4 5 Minerales Rocas

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Capitulo 4

MINERALES Y ROCAS

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Capítulo 4

LOS MI�ERALES

1. GE�ERALIDADES

1.1 Elementos

Los 8 elementos elementos de la Tabla 1 integran el 98% en peso de la litósfera, y se mezclan para formar los grupos de minerales de interés en ingeniería. (Tabla 1)

Tabla 1 Elementos y grupos minerales más comunes

ELEMENTOS PORCENTAJE GRUPOS MINERALES Oxígeno y Sílice 74.3% Silicatos Aluminio y Hierro 13.1% Óxidos, Sulfuros (Fe) Calcio, Sodio, Potasio y Magnesio 11.1% Carbonatos, Sulfatos

Los minerales se mezclan entre si a través de procesos complejos para formar rocas de composición y características variables. En esta unidad se definen y se describen las características de los minerales.

1.2 Definición Los minerales se definen como sustancias inorgánicas naturales, de composición química y estructura cristalina definidas. Poseen características físicas y químicas distintivas que permite su identificación y determinan su comportamiento.

1.3 Estructura cristalina En los minerales los átomos y moléculas están organizados de tal manera que se forman estructuras típicas llamadas cristales. Un cristal se puede definir como un cuerpo homogéneo limitado por superficies planas suaves que corresponde a la expresión externa de ese ordenamiento interno de los átomos de un cristal. La mayor parte de los cristales pueden formarse por solución o por fusión. En el primer caso los iones se combinan cuando se segregan o se separan gradualmente de una solución para formar el cristal, como en el caso de la formación de los cristales de sal; en el segundo caso, los cristales se forman a partir de enfriamiento gradual de un líquido inicialmente muy caliente. De esta manera la solidificación de minerales-silicatos en estado de fusión (Magma) da lugar a las rocas ígneas.

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Cuando se forma un cristal en un espacio abierto, los átomos de los elementos que lo constituyen se organizan, de tal manera que se desarrolla una forma característica con ángulos iguales entre las caras que lo conforman. Las caras cristalinas se desarrollan a lo largo de direcciones en las cuales se interceptan el mayor número de átomos. Para estudiar los cristales minerales, se describen de acuerdo con ciertos elementos de simetría llamados ejes y planos de simetría. La figura 1 ilustra los elementos de simetría de los cristales y la Figura 2 los sistemas cristalinos, basados en dichos elementos.

Figura 1 Elementos de simetría en un cristal cúbico

La forma cristalina influye de manera importante en la direccionalidad de ciertas propiedades físicas y mecánicas de las rocas. Estas son más débiles si los minerales son laminados, tabulares o alargados, independientemente de la composición química como tal.

1.4 Minerales amorfos En algunos pocos minerales los átomos se disponen de manera desordenada y por esto se les llama amorfos. El ópalo, la limolita y la calcedonia constituyen ejemplos de este tipo.

Los minerales pueden estudiarse al microscopio de luz polarizada, usando ciertas propiedades ópticas que se derivan de su estructura cristalina la cual esta ligada a los elementos de simetría.

1.5 Susceptibilidad La composición química de los minerales determina la susceptibilidad de estos a combinarse o a descomponerse químicamente. Las rocas que poseen minerales ricos en hierro magnesio y calcio son más susceptibles que las que poseen minerales ricos en sílice, potasio, y sodio.

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Figura 2 Sistemas cristalinos

2.1 Brillo o Lustre

Figura 2 Sistemas cristalinos y sus elementos de simetría.

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2 IDENTIFICACION

Los minerales se identifican de acuerdo con las siguientes características: Brillo o lustre, Color, Color de la Raya, Dureza Relativa, Clivaje, Fractura, Solubilidad en Ácidos, Peso Específico y otras como Diafaneidad, Maleabilidad, Elasticidad etc. 2.1 Brillo o lustre Según el aspecto del mineral frente a la luz reflejada en su superficie. Se describe como vítreo, perlado, sedoso etc.

2.2 Color Muy pocos minerales poseen un color característico (ejemplo: la clorita siempre es verde oscuro); por lo general el color observado es debido a impurezas, así, el cuarzo puro es incoloro, pero por lo general se observa con colores gris, blanco o rosado.

2.3 Color de la Raya Cuando se practica una traza con un mineral, sobre una placa áspera de porcelana, quedan adheridas pequeñas partículas de éste, cuyo color es el característico del mineral. Ejemplos: la raya del cuarzo, la calcita y la mica es incolora; la de la hematita es roja y la de la limonita, es castaño.

2.4 Dureza Relativa Sedefine como la aptitud de los minerales (también las rocas) a dejarse rayar o penetrar por algún objeto. Los geólogos han establecido una escala de 1 a 10 denominada Escala de Mohs de Dureza según la cual un mineral se deja rayar de los de mayor jerarquía o raya a los de inferior jerarquía. (Tabla 2)

Tabla 2 Dureza relativa de Mohs

Talco 1 Ortoclasa 6 Yeso 2 Cuarzo 7 Calcita 3 Topacio 8 Fluorita 4 Corindón 9 Apatito 5 Diamante 10

Con respecto a la dureza los minerales se pueden clasificar de acuerdo con la siguiente escala comparativa como se muestra en la Tabla 3.

No debe confundirse la dureza, con la abrasividad, esta última propiedad referida al desgaste que produce un mineral sobre otro mineral u otro objeto por fricción, si bien, los minerales

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más duros son por lo general más abrasivos. El cuarzo es el mineral más abrasivo y por eso las brocas que se usan en perforación son de materiales más duros como corindón o diamante.

Tabla 3 Dureza comparativa

MATERIALES DUREZA Muy blandos Se rayan con la uña 2.5 Blandos Se rayan con el cobre (moneda) 3.0 Duros Se rayan con el acero (navaja) 6.5 Muy duros No se rayan con el acero

(navaja) >6.5

Por otra parte, la dureza se considera como una prueba índice de resistencia en geotecnia, lo cual es apropiado, si se tiene en cuanta que, tal como se determina, muestra la relativa facilidad para separar las partículas minerales de una roca, lo cual está íntimamente ligado con su resistencia.

2.5 Clivaje Se dice que un mineral presenta clivaje, cuando rompe a lo largo de superficies de debilidad planas, paralelas a las caras cristalinas. Así, la mica, presenta un plano de clivaje perfecto y rompe en laminillas delgadas, elásticas.

2.6 Fractura Otros minerales ofrecen fracturas irregulares, independientes de su arreglo cristalino: Concóidea, (como una concha), en el cuarzo o desigual, en la Hematita. 2.7 Densidad Los minerales con abundante Ca, Fe y Mg son más densos que los que contienen bastante Sílice, sodio y potasio. 2.8 Efervescencia en ácidos Algunos minerales como la calcita efervecen en presencia de ácidos diluidos. 2.9 Otras Características Algunos minerales presentan características particulares de diafaneidad, elasticidad y otras, que ayudan también a identificarlos.

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3. CLASIFICACIÓ� En la clasificación de los minerales se debe hacer diferencia en primer lugar entre los minerales formadores de rocas o minerales petrogenéticos y los restantes minerales entre los cuales se deben destacar por su interés en ingeniería los minerales de alteración como los minerales arcillosos y las micas hidratadas. 3.1 SILICATOS

3.1.1 Grupo Silicatos (Petrogenéticos)

Constituyen combinaciones sílice y oxígeno con cationes metálicos (Ca+2, Na+, K+, Mg+2,, Fe+2, Fe+3, A+3,) , en diferentes proporciones. Su unidad básica estructural es el tetraedro de sílica, presente en el 90% de los minerales de la corteza terrestre. (Figura 3). Este tetraedro está conformado por un pequeño ión de silicio (radio atómico 042 Amstrong), rodeado en la forma más densa posible por 4 iones grandes (Radio Atómico 1,32 Amstrong) de oxígeno. Los iones de oxígeno aportan una carga eléctrica de + 4, con lo cual el tetraedro posee una carga neta de (SIO4)

-4 Algunos silicatos están conformados por tetraedros individuales que alternan con iones metálicos positivos. En otros, los tetraedros se unen en cadenas, placas, o estructuras tridimensionales, para constituir diferentes tipos de silicatos ferromagnesianos y no ferromagnesianos. En conjunto con la sílica, estos minerales dan lugar originalmente a las rocas ígneas.

Figura 3 Tetraedro de sílica

3.1.1.1 Subgrupo SILICA: Cuarzo, Opalo, Calcedonia La sílica constituye la unidad fundamental de los silicatos. CUARZO (SiO2) Sílica cristalina. Está conformado exclusivamente por tetraedros de sílica y su peso específico es de 2.65. Incoloro, blanco nublado o humo y fractura en forma concoidea. Es insoluble en ácido.

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El cuarzo está presente en la mayor parte de las rocas: ígneas ácidas, metamórficas y sedimentarias silíceas; conforma venas y diques; es muy resistente tanto mecánicamente como frente a la descomposición. CALCEDONIA: variedad de cuarzo (SiO2) Sílica criptocristalina (partículas minerales muy pequeñas). Color gris claro, lustre opaco o seroso. Es un mineral secundario muy común en rocas ígneas silíceas alteradas, especialmente las vítreas de grano fino; también abunda en calizas y en rocas sedimentarias silíceas como el chert. Es insoluble en ácido. ÓPALO (SiO2 . H2O) Sílica amorfa, hidratada. Generalmente incoloro o blanco. Y lustre seroso a vítreo. Es insoluble en ácido. Mineral secundario por alteración de silicatos formado muchas veces por alteración hidrotermal que se introduce en grietas de las rocas. Se forma en ambientes donde la sílica disuelta es depositada rápidamente a partir de soluciones. 3.1.1.2 Sub-grupo FELDESPATOS: Comprende la Ortoclasa KAl Si3 O8 y la serie de las Plagioclasas: (Ab) /a, Al Si3 O8 - (An) Ca Al2 Si2 O8.

La ortoclasa es un mineral de color blanco, rosado o grisáceo y de lustre vítreo. Es insoluble en ácido. Por alteración da lugar a minerales arcillosos, sericita y cuarzo criptocristalino. (cristales muy pequeños). La serie de las plagioclasas está integrada por 6 minerales. Anortita (Ca), Bitownita (Ca >Na). Labradorita (Ca >Na), Andesita (Na=Ca), Oligoclasa (Na>Ca) y Albita (Na). En esta serie se presenta una sustitución isomorfa: La Anortita (Ca), que cristaliza a alta temperatura y la Albita (Na), que cristaliza a baja temperatura, constituyen los extremos de esa serie, en la cual el calcio se sustituye gradual y progresivamente por sodio. Los feldespatos constituyen lon los minerales más abundantes dentro de los silicatos y constituyen el 50% de los minerales de la corteza terrestre. En estos minerales, todos los iones de oxígeno de los tetraedros, están compartidos con los de oxígeno adyacentes, conformando retículos tridimensionales en los cuales el aluminio reemplaza parcialmente al silicio en diferentes proporciones según el tipo de feldespatos. Debido a esta sustitución, resulta una carga eléctrica compensada por introducción de iones de potasio K, sodio Na, o calcio Ca, en la estructura. Las proporciones de potasio, sodio, y calcio quedan determinadas por la temperatura a la cual ocurrió la cristalización. 3.1.1.3 Sub-grupo MICAS Moscovita (Mica Blanca) K Al3 Si3 (OH)2 Posee la misma estructura cristalina básica de la biotita, pero cada par de láminas de tetraedros de silica está fuertemente unida por iones de aluminio, lo cual la hace más estable. Estas láminas dobles a su turno están débilmente unidas por iones positivos de potasio por lo cual presentan un clivaje perfecto y fácil exfoliación.

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En estos silicatos los tetraedros de sílica se unen mediante iones de hierro y magnesio para dar lugar a su estructura cristalina característica. El hierro puede ser intercambiado por el magnesio, gracias a que estos iones poseen el mismo tamaño e igual carga negativa.

Biotita (Mica negra). K (Fe Mg)3 Al Si3 O10 (OH)2

Tetraedros de sílica dispuestos en placas o láminas, en las cuales cada ión de silicio comparte 3 iones de oxígeno con sus adyacentes de silicio, formando una malla, el cuarto ión de oxígeno no compartido de cada tetraedro, sobresale del plano cristalino entre todos los demás.

La unidad estructural básica de esta mica está constituida por láminas dobles de tetraedros de sílica unidas por iones positivos de hierro y magnesio, las cuales a su vez están unidas débilmente por iones positivos de potasio.

3.1.1 .4 Sub-grupo OLIVI/O (Mg, Fe)2 SiO4.

En este mineral los tetraedros de sílica, están ligados con iones positivos de hierro y magnesio.

3.1.1.5 Subgrupo PIROXE/O-AUGITA. ( Mg, Fe) SiO3

Conforma cadenas aisladas de tetraedros de sílica enlazados mediante iones de hierro y magnesio. En las rocas, la augita se presenta en forma de granos cortos y gruesos.

3.1.1.6 Subgrupo: A/FIBOLES-HOR/BLE/DA (Ca2 ( Mg, Fe)Si8 O10 (OH)2

Cadenas dobles de tetraedro de sílica, enlazados mediante iones de hierro magnesio calcio sodio y aluminio. En las rocas se parece a la Augita pero sus granos son más largos y delgados.

3.1.2 Silicatos (Minerales de Alteración )

El Ingeniero debe aprender a reconocer algunos minerales de alteración, debido a que imparten inestabilidad, tales como la clorita, la vermiculita, el talco, la serpentina y la sericita.

Clorita (Mica hidratada de Aluminio y hierro) Silicato hidratado de aluminio con hierro ferroso y magnesio, formado por alteración hidrotermal de algunas rocas ígneas, (a partir de anfibol y piroxeno), o como mineral constituyente de pizarras y esquistos principalmente. Se reconoce por presentarse en láminas o escamas de color verde.

Vermiculita (Mica hidratada de hierro y magnesio)

Este mineral se forma por alteración de la biotita y tiene tendencia a expandirse cuando se calienta. Su color es marrón bronceado o gris y se parece a la biotita pero su lustre es opaco y se presenta en láminas blandas, flexibles, no elásticas.

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Talco (mineral micáceo de magnesio)

Es un silicato hidratado de magnesio que se forma por alteración de rocas ígneas básicas como el basalto y la peridotita. También puede ser un mineral constitutivo en esquistos talcosos. Se puede rayar con la uña y es grasiento al tacto, su color varía entre blanco plateado a verde.

Serpentina

Es un mineral que resulta de la alteración de rocas que contiene bastante magnesio como el olivino. También es el mineral principal de las rocas llamadas serpentinita. Se parece algo al talco; al tacto es suave o grasiento y su color mancha las rocas de verde amarillento, marrón, rojizo y tintes oscuros.

