Download tema 13.- los procesos geológicos internos

TEMA 13.- LOS PROCESOS GEOLÓGICOS INTERNOS: MAGMATISMO,
METAMORFISMO Y TECTÓNICA
Los procesos geológicos internos son el resultado de la dinámica interna del planeta. Esta
dinámica se manifiesta principalmente a través de:
Magmatismo: Fusión de las rocas produciendo un líquido, el magma, que contiene geses
disueltos.
Metamorfismo: Proceso que origina cambios en las rocas que son sometidas a elevadas
presiones y temperaturas, sin llegar a fundirse.
Esfuerzos tectónicos: Las rocas sometidas a esfuerzos de compresión o distensión
experimentan deformaciones como los plegamientos y las fracturas.
Estos procesos están estrechamente ligados a la dinámica de los penachos térmicos (que
ascienden desde la capa D en la zona de transición del manto y el núcleo) y a las
interacciones que tienen lugar en los bordes de las placas litosféricas. Las zonas de
subducción, las dorsales oceánicas y las fallas transformantes son zonas donde se produce
una intensa actividad magmática y tectónica, y un intenso metamorfismo.
MAGMATISMO
En determinadas zonas de la corteza terrestre y parte superior del manto (entre los 10 y los
200 km de profundidad), los materiales están sometidos a unas condiciones de presión y
temperatura (entre 700 y 1.200ºC) que se encuentran fundidos formando un líquido espeso
incandescente denominado magma, que contiene una proporción variable de gases
disueltos (vapor de agua y CO2 principalmente).
El magma se origina generalmente en forma de gotas dispersas en el seno de la roca sólida.
Posteriormente estas gotas se reúnen formando otras mayores que tienden a ascender y
acumularse. Esto puede originar finalmente un gran volumen de magma, que compone una
cámara magmática. La roca que engloba a la cámara magmática recibe el nombre de roca
encajante.
En el interior del magma puede haber dispersa una fracción sólida compuesta por:
 Fragmentos desprendidos de la roca encajante.
 Restos sin fundir de la roca a partir de la que se formó el magma.
 Cristales que han comenzado a formarse en el interior del líquido (se entiende por
cristales o estructura cristalina aquella que presenta una disposición ordenada de los
átomos, lo que da como resultado el desarrollo de superficies planas o caras)
1
Factores que influyen en el magmatismo
La formación de un magma mediante la fusión de una roca sólida es un proceso que está
determinado por los siguientes factores:

La temperatura.- Cuando en una zona del interior de la corteza o el manto aumenta la
temperatura, debido al ascenso de un penacho térmico o al rozamiento entre dos
placas litosféricas, las rocas comienzan a fundirse.

La presión.- La fusión de las rocas depende también de la presión. Una presión alta
dificulta la fusión, de manera que una masa rocosa que asciende, al ver disminuida la
presión a la que está sometida, tendrá más tendencia a la fusión y formación de
magma.

La composición de la roca.- Las rocas que forman la corteza y el manto están formadas
por diversos minerales, cada uno de los cuales tiene un punto de fusión diferente.
Dependiendo de los minerales se formará magma con mayor o menor facilidad y con
unas características determinadas.

La presencia de agua.- El agua facilita la formación del magma debido a que en los
entornos de gran presión y temperatura, las moléculas de agua están ionizadas en
forma de OH- y H+. Estos iones interfieren los enlaces químicos de los minerales y
facilitan la fusión.
Las rocas magmáticas
El magma se forma a gran profundidad (entre 10 y 200 km aproximadamente). Una vez
formado, el magma tiene las propiedades de un líquido caliente, con menor densidad que la
de las rocas a su alrededor y por tanto tiende a subir hacia la superficie, en forma de grandes
bolsas o a través de fracturas.
Al bajar su temperatura, el magma se solidifica formando rocas magmáticas o ígneas (del
griego, fuego). Las rocas magmáticas son las más abundantes en la corteza terrestre
(constituyen el 80% de su masa).
Las rocas magmáticas se clasifican, dependiendo del lugar de enfriamiento y consolidación,
en plutónicas, volcánicas y filonianas.

