BIOLOGÍAJM: MAGMATIGMO Y METAMORFISMO


Rocas
Son un material duro y compacto que se encuentra en la naturaleza, está compuesto de uno (monomineral) o más minerales (polimineral).

Origen y ciclo de las rocas

Las rocas se originan como consecuencia de procesos geológicos
Un proceso geológico es la transformación de un objeto geológico en otro, y como consecuencia de ello hay una continua destrucción de minerales y rocas, etc.
Hay dos fuentes de energía: la energía interna, derivada del calor interno de la Tierra (4000 y 5000º); y la energía externa, derivada de la energía que mueve los procesos geológicos externos. Se trata de energía solar.
Los procesos geológicos internos tienden a crear relieve, es decir, a que la superficie terrestre no sea lisa. Por otro lado, los procesos geológicos externos destruyen el relieve.
 

   



Textura y estructura de las rocas
Textura es la ordenación de los granos de los cuales está compuesto una roca. Pueden tener o no cemento en medio de los granos.
Estructura es la ordenación relativa de las principales características que presenta una roca (lisa, estratificada, áspera).
La gran mayoría de las rocas son susceptibles de su utilización, por ejemplo, en  obras civiles.

 

Las rocas se forman:
Por enfriamiento del magma
Por desintegración transporte y deposición
Por precipitación de sales inorgánicas contenidas en las aguas
Por la condensación de gases que contienen partículas minerales 
Por deposición de restos animales y vegetales
Por recristalización parcial o total de los minerales de una roca debida a elevadas temperaturas y fuertes presiones.

Por todo ello, en la naturaleza nos encontramos con tres tipos de rocas:

Rocas endógenas Rocas magmáticas o ígneas.
Rocas metamórficas.
Rocas exógenas Rocas sedimentarias.


En resumen se tiene que por cristalización de un magma se forman las rocas ígneas o magmáticas, que pueden  plutónicas o intrusivas y volcánicas o extrusivas, según que su consolidación se haya producido en el interior de la tierra o en su superficie. Luego las rocas ígneas ya consolidadas o las rocas metamórficas o incluso las sedimentarias, por la acción de los agentes geológicos externos se fragmentan o disgregan en fragmentos menores, partículas o clastos para formar los sedimentos, que posteriormente son transportados y acumulados en una cuenca apropiada, donde pueden sufrir un proceso de endurecimiento o compactación llamados diagénesis o litificación, para así formar las rocas sedimentarias. Las rocas sedimentarias se encuentran constituidas por capas o estratos.
Las rocas sedimentarias, ígneas e incluso metamórficas pueden sufrir la acción de altas temperaturas y fuertes presiones provocadas por distintas causas que conduzcan a un cambio mineralógico y textural bien marcado, sin que tal cambio implique el paso por el estado líquido; a este proceso se lo denomina metamorfismo y a las rocas resultantes rocas metamórficas.
Finalmente tanto las rocas ígneas como sedimentarias y metamórficas, por la acción de fuertes presiones y elevadas temperaturas con determinadas condiciones especiales, pueden sufrir la fusión o refusión para volver nuevamente al estado magmático primitivo, dando así comienzo a un nuevo ciclo.


Rocas magmáticas o ígneas

Se forman por consolidación de magmas.
La palabra magma es un término griego que significa “espeso”. El magma tiene su origen en zonas profundas de la corteza entre la frontera con el manto superior. Fundamentalmente son silicatos, que se encuentran entre 700-1000 y 1500º C.

En un magma podemos distinguir 3 fases:
a) Fase sólida: Minerales refractarios (soportan temperaturas muy altas sin fundirse) que quedan en suspensión. Algunos minerales refractarios son: la cromita, la magnetita y los olivinos.
b) Fase líquida: Está constituida por minerales en estado de fusión (sílice, óxidos).
c) Fase gaseosa: Por efecto de las altas presiones se forman gases a partir de la fase líquida (H2, CO2, H2O, SO2, NH4, Cl, NH3...).