Sericita (variedad de moscovita)

Este mineral es una variedad de moscovita producto de alteración hidrotermal de los feldespatos. Se presenta en escamas o láminas de color blanco plateado. Algunos silicatos pueden identificarse en muestras de rocas graníticas, gracias a ciertos aspectos claves tal como se indica en la Tabla XVII para el cuarzo y los feldespatos y en la Tabla 6 para los minerales ferromagnesianos.

Dentro del sub-grupo de los silicatos formados por alteración se destacan los minerales arcillosos (silicatos hidratados de aluminio, hierro, etc los cuales se estudian más adelante.

3.2 Óxidos e Hidróxidos Resultan de la unión directa de un metal con el Oxígeno en presencia o no del agua. Estos minerales presentan estructuras más simples. Son más duros que cualquier otro mineral, exceptuando los silicatos y más pesados exceptuando los sulfuros. Los óxidos más importantes son el Corindón (Al2 O3) y la Hematita (Fe2 O3). Entre los hidróxidos se destacan el hidróxido de Hierro: Limonita o Goetita Fe (OH) y el Hidróxido de Aluminio o Gibsita Al (OH)3 , minerales abundantes en los suelos lateríticos.

3.2.1 Hematita (Oxido de Hierro) (Fe2 O3) Se presenta en forma de escamas de color rojizo marrón a negro y raya de olor rojo marrón. No presenta clivaje y su brillo es sub-metálico a terroso. Soluble en ácido concentrado. Abunda como mena o depósito concentrado de hierro y pigmenta las rocas que se oxidan. Abunda también en suelos lateríticos y algunas rocas sedimentarias en forma de cemento mineral. .

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3.2.2 Limonita o Goetita (HIDRÓXIDO DE HIERRO) FeO (OH) Este mineral se presenta en forma compacta, fibrosa. Es de color marrón amarillo rojizo y raya marrón rojiza. Abunda en suelos residuales y en forma diseminada o como cementante de algunas rocas sedimentarias.

3.2.3 Gibsita (hidróxido de aluminio) Al (OH)3 Es un mineral de grano muy fino que abunda en depósitos de bauxita.

3.3 CARBO�ATOS

En estos minerales el ion carbonato, que consta de un ion de carbono y 3 de oxígeno a su alrededor (CO3)2 -, se unen con el Ca o el Mg dando lugar a la calcita y a la dolomita. Calcita Ca (CO)3 Es un mineral muy abundante: componente de la caliza (roca sedimentaria) y el mármol (roca metamórfica); cementante mineral muy común y presente en venas y diques. En las rocas se presenta en forma granular; es incolora o de varios colores por impurezas; lustre vítreo y soluble en ácido diluido. También se puede presentar como cristales romboédricos individuales. Dolomita Ca Mg (CO3) 2 Es el principal componente mineral de la dolomita, las calizas dolomíticas y algunos mármoles. Es incolora o de varios colores por impurezas. Lustre vítreo. Disuelve con dificultad en HCl diluido. 3.4 SULFATOS Por su parte el ion sulfato consta de 1 ion de azufre y 4 de oxígeno = (SO4)2 - que se combinan con Ca en la anhidrita. El sulfato de calcio no hidratado se le llama yeso. Anhidrita SO4 Ca Mineral o roca del grupo de las evaporitas. Incoloro a blanco rosado; lustre vítreo. Se asocia en los depósitos con sal, yeso y carbonatos. Yeso SO4 Ca.2 H2O

Otro mineral o roca del grupo de las evaporizas donde se asocia con anhidrita o sal. También abunda en venas o cavidades de rocas lodosas o depósitos de origen hidrotermal.

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.3. 5 SULFUROS

Resulta de la unión del Pb, el Fe, u otros elementos semejantes con el S.

El principal sulfuro es la pirita, (Sulfuro de Hierro).

Pirita Fe2S

Mineral amarillento con manchas gris, verde o rojizo; lustre resinoso; se asocia a las evaporitas con el yeso, anhidrita o calcita. Tambien es frecuente como mineral accesorio de algunas rocas lodosas u otras rocas.

4. IMPORTANCIA DE LA MINERALOGÍA EN INGENIERÍA

El interés del ingeniero por la composición mineral e las rocas se sitúa en dos aspectos generales de su interés. La dureza de los minerales. Si la mayoría de los minerales son duros y resistentes, (con calcita, cuarzo o feldespato por ejemplo), las rocas son muy resistentes y poco deformables (ej. Cuarcita). Rocas de ese tipo se deforman muy poco cuando se someten a carga y fallan súbitamente. Si la roca posee solo minerales débiles (micas, arcillas) cuando se somete a carga se comporta débilmente y su resistencia es baja (ej. Arcillolita). El carácter de muchos minerales conduce a múltiples comportamientos. Algunos minerales muestran comportamientos especiales: abrasivos (cuarzo); expansivos (montmorillonita); desleíbles (clorita, sericita); solubles (caliza). Otros reaccionan de manera desfavorable frente al clima: las rocas cristalinas básicas (ej basalto, diabasa) son más susceptibles que las rocas cristalinas ácidas (ej granito) Otros reaccionan o se comportan desfavorablemente frente a ciertas solicitaciones: el cuarzo repele al asfalto en los pavimentos y no liga bien en esas estructuras; la sílice amorfa (calcedonia, ópalo) reacciona con los álcalis de los cementos deteriorando los concretos. En la tabla 4 se destacan algunas características de comportamiento de los minerales en ingeniería.

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Tabla 4. IMPORTANCIA DE LA MINERALOGÍA EN INGENIERÍA

Comportamiento de algunos minerales en Ingeniería

Mineral

Comportamiento

Cuarzo Calcedonia (>5%), ópalo (> 0,25%), cuarzo molido o muy fracturado, illita Clorita, sericita, vermiculita, talco, Serpentina Halita, Calcita Pirita, marcasita Yeso Montmorillonita Haloisita y Alofana

Muy abrasivo, (costo alto de perforaciones y excavaciones mecánicas) Las rocas con mucho cuarzo, especialmente si son cristalinas, poseen pobre adherencia con el asfalto en los pavimentos. En el proceso de fraguado del concreto estos minerales reaccionan con los álcalis de los cementos(Na2O, K2O), liberados en la hidratación; se originan geles que provocan expansión y agrietamiento del concreto1 en lo que se conoce como reacción álcali-agregado Minerales desleibles en presencia del agua Minerales solubles Cuando se emplean como agregados en concretos los sulfuros se oxidan y luego se hidratan, con un incremento importante de volumen. Aparecen manchas y ampollas en las estructuras. Junto con otras sales puede producir dilatación y desintegración del concreto. Expandible en presencia del agua Minerales de alteración de cenizas volcánicas en ambientes húmedos2, que se fluidifican cuando se remoldéan.

1 Cementos con menos del 0,6% de álcalis no reaccionan desfavorablemente. También se evita la reacción álcali-agregado

cuando el material reactivo está mezclado con bastante material inerte o si adiciono puzolanas. El chert y las limonitas silíceas; las rocas volcánicas como riolita, dacita y andesita con abundante vidrio y las filitas con abundante illita, se cuentan entre las rocas que poseen minerales reactivos; igualmente las rocas basálticas con más del 5% de minerales secundarios como calcedonia u ópalo, o algunas areniscas y cuarcitas con más del 5% de chert. 2 Estos minerales propios de los suelos llamados andosoles, se forman por descomposición de cenizas volcánicas. Con alto contenido de humedad, altos límites líquido y plástico y bajo índice de plasticidad. Son muy inestables cuando se remoldean, debido a que cuando se perturban (excavaciones, rellenos), su plasticidad se incrementa significativamente y entonces fluyen. Muchos problemas de estabilidad de taludes y de rellenos en el viejo Caldas, se deben a la presencia de estos suelos.

Departamento de Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería

LAS ROCAS

Juan Montero Olarte – 2003 64

5.0 RECONOCIMIENTO DE LOS MINERALES EN EL CAMPO Y EN EL LABOTRATORIO.

Se adjuntan algunas tablas para facilitar el reconocimiento de los minerales en el Campo y en el laboratorio.

Tabla 5 Identificación de Cuarzo y Feldespato

CARACTERÍSTICAS FELDESPATO CUARZO Color Blanco, o rosado Gris ahumado Transparencia Opaco Translucido o transparente Clivaje Bueno. Dos caras formando

Entre ellas un ángulo de 90° Rotando la muestra es fácil distinguir las caras.

No se identifican caras

Forma del cristal Paralelipípedo Sin forma Maclado Frecuente: Con una lupa se observan

diminutas líneas paralelas muy juntas No se presenta maclado

Lustre Porcelanáceo, algo opaco si la muestra está alterada.

Vítreo

Tabla 6 Identificación de los minerales ferromagnesianos

Mineral Características Augita Color verde oscuro. Puede presentarse en granos o masas, o cristales cortos y

gruesos, con sección cuadrada o rectangular. Horblenda Color verde oscuro como la Augita, pero generalmente los cristales son hojosos

delgados y largos, con extremos irregulares Olivino Raras veces forma cristales; se presenta como granos o masas y su color es

verde oliva a verde amarillento Mica Biotita Laminillas o escamas brillantes negras flexibles que se pueden separar con

facilidad de la muestra En el Anexo 1 se describen los elementos y minerales más comunes. Los Anexos 2 y 3 contienen tablas para identificación de los minerales.


LAS ROCAS


ANEXO 1 - ELEMENTOS Y MINERALES DE INTERÉS EN INGENIERÍA CIVIL

ELEMENTOS NATIVOS

Azufre S No metal, amarillento y frágil, fabricación pólvora negra, fósforos y ácido sulfúrico. Se presenta en depósitos del tipo evaporitas, asociado con yeso, anhidrita, calcita, etc. y en depósitos fumarólicos asociado con rocas volcánicas, también como producto de oxidación de sulfuros.

Cobre Cu Metal maleable, color rojo característico, se usa en la fabricación de monedas, vasijas y muchas artesanías, alambres de conducción, aleaciones (latón es cobre con zinc, bronce es cobre con estaño) como sulfato sirve para combatir los hongos de los viñedos.

Diamante C No metal; carbono químicamente puro; puede ser transparente, turbio u opaco; se talla en brillantes de gran valor; los diamantes turbios (bort) se usan para cortar vidrio, tornear piezas y estirar alambre fino; pulverizado se usa como esmeril para tallar diamantes y otras piedras duras; el de tipo carbonado se usa para la fabricación de brocas de perforación.

Grafito C Forma de carbono de alta presión; se presenta en masas hojosas o granulares; es opaco, posee brillo metálico y es muy blando (tiñe con facilidad); el tipo hojoso se usa para crisoles y lubricantes, el terroso para fabricar lápices, electrodos, varillas negras para pilas, colorante y en la industria del hierro, acero y fundición.

Mercurio Hg Único metal líquido a temperatura ordinaria, color blanco, brillo metálico, se presenta en forma de goticas; se usa en la fabricación de termómetros y barómetros, espejos, fieltros y pinturas de barco; se amalgama con el oro por lo que se emplea para separarlo de los minerales que lo acompañan.

Oro Au Metal precioso maleable; se explota en minas de yacimientos primarios hidrotermales combinado con cuarzo en rocas profundas, en eruptivas o en tobas, si bien la mayor parte procede de placeres (aluviones). Es muy conocido su uso en joyería y monedas, aleado con cobre o como reserva bancaria en barras.

Plata Ag Otro metal maleable precioso; se explota en filones principalmente en menas de galena; tiene usos semejantes al oro pero es metal menos codiciado.

Platino Pt También maleable, se presenta en granos o pepitas de color gris acero y brillo metálico.


LAS ROCAS


SILICATOS: COMPUESTOS DE SILICA AISLADA O COMBI�ADA CO� METALES

MINERALES Cuarzo SiO2 El más abundante y resistente a la

meteorización Generalmente no se descompone; en casos especiales da lugar a sílice disuelta (ambientes con pH > 9)

Variedades: calcedonia y ópalo; en forma cristalina adhiere con dificultad con los asfaltos en los pavimentos; las variedades citadas reaccionan con los álcalis de los cementos en los concretos, deteriorándolos.

Feld

espa

tos

Ortoclasa K, Na, Al Abunda en rocas ígneas alcalinas, metamórficas y clásticas.

Se altera a arcillas (illita) y sericita principalmente

Plagioclasa Ca, Na, Al Abunda en rocas ígneas de cualquier tipo y según el tipo, ayuda a clasificarlas; la variedad cálcica abunda en las metamórficas.

Se altera a minerales arcillosos, sericita y la variedad cálcica a calcita

Mic

as

Moscovita (Mica blanca)

K, Al Abunda en rocas ígneas alcalinas y metamórficas como neises y esquistos y en algunas rocas clásticas.

Por hidratación y lavado se pueden convertir en illita (arcilla). La sericita se considera una variedad de moscovita.

Biotita (Mica negra)

K, Mg; Fe; Al

Abunda en muchas rocas ígneas y metamórficas. En sedimentos como biotita hidratada o vermiculita.

Por hidratación y lavado pasa a vermiculita. También a clorita, epidota y carbonatos.

Anfíb

oles

Hornblenda Ca, Na, Mg, Fe, Mn, Al

Abunda en rocas intermedias como Diorita y Andesita también en rocas metamórficas como anfibolita y en algunas clásticas.

Se altera a clorita, epidota, carbonatos, óxidos de hierro (hematita).

Piro

xeno

s Augita Ca, Mg, Fe, Al

Abunda en rocas ígneas básicas y metamórficas máficas de alto grado.

Se altera a clorita, epidota, carbonatos, y hematita.

Oliv

inos

Olivino (Mg Fe)2 SiO4

Abunda en rocas ígneas básicas y ultrabásicas y metamórficas de origen calcáreo.

Junto con la augita se alteran a serpentina; también es común su alteración a talco.

Nota: Las rocas ferromagnesianas en general en condiciones de buen drenaje, dan lugar a hidróxidos de aluminio (gibsita) y hierro (goetita o limonita), a partir de minerales como biotita, hornblenda, augita y olivino.


LAS ROCAS


GRUPO ARCILLAS (SILICATOS HIDRATADOS)

Alofana Substancia amorfa

Silicato hidratado de Alluminio

Amorfa; frecuente en grietas y fisuras en capas de carbón y muchas rocas volcánicas alteradas de la Cordillera Central de Colombia.

Estructuras de las arcillas cristalinas:

Caolinita Substancia cristalina

Silicato hidratado de Aluminio

1:1 sílice/alúmina; en ambientes bien drenados; procede de rocas ácidas e intermedias (Cordillera Central), por hidrólisis o alteración hidrotermal de feldespatos.

Haloisita (Al, Si) * Es una variedad de caolinita no hidratada, constituida por cristales tubulares, por lo cual es muy liviana.

Haloisita hidratada

(*)4H2O Debido a su baja densidad e inestabilidad en procesos de secado, es problemática en la construcción de terraplenes.

Metahaloisita

(*)2H2O La forma hidratada de haloisita por secado pasa irreversiblemente a metahaloisita.

