo sustituidos por lutitas, calizas y yesos,
depositados en medios lacustres.
El Campo de Calatrava se localiza en la provincia de Ciudad Real,
limitando al Norte y Oeste con los Montes de Toledo, al Este con la
Llanura Manchega Occidental y al Sur con Sierra Morena. Dentro de la
región se produjo un periodo de actividad volcánica con abundantes
depósitos piroclásticos y efusivos. El magmatismo es de tipo basálticoalcalino.
Los fenómenos volcánicos se relacionan con etapas de distensión
desarrolladas en el Cuaternario y que son continuación de las que durante
el terciario superior originaron las fosas tectónicas que tras su relleno,
dieron lugar a las cuencas miocenas de la región. El origen de las cuencas
está en relación con la actividad tectónica sufrida durante el OligocenoMioceno inferior, controlado por fallas hercínicas reactivadas durante el
Mioceno superior.
Notas:
1.- La cordillera Ibérica está caracterizada, entre otras cosas, por presentar un
basamento paleozoico, un tegumento (materiales del Triásico inferior, buntsandstein)
que se deforma solidariamente con el basamento o zócalo y una cobertera formada
por el resto de los materiales Mesozoicos y del Cenozoico inferior. Separando ambas
(zócalo y cobertera) se encuentra un nivel de despegue formado por materiales
plásticos (yesos, arcillas y margas) del triásico medio y superior (facies Keüper).
2.- Facies: conjunto de características litológicas, texturales,
estructurales y paleontológicas que definen una unidad estratigráfica y
permiten diferenciarla de las demás.
3.- En la Zona Centro Ibérica el metamorfismo varía desde bajo grado
(en el sur), grado alto hasta alcanzar en muchos sitios condiciones de
65
GEOLOGIA APLICADA
fusión parcial (migmatitas, p.e. en el Sistema Central Español). Otra
característica muy notable de esta zona es la abundancia de intrusiones
graníticas que definen desde pequeños plutones a extensos batolitos
(Sistema Central Español, Galicia, etc).
4.- Escudo: bloque continental de la corteza terrestre que ha
permanecido relativamente estable desde el precámbrico. Extensión
grande y relativamente plana de rocas metamórficas y plutónicas
antiguas dentro del interior continental estable.
GEOLOGÍA APLICADA.
GLOSARIO
JESUS SANCHEZ VIZCAINO
Glosario.Afloramientos: lugares concretos donde el sustrato de roca queda expuesto en la
superficie, de manera que facilita el acceso al mismo.
Andesitas: rocas volcánicas especiales, intermedias entre granitos y basaltos.
Equivalente plutónico: diorita. Uno de los mejores áridos. Usadas como mortero seco.
Área de sedimentación o Medio receptor: Zona topográficamente más baja que el
área madre donde se acumula los materiales transportados productos de la erosión.
Área fuente: área sometida a destrucción y se localiza preferentemente en los relieves
continentales.
Bombas volcánicas: productos sólidos de tamaño medio/grande, de formas variadas,
resultado de la solidificación de magma que sale despedido tras una explosión,
solidificado en el vuelo.
Buzamiento o inclinación: ángulo vertical dado por la línea de máxima inclinación del
plano generado por el relieve inclinado con su proyección sobre el plano horizontal. Se
mide con el cinómetro o péndulo.
Calderas volcánicas: grandes cráteres de varios kilómetros de diámetro y paredes de
gran altura, en cuyo interior está el cono volcánico más reciente.
Cabeceo de una línea sobre un plano: ángulo metido sobre el plano entre la línea y la
línea de dirección del plano.
Cementación: Las aguas contenidas en los poros de los sedimentos suelen tener
numerosas sustancias disueltas, muchas de las cuales provienen del proceso anterior. En
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GEOLOGIA APLICADA
determinadas condiciones, estas sustancias disueltas pueden precipitar formando
cristales que crecen desde la superficie de los granos del sedimento.