Tipos de magmas
- Según la cantidad de sílice que tienen, hay 4 tipos de magmas :

a) Ácidos: contienen más de un 65 % de sílice.
b) Neutros o intermedios el porcentaje de sílice que contienen está entre un 53 y un 65 %.
c) Básicos: contienen un porcentaje de sílice entre 42 y 53 %.
d) Ultrabásicos: contienen menos del 42 % de sílice.
 
El magma hipersilícico, con una densidad de 2,4 y una temperatura entre 700 y 900º. Es viscoso, es decir, fluye con dificultad, pues al ser hipersilícico contiene estructuras muy complejas que proporciona rozamientos.
El magma hiposilícico: tiene una densidad de 2,7 y una temperatura entre 1200 y 1300º. En este caso, los materiales que componen el magma son más fluidos.


CONSOLIDACIÓN Y ROCAS MAGMÁTICAS (AMBIENTE ÍGNEO)
- Cuando la consolidación tiene lugar en zonas profundas de la corteza (5 km. aprox.), el enfriamiento es bastante lento, y por tanto el proceso llega a durar millones de años. Los materiales fundidos (magma) darán lugar a minerales cristalinos que forman las rocas. Las rocas que se forman en estas condiciones se llaman “rocas ígneas intrusivas o plutónicas”. El granito es su representante más importante. Las rocas filonianas. también se forma en el interior terrestre al solidificarse en el interior de grietas o fractura al ascender.
- Cuando los minerales se dan en condiciones efusivas, es decir, el enfriamiento se produce en el exterior, entonces el enfriamiento es rápido; son minerales amorfos, y se forman las “rocas ígneas efusivas o volcánicas”.

Las condiciones intrusivas de las rocas ígneas se dan en tres fases:

SOLIDIFICACIÓN MAGMÁTICA FASES Y YACIMIENTOS MINERALES
Fase ortomagmática. Es la más importante en la que a génesis de rocas se refiere. Al comienzo la temperatura es de aproximadamente 1000 a 1200º C y al final 600º C.
Los materiales van consolidando en temperaturas diferentes. La cristalización comienza en el interior del magma con la formación de silicatos de alto punto de fusión y pequeña cantidad de sílice, como olivino, y minerales no silicatados como el cromo. En cada intervalo de presión y temperatura consolidan minerales distintos.
Por ello, la cristalización es fraccionada, lo cual significa que hay minerales que han cristalizado y otros que todavía se encuentran en su punto de fusión. Los minerales se van haciendo inestables (significa que reaccionan) a medida que la presión y la temperatura varía, y reaccionan con el magma, o sea, que esos minerales desaparecen para que aparezcan otros nuevos. Esto se representa con las series de reacción de Bowen.
Las series de reacción tienen lugar durante la fase ortomagmática. Aparece la serie discontinua o de los minerales ferromagnesianos.

Serie continua. Se llama serie discontinua (o de minerales ferromagnesianos) porque los minerales que forman esta serie no tienen la misma estructura espacial, es decir, que dan lugar a formas cristalinas diferentes.
Serie continua (o de las plagioclasas) porque los minerales tienen el mismo tipo de estructura cristalina y por tanto, también de red espacial.

Ambas series confluyen en la ortosas la moscovita y el cuarzo.
 

   

Principales minerales y rocas formadas en la fase ortomagmática

Minerales

R. plutónicas

R. volcánicas

R. filonianas

Carácter

1200º C

Olivino, cromita

Olivinos, piroxenos

Oivinos, piroxenos y plagioclasas Ca

Anfíboles, biotitas y plagioclasas Na

Micas, feldespatos Na y K

Feldespato K, micas y cuarzo

600º C

 

Dunita

Peridotita

 

Gabro

 

Diorita

 

Sienita

 

Granito

 

 

 

 

Basalto

 

Andesita

 

Riolita

 

Riolita

 

 

 

 

Diabasa

 