Montmorillonita Al, Mg, Na, Si

2:1 sílica/alúmina; se forma en ambientes de pobre drenaje a partir de rocas cristalinas básicas como diabasas y basaltos en zonas de la Cordillera Central y región norte del país.

Illita Al, K 2:1 sílica/alúmina, semejante a la moscovita.

CAOLI NITA 1 : 1

ILLITA 2 : 1

Potasio

Potasio Agua

Lámina de Sílica Lámina de Alúmina

MONTMORILLONITA 2 : 1


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GRUPO ÓXIDOS

Corindón Al2O3 Se forma en rocas metamórficas y algunos basaltos; los rubíes y zafiros constituyen las variedades nobles del corindón, en forma impura se usa como esmeril.

Hematita Fe2O3

Óxido color rojizo sangre; abunda en todo tipo de rocas como producto de alteración de minerales primarios ferromagnesianos y como cementante en las lateritas.

GRUPO HIDRÓXIDOS

Gibsita Al(OH)3 Hidróxido de aluminio incoloro. Se le llama también Bauxita y se forma por alteración de silicatos ricos en aluminio en ambientes cálidos y húmedos.

Goetita (Limonita)

Fe2O3 • n H2O

Hidróxido color rojizo, marrón o amarillento ampliamente distribuido en rocas descompuestas y en forma diseminada o como cementante en rocas sedimentarias.

Nota: En condiciones de pobre drenaje el grado de meteorización es bajo y se forman minerales como clorita, sericita, y vermiculita, a partir de minerales ferromagnesianos; con más drenaje (meteorización moderada), se forma la montmorillonita y en condiciones óptimas de drenaje, los suelos lateríticos (ricos en caolinita, bauxita y goetita).

GRUPO CARBONATOS

Calcita Ca CO3 Es un mineral incoloro o de colores variados, dependiendo de las impurezas que contenga; es el principal componente de las calizas y mármoles, y un cemento mineral de muy buena calidad, es muy frecuente como venas y otros rellenos de grietas.

Dolomita Ca Mg (CO3)2 Aspecto semejante a la calcita; se presenta como mineral original en calizas dolomitas y mármoles o como mineral de reemplazo cuando estas mismas rocas son dolomitizadas. Al igual que la caliza es un producto de alteración de minerales ferromagnesianos de rocas ígneas y metamórficas e igualmente se puede presentar como relleno de grietas.


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GRUPO SULFATOS

Anhidrita CaSO4 Mineral incoloro, blanco o rosado de lustre vítreo; se asocia con el yeso, sal o carbonatos en depósitos de evaporitas.

Yeso CaSO4.•2H2 O Incoloro o blanco de lustre perlado; se presenta asociado en las evaporitas con la sal y la anhidrita; también en venas de origen hidrotermal o formando capas delgadas en rocas sedimentarias.

GRUPO SULFUROS Pirita FeS2 Mineral muy común en venas reemplazos o diseminado en muchos tipos de rocas:

es perjudicial en los concretos al igual que el resto de sulfuros porque al oxidarse puede dar lugar al ácido sulfúrico que lo ataca y deteriora.

Calcopirita Cu Fe S2 Color amarillento y lustre metálico; ocurrencia y características semejantes a la pirita y otros sulfuros.

Galena Pb S Mineral grisáceo y opaco de lustre metálico semejante a los dos anteriores en cuanto a su ocurrencia y características.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA DEPARTAME�TO DE I�GE�IERÍA CIVIL

ANEXO 2 ALGUNAS CLAVES SENCILLAS PARA EL RECONOCIMIENTO DE MINERALES (1 de 2)

SILICATOS Olivino, Augita y Horblenda Los tres poseen color verde a negro; se diferencian por su forma (olivino: granular; augita: barritas gruesas

y cortas; Horblenda barritas largas y delgadas. Su densidad varía entre 2.8 y 3.2 (más pesado el olivino)

Biotita, Moscovita Ambas se ven como laminillas flexibles. La biotita es de color verde oscuro, café o negro. La moscovita es

de color amarillo claro o rojizo. En general no se dejan rayar con la uña pero este criterio no es seguro.

Feldespato, Cuarzo El cuarzo raya al feldespato y a cualquier otro mineral común. Mientras el feldespato es de color blanco,

rosado; el cuarzo es gris ahumado. Mientras el feldespato es transparente; el cuarzo es traslúcido: Mientras

el cristal de feldespato presenta bordes claros; el de cuarzo no los presenta.

Mientras el lustre o brillo del feldespato es como el de la porcelana; el del cuarzo es vítreo.

Además, el feldespato es más abundante.

ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS

Hematina y Limonita La Hematina es de color rojo a pardo oscuro y su raya es rojiza parda

La limonita es de color amarillo a pardo y su raya es parda amarillenta

CARBONATOS

Caliza Se deja rayar con la navaja y muestra efervescencia en ácido diluido; los cristales son romboédricos :

SULFATOS

Yeso Es incoloro a blanco y se deja rayar con la uña; algo fibroso

SULFUROS

Pirita Color amarillo latón (oro de los tontos) y raya de color verde oscuro a negro; cristales cúbicos

ANEXO 3 Tabla para identificación de Minerales


LAS ROCAS



LAS ROCAS


Capítulo 5 LAS ROCAS

1. ORIGEN Y CLASIFICACIÓN GENERAL Se cree que la corteza terrestre se formó por diferenciación del Manto Superior de la tierra. Se llama ciclo de las rocas, al conjunto de procesos que dieron lugar a los 3 tipos de rocas que se conocen: ígneas, sedimentarias y metamórficas.

Las roca ÍGNEAS, las primeras en formarse, se originaron por enfriamiento y consolidación del magma. Este material consiste en una masa viscosa de silicatos, en estado de fusión, con temperatura superior a 1200º C, que ascendió y asciende en el presente, desde el interior de la corteza terrestre, y después de emplazarse en otras rocas en profundidad, o ser arrojado a superficie por los volcanes, se enfría y cristaliza, para formar diferentes tipos de rocas ígneas.

Posteriormente estas rocas quedaron expuestas a los agentes atmosféricos (oxígeno, anhídrido carbónico, y vapor de agua) y a la acción de ácidos orgánicos. Al contacto con el agua o bajo el efecto de la circulación de ésta por sus fracturas, experimentaron alteraciones físicas y químicas en el proceso de meteorización; luego, en el proceso de erosión, los productos de estas alteraciones son desalojados, acarreados y depositados transitoriamente en los continentes para formar suelos transportados o llevados a receptáculos llamados cuencas sedimentarias, donde se litifican, para formar ROCAS SEDIMENTARIAS CLÁSTICAS. ROCAS SEDIMETARIAS QUÍMICAS U ORGÁNICAS se originan en estas mismas cuencas a partir de sustancias precipitadas químicamente en ellas.

En las raíces de las montañas, donde las rocas sedimentarias quedan sujetas a altas presiones de sobrecarga, o en las zonas de contacto de magmas ascendentes con las rocas emplazadas por éstos, ocurren cambios en estado sólido que dan lugar a las ROCAS METAMÓRFICAS. Rocas semejantes se forman en las zonas de falla, por cizallamiento. El origen y ciclo de evolución de las rocas y los procesos superficiales y profundos que intervienen en su formación, se representan en la Figura 5.1. En la Tabla 5. I se muestra una clasificación general de las Rocas.

2. DESCRIPCIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LAS ROCAS

Dos aspectos además de su origen (ígneas, sedimentarias o metamórficas), son de interés en el estudio de las rocas:

(1) Litología: término referido a la composición química y mineral de las rocas, y la textura, que se define como el tamaño, forma y disposición de las partículas minerales.

(2) Estructura: se relaciona con las formas de yacimiento de las rocas en la naturaleza, referidas a la geometría de los cuerpos rocosos generada en el momento de su formación, o estructuras primarias; o a las estructuras resultantes de la deformación y ruptura a que las rocas están sometidas en campos naturales de fuerzas, llamadas estructuras secundarias.


LAS ROCAS


Figura Figura Figura Figura 5.15.15.15.1 Ciclo de las rocasCiclo de las rocasCiclo de las rocasCiclo de las rocas: Las rocas ígneas se forman a partir de material sedimentario o metamórfico que : Las rocas ígneas se forman a partir de material sedimentario o metamórfico que : Las rocas ígneas se forman a partir de material sedimentario o metamórfico que : Las rocas ígneas se forman a partir de material sedimentario o metamórfico que

funde y luego se cristaliza: las sedimentarias se forman a partir de otras rocas o de las funde y luego se cristaliza: las sedimentarias se forman a partir de otras rocas o de las funde y luego se cristaliza: las sedimentarias se forman a partir de otras rocas o de las funde y luego se cristaliza: las sedimentarias se forman a partir de otras rocas o de las sedimentarias mismas por sedimentarias mismas por sedimentarias mismas por sedimentarias mismas por

intemperismo o meteorización, trasporte (erosión) sedimentación y mitificación. intemperismo o meteorización, trasporte (erosión) sedimentación y mitificación. intemperismo o meteorización, trasporte (erosión) sedimentación y mitificación. intemperismo o meteorización, trasporte (erosión) sedimentación y mitificación. Finalmente las metamórficas, a Finalmente las metamórficas, a Finalmente las metamórficas, a Finalmente las metamórficas, a

partir de rocas sedimentarias o ígneas sujetas a fuertes presiones y temperaturas (por debajo de la temperatura de partir de rocas sedimentarias o ígneas sujetas a fuertes presiones y temperaturas (por debajo de la temperatura de partir de rocas sedimentarias o ígneas sujetas a fuertes presiones y temperaturas (por debajo de la temperatura de partir de rocas sedimentarias o ígneas sujetas a fuertes presiones y temperaturas (por debajo de la temperatura de

2.1 Rocas ígneas

2.1.1 Modo de formación y clasificación general

Las primeras rocas Ígneas se formaron por enfriamiento y solidificación (con formación de cristales) del magma proveniente de la zona subcortical o de la fusión de otras rocas.


LAS ROCAS


Tabla 5. I Clasificación General de las Rocas

Clasificación

Proceso

Ejemplos de rocas

IGNEAS

- Enfriamiento y

consolidación del magma

� Si la consolidación ocurre a gran profundidad las

rocas se llaman Intrusivas o plutónicas. (ejemplo,

Granito) Si se presenta en o cerca de superficie las

rocas se llaman Extrusivas o Volcánicas. Estas

últimas pueden ser:

� Efusivas (lavas, como el Basalto) o

� Explosivas (Piroclastos como la Toba)

SEDIMENTARIAS

Dos clases:

1. Clásticas:

- Fragmentos (clastos) de

roca alterada de varios

tamaños, se acumulan, se

consolidan y se litifican

2. No clásticas

- Precipitados químicos u

orgánicos que se acumulan y

litifican, o que se concentran

a partir de una solución.

� Si el tamaño de las partículas clásticas es mayor

de 0.06 mm (fracción gruesa), las partículas se

litifican debido principalmente a que se aglutinan

por un cementante. (ejemplo, Arenisca)

� Si el tamaño de las partículas clásticases menor de

0.06 mm (fracción fina), las partículas se litifican

debido principalmente a que se consolidan

diagenéticamente (ejemplo, Lutita) .

� Si los precipitados se acumulan se forman rocas

como las Calizas o el Chert.

� Si los precipitados se concentran por evaporación

del solvente, se forman las evaporitas como la Sal

y el Yeso.

METAMÓRFICAS

- Recristalización de otras

rocas (cambio en estado

sólido) por acción de

elevadas temperaturas y

presiones.

Metamorfismo Regional: Grandes presiones

debidas a sobrecarga de sedimentos y fuerzas

desequilibradas de origen tectónico. (ejemplo

Pizarras, filitas, cuarcitas)

� Metamorfismo de Contacto: por reacciones

químicas en las aureolas de contacto de rocas

plutónicas. (ejemplo, algunos tipos de Pizarras)

� Metamorfísmo Dinámico: en zonas de falla

(ejemplo, Milonita)


LAS ROCAS


De acuerdo con su origen las rocas Ígneas se clasifican en (1) Plutónicas o Intrusivas: cuando el magma se emplaza o encaja en otras rocas y su enfriamiento ocurre a gran profundidad; (2) Volcánicas o extrusivas, en este caso se originan en erupciones volcánicas y pueden ser: (2.1) Efusivas, si el magma se enfría cerca de superficie o en superficie después de perder gran parte de sus gases (lava) y escurrir desde los aparatos volcánicos; o (2.2) Explosivas, llamadas también Piroclásticas, a partir del enfriamiento y acumulación de fragmentos incandescentes arrojados por los volcanes, principalmente los de actividad violenta. Las rocas intrusivas y efusivas son masivas en contraste con la piroclásticas que son fragmentarias semejantes a las sedimentarias.

2.1.2 Rocas Igneas Intrusivas y Efusivas

Según una teoría propuesta por N. L. Bowen, las rocas ígneas se formaron en su mayoría por enfriamiento diferencial y cristalización fraccionada del magma.

La serie de Bowen (Figura 2) muestra el orden de cristalización de los minerales a medida que el magma se enfría. Los minerales que cristalizan primero y a altas temperaturas (1200ºC), corresponden a los niveles superiores de la serie, en tanto que los de niveles inferiores lo hacen al final del proceso a bajas temperaturas (800ºC).

Los minerales ferromagnesianos, (olivino-biotita) constituyen una serie discontinua, producto de cambios abruptos en su composición y poseen formas cristalinas individualmente diferentes, en tanto que las Plagioclasas (albita-anortita) conforman una serie continua, con la misma forma cristalina, resultado de un reemplazo progresivo de Sodio (Na) por Calcio (Ca).

Figura 5. 2 Serie de reacciones de Bowen

Estamos familiarizados con la formación de cristales de hielo cuando el agua se congela por descenso de temperatura. En el caso de la cristalización diferencial del magma la situación es

800°C

1200°C


LAS ROCAS


bastante más compleja: abarca, según se expuso, un intervalo de temperaturas entre 1200°C y 800°C aproximadamente y se van formando minerales distintos a diferentes temperaturas.

A medida que disminuye la temperatura del magma los iones pierden progresivamente su movilidad y se van acercando hasta que a una cierta temperatura se unen en forma ordenada dando lugar a cristales. Los primeros átomos que se unen son los de silicio y oxígeno para formar tetraedros de sílica, estructura básica de los silicatos. En la medida que la temperatura sigue bajando, los tetraedros se unen entre sí o con otros átomos para formar diferentes tipos de cristales minerales. Cuando todo el magma se transforma en una masa sólida de cristales (o vidrio), se habrá formado una roca ígnea.

A medida que se van formando rocas que contienen minerales de la parte superior de la serie de Bowen, la fase líquida residual del magma es cada vez más pobre en hierro y magnesio y más rica en sílice (SiO2) y álcalis (Na, K). De este modo, cuando predominan minerales de la parte superior de la serie de Bowen, se generan rocas plutónicas de tipo gabro si éstas se forman a profundidades, o rocas volcánicas del tipo basalto, en el caso de que los cristales hayan solidificado, en superficie.