Este proceso recibe el nombre de cementación y los minerales precipitados se
denominan cementos
Chimenea: La chimenea de un volcán es el conducto de emisión a través del cual
asciende hasta la superficie el magma responsable del desencadenamiento de las
erupciones volcánicas. En las chimeneas se lleva a cabo parte del proceso de separación
del gas, así como la nucleación y la fragmentación del magma en las erupciones
plinianas. También en ellas tiene lugar el contacto agua-magma que da lugar a las
erupciones freatomagmáticas. Después de un paroxismo eruptivo las chimeneas pueden
quedar parcial o totalmente bloqueadas por el magma enfriado y molidificado.
Chimeneas exhumadas: constituidas por el relleno del conducto de salida de un
volcán, cuyas laderas han sido erosionadas.
Cohesión: conjunto de fuerzas que mantienen unidas a las partículas de un suelo.
Depende de su composición, textura, estructura, compacidad, cementación…
Coladas de lava: capa de lava formada en un momento y lugar determinado. La lava
fluye y al solidificarse, forma una colada.
Compactación: Disminución de volumen del sedimento original por la presión
litoestática.
Conglomerado: Consiste fundamentalmente en grava, estos clastos pueden oscilar
desde grandes cantos rodados, hasta pequeños como un guisante.
Los clastos son lo bastante grandes como para su identificación en los tipos de roca
distintivos.Lo más frecuente es que los conglomerados estén mal seleccionados porque
los huecos contienen arena y lodo.La grava indica la presencia de pendientes acusadas o
de aguas turbulentas en la sedimentación.Si los grandes clastos son angulosos en vez de
redondeados, se denomina brecha
Corteza terrestre: Conjunto de 7 grandes y rígidas placas y por algunas otras más
pequeñas que están en continuo movimiento. Las placas vienen separadas por una serie
de márgenes de placa.
Cristal: sólido en el cual sus átomos o moléculas están ordenados en el espacio según
un patrón geométrico estructural, que se repite en las tres direcciones del espacio.
Cristalización del magma de silicatos: en el magma, conforme disminuye la
temperatura y se produce la cristalización, tienen lugar reacciones según una serie de
reacción. La reacción puede ser continua, como en los feldespatos, o discontinua, como
en el par de reacción olivino-piroxeno. La serie de reacción de Bowen describe la serie
de un magma de silicatos típicos. El fraccionamiento puede conducir a la separación de
minerales previamente cristalizados, de lo que resulta la diferenciación magmática.
Cuencas de sedimentación: áreas de la superficie terrestre (área de sedimentación) en
las que se ha podido acumular grandes espesores de sedimentos durante un largo
intervalo de tiempo.
Esta definición involucra que toda cuenca sedimentaria:
– Posee límites con unas coordenadas geográficas definidas
–
Está acotada en el tiempo
–
Implica la existencia de áreas adyacentes sometidas a denudación y que
constituyen el medio generador de la propia cuenca
67
GEOLOGIA APLICADA
Para que se produzcan estas grandes acumulaciones de sedimentos es necesario que
dicha área experimente SUBSIDENCIA, es decir, que el fondo de la cuenca tienda a
hundirse conforme va rellenándose de sedimentos. Caso de no producirse esta
subsidencia, la cuenca tenderá a colmatarse.
Deformación: cambios de volumen o de forma que experimenta un cuerpo rocoso
debido a un esfuerzo.
Diaclasas: deformaciones planas en las cuales no se ha producido movimeitn alguno a
favor del plano de rotura. La fracturación de la roca se entiende como la respuesta de
una roca a la acción de un esfuerzo y está ligada a la dirección en la que se actúa.
Diagénesis: Conjunto de transformaciones físicas, químicas y biológicas que
experimentan los sedimentos desde que se depositan hasta que quedan de nuevo en
superficie ya como roca sedimentaria.
Como consecuencia las partículas se unen entre sí formando una roca sedimentaria
Diferenciación magmática: proceso por el cual los magmas cambian de composición
mineralógica y química respecto de su composición original, desde el momento de su
formación hasta que se consolida.
Dirección o rumbo: ángulo horizontal dado por la línea de intersección entre un plano
horizontal y un relieve inclinado, y la línea que determina la dirección de norte
magnético.