Pórfido diorítico

 

Pórfido cinético

 

Pórfido granítico

 

Ultrabásicas

Ultrabásicas

 

Básicas

 

Intermedias

 

Ácidas

 

Ácidas

 

YACIMIENTOS MINERALES:
Ganga de mena.
Durante la fase ortomagmática los depósitos se forman al mismo tiempo que se forman los silicatos, se forman así:
Diamante mezclado con los silicatos de kimberlita: yacimientos de diseminación.
Si el mineral es más denso que los silicatos, se genera un depósito de segregación: cromita.
Algunos minerales previamente concentrados son inyectados en las rocas circundantes: yacimientos de inyección, por ejemplo magnetita.
Asociados con el vulcanismo se encuentran los yacimientos de sublimación, como los depósitos de azufre magmático al enfriarse el azufre gaseoso y acumularse como sólido.

Fase pegmatitica, entre 600 y 450º C, Cuando el magma es rico en sílice la fluidez y la presión es muy grande debido a la cantidad de gases que posee, por lo que se expande y penetra en las grietas, dando lugar a las rocas filonianas llamadas pegmatitas (feldespato potásico, cuarzo, micas y otros minerales que suelen tener gran tamaño).
Se generan filones de pegmatita de forma lenticular o tabular en los que se concentran, a veces, acumulaciones de estaño (casiterita), wolframio (wolframita), oro nativo, minerales de Cu (calcopirita), plomo (galena), que suelen ser acompañados por cuarzo, fluorita, turmalinas, etc.
 

Fase neumatolítica. Temperaturas entre 450 y 374º C, esta última es la temperatura crítica del agua, por encima de la cual siempre se encuentra en estado de vapor, independientemente de la presión y de la temperatura.
Los compuestos volátiles se escapan del magma se escapan por pequeñas grietas y transportan determinados cationes que pueden ser depositados a lo largo de su recorrido. Este es origen de determinados yacimientos filonianos que en determinados lugares se cargan de minerales de interés económico, como cinc, plomo, hierro, oro, etc, acompañados de ganga como cuarzo y carbonatos como la calcita y la siderita.
 

Fase hidrotermal. Se desarrolla a temperatura por debajo del punto crítico del agua (374º C), por ello el agua puede estar en estado líquido. En tales circunstancias el agua disuelve gran cantidad de metales que pueden quedar todavía en el magma y los transporta a través de loas grietas a lugares lejanos donde pueden formar yacimientos de gran interés, por ejemplo de mercurio (cinabrio), antimonio (estibina), plata, cobre y cinc acompañados por cuarzo, calcedonia, baritina y calcita.
En los fondos oceánicos existen grandes depósitos de mineral manganeso en forma de nódulos, cuyo desarrollo está relacionado con la actividad de las dorsales. Su explotación es difícil a causa de las profundidades a las que se encuentra.
 


 

Textura de las rocas magmáticas

Existen tres tipos básicos de texturas
A) ESTRUCTURA GRANUDA
Los cristales se ven a simple vista debido a que la cristalización del magma ha sido lenta, por lo que los cristales (minerales) que se originan han tenido tiempo de crecer y desarrollarse. Es típica de las rocas plutónicas

B) ESTRUCTURA PORFÍDICA
La cristalización se ha producido en dos fases: en la primera un enfriamiento lento del magma ha permitido el desarrollo de los cristales, dando lugar a granos bien desarrollados (fenocristales). Posteriormente, un enfriamiento rápido da lugar a pequeños cristales (microlitos). Por ello, en esta estructura “sólo” los cristales de algunos minerales son visibles.
Los fenocristales son cristales que son visibles a simple vista (son grandes).
Los microlitos son cristales microscópicos que no se pueden apreciar a simple vista.
En el interior de los volcanes es donde se forman los fenocristales, ya que es un enfriamiento lento del magma, y en la parte más superficial en contacto con la atmósfera se forman los microlitos, porque el enfriamiento de la lava es rápido.