De manera similar, si los minerales constitutivos de la roca pertenecen a los niveles intermedios de la serie, las rocas resultantes son del tipo diorita,. si formadas en profundidad, o andesita si en superficie. Finalmente, cuando minerales de la parte baja de la serie de Bowen son los dominantes, se produce Granito, si la cristalización ocurre a gran profundidad, o Riolitas si ésta tiene lugar en superficie.

• Composición

La composición química y mineral de las rocas ígneas queda determinada por el nivel de temperatura a la cual se formaron los minerales, es decir hay una relación estrecha entre la composición del magma del cual se originó la roca y su composición, independientemente de la profundidad a la cual ocurrió la solidificación. Desde el punto de vista químico, las rocas Ígneas se pueden clasificar de acuerdo con el contenido de sílice (Tabla 5. II).

Tabla 5. II Clasificación química de las rocas ígneas

SÍLICE % CLASIFICACIÓ� EJEMPLOS > 66 Félsica (ácidas) Granito-riolita 66 - 52 Intermedia Diorita-andesita 52 - 45 Máfica (básicas) Gabro-basalto <45 Ultramáfica (ultrabásica) Peridotita

Las rocas Félsicas, presenta colores claros y son ricas en sílice y álcalis (Na, K), mientras que las rocas Máficas, de color oscuro, son ricas en calcio (Ca) y en minerales ferromagnesianos (Fe, Mg).La composición de las rocas ígneas determina la susceptibilidad de estas rocas a descomponerse en el proceso de meteorización. A este respecto, las rocas félsicas son menos susceptibles que las rocas máficas. La Figura 5. 3 contiene una gráfica que ilustra la composición de las rocas Ígneas.


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• Textura

En el caso de las rocas ígneas, el término Textura se refiere al tamaño de los cristales (granularidad3) y a las proporciones de cristales y vidrio que posean (grado de cristalinidad4), factores que dependen de la manera como ocurrió la cristalización. La textura es relativamente independiente del la composición del magma y más bien guarda relación con la profundidad a la cual ocurrió la consolidación del mismo.

La textura es un reflejo del grado de cristalinidad y la granularidad. A grandes profundidades la cristalizacíón cerca a 800°C y fue lenta dando lugar a rocas con solo cristales. Éstos son grandes (grano medio y grueso), muy bien entrabados, con una porosidad mínima. En este caso, se forman las rocas Plutónicas como el granito y la diorita las cuales poseen textura Faneritica.

Figura 5. 3 Clasificación química y mineral

Cerca de superficie o en superficie, el magma pierde sus gases -se le llama lava- y se enfría muy rápidamente, a temperaturas cercanas a 1200°C, dando lugar a rocas volcánicas como la diabasa o el basalto, la mayor parte de las cuales posen una mezcla de cristales con textura afanítica, de cristales no observables a simple vista. Estas rocas pueden presentar una

3 Según el tamaño de la mayoría de los cristales de la roca: grano fino (< 1mm); grano grano medio (1mm-5mm); grano grueso (5mm-3cm) y grano muy grueso > 3cm). Petrografía de Howel, Turner y Gilgert, 1968. 4 Holocristalina: roca con solo cristales, ejemplo Granito; roca con solo vidrio: Holohialina, ejemplo, Obsidiana; roca con cristales y vidrio: hipocristalina, ejemplo Basalto. Petrografía de Howel, Turner y Gilgert, 1968.


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porosidad relativamente alta, debido a que por enfriarse tan rápido, quedó gas atrapado y al salir éste quedaron muchos vacíos.

Cuando por alguna razón el magma se enfría en dos tiempos, uno lento y uno rápido, las rocas ígneas adquieren una textura Porfídica, con cristales relativamente grandes llamados fenocristales, incluidos en una masa de cristales más pequeños o en una pasta parcial o totalmente vítrea. A las rocas correspondientes se les denomina pórfidos.

Las rocas ígneas poseen una fábrica cristalina masiva, es decir, de cristales fuertemente entrabados, no orientados; lo cual les imparte alta a muy alta resistencia y rigidez, sin direccionalidad en sus propiedades mecánicas. Las de grano fino (< 1 mm. de diámetro) son algo más resistentes (ej.: la diabasa es más resistente que el granito).

Las rocas ígneas en general son las más resistente y menos deformables entre todas las rocas, pero debido a su mayor porosidad, la calidad de las rocas volcánicas es más dispersa.

Se incluyen algunos ejemplos de microfotografías de secciones delgadas, donde se aprecia la textura de las rocas ígneas (Figuras 5.4 y 5.5) y en la Tabla 5. III se incluye la clasificación general de las rocas ígneas intrusitas y efusivas.

Figura 5.4 Granito biotita: Contiene cuarzo, feldespato, biotita y algo de hornblenda. Qu: Cuarzo, B: Biotita, F: Feldespato


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Figura 5. 5 Basalto olivino: Contiene plagioclasa cálcica, olivino y augita. Pl: Plagioclasa Cálcica; O: Olivino; A: Augita


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Tabla Tabla Tabla Tabla 5. III5. III5. III5. III. Clasificación General de las Rocas Ígneas Intrusitas y Efusivas. Clasificación General de las Rocas Ígneas Intrusitas y Efusivas. Clasificación General de las Rocas Ígneas Intrusitas y Efusivas. Clasificación General de las Rocas Ígneas Intrusitas y Efusivas

Composición química

ÁCIDAS INTERMEDIAS BÁSICAS

ULTRA BÁSICAS

Si02 71.5% 65.3% 61.6% 60.4% 58.2% 48.6% 41.1% Al2O3 14.% 16.1% 16.2% 17.0% 17.0% 16.2% 4.8% Fe O 2.9% 4.4% 6.3% 5.6% 6.9% 10.8% 11.1%

Mg, Ca, Na, K (O) 9.9% 12.1% 13.7% 14.8% 15.4% 19.6% 38.1%

FOR

MAS

DE

YAC

IMIE

NTO

BATOLITOS LACOLITOS

PLU

TÓN

ICAS

O

IN

TRU

SIVA

S 1* Granito Granodiorita Cuarzodiorita (Tonalita)

Sienita Diorita Gabro Peridotita Fanerítica

DIQUES LACOLITOS

MANTOS

2* Granito porfírico

Granodiorita porfírica

Cuarzodiorita porfírica Sienita Porfírica

Diorita porfírica Gabro porfírico

Dia

basa

Porfirítica

VOLC

ÁNIC

AS

O

EXTR

USI

VAS 2*

Riolita porfírica

Dacita porfírica Traquita porfírica

Andesita porfírica

Basalto porfírica

COLADAS MANTOS

1* Riolita Dacita Traquita Andesita Basalto Afanítica

Minerales esenciales

Fd K > 2/3 del total de

Fd

Fd K > 10% del total de Fd

Fd K < 10% del total de Fd

Fd K > 2/3 del total de Fd

Fd K<10% del total de Fd Fd poco o nada

Fd Na-Ca > 2/3 del total de Fd

Fd Na-Ca > 2/3 del total de Fd

Olivino y/o augita Fd Na Fd Na Fd Ca

Cz > 10% Cz < 10%

Minerales accesorios característicos Augita, hornblenda,

biotita, moscovita

Augita, hornblenda, biotita Augita,

hornblenda, biotita, moscovita

Augita, hornblenda,

biotita Olivino y augita

Principalmente serpentina


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2.1.3 Rocas explosivas o piroclásticas

Estas rocas se forman por acumulación de fragmentos de roca y trozos incandescentes de lava arrojados por los volcanes de actividad explosiva. A los piroclastos también se les conoce individualmente como Tefra

En la naturaleza, se disponen en forma muy similar a las rocas sedimentarias en capas relativamente horizontales. Los fragmentos también en este caso se clasifican por tamaños como se aprecia en la Tabla 5. IV

Tabla 5. IV Clasificación de la Tefra y rocas correspondientes

Material no consolidadoMaterial no consolidadoMaterial no consolidadoMaterial no consolidado TamañoTamañoTamañoTamaño Material consolidadoMaterial consolidadoMaterial consolidadoMaterial consolidado

.

Tobas y Tobas de Lapilli Ceniza volcánica < 2 mm

Lapilli 2 mm. - 64 mm.

Bombas

> 64 mm.

Aglomerados y

Conglomerados

Bloques > 64 mm. Brechas

La diferencia entre bombas y bloques tiene que ver con su origen. Mientras que las bombas son eyectadas en estado casi fundido (su forma de huso se debe al estilo aeródinámico adquirido por fricción con el aire); los bloques son fragmentos sólidos con formas angulares.

Generalmente los depósitos piroclásticos de varios tamaños alternan con mantos de lava y presentan espesores muy considerables. Sus acumulaciones pueden alcanzar varios cientsl de metros de espesor.

2.1.4 Formas Primarias de yacimiento de las Roca Plutónicas

Las formas de yacimiento que acompañan la formación de las rocas plutónicas pueden ser concordantes o discordantes, según se acomoden entre las capas que intruyen o las atraviesen. En cualquiera e los dos caso además, se consideran tabulares o masivas, si su espesor es o no considerablemente inferior a sus otras dos dimensiones.

El Batolito (discordante-macizo) constituye la estructura plutónica de origen primario más importantes; es de tamaño muy considerable5, constituye por lo general la espina dorsal de las cordilleras de plegamiento, está constituidos por material granítico (granito, granodiorita) y se formó después que las capas sedimentarias donde se inyectó se plegó. Parece que se origina por escalonamiento del magma6 o por granitización7.

5 Mayores a 100 Km2 , si menores se les llama troncos 6 El magma asciende a través de las fracturas fundiendo parte de la masa intruÍda en las zonas más profundas. 7 Cuando la solución magmática se inyecta, se produce un intercambio catiónico y la roca intruida se granitiza.


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Otra estructura de interés es el Dique. Es una estructura discordante-tabular compuesta de generalmente de cuarzo, calcita, o algún tipo de lava. Los diques se ven expuestos en excavaciones de taludes o túneles con mucha frecuencia.

Las restantes estructuras plutónicas: Lacolitos (macizos y concordantes) y los Mantos (tabulares y concordantes), son más difíciles de identificar en el campo; litológicamente se asemejan a los batolitos. En la Figura 5.6 se muestran las relaciones estructurales de las masas ígneas.

Figura 5.6. Formas de yacimiento de rocas ígneas

2.1.5 Estructuras primarias de las rocas ígneas volcánicas

• Origen

Cuando el magma asciende por fracturas u otros conductos pierde sus gases y se convierte en lava, la cual da origen en o cerca de la superficie de la tierra a las rocas volcánicas. Comprende las rocas formadas en procesos de erupciones violentas de fragmentos, conocidas como rocas piroclásticas- o emisiones de lava que dan lugar a las rocas efusivas.

Las lavas varían en fluidez y viscosidad, según su composición de la lava, lo cual habrá de reflejarse en el carácter de los productos y en la expresión morfológica de las masas solidificadas.

Las lavas ácidas como la riolita, proceden de magmas ricos en sílice y volátiles y son de carácter explosivo, por lo que son expulsadas con gran violencia, desprendiendo fragmentos de roca de los bordes de los conductos y arrojando muy alto y muy lejos los productos piroclásticos asociados. Por su menor fluidez -mayor viscosidad- originan geoformas de relieve fuerte.


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Con mucho mayor frecuencia, las rocas piroclásticas se originan en erupciones explosivas, es decir, expulsión de fragmentos incandecentes que varía según su carácter y tamaño y se acumulan en capas originando depósitos consolidados, que corresponden propiamente a las Rocas Piroclásticas. (Tabla 5. IV)

En contraste las lavas básicas como el basalto, provienen de magmas pobres en sílice y volátiles, por lo que las erupciones son tranquilas y originan geoformas suaves, dada su mayor movilidad.

� Tipos de estructuras primarias Las formas básicas de las estructuras primarias de las rocas volcánicas efusivas se conocen como Mantos y Coladas.

Los Mantos son formaciones estratiformes producidas en efusiones terrestres o submarinas, en tanto que las Coladas son formaciones originadas como rellenos de valles u hondonadas.

Estructura interna de los mantos y coladas

Durante la solidificación y enfriamiento de las lavas se forman grietas de retracción las cuales, en el caso de los mantos y coladas de basaltos dan origen al Disyunción columnar debido a que en este caso la lava se enfría y se contrae a partir de centros de enfriamiento en tres direcciones convergentes a 120º. (Figura 5.7)

Figura 5.7 Disyunción columnar de los basaltos

♦ Mantos de Piroclastos Resultan de erupciones explosivas asociadas principalmente a lavas ácidas, con expulsión de bombas, escoria, pómez, lapillis, arena volcánica, ceniza y fragmentos de roca arrancados de las paredes de la chimenea volcánica; asociadas principalmente a erupciones terrestres. En las erupciones marinas la carga de masa de agua impide la difusión de los piroclastos; se cree que


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a más de 2 Km de profundidad la presión de la columna de agua supera la presión crítica del vapor de agua que moviliza la masa de piroclastos. En la eyección al aire, debido a un mecanismo de diferenciación gravitacional, cerca del cráter se acumula la porción mas pesada de bloques y fragmentos; más tarde y más lejos los trozos menudos y livianos vitrificados como la cenizas. Se forman así mantos estratiformes de gran espesor cuyas dimensiones disminuyen a partir del centro de erupción; para cada manto la dimensión de las partículas disminuye hacia el tope en forma menos precisa que en las capas sedimentarias. En el departamento de Nariño, estas acumulaciones en la Meseta de Cano, se presentan una potente secuencia de aglomerados y tobas bien cementadas expuestas en los cortes de la carretera Pasto- Popayán, a 50 km de Pasto.

Se pueden también formar acumulaciones tobaceo-sedimentarias como consecuencia de combinaciones de transporte aéreo y terrestre que permite la incorporación de materiales de origen detrítico asociado a procesos de avalanchas y fenómenos parecidos como es el caso de las avalanchas de lodos y piedras (lahares) originadas en el Nevado del Ruiz, que sepultaron la población de Armero en noviembre de 1985. Los lahares volcánicos corresponden entonces a un tipo especial de depósitos mezclados, que se forman después de las erupciones, por lluvia o descongelamiento de los casquetes nevados, dando lugar a grandes masas de lodo, que forman flujos y avalanchas muy peligrosas. Pueden contener fragmentos gruesos o partículas pequeñas, generalmente en matriz de cenizas, las cuales conforman con otros materiales finos, las coladas de barro que le dan gran energía a estos movimientos.

o Mantos y Coladas de Tobas e Ignimbritas En erupciones terrestres de magma ácido o intermedio tipo Dácita y Traquita, se forman aludes o riadas de emulsiones calientes de gases y piroclastos que contienen gotas, coágulos y lava saturada de volátiles, con fragmentos incandescentes de cenizas, que se mantienen en suspensión en una nube densa de vapores de agua y gases, expulsada a gran presión por la chimenea volcánica. Estos aludes se desparraman a gran velocidad por los flancos del volcán, dando lugar a depósitos heterogéneos no estratificados, acumulados como lluvias de fuego, y constituidos por tobas. Se les conoce como IGNIMBRITAS y son frecuentes en nuestra cordillera Central.