Discontinuidades estratigráficas: son superficies que separan dos estratos entre cuyos
depósitos se produjo una interrupción en la sedimentación. Esto implica un tiempo no
registrado en los estratos, llamado hiato o laguna estratigráfica.
Dolomitización: que se produce cuando las aguas subterráneas con una elevada
concentración de Mg y Ca circulan a través de sedimentos o rocas formadas por
carbonato cálcico
Domos de lava: formados por lava viscosa, estructuras que crecen por aportes de lava
desde un punto, de forma concéntrica. Si se solidifican en el interior del terreno a poca
profundidad o en el exterior, forman elevaciones sin cráter.
Erosión: Conjunto de fenómenos externos que, en la superficie del suelo o a escasa
profundidad, quitan en todo o en parte los materiales existentes modificando el relieve.
Los factores que determinan el sistema de erosión son de dos tipos:
1. Climáticos ( lluvia, viento…)
2. Geológicos ( tamaño partículas, mineralogía…)
Erupción: proceso por el cual un volcán o una grieta de la corteza terrestre expulsa al
exterior cantidades de magma.
Erupciones fisurales: Originadas a lo largo de una fractura de la corteza de varios
kilómetros de longitud .Lava muy fluida .Coladas horizontales de varios kilómetros de
extensión
Escudos volcánicos: estructuras formadas por la superposición de capas de coladas de
lava fluida. Tienen pendientes suaves debido a que la lava fluye hasta grandes distancias
desde el punto de emisión. Son estructuras aplanadas, de base ancha.
Esfuerzo: cantidad de fuerza que actúa sobre una unidad de roca para cambiar su forma
o volumen, o ambas cosas. Puede aplicarse de manera uniforme o no.
Espesor: equivale a la distancia entre dos plano, es decir, la perpendicularidad entre
ellos.
Estratigrafía: ciencia que estudia las rocas estratificadas ,y su distribución en el
espacio y en el tiempo con el objetico de reconstruir la historia de la Tierra.
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GEOLOGIA APLICADA
Estrato: capa de roca o de sedimento limitada por superficies horizontales con
continuidad lateral y que equivalen a un único evento de depósito
Eustatismo: variaciones del nivel de mar que dependen del levantamiento o
subsidencia del fondo de la cuenca y del aporte sedimentario.
Exfoliación: tendencia de un mineral a romperse a lo largo de los planos de enlace
débiles.
Facies metamórficas: conjunto de rocas caracterizadas por haberse formado en las
mismas condiciones de presión y temperatura.
Facie sedimentaria: conjunto de caracteres textuales,estructurales, biológicos y
composicionales de un sedimento que permiten deducir el medio o lugar donde se
formó.
Falla: fracturas en la corteza terrestre a lo largo de las cuales ha tenido lugar un
desplazamiento apreciable. En ellas un bloque de corteza se mueve con respecto al otro,
este desplazamiento se puede producir en cualquier dirección del espacio.
Fumarolas: emisión de gases a temperaturas más o menos elevadas
Gases: vapor de agua procedente del magma, de agua que entra en contacto con el
magma cuando asciende, o de agua marina. Produce un vulcanismo freático, muy
violento y explosivo.
Géiseres: el agua que se calienta con energía geotérmica sale por grietas en el terreno
formando fuentes de vapor de agua a gran presión.
Geología estructural: disciplina geológica que junto con la tectónica se encarga del
estudio de la forma, la distribución espacial y la estructura interna de las rocas y en una
visión algo más de conjunto de las estructuras rocosas o geológicas que surgen a partir
de los procesos de deformación que sufren las rocas de las estructuras geológicas
primitivas sometidas a esfuerzos diferenciales.
Gliptogénesis: destrucción del relieve por agentes geológicos externos.
Graben: el bloque central está hundido y va ascendiendo escalonadamente. Dan lugar
a valles alargados.
Horst: sistemas de fallas en el que el bloque central está levantado y va descendiendo
escalonadamente.