Rocas plutónicas. Las rocas plutónicas se forman por enfriamiento lento en el
interior de la Tierra a medida que la masa magmática asciende hacia la superficie. .
En las rocas plutónicas, el enfriamiento lento del magma permite la formación de
grandes cristales, característicos de este tipo de rocas. Las principales rocas
plutónicas son el granito, la sienita y el gabro. El granito está formado por cuarzo
(cristales de color grisáceo, casi transparentes), feldespato (cristales de color
blanco, los más abundantes) y mica. (cristales negros, muy brillantes). La sienita y el
gabro tienen características similares a las del granito y presentan un color rosado y
oscuro respectivamente.
2
Los emplazamientos de las rocas plutónicas reciben distintos nombres según la
forma y el tamaño de la masa de magma de la que proceden: batolito (masa
plutónica de grandes dimensiones), lacolito (de menor tamaño y con frecuencia
entre estratos sedimentarios), dique (si se introducen en fracturas de la roca
encajante) y sill (similar a un dique pero situada horizontalmente entre dos capas de
roca
sedimentaria)

Rocas volcánicas. Las rocas volcánicas se forman por enfriamiento rápido del magma
arrojado por los volcanes. Debido al enfriamiento brusco en la superficie terrestre, las
rocas volcánicas suelen presentar cristales pequeños incluidos en una masa vítrea (sin
cristalizar). En casos de enfriamiento muy rápido no se forman cristales, sino una pasta
homogénea llamada vidrio volcánico, como la obsidiana. Por otra parte, las rocas
volcánicas pueden presentar huecos debido a que han experimentado una
desgasificación durante su enfriamiento, como es el caso de la pumita o piedra pómez,
que tiene una densidad tan baja que la roca flota en el agua. La roca volcánica más
abundante es el basalto.

Rocas filonianas. Son rocas que se forman por el enfriamiento del magma en grietas de
la roca encajante denominadas diques o filones. En estos filones se pueden encontrar
minerales de gran interés económico de los que se obtiene hierro, plomo, mercurio…
La clasificación de las rocas magmáticas puede hacerse según su textura en:
Textura vítrea.- No se aprecian cristales, ni a simple vista ni al microscopio. La roca es una
masa de vidrio. Solo se presenta en rocas volcánicas, como la obsidiana.
Textura microcristalina.- Los cristales no se aprecian a simple vista pero sí al microscopio
petrográfico. Se presenta en rocas volcánicas como el basalto.
Textura vacuolar.- La roca presenta burbujas, apreciables a simple vista o al microscopio. Se
presenta en rocas volcánicas como la pumita.
3
Textura cristalina.- La roca está formada por un mosaico de cristales apreciables a simple
vista. Se da en las rocas plutónicas, como el granito.
Textura porfídica.- La roca está formada por grandes cristales rodeados de otros más
pequeños. Es típica de rocas filonianas.
METAMORFISMO
Las rocas, cualquiera que sea su origen –sedimentario, ígneo o metamórfico- después de su
formación, pueden quedar sometidas a nuevas condiciones de presión y/o temperatura.
Como consecuencia de ello, se producen cambios en los minerales que las forman, que
recristalizan, dando origen a las rocas metamórficas. Estas transformaciones, que reciben el
nombre de metamorfismo, se producen en estado sólido, sin que la roca llegue a fundir.
Los valores de la presión y la temperatura en las regiones profundas de la litosfera son muy
diferentes de los que reinan en su superficie.
La presión aumenta con la profundidad debido al peso de las rocas situadas en la parte
superior. Por otra parte en determinadas zonas se producen presiones por la convergencia
de las placas litosféricas.
La temperatura, también aumenta con la profundidad debido al calor interno de la Tierra, y
puede elevarse en determinadas zonas, debido a la presencia de magmas que ascienden
hacia la superficie.
Los incrementos de temperatura y presión que tienen lugar durante el metamorfismo
aumentan la movilidad de los átomos que componen los minerales de las rocas afectadas.
Así, pueden ordenarse según estructuras cristalinas diferentes que resultan más estables en
las nuevas condiciones. Este mecanismo se denomina recristalización. Si los cristales que se
forman son planos el resultado es una roca metamórfica de estructura laminar o foliar,
característica del metamorfismo regional. Si los cristales que se forman son irregulares y no
presentan ninguna orientación especial la estructura es granoblástica.
Tipos de metamorfismo
En función de los factores (presión y/o temperatura) que intervienen en el proceso
metamórfico, se distinguen dos tipos de metamorfismo: el regional y el de contacto.