• Aparatos volcánicos y tipos de volcanes

En los volcanes de Tipo Central la erupción se produce puntualmente desde una chimenea, la cual coincide por lo general con la intersección de grietas abruptas; estos volcanes, los más comunes, tienen forma de cono.

En los volcanes de Tipo Fisural; la erupción se produce linealmente desde fisuras o grietas muy largas.

• Morfología

Las formas de los volcanes dependen principalmente del tipo de magma que los origina, (Figura 5.8). Como los magmas básicos son más fluidos que los ácidos, los productos de las erupciones de este tipo, conforman coladas y mantos de morfología muy suave y tipo escudo, frecuentes en Hawai. Si son de tipo fisural (frecuentes en Islandia), se forman colinas suaves


LAS ROCAS


en forma de caballete, con pequeños conos dispuestos a lo largo de las fisuras o grietas. Se llaman estratovolcanes, aquellos que arrojan mezclas de lava y piroclastos.

Por su parte los magmas ácidos e intermedios, más viscosos, son de carácter explosivo, y por esto dan lugar a conos y otras acumulaciones más prominentes. En el cinturón de fuego del Pacifico, es característico este tipo de actividad, explosiva, asociada a la zona de compresión terrestre donde colisionan las placas tectónicas de Nazca y América.

Figura 5.8 Ejemplos de morfología volcánica: (a) Volcán en forma de escudo; (b) Estrato volcán 9 (1

lava; 2 centros parásitos de erupción; 3 cúpula; 4 capas de piroclastos).

2.1.5 Algunos comentarios sobre la calidad y el comportamiento de las rocas ígneas en ingeniería

o La composición química y mineral de las rocas ígneas está reflejada de manera horizontal en el cuadro de clasificación. Las rocas ácidas, como el granito y la riolita, y las algunas intermedias como la granodiorita o la dacita, ricas en sílice y álcalis, poseen tonos más claros, son más livianas y menos susceptibles a la meteorización química; en contraste las rocas básicas como el basalto y la diabasa, y algunas intermedias como la diorita, ricas en hierro, magnesio y calcio, presentan colores claros, son más pesadas y se altera más fácilmente en proceso de descomposición. Estas rocas poseen más minerales de alteración como clorita, sericita, talco etc), cuando están químicamente descompuestas y en esta condición son más débiles e inestables.

o En cuanto a su comportamiento frente a los agentes climáticos, se debe tener en cuenta el grado de meteorización que han alcanzado al presente. Las rocas con descomposición avanzada, pueden contener caolinita, clorita, sericita, talco, sepentina, caolinita, ilita, montmorillonita, u otros minerales que le imparten debilidad y pobre calidad en general, que no permiten recomendarla como material de construcción y desmejora notablemente su estabilidad en fundaciones o excavaciones.

o La abundancia de cuarzo en el caso de los granitos, las granodioritas, las riolitas y rocas félsicas mejantes, limita su uso como materiales para carpetas asfálticas, debido a


LAS ROCAS


que el cuarzo posee alta afinidad por el agua y repele los asfaltos, originándose así problemas de adherencia.

o Rocas plutónicas o volcánicas como las anteriores (ricas en cuarzo) son muy abrasivas lo cual encarece su perforación y excavación.

o Muchas lavas como las andesitas y riolitas y algunos basaltos, contienen cantidades importantes de vidrio lo cual las demerita para su uso en concretos, dado a la tendencia de los álcalis de los cementos a reaccionar con la sílice y producir expansión y deterioro del concreto.

o También el alto contenido de vidrio afecta el índice de forma de las rocas volcánicas, algunas de las cuales producen fragmentos astillosos y alargados en la trituración.

o En realidad, en el caso de ambos tipos de rocas se desarrollan perfiles de meteorización y éstos son más espesos y diferenciados en nuestro medio, en el caso de las rocas ígneas plutónicas ácidas, como las expuestas en el Batolito Antioqueño. Es en este caso donde con más frecuencia se presentan situaciones particulares de inestabilidad en las excavaciones, debido principalmente al patrón particular de flujo de agua en los horizontes saprolíticos.

o Las rocas ígneas poseen en general una textura cristalina masiva, con cristales enérgicamente entrabados, y con una muy limitada presencia de poros intergranulares, lo que les confiere alta resistencia y poca deformabilidad. Bajo estas circunstancias estas rocas en estado fresco (no descompuestas) y sano (no degradadas mecánicamente en zonas de falla) constituyen excelentes fundaciones para obra de ingeniería y en general materiales de buena calidad para pavimentos, concretos y otros usos, salvo el caso de las limitaciones expuestas anteriormente.

o En muchas lavas, el enfriamiento fue tan rápido que no permitió el escape de gas, y las rocas formadas, es el caso de algunos basaltos y riolitas, pueden poseer una porosidad relativamente alta, que reduce su resistencia y su calidad en general. Solo las diabasas son muy poco porosas y en consecuencia, más resistentes y menos deformables entre las volcánicas e ígneas en general.

o Debido a su carácter masivo las rocas ígneas plutónicas y las diabasas entre las efusivas, poseen un alto índice de forma, es decir que producen agregados de tamaño y forma uniformes cuando se trituran para se usados en pavimentos o concretos. Se ha observado sin embargo que el basalto, si está algo descompuesto, se astilla en la trituración, lo cual desmejora su índice de forma.

o Entre los depósitos volcánicos de edad reciente se pueden presentar situaciones de comportamiento, en principio inesperadas, debido a la marcada anisotropía que ofrecen las secuencias de lavas, piroclastos y flujos de lodo de origen volcánico. En estas circunstancias estos depósitos podrían no soportar cargas desadas como presas u otras estructuras grandes. (F. G. Bell, 1992). Estas mismas secuencias originan laderas muy inestables, especialmente si las rocas están descompuestas y afectadas tectónicamente.

o Los depósitos piroclásticos en particular proveen condiciones extremadamente variables en su comportamiento geotécnico debido a sus altas variaciones de resistencia, durabilidad y permeabilidad. Así por ejemplo, mientras muchos aglomerados poseen alta capacidad portante y baja permeabilidad, las cenizas volcánicas son siempre débiles y en algunos casos muy permeables. Una situación particularmente desfavorable se presenta en cenizas previamente secas que se saturen;


LAS ROCAS


en esa condición la relación de vacios decrece significativamente y se convierte en un material muy inestable en fundaciones y excavaciones.

o En las lavas de basaltos se presentan rasgos estructurales como diaclasamiento columnar (asociado a los mantos de lava), cavidades, inclusive túneles (asociadas a coladas de lava) y estructura interna vesicular, en la parte superior de los cuerpos de lava, los cuales deben ser adecuadamente considerados en los diseños geotécnicos de los proyectos.

2.2 Rocas Sedimentarias Las rocas sedimentarias son de dos tipos: Clásticas y no Clásticas. Las rocas clásticas se formaron por alteración física o química de rocas preexistentes (incluyendo las sedimentarias mismas), el transporte por acción del agua, el viento o el hielo de trozos desgastados de cristales y rocas preexistentes, o pedazos de conchas, y su posterior sedimentación y litificación. Por su parte las rocas no clásticas, se originaron de compuestos químicos y orgánicos, que precipitaron formando cristales o una combinación de cristales y restos orgánicos preservados, o a partir de procesos de evaporación en medios acuosos ricos en sulfatos y carbonatos disueltos.

ROCAS CLÁSTICAS

2.2.1.1 Meteorización y Erosión

Los productos de desintegración mecánica (fragmentos de roca, cuarzo, o feldespato, por ejemplo), y descomposición (caolinita, clorita, sericita, y otros minerales provenientes de la descomposición de otras rocas), quedan expuestos a los agentes de erosión y transporte, que los acarrean hasta las cuencas sedimentarias.

En el proceso de transporte los fragmentos de la fracción gruesa son desgastados y redondeados, además de que se seleccionan por tamaños y se segregan químicamente de las partículas de la fracción fina, más livianas y por lo general laminares. En esta condición se acumulan selectivamente junto con las sustancias disueltas evacuadas de la fuente. La sedimentación ocurre gradualmente, y los clastos se depositan en capas horizontales, donde alternan clastos de diferente composición y la gradación. (Tabla 5. V)

Tabla 5. V . Clasificación de los clastos por tamaño

�ombre e integración del sedimento Diámetro (mm)

Fracción Gruesa: ej: pequeños fragmetos de cuarzo, feldespato y otros productos de desintegracióm mecánica

Grava > 2 mm Arena 2 mm a 0,06 mm Fraccción Fina: ej: caolinita, clorita, sericita y otros productos de descomposición

Limo 0,06 mm a 0,002 mm

Arcilla < 0,002 mm


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2.2.1.2 Litificación

Este proceso comprende un conjunto de transformaciones conocidas como cambios diagenéticos, los cuales comprenden: cementación, consolidación y/o compactación y recristalización. Aunque puede predominar un de estos cambios en la litificación, se les debe considerar concurrentes.

� Cementación: Comprende el aglutinamiento de los clastos o detritos mediante algún cemento mineral, el cual puede ser silíceo, calcáreo, o ferruginoso, en orden decreciente de calidad. El cemento mineral cristaliza en los vacíos de los fragmentos, precipitándose primero sobre la superficie de los granos y rellenando después los vacíos entre ellos.

� Consolidación y/o Compactación: Estos cambios se deben al efecto de la sobrecarga por lo sedimentos que se van acumulando, obligando a que las capas, unas más que otras, se densifiquen expulsando el agua a lo largo de las capas más permeables. � Recristalización: Comprende la formación de nuevos minerales en los vacíos, mejorando el

contacto entre las partículas mediante un efecto de soldadura que sutura los granos, y el precipitado de soluciones minerales que recristalizan en forma de sílice provocando un sobrecrecimiento de los granos y una cementación adicional muy efectiva, a través de su entrabamiento.

Los cambios diagenéticos afectan de manera diferente a los sedimentos de la fracción gruesa y a los sedimetos de la fracción fina, como se explica y aprecia en las Figuras 5.9 y 5.10.

Figura 5.9. Esquema que muestra la fábrica de depósitos naturales de arcilla y arena. (a) Arcilla en suspensión durante el transporte; (b) Depósitos de arcilla sujetas a atracción cara-borde en depósitos marinos; (c) Estructura floculenta de algunas arcillas marinas; (d) Estructura dispersa de sedimentos consolidados de arcilla; (e) Granos de arena con matriz fina; (f) Arena uniforme; (g) Granos de arena bien empaquetados; (h) Contactos de granos de arena suturados en un depósito profundo.


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Figura 5.10. Arenisca cuarzosa, se muestra el entrabamiento entre los granos causado por disolución de sílica en los contornos entre los granos originales de cuarzo (g) durante la diagénesis. Los materiales disueltos son precipitados como sílica la cual se aglutina alrededor de los granos, formando nuevo cemento (sc), y reduciendo de esa manera la porosidad original. La porosidad original también se puede reducir por revestimientos de hematita alrededor de los granos originales (h). De todas maneras quedan vacíos (p).

Tipos de rocas clásticas Los tipos de rocas clásticas difieren según la fración de donde provienen los clastos. Fracción gruesa La mayor parte de los clastos de esta fracción son tridimensionales y poseen un tamaño superior a 0.06 mm; provienen de meteorización mecánica o física de otras rocas y por lo tanto guardan mucha relación mineralógica con la roca parental. A partir de fragmentos tamaño grava (tamaños de fragmentos mayores de 2 mm), constituidos por fragmentos de roca, cuarzo, minerales ferromagnesianos, feldespato, mica y algunos minerales de alteración, se forman los conglomerados, por aglutinamiento de clastos redondeados con algún cemento mineral, (el redondeamiento revela un buen desgaste en el proceso de transporte) y las brechas, por aglutinamiento de clastos angulares tamaño grava por algún cemento mineral (la falta de redondeamiento revela poco desgaste en el proceso de transporte).

A partir de fragmento tamaño arena, constituidos mineralógicamente de modo similar a las conglomerados, se forman las areniscas. Estas pueden ser de 3 tipos: ortocuarcita, conformada por granos de cuarzo unidos fuertemente con cemento silíceo, es la de mejor calidad; arcosa, es una variedad de arenisca rica en feldespato, el cual no ha alcanzado a descomponerse a arcilla en el proceso de meteorizaciòn; en tanto que la grawaca, es una arenisca formada a partir de cuarzo, feldespato y fragmentos de roca, en una matriz de grano fino.

Los conglomerados, las brechas y las areniscas derivan su calidad y comportamiento en ingeniería principalmente, de la calidad del cementante (sílice, calcita, óxidos de hierro en orden decreciente de calidad) y del grado de empaquetamient; con un buen empaquetamiento los clastos se agrupan de tal manera que están muy juntos, lo que se traduce en mayores áreas de contacto entre las partículas y una porosidad relativamente baja, lo cual les confiere mayor resistencia y coherencia.


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o Fracción Fina Los clastos de esta fracción poseen un tamaño menor a 0.06 mm. Fracción limo entre 0.06 mm y 0.002 mm (partículas redondeadas) y fracción arcilla, menor de 0.002 mm (láminas). La mayor parte de las partículas de esta fracción, en especial las láminas de arcilla, provienen de meteorización química de otras rocas; en consecuencia su composición mineral es diferente a la de la roca parental (caolinita, illita, montmorillonita) o hidromicas (clorita, sericita), principalmente.

A esta fracción fina se le denomina lodo por los geólogos, y rocas lodosas o lutitas a las rocas sedimentarias provenientes de su consolidación diagenética. Con baja consolidación diagenética se forman las arcillolitas, lodolitas y limonitas de baja consolidación; con alta consolidación diagenética se forman los shales arcillosos y lodosos y limonitas de alta consolidación; y en la transición al metamorfismo se forman las argilitas

Con respecto a la calidad y comportamiento de las lutitas en ingeniería, se debe considerar dos aspectos: sus características mecánicas (resistencia, deformabilidad, permeabilidad) y su durabilidad.

Las arcillolitas, lodolitas y limonitas, comunes en el Terciario, son poco resistentes y son muy deformables. Los shales y las limonitas silíceas, abundantes en el Cretaceo, son más resistentes y menos deformables; y las argilitas, comunes en el Paleozoico, son las de mejor calidad y comportamiento, si bien no se les considera lutitas, en sentido estricto.