Hoyos de explosión: cráteres sin conos, de fondo liso y paredes bajas. Formadas por
explosión.
Inconformidad estratigráfica: superficies de erosión desarrolladas sobre rocas ígneas
o metarmórficas sobre las cuales reposa una sucesión de rocas sedimentarias o
metamórficas.
Inmersión de una línea: ángulo vertical entre la línea de máxima pendiente y su
proyección sobre el plano horizontal. Coincide con el ángulo de buzamiento, siempre
que el plano oblicuo del cual se toma la recta de máxima inclinación coincida con el
plano inclinado que caracteriza el relieve.
Isogradas: líneas que unen puntos de la zona con iguales valores de intensidad de
metamorfismo (presión y temperatura).
Karst: estructura característica que se forma cuando el agua circula a través de las
fracturas de la caliza (roca impermeable). Tiene gran influencia en la ingeniería civil.
Lapilli: producto sólido, de tamaño sólido, formado por pequeñas cantidades de lava
enfriada en el aire y consolidada, como por efecto de salpicaduras de lava.
Lava: material fundido, predominantemente de carácter básico, aunque pueda
encontrarse de cualquier composición, que sale del interior de la Tierra y entra en
contacto con el aire. Es el magma cuando ha salido a la superficie. Puede formar
coladas.
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GEOLOGIA APLICADA
Línea de máxima pendiente: línea característica de un plano que representa la
máxima inclinación del mismo, es perpendicular a la dirección o rumbo del plano.
Litogénesis o diagénesis: creación de nuevas rocas a partir de los derrubios producidos
por la gliptogénesis, por los materiales incorporados desde el manto y por la
incorporación de estos materiales a una cordillera.
Maar: Edificio volcánico generado en erupciones freáticas y freatomagmáticas cuyo
cráter se sitúa por debajo de la superficie topográfica original del terreno. El término
"maar " procede de la región del Eiffel en Alemania y hace referencia a los lagos que
ocupan cráteres de antiguos volcanes.
Magma: mezcla compleja de silicatos fundidos, en el interior de la Tierra, a
temperaturas entre 700 y 1.200º C. Contiene agua y otros compuestos volátiles disueltos
en el material fundido.
Magmatismo: Forma en que se produce la erupción volcánica, generando magma y
expulsando contenidos volátiles, que se liberan en forma de gases.
Mapa geológico: representación escalada de la disposición espacial, naturaleza y edad
de los materiales que componen el sustrato de un determinado área. Se realiza a partir
de un mapa topográfico de la zona a estudiar. Aporta, en definitiva, información acerca
de la estructura superficial de la corteza terrestre.
Metamorfismo: cambio de forma o proceso geológico interno en un sistema cerrado
(isoquímico), mediante el cual las rocas sufren una serie de transformaciones en estado
sólido debido la presión y temperaturas elevadas.
Materiales piroclásticos: fragmentos arrojados por un conducto volcánico.
Macizo rocoso: consideramos las rocas, sus discontinuidades, alteraciones, propiedades
en conjunto. Puede estar constituido por varias rocas asociadas.
Mecánica de rocas: se ocupa del estudio teórico y práctico de las propiedades y
comportamiento mecánico de los materiales rocosos, y de su respuesta ante la acción de
fuerzas aplicadas en su entorno físico.
Meseta basáltica: cuando un magma sale a superficie por una grieta en la corteza,
forma estructuras de gran espesor, en capas horizontales, de basalto.
Metamorfismo: cambio de forma o proceso geológico interno, en un sistema cerrado
(isoquímico), mediante el cual las rocas sufren una serie de transformaciones en estado
sólido debido a una presión y temperatura elevadas.
Metamorfismo cataclástico o dinámico: intervienen únicamente fuerzas mecánicas
que pulverizan los granos minerales.
Mineral: sustancia natural, inorgánica, en estado sólido, de composición química fija,
que posee una estructura característica interna basada en una ordenación tridimensional
y sistemática de iones, átomos o moléculas que componen su estructura química.
Mineral índice: minerales que informan sobre las condiciones de presión y
temperatura que alcanzó una roca durante el metamorfismo.