C) textura vítrea
Sólo se da en algunas rocas volcánicas. No se forma ninguna cristalización, sino que es una pasta amorfa. Ej.: obsidiana.
 

Modos de presentarse:
Batolitos. Un batolito es una gran masa de roca ígnea que se ha cristalizado a una profundidad considerable bajo la superficie de la tierra y sólo ha podido llegar a quedar expuesta a causa de la erosión.
Mantos. Es un tipo de plutón tabular similar, de espesor variable entre 2 y 3 cm., hasta unos 100 m. Y por supuesto de menor edad que las rocas encajantes, criterio que por otra parte sirve para diferenciarlo de los derrames de lava.
Rocas en masa. Se llaman comúnmente rocas en masa áreas de rocas ígneas, de contorno más o menos circular expuestas por la erosión sobre una extensión de menos de 30 a 40 millas cuadradas. Pueden ser en parte afloraciones o asomos de un batolito subyacente, todavía no expuesto, o intrusiones independientes.
Lacolitos. Son intrusiones que han penetrado como lentes en rocas estratificadas determinando un arco superior. Su tamaño varía desde unos cuantos centenares de metros hasta varios kilómetros de diámetro, y desde unos cuantos centenares de pies hasta varios miles de pies de espesor.
Lopolitos. Se denominan así a ciertas masas grandes de rocas ígneas básicas que generalmente son concordantes, de forma lenticular pero que centralmente tienen un hundimiento ligero en forma de plato o fuente. Su espesor puede alcanzar el kilómetro y su extensión muchas veces mayor.
Láminas intrusivas. Son intrusiones de magma entre los planos de estratificación de las rocas sedimentarias o los planos estructurales de las rocas metamórficas. En general, tienen un espesor relativamente pequeño, en comparación con las demás dimensiones.
Diques. Son intrusiones de forma tabular, relativamente alargadas, que se ha abierto paso a través de los estratos de las rocas sedimentarias, de los planos estructurales de las rocas metamórficas, o de otras rocas ígneas.
Necks. O cuellos volcánicos. Son masas cilíndricas de rocas ígneas de posición vertical que ocupan el conducto a través del cual el magma fluyó para formar un volcán. Una vez que ha concluido el proceso volcánico, la masa fundida que aún queda en el conducto se solidifica lentamente y tan pronto como la erosión desgasta las rocas que lo cubren, queda expuesto aflorando en superficie.

 


Rocas plutónicas
Según su composición mineralógica:
Desde luego, no suele disponerse de análisis químicos, pero el color permite hacer una clasificación aproximada desde el punto de vista químico. Las variedades de color claro son generalmente ácidas; las de color oscuro suelen ser básicas. Los colores intermedios indican una composición química intermedia. La aplicación del término ácido a una roca, significa un contenido de silicio relativamente alto, mientras que el término básico indica una riqueza relativamente elevada en hierro y magnesio.
Rocas ácidas, ricas en cuarzo y otros minerales claros
Rocas intermedias, aquellas que contienen feldespato alcalino y no contiene cuarzo.
Rocas básicas, contienen feldespato cálcico.
Rocas ultrabásicas, aquellas que contienen minerales oscuros como piroxenos y olivinos.