Metamorfismo regional. Se debe a la acción conjunta
de la presión y la temperatura. Se localiza en las áreas
donde convergen dos placas litosféricas. En estas
zonas, las rocas están sometidas a altas temperaturas
y presiones. Estas rocas contienen minerales
orientados a causa de las fuertes presiones que han
4
soportado. Como consecuencia, presentan la llamada textura foliar, con los cristales
orientados perpendicularmente a la dirección de la presión.

Metamorfismo de contacto. Se debe a las altas temperaturas que se generan junto
a un magma. Alrededor del magma se forma una aureola de rocas metamórficas.
Estas rocas suelen presentar minerales bien cristalizados que no se orientan en una
dirección preferente (estructura granoblástica).
Clasificación de las rocas metamórficas
Las rocas metamórficas se clasifican en función de la roca original y de la intensidad del
metamorfismo sufrido. Las principales son:





Pizarras, resultantes de un metamorfismo regional de grado bajo a partir de rocas
arcillosas. Las pizarras se rompen fácilmente en lajas con superficies lisas que se
utilizan para cubrir tejados
Esquistos. Se forman si el metamorfismo regional de las rocas arcillosas es más intenso.
En los esquistos el grano es más grueso que en las pizarras.
Gneis. Proceden de un metamorfismo regional muy intenso. Con frecuencia presentan
bandas alternas de minerales claros y oscuros (gneis bandeado) o grandes cristales de
minerales claros entre las bandas (gneis glandular).
Mármoles, procedentes del metamorfismo de contacto de rocas calizas.
Cuarcitas, originadas por el metamorfismo de contacto de areniscas.
Roca
original
Roca metamórfica
Metamorfismo
Caliza
Mármol
Térmico
Arenisca
Cuarcita
Térmico
Arcilla
Pizarra
Esquisto
Gneis
Regional
5
LA TECTÓNICA. DEFORMACIONES DE LAS ROCAS
La tectónica es la parte de la geología que estudia las deformaciones que experimentan las
rocas cuando se ven sometidas a esfuerzos de compresión o de distensión. Las rocas
pueden tener comportamientos diferentes
ante el esfuerzo que las deforma:

Comportamiento dúctil. Como el que
presenta la arcilla húmeda, que no
recupera su forma inicial al cesar el
esfuerzo.

Comportamiento frágil. Como el de
una pieza de cerámica, que se rompe
cuando el esfuerzo es suficiente para
producir su deformación.
Factores que determinan el comportamiento de las rocas
Una misma roca, por ejemplo una caliza, puede mostrar elasticidad, ductilidad o fragilidad
ante un esfuerzo, dependiendo de algunos factores que influyen en su comportamiento:

La presión litostática. Es la producida por el peso de los materiales suprayacentes, y es
tanto mayor cuanto más profundamente enterradas en la corteza están las rocas. La
presión litostática dificulta la rotura de las rocas y facilita su comportamiento dúctil.

El contenido en fluidos. Una roca cuyos poros están ocupados por fluidos como el agua
o el petróleo, presenta un comportamiento más dúctil y menor tendencia a la rotura
que otra cuya porosidad contiene aire.

La temperatura. El incremento de temperatura facilita el comportamiento dúctil y
reduce la fragilidad de las rocas.

La duración del esfuerzo.
Los esfuerzos bruscos inducen en las rocas un
comportamiento elástico o frágil, mientras que los que se incrementan poco a poco y se
mantienen durante millones de años producen un comportamiento dúctil.
Comportamiento dúctil de las rocas. Los pliegues
Los pliegues son el resultado de la deformación dúctil de las rocas ante un esfuerzo de
compresión. Pueden presentarse en cualquier tipo de roca, pero son más fáciles de apreciar
y estudiar en las rocas que están dispuestas en capas, como las sedimentarias o algunas
metamórficas.
6
En un pliegue se pueden identificar los siguientes elementos:




Plano axial. Es un plano imaginario que
pasa por la charnela de todas las capas del
pliegue, y divide a este en dos partes.
Charnela. Es la zona de mayor curvatura
de las capas.
Flancos. Son las zonas que quedan a
ambos lados de la charnela.
Núcleo. Es la zona más interna del pliegue.
En los anticlinales es la capa más inferior,
mientras que en los sinclinales es la capa
superior la que forma el núcleo.
La clasificación de los pliegues se puede hacer atendiendo a diferentes criterios:
Por la disposición de sus capas según antigüedad:
 Anticlinales: los estratos son más antiguos cuanto más hacia el núcleo. El pliegue es
convexo hacia arriba.
 Sinclinales: los estratos son más jóvenes cuanto más hacia el núcleo. El pliegue es
cóncavo hacia arriba.
Por su simetría
 Simétricos respecto del plano axial
 Asimétricos respecto del plano axial.
Por la inclinación del plano axial
 Rectos: el plano axial se encuentra en posición vertical.
 Inclinados o tumbados: el plano axial se encuentra inclinado.
 Recumbentes: el plano axial se encuentra muy inclinado u horizontal.
7
Una sucesión de anticlinales y sinclinales puede producirse a diferentes escalas, desde
centímetros hasta kilómetros. Es frecuente ver en el campo pliegues de forma anticlinal o
sinclinal, o ambos, con una escala de metros o decenas de metros, pero cuando el
plegamiento ha sido muy intenso y ha ocurrido en zonas profundas de la corteza, donde las
rocas tienen un comportamiento muy dúctil debido a la presión litostática y a las altas
temperaturas, es posible observar pliegues de escala centimétrica.
Comportamiento frágil de las rocas. Diaclasas y fallas
Cuando las rocas están sometidas a un esfuerzo que origina su rotura se dice que tienen un
comportamiento frágil. En las rocas se pueden producir dos tipos de fracturas:

Diaclasas o grietas. Son fracturas en las que los fragmentos resultantes no se
desplazan, sino que permanecen en la misma posición, previa a la rotura.

Fallas. Son fracturas en las que se produce un desplazamiento de los bloques que
quedan a ambos lados del plano de rotura.
Formación de diaclasas
Las diaclasas se producen siempre por un esfuerzo distensivo en las rocas, que puede estar
causado por:

Pérdida de volumen por desecación. Es característico de materiales arcillosos, que
pueden absorber mucha agua y que al secarse disminuyen su volumen. Las grietas
que se forman se llaman grietas de retracción.

Pérdida de volumen por enfriamiento. Es típico de las coladas de lava, sobre todo si
son de gran espesor y hay mucha diferencia de temperatura entre la superficie y el
interior. Se forman grietas que rompen la masa de lava en prismas poligonales, y
provocan una disyunción columnar.
8

Descompresión. Las rocas que se han formado en zonas profundas de la corteza,
sometidas a una presión elevada, cuando llegan a zonas más superficiales donde la
presión es menor, tienden a dilatarse y a aumentar su volumen, lo que puede
producir su diaclasado.

Efecto de cuña. El agua que se introduce en las pequeñas grietas, al helarse y
aumentar de volumen ejerce una gran fuerza que puede acentuar el diaclasado. Las
raíces de los árboles producen un efecto similar.
Origen, tipos y elementos geométricos de las fallas
Las fallas son fracturas en las que se produce el desplazamiento de un bloque con respecto a
otro y a diferencia de las diaclasas, se pueden formar por esfuerzos distensivos,
compresivos o de cizalla. Estos tres esfuerzos originan los tres tipos básicos de fallas:
directas o normales, inversas y de desgarre.
Falla normal: un esfuerzo de distensión o tensión provoca que el bloque techo descienda y
el bloque muro ascienda.
Falla inversa: un esfuerzo de compresión provoca que el bloque techo ascienda y el bloque
muro descienda.
Falla de desgarre: falla en la que el movimiento de los bloques es horizontal. Este tipo de
fallas son típicas de límites transformantes de placas tectónicas.
El desplazamiento total de los bloques es el salto de falla.
9
Animaciones sobre tectónica:
http://www.juntadeandalucia.es/averroes/manuales/tectonica_animada/tectonanim.htm
http://www.classzone.com/books/earth_science/terc/content/visualizations/es1103/es110
3page01.cfm?chapter_no=visualization
http://www.juntadeandalucia.es/averroes/manuales/tectonica_animada/tect_swf_files/33
%5B1%5D.swf
http://www.slideshare.net/pacozamora1/tema-16-procesos-geolgicos-internos#
Pliegues, fallas, diaclasas.
http://www.recursospizarra.es/drupalsod/sites/default/files/183302_am_1.swf
Tutorial determinación epicentro
http://nemo.sciencecourseware.org/eec/Earthquake_es/
10