Minerales melanocratos: minerales de color oscuro, ricos en Fe y Mg. Típicos de
rocas pobres en sílice.
Mofetas: manifestación volcánica consistente en la emisión de CO y CO2.
Muro: Superficie de estratificación inferior sobre la cual se inició el depósito
Orogénesis: formación de los relieves, cadenas montañosas, con todos los fenómenos
que la acompañan.
Paragénesis mineral: asociación de varias fases minerales estables en el mismo
intervalo de presión y temperatura.
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GEOLOGIA APLICADA
Pitones o espinas: estructura volcánica de forma cilíndrica o irregular, que se eleva
sobre un cráter o domo.
Plano de Benioff: zona sísmica de borde de placa que se extiende junto a uno de los
lados de una fosa oceánica. Es llamada a veces zona de Benioff-Wadati, en honor de
Hugo Benioff y Kiyoo Wadati, los dos geólogos que independientemente observaron su
existencia. Cuando la litosfera oceánica subduce, lo hace por un plano inclinado, que
corta a la superficie siguiendo un arco marcado por la presencia de una fosa oceánica.
Donde la placa que subduce roza con la opuesta se producen terremotos de manera
regular, cuyos focos quedan proyectados en el mapa en el lado interno o cóncavo del
arco dibujado por la fosa, es decir, por la línea de subducción. Esa zona rica en terremos
es la que se llama propiamente zona de Benioff.
Pliegue: deformaciones plásticas producidas por las fuerzas orogénicas metamórficas.
Plutonismo: proceso de formación de rocas plutónicas que ocurre en el interior de la
Tierra a grandes profundidades. Este proceso tiene lugar cuando el magma queda
emplazado en niveles relativamente profundos de la corteza. El enfriamiento del magma
es lento lo que favorece la formación de cristales regulares y de grano medio-grueso.
Presión confinante: es la presión causada por a la presión de las rocas situadas por
encima, esta presión suele deformar las rocas.
Proceso geológicos externos o exógenos: aquellos cuya acción y efectos tienen lugar
en la zona externa y superficial de la corteza terrestre.
Proceso magmático: conjunto de acciones mecánicas, químicas y térmicas, así como
de factores tectónicos, que provocan y acompañan la instalación y consolidación del
magma en la superficie de la corteza terrestre, dando lugar a rocas ígneas.
Profundidad: distancia medida hacia abajo desde un nivel de referencia constituido por
un plano horizontal hasta el punto, recta o plano en cuestión.
Puzolanas: producto sólido, de tamaño arenoso, compuesto por material silíceo.
Cuando se ha machacado finamente y están en presencia de agua reacciona
químicamente con el hidróxido de calcio a temperatura ambiente para formar
compuestos con propiedades cementantes. Por ejemplo, las cenizas volcánicas, la piedra
pómez, las tobas, la escoria y obsidiana.
Registro estratigráfico: constituido por el conjunto de cuerpos rocosos que forman la
corteza terrestre.
Registro geológico: conjunto de rocas y fósiles que componen la corteza terrestre, es un
registro incompleto puesto que muchas de las rocas formadas en nuestro planeta han
sido destruidas a lo largo de la historia geológica.
Regresión: movimiento de la línea de costa hacia el mar.
Roca: porción de suficiente entidad de la litosfera terrestre o de cualquier cuerpo
planetario en la que se mantienen sus propiedades en toda su superficie.
Roca ígnea: Las rocas ígneas (del latín igneus) o magmáticas se forman a partir de la
solidificación de un fundido silicatado o magma. Se puede definir el magma como toda
materia rocosa móvil que se produce naturalmente y que comprende en parte notable
una fase líquida con composición de mezcla silicatada fundida La solidificación del
magma y su consiguiente cristalización puede tener lugar en el interior de la corteza,
tanto en zonas profundas como superficiales, o sobre la superficie exterior de ésta.
Rocas plutónicas: son producto de la cristalización de magmas a profundidades
considerables de la corteza terrestre. Es característica su textura granuda, de grano
medio-grueso y una mineralogía variable.