Algunas de estas rocas son:
Granito.- Roca ácida de textura granítica, presenta: cuarzo, feldespato alcalino, plagioclasa sódica y micas, su coloración varía de muy claro a tonos medios de gris, con sombras de rosa o rojo frecuentemente. A veces se encuentran tonos verdes. El mineral secundario más común es probablemente la biotita. También se encuentran con frecuencia la moscovita y la hornablenda. La textura de los granitos es sumamente variable, desde fina a muy gruesa. En general, tanto la textura como el color son uniformes en grandes volúmenes de roca. El granito es más resistente con clima seco.
Diorita.- Es una roca intermedia, de coloración oscura debido a la abundancia de minerales ferromagnesianos. De textura granuda y contiene minerales como: plagioclasa, feldespato alcalino, micas y cuarzo (escaso), con hornablenda o biotita como principal constituyente oscuro. Es un tipo de roca más abundante que las sienitas, pero menos que los granitos. Las dioritas pasan a convertirse en gabros al disminuir el feldespato que contienen y aumentar los minerales ferromagnesianos, haciendo que la roca sea más oscura. Las dioritas se han usado más para aplicaciones de piedra triturada, o para fines monumentales y decorativos, que para fines estructurales.
Gabros.- Roca de textura granítica de color oscuro, verde, gris oscuro o negro, se compone de: plagioclasa cálcica, auguita, piroxeno, y olivino, no hay cuarzo. Los gabros son menos abundantes, probablemente que las dioritas. Los gabros, como las dioritas, se han usado mucho más como piedra ornamental que para fines de construcción. Es frecuente confundir los gabros con las dioritas.
Sienitas.- son rocas granuladas compuestas esencialmente por feldespato ortoclasa. Generalmente se encuentran como minerales accesorios la biotita y la hornablenda. No contienen cuarzo. La sienita a causa de su rareza, tiene poca utilidad comercial como material de construcción.
Dolerita.- Se usa el término dolerita para asignar aquellas rocas de color intermedio y oscuro y textura fina, que a causa de la finura del grano, no puede saberse si son gabro o diorita.
Peridotita.- Los gabros al reducirse el contenido de plagioclasa, se convierten en una variedad formada principalmente por minerales oscuros como los piroxenos. También hay variedades que contienen hornablenda y olivina. 
 

 

Rocas filonianas
Son aquellas que se forman en las grietas u orificios de salidas. Su granulometría es intermedia. Son también llamadas hipoabisales.

.Ejemplos de rocas filonianas:

Con textura porfídica: Pórfido diorítico, Pórfido sienítico, Pórfido granítico.

Con textura pegmatítica: Pegmatita (feldespato potásico, cuarzo, micas y otros minerales que suelen tener gran tamaño).

Otras: Diabasa.
 


Rocas efusivas, extrusivas, volcánicas
Son aquellas que se han consolidado o enfriado en la superficie terrestre.

Tipos de volcanes

Típicos, central o en forma de cono. Se distingue una cámara magmática, la chimenea y el cono.

Fisurales (dorsales).

 

Productos volcánicos
Gases: H2, CO2, H2O, SO2, NH4, Cl, NH3, etc.

Líquidos: Lavas, que condicionan el tipo de erupción. Puede ser viscosa o fluida.

Sólidos o piroclastos: Cenizas, lapilli y bombas
Ninguna de las rocas volcánicas se usa mucho para fines de construcción.

 

Ejemplos de rocas volcánicas

Riolita.- de color muy oscuro, formado por cuarzo, feldespato, ortosa, piroxeno; de textura porfídica. Basalto

Dacita
Andesita

Traquita
Basalto.- Roca básica de color oscuro, pesado, completo y resistente, de grano fino generalmente. Su composición mineralógica parecida al gabro.

Otras: Pumita, obsidiana
 

 
Rocas Metamórficas

AMBIENTE METAMÓRFICO
El metamorfismo es un proceso geológico mediante el cual las rocas (sedimentarias o magmáticas o incluso las metamórfica) experimentan una serie de cambios mineralógicos y texturales por acción de temperaturas y/o presiones elevadas, diferentes a las que existían cuando se originaron aquellas rocas.
Este ambiente se desarrolla en condiciones de elevada temperatura y/o fuertes presiones. Las rocas se transforman en otras, conservando el estado sólido.

Fundamentalmente, hay tres tipos de cambios que sufren los minerales en el ambiente metamórfico:
a) Reorientación, a causa de la orientación, debida a las presiones.
b) Recristalización de los minerales preexistentes, que se transforman en otros nuevos (metamórficos).
c) Cambios químicos: los componentes químicos del mineral reaccionan con las temperaturas, formándose nuevos minerales.