Las más durables entre las rocas lodosas o lutitas, son los shales lodosos cementados con sílice o calcita y las limonitas silíceas, es decir que la durabilidad de las lutitas depende principalmente de la calidad del cemento mineral. En la tabla 5. VI se muestra la relación entre las fracciones clásticas y las rocas derivadas

Tabla 5. VI. Clasificación de los clastos por tamaño

�ombre e integración del sedimento Diámetro (mm)

Fracción Gruesa

Grava > 2 mm Conglomerado y brecha

Arena 2 mm a 0,06 mm Arenisca Fraccción Fina:

Limo 0,06 mm a 0,002 mm Lutita o roca lodosa Arcilla < 0,002 mm

En la Figura 5.11 se comparan diferentes texturas de rocas sedimentarias. En el caso de la ortocuarcita (a) se presentan casi exclusivamente, granos de cuarzo con un buen entrabamiento mientras que en la grawaca (b) hay variedad mineralógica y abundante matriz, lo cual puede reducir la calidad de la roca.

La cementación es el factor más importante para la litificación, en el caso de la fracción gruesa que da lugar a los conglomerados y las areniscas, en tanto que, la consolidación es más efectiva en la fracción fina de los limos y las arcillas, de la cual se originan las lutitas. En ambos casos los clastos se aglutinan con algún cemento mineral.


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(a)

(b)

Figura 5. 11. Contraste textural entre (a) Ortocuarcita -arenisca madura- y (b) Grawaca -arenisca inmadura-

En la Tabla 5. VII se presenta la clasificación de las rocas lodosas o lutitas según el grado de consolidación diagenética. Se incluye la argilita que en realidad se debe considerar como una roca de transición al metamorfismo.

Tabla 5. VII. Clasificación de las lutitas, según el grado de consolidación diagenética

Material no consolidado

Arcilla Lodo Limo Grado de consolidación

Baja consolidación Arcillolita Lodolita Limolita Alta Consolidación Shale arcilloso Shale lodoso Limolita Muy alta consolidación Argilita En los shales, la consolidación es tan fuerte que se presentan fenómenos de flujo plástico de los cuales se deriva la laminación. Estas rocas presentan láminas entre 5 mm. y 1 cm. de espesor. En las lodolitas y arcillolitas, la consolidación es inferior, las láminas son más gruesas y se aprecia un patrón de degradación mecánica muy particular, debido a la presencia de fragmentos subesféricos que constituyen elementos débiles. (Figura 5.12)


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Figura 5.12 (a) Shale; se aprecia muy bien la laminación. (b) Lodolita o arcillolita. Además de la debilidad a lo largo de los planos de las capas, estas rocas poseen estructuras esféricas que dan lugar a una fragmentación que produce “nueces” al desmenuzar muestras alteradas hídricamente. Estas estructuras revelan su contenido calcáreo o silíceo.

2.2.2 Rocas sedimentarias no clásticas

Rocas sedimentarias no clasticas (orgánicas o químicas) se forman a partir de acumulaciones de organismos o por acción de precipitados químicos de soluciones en cuencas sedimentarias continentales y marinas. De estas rocas son importantes las siguientes:

Calizas Orgánicas (Biomicrita o Bioesparita)

Son calizas formadas por la acumulación de restos orgánicos, principalmente calcáreos, que no han sido transportados previamente. Existen numerosas variedades según el constituyente principal: calizas de algas, calizas coralinas, etc. Estas calizas fueron creadas por la acción de plantas y animales que extraen carbonato de calcio del agua, el cual es posteriormente incorporado a su esqueleto y cuando el organismo muere, este carbonato de calcio preservado se acumula. Los arrecifes coralinos de hoy, de algas, moluscos y corales, constituye la materia prima de tales acumulaciones.

Calizas Cristalinas (Micritas)

Son calizas de grano sumamente fino de carbonato de calcio (calcita microcristalina) depositado químicamente como lodo en lagos y mares. La pricipitación inorgánica de carbonato de calcio puede producirse por cualquier fenómeno que reduzca el contenido de anhidrido carbónico del agua, como una disminución de la presión o el incremento de temperatura por ejemplo. Los pequeños cristales se presentan enérgicamente entrelazados, como en el caso de las rocas plutónicas, ensamblados de tal manera que quedan muy pocos poros intergranulares visibles.

Dolomitas y Calizas Dolomíticas.

Formadas a partir de calizas o lodos calcáreos no consolidados y alterados; compuestos por un carbonato doble de magnesio y calcio.

Margas Son calizas que contienen cantidades importantes de arcilla.

Lidita.

Esta roca silícea se presenta de dos maneras: en forma de sedimentos compactados de ópalo, calcedonia y cuarzo criptocristalino o microcristalino, en cuyo caso se trata de la variedad llamada


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Chert; o como Flint que consiste en módulos de calcedonia y cuarzo criptocristalino frecuente en calizas y lutitas. También el Flint como el Chert provienen de caparazones y precipitados químicos silíceos.

Pläner

Esta roca abundante en secuencias sedimentarias el cretáceo en Colombia, corresponden a liditas contaminadas con arcilla.

Evaporitas:

Rocas sedimentarias que contienen sales solubles de precipitación formadas por evaporación. Las rocas más comunes de este tipo son el yeso, la anhidrita (sultafo de calcio hidratado y no hidratado, respectivamente) y la sal común .(cloruro de sodio)

En la Tabla 5.VIII se presenta la clasificación de las rocas sedimentarias, donde se destacan algunas características mineralógicas y de importancia en ingeniería de mucho interés.

2.2.3 Formas de yacimiento Las rocas sedimentarias en el momento de su formación forman estratos o capas las cuales posteriormente se pliegan para formar montañas de plegamiento. Las capas presentan diferente espesor y composición lo cuan desde el punto de vista de ingeniería se traduce en marcar contrastes de rigidez o ductilidad, permeabilidad y resistencia. Los buzamientos de las capas son variables pero en general entre más jóvenes, los estratos tienen inclinaciones más suaves y en general están menos deformados. . La estratificación constituye la forma de yacimiento básico de las rocas sedimentarias, es decir, la disposición de éstas en estratos o capas superpuestas, con espesor y litología relativamente uniforme. La separación entre estratos puede definirse por la presencia de granos minerales de diferente composición o tamaño, o cierto tratamiento del tope o la base de cada estrato, adquiridos en los breves intervalos en que se interrumpe el depósito; tales como ligera oxidación o la impregnación de sales ferruginosas. Los estratos son originalmente horizontales pero pueden ser algo inclinados en los bordes de las cuencas, donde además se pueden acuñar o ser lentiformes. Su espesor es muy variable; en el caso de que no sobrepasen un centímetro de espesor se les denomina “laminas”. Los shales o alguna areniscas con muchas laminas, se describen como rocas laminadas. Estructura Interna.

En un estrato los fragmentos minerales alargados o planares de las rocas clásticas (micas o hidromicas por ejemplo), pueden tener una cierta orientación preferencial, o presentar microestratos, es decir capitas muy delgadas en disposición paralela. Cuando estos microestratos se presentan en posición oblicua respecto de la disposición paralela general, se dice que el estrato posee estratificación cruzada.

En la superficie de algunos estratos se observan huellas que esculpen las olas o marcas de oleaje; en otros, vestigios del secado o grietas de desecación.


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�ombre de la roca Tamaño de partículas

Material no consolidado Características de ingeniería ROCAS SEDIM

E�TARIA

S CLÁSTIC

AS

CO�GLOMERADO 64 mm. A 2 mm.

Detritos de cuarzo y fragmentos de roca tamaño grava, cementados

Fragmentos Redondeados La calidad de las areniscas y los

conglomerados es mejor en la medida que estas rocas estén mejor cementadas (cemento silíceo/calcáreo/ferruginoso), posean mayor proporción de granos de esqueleto/matriz y mejor empaquetamiento (si los granos del esqueleto componen más de 2/3, hay entrabamiento). Las areniscas son de mejor calidad mientras más antiguas

BRECHA Fragmentos Angulosos

ARE�ISCA 2 mm. A 0.06 mm.

Detritos de cuarzo y otros minerales tamaño arena cementados

ARE�ISCA CUARZOSA Cuarzo predominante ARE�ISCA ARCOSICA Cuarzo y feldespato Na-Ca > 25%

GRAWACA Fragmentos de roca, cuarzo y feldespato Na - Ca > 10%

LUTIT

A

⇐ Aum

enta la con

solidación

diagenética

(Partículas de limo y láminas de arcilla consolidadas -

cementadas)

ARCIL

LOLIT

A

LODOLIT

A

LIM

OLIT

A

Arcilla L

imo

0.06 mm a 0.002mm < 0.002 mm

Baja consolidación diagenética < 10% láminas

Arcilla

Lim

o - arcilla

Lim

o

La calidad de las lutitas es mejor mientras mayor sea la consolidación diagenética. Las más consolidadas son más resistentes. La laminación de estas rocas produce direccionalidad de las propiedades mecànicas. Su durabilidad depende de la calidad del cemento. Las más antiguas están por lo general más consolidadas.

SHALE

ARCIL

LOSO

SHALE LODOSO

LIM

OLIT

A

Alta consolidación diagenética > 10% láminas

Arcilla

Lim

o - arcilla

Lim

o

ARGILITA

Muy alta consolidación diagenética. No laminada

Transición a metamor-fismo

CALIZA CLÀSTICA Clastos calcáreos Buena calidad si no contiene arcilla

ROCAS SEDIM

E�TARIA

S

QUÍM

ICAS Y O

RGÁ�IC

AS CALIZA AFA�ÍTICA

CALIZA BIÓGE�A DOLOMITA Y CALIZA DOL.

Cristales diminutos de calcita, restos de esqueletos orgánicos, reemplazo de Ca por Mg en calizas

Son rocas de buena calidad; la variedad afanítica constituye un excelente material de construcción si no posee impurezas

CHERT (Lidita) Precipitados silíceos de ópalo, calcedonia y cuarzo afanítico.

Muy frágil y con frecuencia poroso; uso muy limitado; abrasivo

EVAPORIT

AS SAL

Concentración por evaporación del agua en el medio marino.

Las propiedades geotécnicas de estas rocas son poco conocidas. Son por lo general solubles principalemente la sal.

YESO

A�HIDRITA

OTRAS

VARIE

DADES

DE

ROCAS SEDIM

E�TARIA

S

PLÄ�ER Mezclas de sílice y sedimentos finos; semejantes a las liditas pero de inferior calidad

MARGA Roca de composición y calidad intermedia entre la caliza y la lutita

CARBÓ� Restos vegetales y orgánicos turba/hulla/lignito/antracita (De menor a mayor calidad)

Tabla 5. VIII Clasificación de las Rocas Sedimentarias


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En la Tabla 5. IX se presenta una clasificación simplificada de las rocas sedimentarias

Tabla 5. IX Clasificación simplificada de las rocas Sedimentarias

Clasificación/ Yacimiento

Proceso

Ejemplos de rocas

SEDIMENTARIAS

Estratos Láminas Lentes

- Fragmentos (clastos): Fracción gruesa FG- Ф > 0.06mm: de roca fresca o Fracción Fina FF- Ф0.002 mm-0.06mm de roca descompuesta), a se acumulan y se litifican predominantemente por cementación (FG) o por consolidación diagenética (FF) Precipitados químicos y orgánicos: (1) Precipitados químicos

u orgánicos que se acumulan y litifican

(2) Precipitados químicos que se concentran a partir de una solución por evaporación del solvente.

� Si el tamaño de las partículas clásticas

es mayor de 0.06 mm (fracción gruesa), las partículas se litifican debido principalmente a que se aglutinan por un cementante. (Conglomerado, brecha, Arenisca)

� Si el tamaño de las partículas clásticas

es menor de 0.06 mm (fracción fina), las partículas se litifican debido principalmente a que se consolidan diagenéticamente (Diferentes tipos de lutita, ver Tabla 7)

- Calizas biógenas: biomicrita y bioesparita o calizas cristalinas micrita/( Carbonatads) - Chert (silícea)

- Sal (/a Cl), Yeso (SO4.Ca.H2O ). - Anhidrita (SO4.Ca)

Algunos estratos principalmente de caliza o lutita poseen inclusiones irregulares principalmente silíceas, llamadas nódulos o concentraciones locales del material cementante que ha litificado un depósito, por lo general en forma esférica o de disco, conocidas como concreciones.. Otro rasgo de estructura interna muy común en las rocas sedimentarias es la presencia de fósiles, cuya lixiviación puede incrementar la porosidad de algunas rocas, como ocurre en algunas liditas.


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2.2.4 Algunos comentarios sobre la calidad y comportamiento de las rocas sedimentarias en ingeniería

o Una arenisca con bajo grado de empaquetamiento y deficiente cementación, será muy

deleznable y su calidad muy reducida; si los granos están bien empaquetados (mayor área de contacto entre sus partículas) y el cemeto mineral es de buena calidad como el cemento silíceo y aún el calcáreo, estas rocas se comportan mejor. El mayor grado de empaquetamiernto de los clastos se refleja en una baja porosidad. El comportamiento de los conglomerados y las brechas esta controlado por factores semejantes.

o Entre mayor es el grado de consolidación de las lutitas, éstas son más resistentes y las variedades más laminadas que corresponden al shale, más débiles en la dirección de las láminas.

o Las lutitas o rocas lodosas como también se les llama, son muy inestables el excavaciones, principalmente en taludes de carretera.

o La durabilidad de las lutitas, está controlada por la calidad del cemento y la proporción de arcilla. Las variedades menos arcillosas y cementadas con sílice o aún calcita, corresponden a las de mejor calidad, como material de construcción, ejemplo. Limolitas silíceas y algunos shales. Estas mismas son menos expansivas y más estables en excavaciones, y fundaciones.

o Las calizas del tipo micrita, entre las rocas sedimentarias no clásticas, son las rocas de mejor calidad entre las rocas sedimentarias en general. Compiten con las diabasas (volcánicas) y con las cuarcitas (metamórficas masivas)

o Las calizas biógenas (biomicrita y bioesparita) son de comportamiento muy variable, Además cualquier tipo de caliza contaminado con arcilla -en este caso se denominan Margas - son de muy baja calidad en pavimentos y concretos, y de comportamiento inestable en excavaciones y fundaciones. La mayor parte de las calizas en Colombia son de este tipo.

o En fundaciones y excavaciones debe investigarse la posible presencia de tubos o cavernas de disolución en calizas de zonas húmedas.

o Las liditas se comportan de una manera muy similar a las limolitas silíceas, si bien estas rocas y algunas calizas pueden reaccionar con los álcalis de los cementos causando el deterioro del concreto, en el caso de contener minerales reactivos como ópalo y calcedonia.

o Entre las evaporitas la anhidrita es en general más resistente que el yeso y la roca salina, ésta última la más débil. El yeso se disuelve más fácilmente que la caliza: 2.100 mg de yeso se pueden disolver en un litro agua no salina, mientras que solo 400 mg de caliza se disuelven en la misma condición, dando lugar en ambos casos a huecos y cavernas, que favorecen fenómenos de subsidencia y otros problemas.

o Cuando la anhidrita se hidrata y se convierte en yeso el volumen de roca se incrementa en un 30 a 60%, ejerciendo una presión que se estima entre 2 y 70 MPa en un tiempo relativamente corto.

o La sal es la evaporita más soluble de todas y puede dar lugar a procesos de subsidencia en el caso de algunos tipos extracción.