Rocas sedimentarias : son las constituidas por materiales procedentes de rocas
preexistentes, ígneas, metamórficas y sedimentarias, producto resultante de la erosión,
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GEOLOGIA APLICADA
que han sufrido un cierto transporte, acumulación, compactación y cementación.
También incluyen una cierta proporción de origen biológico.
• Las rocas sedimentarias se dividen entres grandes grupos:
1.ROCAS SEDIMENTARIAS DETRÍTICAS
2.ROCAS SEDIMENTARIAS INTERMEDIAS
3.ROCAS SEDIMENTARIAS NO DETRÍTICAS
3.1.- ROCAS SEDIMENTARIAS QUÍMICAS
3.2.- ROCAS SEDIMENTARIAS ORGÁNICAS
Sedimentación: proceso de acumulación, en el área de sedimentación, de materiales
(detritos) provenientes de la meteorización y erosión de una roca pre-existente que han
sido transportados desde el área fuente.
Serie de Cristalización de Bowen: hace referencia a dos grandes líneas de
cristalización, una de ellas indica el orden en que se forman los silicatos ricos en hierro
y magnesio (ferromagnesianos). Se denomina serie discontinua porque los cristales
formados van siendo sustituidos por otros de estructura distinta y más compleja medida
que desciende la temperatura.
La otra serie de cristalización es la de las plagioclasas, en donde los materiales tienen la
misma estructura y sólo cambia la proporción relativa de sodio y calcio.
Serie metamórfica: conjunto de rocas metamórficas que pueden formarse a partir de
una roca preexistente en función del incremento de presión y temperatura o de la
intensidad del metamorfismo.
Silidificación: se produce cuando las aguas subterráneas ricas en sílice transforman
parcialmente los carbonatos y sulfatos cálcicos que atraviesan. Suelen ser típicos de
sedimentos con materia orgánica en putrefacción, lo que genera ambientes reductores.
Suelen formarse variedades criptocristalinas del cuarzo o geles de cuarzo acompañados
de presencia de sulfuros (pirita).
Suelo: agregados naturales de granos minerales unidos por fuerzas de contacto
normales y tangenciales a las superficies de las partículas adyacentes, separables por
medios mecánicos de poca energía o por agitación del agua.
Subsidencia o levantamiento: proceso de hundimiento del fondo de una cuenca
sedimentaria. Esta subsidencia provoca un aumento del nivel relativo del mar. El fondo
de la cuenca también puede elevarse tectónicamente, lo que haría disminuir dicho nivel.
Techo: Superficie de estratificación superior que marca el final de la sedimentación.
Transgresión: movimiento de la línea de costa hacia el continente, lo que provoca la
inundación de zonas que antes estaban emergidas.
Transporte: los materiales ya erosionados y disgregados son desplazados hacia las
cuencas de sedimentación mediante los agentes externos.
• Realizado generalmente por el agua o por el viento.
•
En el transporte se producen modificaciones en los materiales, tales como
alteraciones del tamaño, selección mecánica y selección mineralógica.
Unidades estratigráficas: conjunto de estratos con características afines y ordenados
temporalmente.
Venteo: Disgregación en escamas debido a su desecación cuando es sometida a la
acción del aire.
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GEOLOGIA APLICADA
Vergencia: Es el ángulo que forma el plano axial con el plano horizontal.
Viscosidad: propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flujo cuando se le aplica
una fuerza. Los fluidos de alta viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir; los
fluidos de baja viscosidad fluyen con facilidad.
Vulcanismo: fenómeno geológico que comprende todos los procesos por los cuales los
materiales fundidos generados en el interior de la Tierra ascienden a la superficie
constituyendo una erupción volcánica. Se trata de un proceso intermitente e irregular.
Zona metamórfica: zona geográfica en las que las condiciones de metamorfismo
(presión y temperatura) han sido las mismas, pero que no tienen como resultados las
mismas rocas metamórficas dado que las rocas originales pudieron ser diferentes dentro
de la zona.
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