 

Las rocas metamórficas se clasifican según su textura y según su estructura.
Según su textura pueden ser: masiva, granular y foliada; según su estructura pueden ser: lenticular, granular y hojosa.

TIPOS DE METAMORFISMO
1.- Metamorfismo dinámico (o de presión): es aquel en el que las fuertes presiones determinan el cambio. Ese metamorfismo se produce por el empuje de grandes bloques en la corteza terrestre. La reorientación de los minerales tiene lugar en los procesos orogénicos. Como consecuencia de esa reorientación de los minerales se produce la esquistosidad, que es típica de las rocas metamórficas.
Ej: pizarras sedimentarias.

2.- Metamorfismo de contacto (térmico): influyen las elevadas temperaturas, que se deben a que un magma se pone en contacto con rocas sedimentarias. Como consecuencia de ello, se producen reacciones químicas en la roca en contacto con el magma y cambios en los minerales que la forman.
- Aureola de contacto: es una región concéntrica de la roca, situada alrededor de la intrusión magmática. Esta franja de la roca no llega a superar el kilómetro de grosor.
Ej.: rocas metamórficas corneanas.

3.- Metamorfismo regional o general: aquel que se desarrolla en condiciones de altas temperaturas y altas presiones.
Es un metamorfismo que afecta a muchas zonas. Fundamentalmente este metamorfismo se produce durante la orogénesis o formación de cordilleras a expensas del geosinclinal (cuenca de sedimentación). Los materiales se ven ayudados por la orogénesis, y por ello sufren un metamorfismo regional.
Los materiales van sufriendo metamorfismo, pero en distinto grado.
ROCAS METAMÓRFICAS (en orden de profundidad)
- Arcilla: es un silicato alumínico hidratado.
- Pizarra: contiene cuarzo, sílice, moscovita, clorita y arcilla.
- Esquisto: tiene también moscovita, cuarzo (láminas mayores) y clorita (láminas menores).
- Micacita: cuarzo, moscovita y biotita.
- Gneis: cuarzo y ortosa. La moscovita ya no soporta esta temperatura y se transforma en ortosa: pierde contenido en óxido de aluminio y en agua. Aproxima mucho en su composición mineralógica a la del granito.

Principales rocas metamórficas
Gneis.- de textura masiva y estructura lenticular. Es la roca metamórfica de grano más grueso, rico en feldespato y cuarzo, son más granulares y de colores claros que las ricas en micas, biotitas, anfíboles, etc.
Pizarras.- Es la roca de grano fino, contiene grafito, hierro y manganeso. Tiene una textura foliada, estructura hojosa y está compuesta de diversos tipos de minerales prismático (moscovita, biotita).
Mármol.- De textura granular y estructura granítica, provienen de rocas carbonatadas, se produce por el metamorfismo de calizas o dolomias, contiene minerales como la calcita y dolomita. El color de los mármoles es variable, aunque si la roca es un mármol puro de calcita o dolomita, es generalmente blanco. Diversas impurezas dan lugar a distintos tonos, alguno de los cuales son muy atractivos y dan valor a la piedra. Son frecuentes los tonos verdes, rosados y leonado, y muchas veces existen vetas negras.
Cuarcita.- de textura granular y estructura granítica, provienen de areniscas cuarcíferas.
Serpentinas.- de textura foliada, estructura hojosa y está compuesta de diversos tipos de minerales prismático (moscovita, biotita)
Filitas. Son de composición similar a las pizarras, pero sus minerales constituyentes presentan mayor desarrollo y, además, la esquistocidad, que son bandas de segregación mineral y textural, está mas marcada, debido a que su grado metamórfico es mayor.
Esquistos. De todas las rocas de metamorfismo regional, el esquisto es sin duda el más abundante, existiendo una gran variedad de ellos que pueden derivar tanto de rocas ígneas, como de sedimentarias y de metamórficas de menor grado.