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2.3 Rocas Metamórficas

2.3.1 Origen

Cuando en cualquier tipo de roca operan cambios mineralógicos o estructurales de origen natural, en estado sólido, se dice que están sujetas a metamorfismo. Las rocas metamórficas se originan así a partir de otras rocas preexistentes, cuyos minerales recristalizan, es decir, se transforman en nuevos minerales por efecto de grandes presiones estáticas o dinámicas, severos aumentos de temperatura o acción de soluciones magmáticas, suficientemente calientes para agilizar las reacciones químicas de modo apreciable.

2.3.2 Tipos de metamorfismo y rocas metamórficas.

El metamorfismo es de tres tipos: Regional, de Contacto y Dinámico.

2.3.2.1 Metamorfismo regional

En el metamorfismo regional, las rocas sepultadas en las raices de antiguas montañas, son sometidas a drásticos cambios de presión y temperatura. La presión es de dos tipos: la geostática que viene acompañada de aumento de temperatura y plastifica los minerales, y la que se origina en presiones tectónicas, estas úiltimas desequilibradas que produce reorientación de los mismos. como consecuencia se originan cristales orientados y paquetes de rocas foliadas. Para entender este proceso es necesario comprender cómo afecta a las rocas el incremento de presión y temperatura con la profundidad. De acuerdo con la Tabla 5. X se pueden considerar tres zonas:

Epizona: La presión de sobrecarga es mínima y si las fuerzas tectónicas desequilibradas con altas, las rocas se fracturan y desmenuzan presentándose fenómenos de cataclasis. En la parte inferior de esta zona, sin embargo, pueden presentarse foliación y esquistosidad con rocas de bajo grado de metamorfismo

Mesozona: Debajo de la epizona las presiones desequilibradas de origen tectónico producen un efecto muy significativo sobre la textura de la roca. Se rebaja el punto de fusión de los minerales, los granos de cristales de la roca afectada se reorientan y se alinean en la dirección de mínima presión. Se desarrolla así, la textura propia de los esquistos y las filitas.

Catazona: Debajo de la mesozona, la temperatura es tan alta que las rocas se plastifican y se crea una condición de presión uniforme cuasi-hidrostática y en esta condición, los cambios metamórficos ya no son posibles.

Los fenómenos de metamorfismo regional parecen ocurrir en la Mesozona, a profundidades entre 9.000 y 12.000 metros donde las presiones alcanzan 2.800 y 4.200 Kg/cm2 respectivamente, garantizando la fluencia plástica de las rocas afectadas. Entre los fenómenos de fluencia se citan desplazamientos intergranulares, diminutos planos de deslizamiento, reorientación de granos y crecimiento de cristales.


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Tabla 5. X. Distribución de la presión y temperatura en zonas de metamorfismo

Zona metamórfica Presión

Temperatura Desequilibrada Hidrostática

Epizona (Zona superior)

Algunas veces puede ser muy alta

Baja Baja

Mesozona (Zona media)

Muy alta Media Media

Catazona (Zona baja)

Baja Muy alta Muy alta

Tipos de rocas de metamorfismo regional.

La mayor parte de las rocas de metamorfismo regional presentan planos de foliación (pizarrosidad, esquistosidad o bandeamiento), dando lugar a la secuencia pizarra-filita-esquisto-neis. Estas rocas se originan por metamorfismo regional de las lutitas y en algunos casos de tobas. El neis también puede provenir de rocas feldespáticas del tipo granito, conglomerado y arenisca. Otra roca metamórfica como la anfibolita proviene de rocas ígneas básicas y sedimentos calcáreos.

En las pizarras los minerales de las lutitas se alinean y se reorganizan en una condición más compacta, dando lugar a una roca laminada dura de grano muy fino. La filita se asemeja a la pizarra, solo que los minerales son más grandes, los planos de foliación son más gruesos y poseen un brillo satinado; los esquistos poseen una textura esquistosa en la cual los cristales, también orientados, son más gruesos y en conjunto forman escamas; finalmente el gneis es una roca de aspecto bandeado como consecuencia de una segregación minral típica en la cual los silicatos oscuros y claros está separados en bandas. En la pizarra, la filita el esquisto y el gneis la foliación imparte en la roca fuerte anisotropía y direccionalidad de la propiedades mecánicas; en el gneis por otra parte, la foliación es de bandeamiento y las rocas no son tan débiles a lo largo de esas estructuras debido a su ondularidad y amplio espaciamiento. Para ilustrar algo la textura de las rocas de metamorfismo regional en las Figuras 5. 13 y 5. 14 se muestran secciones delgadas de esquisto y gneis.

Dentro de las rocas masivas, de metamorfismo regional, se cuentan la cuarcita, proveniente de la ortocuarcita; el mármol, proveniente de la caliza; así como el esquisto masivo y la granulita originadas principalmente a partir de rocas ígneas y sedimentarias.

2.3.2.2 Metamorfismo de contacto

Se trata de una alteración por transferencia iónica que ocurre a altas temperaturas en el contacto de las intrusiones con las rocas emplazadas. Durante este proceso, las temperaturas varían entre 300 y 800ºC.

Este metamorfismo se desarrolla en las últimas etapas del proceso de formación de montañas a profundidades someras y es debido a las soluciones hidrotermales residuales de la formación de las rocas ígneas.


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Figura 5. 13 Esquisto micáceo. El cuarzo (Qu) y la moscovita (M) se observan segregados en los panos de esquistosidad. Rocas de este tipo son muy débiles en la dirección de las láminas, especialmente cuando están descompuestas y la clorita o sericita son abundantes.

Figura 5. 14. Neis. Presenta una textura bandeana. Bandas de cuarzo (Qu) y feldespato (F) separadas por bandas de biotita (B) y hornblenda (H). Este tipo de rocas no son débiles a lo largo del bandeamiento, a menos que el contenido de mica sea predominante.


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Afecta una zona muy restringida llamada aureola de contacto con un espesor de unas pocas decenas de metros, rodeando a los lacolitos y a los batolitos. Ciertas pizarras llamadas moteadas y rocas corneanas de grano fino denominadas hornfelsa, pueden observarse en las aureolas de contacto.

2.3.2.3 Metamorfismo dinámico

Se trata de rocas formadas en las zonas de falla debido a fenómenos de fricción a alta temperatura.

Cataclasitas

Se trata de rocas desmenuzadas en zonas de falla, (catazona), sin ningún cambio químico. Pasan gradualmente a milonitas que ya tienen un aspecto bandeado.

Milonitas

Son rocas de grano fino producidas por cizallamiento y granulación extrema. Tienen un aspecto de pedernal, son bandeadas y presentan pequeños filones donde se preserva la apariencia de la roca original, embebidos en una matriz granulada, estas rocas no experimentan ninguna transformación química.

Filonitas

En estas rocas ya se observa una modificación química importante y se puede confundir con la filita. Ofrece una textura sedosa proveniente de la mica y es untuosa a lo largo de los planos de esquistosidad.

En la Tabla 5. XI se presenta y se comenta la clasificación de rocas metamórficas tanto foliadas como no foliadas.

2.3.3 Algunos comentarios sobre la calidad y comportamiento de las rocas metamórficas en ingeniería

� Desde el punto de vista de ingeniería la clasificación de las rocas metamórficas en masivas y foliadas es de gran connotación. Las masivas se comportan de manera muy similar a las ígneas plutónicas, en tanto que las foliadas se comportan de manera algo similar a los shales y otras rocas sedimentarias laminadas. Esto se debe, de una parte, al efecto desfavorable de la direccionalidad en las propiedades mecánicas; por otra parte, las rocas foliadas por lo general poseen minerales más débiles, como la clorita, el talco y la sericita.

� En la medida que mejor se desarrolle la foliación o esquistocidad las rocas metamórficas foliadas son más problemáticas en ingeniería. Entre las rocas metamórficas, las que poseen textura bandeada (gneis) para efectos de ingeniería se pueden considerar masivas.

� La textura (fábrica) de las pizarras, filitas y esquistos se caracteriza por una marcada orientación preferencial de los minerales. En particular las pizarras son altamente fisiles y los esquistos talcosos, cloríticos y sericíticos son muy débiles y sus planos de esquistosidad están espaciados alrededor de 1 milímetro. Como materiales de fundación estas rocas responden de manera variable según el grado de meteorización o degradación mecánica en zonas de falla.

� Por lo general el buzamiento de los planos de foliación es superior a los 50° y las rocas metamórficas en general están expuestas en valles de laderas abruptas. Los cortes viales y otras excavaciones en tales valles son por lo general inestables.

� La textura del neis es bandeada y esta roca se comporta de manera similar al granito salvo si posee mucha mica en cuyo caso su calidad desmejora.

� La cuarcita y la hornfelsa son rocas metamórficas masivas de comportamiento similar al resto de rocas con fábrica cristalina masiva.


LAS ROCAS


� Finalmente el marmol se asemeja en comportamiento al de otras rocas carbonatadas. � Cuando los planos de foliación son verticales o muy inclinados y se orientan en la dirección

de la máxima pendiente de las laderas, es muy probable la ocurrencia de flujos canalizados y avenidas torrenciales. (carretera Bogotá-Villavicencio, por ejemplo)

� Como materiales de construcción el comportamiento de las rocas metamórficas masivas es bueno; apenas aceptable si son foliadas. En este último caso en la trituración se produce un alto porcentaje de partículas alargadas y / o planas.

� Cuando los planos de foliación son verticales o muy inclinados y se orientan en la dirección de la máxima pendiente de las laderas, es muy probable la ocurrencia de flujos canalizados y avenidas torrenciales, como ocurre en la carretera Bogotá-Villavicencio, en el tramo del río Negro, delante del viaducto de la Quebrada Chirajara.


LAS ROCAS


Tabla 5. XI. Clasificación de las Rocas Metamórficas

AGE�TES

Calor Proveniente de acción magmática, incremento en profundidad o fricción en zonas de esfuerzo o falla.

Presión Estática o equilibrada por sobrecarga; dinámica o desequilibrada por presiones diastróficas.

Fluidos químicamente activos

Cambios mineralógicos en el contacto de intrusiones.

TIP

OS REGIO�AL

[R]

Baja temperatura / epizona: La presión desequilibrada puede ser muy alta. Alta temperatura / mesozona: Presión desequilibrada alta. Muy alta temperatura / catazona: Presión hidrostática. En la mesozona la presión desequilibrada rebaja el punto de fusión de los minerales e incrementa su solubilidad. (Recristalización: desarrollo de cristales en la dirección de mínima presión: Esquistocidad)

CO�TACTO [C]

Reacciones químicas en las aureolas de contacto, es decir, las zonas en contacto con intrusiones (100 m. Aprox.)

ROCAS FOLIA

DAS

�OMBRE DE LA ROCA

COMPOSICIÓ� Y TEXTURA CARÁCTER

PIZARRA [R] PIZARRA MOTEADA [C]

Roca homogénea de grano fino; en algunos casos presenta vestigios de la estratificación original mostrando trazas de ésta a través de los planos de foliación; color gris / negro (material carbonoso), rojo / púrpura (óxidos de hierro y manganeso), verde (silicato ferroso). Se forma generalmente por metamorfismo regional a partir de lutitas y tobas.

Se exfolia con mucha facilidad en láminas muy delgadas de aspecto mate. Son inestables en excavaciones.

FILITA [R] Semejante a la pizarra pero con brillo lustroso y grano algo más grueso; generalmente poseen clorita, sericita, cuarzo y moscovita; tono verdoso.

Exfolia en láminas más gruesas; lustrosas.

ESQUISTO [R]

Esquistos cloríticos: Color verde; grano grueso; deriva de basaltos, andesitas, tobas y pizarras, gabros y otras rocas ferromagnesianas. Esquistos micáceos: Ricos en mosvcovita, cuarzo y biotita; color claro y aspecto brillante. Provienen de pizarras, tobas, arcosas y riolitas. Esquistos grafíticos: Ricos en grafito. Provienen de pizarras carbonosas.

Excelente clivaje a lo largo de planos paralelos con superficies planares a veces replegas, lo cual tiene gran influencia en la direccionalidad de su resistencia. Los esquistos en general poseen baja resistencia friccionante a lo largo de sus planos de foliación.

�EIS [R]

Roca bandeana (segregación mineral) de grano grueso; sólo si poseen alto contenido de mica se puede considerar como roca foliada. Provienen de rocas feldespáticas de grano grueso como granito, gabro, conglomerado y arenisca; o por alto grado de matamorfismo en la secuencia pizarra / esquisto a partir de lutitas.

El bandeamiento de estas rocas hace que en la práctica se comporten como rocas relativamente masivas.

A�FIBOLITA [R]

Roca metamórfica foliada compuesta de hornblenda y plagioclasa; a partir de rocas ígneas básicas y sedimentos calcáreos

Al igual que al neis, se le puede considerar masiva.

ROCAS

MASIV

AS

ESQUISTO MASIVO [R]

Esquisto cuarzo - feldespático de grano grueso, de alto grado de metamorfismo; esquistosidad poco desarrollada. Provienen de ígneas y sedimentarias.

Las rocas de este grupo son por lo general masivas y resistentes debido a que se exfolian y a que sus cristales están, por lo general, bien entrabados. Las de carácter básico son más degradables por acción del clima.

GRA�ULITA [R]

Semejante al anterior pero sin mica ni hornblenda. Si contiene piroxeno presenta coloración verde olivo o marrón por alteración.

CUARCITA [R]

Roca metamórfica cuarzosa con textura entrabada muy firme.

MÁRMOL [R]

Roca metamórfica calcárea con textura entrabada; dura pero frágil.

HOR�FELSA [C]

Rocas corneanas de grano fino, formadas en las aureolas de contacto de rocas plutónicas como granito, granodiorita y cuarzodiorita


LAS ROCAS


En ingeniería las rocas se pueden clasificar según su fábrica, un aspecto de la textura que se relaciona principalmente con el carácter de direccionalidad de la propiedades mecánicas de las rocas. En la tabla 5. XII se presenta la clasificación de las rocas según su fábrica y se comentan las características decomportamiento de cada grupo. Nótese que esta clasificación reagrupas las rocas de una manera muy conveniente.

Tabla 5. XII FÁBRICA DE LAS ROCAS

CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS POR SU FÁBRICA Cristalina masiva (CM)

Ejemplos: Granito Cuarcita

Caliza cristalina

Rocas de cualquier origen, con cristales fuertemente entrabados. Entre las ígneas, las plutónicas son más uniformes en su calidad, con alta resistencia y mínima deformabilidad; las volcánicas (lavas y piroclástos) pueden poseer alta porosidad y su rango de calidad es variable8. Entre éstas últimas las diabasas son muy poco porosas y poseen la calidad más uniforme entre todas las rocas ígneas. La resistencia de la caliza micrita (sedimentaria) y la cuarcita (metamórfica) es comparable a la del granito.

Cristalina foliada (CF)

Ejemplos: Pizarra Filita

Esquisto

Rocas metamórficas con cristales entrelazados y orientación preferencial, lo cual les imparte a estas rocas direccionalidad en las propiedades mecánicas. Son también muy resistentes y poco deformables pero su calidad es algo variable; dependiendo de que las su resistencia se solicite en la dirección de la foliación (menos resistentes y deformables) o perpendicularmente a ésta (más resistentes y deformables.)

Clástica cementada (CCe)

Ejemplo:

ARENISCA

Sedimentarias de la fracción gruesa (SFG), con calidad muy abierta; ninguna roca de este grupo comparte la calidad de las mejores rocas cristalinas masivas. Su calidad depende de la calidad del cementante y del empaquetamiento de sus granos; pueden tener direccionalidad de las propiedades mecánicas, en el caso de presentar alto contenido de micas, hidromicas o arcilla.

Clástica Cementada (Cco)

Ejemplo LUTITA

Sedimentarias de la fracción fina (SFF), con calidad muy abierta; ninguna roca de este grupo comparte la calidad de las mejores rocas cristalinas masivas. Su calidad depende del grado de consolidación diagenética y de la calidad del cementante.

8 La diabasa (roca volcánica), posee la más alta resistencia entre las ígneas; el basalto y las andesita son

de calidad variable.


LAS ROCAS


TALLER DE RECONOCIMIENTO DE MINERALES TALLER DE RECONOCIMIENTO DE MINERALES TALLER DE RECONOCIMIENTO DE MINERALES TALLER DE RECONOCIMIENTO DE MINERALES

DEFINICIONES

MINERAL: sustancia inorgánica natural de composición química y estructura

definidas. La estructura definida de los minerales se manifiesta en la Forma

Cristalina que posee la gran mayoría de ellos.

El petróleo y el carbón no son minerales, pues son materiales orgánicos

No todos los minerales son cristalinos (algunos minerales son amorfos)

El mineral se puede expresar en una fórmula química, ejemplo: Ej: SiO2

Existen dos grupos: Minerales Formadores de rocas y otros de interés

En los minerales cristalinos los átomos y moléculas se agrupan en forma organizada, con formas geométricas definidas de caras y ángulos entre sus caras similares. Ejemplo: Cristales de Cuarzo

En los minerales amorfos Los atomos y moléculas no tiene oportunidad de organizarse cuando el mineral se forma, por lo cual no se forman cristales. Ej: Obsidiana


LAS ROCAS


LOS MINERALES FORMAN ROCAS

Las rocas son agregados de uno o más minerales, es decir son mezclas

de minerales en las cuales cada componente mineral conserva sus

propiedades. Ej.: el granito está constituido por cuarzo, horblenda y

feldespato.

Los grupos más importantes de minerales son:

Silicatos (SiO4) -4 (Formadores de rocas y otros de interés para el Ingeniero

Óxidos e Hidróxidos: Hematina (Fe), Limonita ó Goetita (Fe-hidratado) y

Gibsita (Al)

Carbonatos (CO3)-2 : Calcita (Ca), Dolomita(Ca,Mg)

Sulfatos (SO4)-2 : Yeso (Ca-Hidratado), Anhidrita (Ca)

Sulfuros (S)-2 Pirita (Fe)

Haluros sal común Na Cl


LAS ROCAS


SILICATOSSILICATOSSILICATOSSILICATOS

Minerales constituidos por sílicio y oxígeno, la mayor parte de ellos además

con uno o más minerales metálicos, con o sin hidrógeno.

Los átomos de oxígeno con carga negativa se enlazan entre si con

cationes metálicos que aportan cargas positivas(A) para formar

estructuras químicamente estables. Ej: tetraedros individuales ligados

con iones cargados positivamente (B).

( (B)

(A)

La unidad fundamental de los silicatos es el tetraedro de Sílica. Un ión con carga negativa de menos 4, constituido por por un átomo de sílice en el centro y cuatro oxígenos en las puntas del tetraedro


LAS ROCAS


ESTRUCTURAS CRISTALINASESTRUCTURAS CRISTALINASESTRUCTURAS CRISTALINASESTRUCTURAS CRISTALINAS

Los tetraedros de Sílica pueden presentarse de manera independiente (ej.:

OLIVINO), o formar varios tipos de estructuras en las cuales los átomos de los átomos de los átomos de los átomos de

oxígeno son compartidos de manera variaboxígeno son compartidos de manera variaboxígeno son compartidos de manera variaboxígeno son compartidos de manera variablelelele por los átomos de silicio de los

tetraedros adyacentes.

1.1.1.1. CADENAS SIMPLES CADENAS SIMPLES CADENAS SIMPLES CADENAS SIMPLES

Cada átomo de sílice está rodeado por 4 átomos de oxígeno y dos de los 4 dos de los 4 dos de los 4 dos de los 4

átomos de oxígeno están unidos con otros átomos de sílice mientras que los átomos de oxígeno están unidos con otros átomos de sílice mientras que los átomos de oxígeno están unidos con otros átomos de sílice mientras que los átomos de oxígeno están unidos con otros átomos de sílice mientras que los

otros dos no.otros dos no.otros dos no.otros dos no. (ej.: AUGITA)(ej.: AUGITA)(ej.: AUGITA)(ej.: AUGITA)

La conexión a través de los iones de oxígeno compartidos La conexión a través de los iones de oxígeno compartidos La conexión a través de los iones de oxígeno compartidos La conexión a través de los iones de oxígeno compartidos une une une une los tetraedroslos tetraedroslos tetraedroslos tetraedros

en las esrtructuras e cadena.en las esrtructuras e cadena.en las esrtructuras e cadena.en las esrtructuras e cadena.


LAS ROCAS


2222 CADENAS DOBLESCADENAS DOBLESCADENAS DOBLESCADENAS DOBLES

(Ej.: HORNBLENDA)

3 LAMINAS 3 LAMINAS 3 LAMINAS 3 LAMINAS 4. REDES TRIDIMENSIONALES4. REDES TRIDIMENSIONALES4. REDES TRIDIMENSIONALES4. REDES TRIDIMENSIONALES

(Ej.: MICAS) (Ej.: (FELDSPATOS Y CUARZO)

En el caso de las estructura laminar aumenta el número de iones de oxígeno

compartidos y en el caso de la estructura tridimensional todos los ionesde

oxígeno están compartidos. Es decir: la proporción de iones de silicio-

oxígeno (relación Si:O) difiere en los diferentes silicatos. El Olivino esta

formado por tetraedros aislados y la relación Si:O es 1:4; en la Augita (cadena

simple) esa relación es 1:3 y en el cuarzo (red tridimensional) la misma

relación es 1:2. Entre más iones de oxígeno se compartanEntre más iones de oxígeno se compartanEntre más iones de oxígeno se compartanEntre más iones de oxígeno se compartan los silicatoslos silicatoslos silicatoslos silicatos, mayor , mayor , mayor , mayor

será la cantidad de silicio en la estructura del silicatoserá la cantidad de silicio en la estructura del silicatoserá la cantidad de silicio en la estructura del silicatoserá la cantidad de silicio en la estructura del silicato y y y y así mismo las así mismo las así mismo las así mismo las

estabilidad químicaestabilidad químicaestabilidad químicaestabilidad química....

PLANOS DE CLIVAJE O EXFOLIACIÓN

MUCHOS MINERALES TIENDEN A ROMPERSE MÁS FÁCILMENTE A LO LARGO DE

PLANOS CON ENLACES DÉBILES. LA MICA TIENE ENLACES DÉBILES EN UNA

DIRECCIÓN; OS ANFIBOLES PRESENTAN DOS PLANOS A 60° Y 120° Y LOS


LAS ROCAS


FELDSPATOS DOS PLANBOS A 90°. LOS CRSTALES DE CUARZO NO SE

EXFOLIAN; EN ESTE CASO NO SE FRACTURAN SIGUIENGO LAS CRAS

CRISTALINAS.

MINERALES FORMADORES DE ROCASMINERALES FORMADORES DE ROCASMINERALES FORMADORES DE ROCASMINERALES FORMADORES DE ROCAS COMPOSICIÓN QUÍMICA, CLIVAJE Y ESTRUCTURA DE LOS SILICATOS

FORMADORES DE ROCAS.


LAS ROCAS


GRUPOS DE SILICATOSGRUPOS DE SILICATOSGRUPOS DE SILICATOSGRUPOS DE SILICATOS

A) FERROMAGNESIANOS

OSCUROS, PESADOS, MÁS INESTABLES QUÍMICAMENTE

b) NO FERROMAGNESIANOS

CLAROS. LIGEROS. MÁS ESTABLES QUÍMICAMENTE


LAS ROCAS


SUSCEPTIBILIDAD QUÍMICA DE LOS SILICATOS FORMADORES DE ROCAS

Está determinada por la relación Sílice:Oxígeno de los minerales. Entre menos

átomos de sílice por cada átomo de oxígeno posean, el mineral es más

susceptible a descomponerse químicamente.

Minerales compuestos de tetraedros de sílica poseen en su esrtuctura

cristalina 1 atomo de sílice por cada 4 de oxígeno (relación Si:O 1:4)

son los más susceptibles (ej olivino)

En los minerales conformados por cadenas simples la relación Si:O es

1:3 puesto que tiene dos oxígenos compartidos.

En los minerales conformados por redes tridimensionales la relación

Si:O es 1:2 y son los menos susceptibles químicamente. Ej: Cuarzo


LAS ROCAS


OXIDOS E HIDRÒXIDOS OXIDOS E HIDRÒXIDOS OXIDOS E HIDRÒXIDOS OXIDOS E HIDRÒXIDOS

HEMATINA Fe2 O3

LIMONITA O GOETITA FeO (OH) Fe2 O3. n H2 O GIBSITA (Bauxita) Al O (OH)


LAS ROCAS


CARBONATOS CARBONATOS CARBONATOS CARBONATOS

Dolomita Caliza

SULFATOS SULFATOS SULFATOS SULFATOS

Yeso Anhidrita

Calcita


LAS ROCAS


SULFUROS SULFUROS SULFUROS SULFUROS

Pirita Galena

HALUROS HALUROS HALUROS HALUROS

Sal


LAS ROCAS


IDENTIFICACIÓN DE LOS MINERALES IDENTIFICACIÓN DE LOS MINERALES IDENTIFICACIÓN DE LOS MINERALES IDENTIFICACIÓN DE LOS MINERALES

FOFOFOFORMA CRISTALINA RMA CRISTALINA RMA CRISTALINA RMA CRISTALINA

BRILLO O LUSTRE BRILLO O LUSTRE BRILLO O LUSTRE BRILLO O LUSTRE

Lustre Metálico Lustre no metálico (Opaco)Lustre Metálico Lustre no metálico (Opaco)Lustre Metálico Lustre no metálico (Opaco)Lustre Metálico Lustre no metálico (Opaco)


LAS ROCAS


COLOR COLOR COLOR COLOR

El color no es característico

COLOR DE LA RAYA COLOR DE LA RAYA COLOR DE LA RAYA COLOR DE LA RAYA

El color de la raya si es característico.


LAS ROCAS


DUREZA RELATIVA DUREZA RELATIVA DUREZA RELATIVA DUREZA RELATIVA

La dureza está relacionada con la resistencia y la abrasividad de las rocas.

Escala deEscala deEscala deEscala de MMMMohsohsohsohs

Escala de dureza

Relativa

Mineral Dureza relativa

comparativa

1 Talco

2 Yeso

2,5 UÑA

3 Calcita

4 Florita

5 Apatito

6,5 ACERO

6 Ortoclasa

7 Cuarzo

8 topacio

9 Corindón

10 diamante


LAS ROCAS


CLIVAJE CLIVAJE CLIVAJE CLIVAJE

FRACTURA FRACTURA FRACTURA FRACTURA


LAS ROCAS


DENSIDAD DENSIDAD DENSIDAD DENSIDAD

Los minerales Ferromagnesianos son las pesados (Densidad >3)

Los minerales no ferromagnesianos son más livianos (Densidad <3)

REACCIÓN AL ACIDO REACCIÓN AL ACIDO REACCIÓN AL ACIDO REACCIÓN AL ACIDO

La calcita efervese cuando se aplica gotas de ácido diluido en la calcita

o en la caliza, En el caso de la dolomita solo efervese si el mineral se

pulveriza. Se dice entonces que la calcita (Caliza) es soluble en ácido

diluido.


LAS ROCAS


TALLER DE TALLER DE TALLER DE TALLER DE RECONOCIMIENTO DE RECONOCIMIENTO DE RECONOCIMIENTO DE RECONOCIMIENTO DE ROCASROCASROCASROCAS

Textura de rocas igneas plutónicas y volcánicas efusivas Textura de rocas igneas plutónicas y volcánicas efusivas Textura de rocas igneas plutónicas y volcánicas efusivas Textura de rocas igneas plutónicas y volcánicas efusivas

4444

Textura Fanerítica: Grano grueso. Holocristalina: solo cristales. Un tiempo lento de cristalización y cristales grandes. La roca puede tener cualquier composición. Se da en rocas plutónicas las cuales se forman a gran profundidad y después quedan expuestas por denudación. Textura Afanítica: grano fino. Hipocristalina: vidrio y cristales. Un tiempo rápido de cristalización y cristales pequeños o vidrio. La roca puede tener cualquier composición. Se da rocas volcánicas efusivas (lava vertida por los volcanes que se enfría y consolida); se forman en superficie en el fondo del mar o sobre el continente. Textura vítrea: sin cristales (solo vidrio) Holohialina: . Un tiempo extremadamente rápido de enfriamiento. La roca puede tener cualquier composición. Se da también En rocas efusivas. Textura vesicular: textura porosa, propia de algunas rocas piroclásticas. Los poros se forman por escape rápido de grandes cantidades de gas en el momento que se enfrían los piroclastos.


LAS ROCAS


COMPOSICIÓN ROCAS IGNEAS

DE IZQUIERDA A DERECHADE IZQUIERDA A DERECHADE IZQUIERDA A DERECHADE IZQUIERDA A DERECHA CAMBIA LA COMPOSICIÓN QUÍMICA Y MINERAL (GRANITO-RIOLITA; DIORITA-ANDESITA; GABRO-

BASALTO. SE PASA GRADUALMENTE DE COLOR CLARO A COLOR OSCURO (EL PORCENTAJE DE SÍLICE DISMINUYE)

DE ARRIBA ABAJODE ARRIBA ABAJODE ARRIBA ABAJODE ARRIBA ABAJO CAMBIA LA TEXTURA. SE PASA DE GRANO GRUESO A GRANO FINO: GRANITO-RIOLITA Y GABRO-BASALTO.


LAS ROCAS


GRANITO

DIORITA

GABRO


LAS ROCAS


RIOLITA

ANDESITA

BASALTO


LAS ROCAS


SECCIÓN DELGADA GRANITO

SECCIÓN DELGADA DIABASA


LAS ROCAS


EJEMPLOS DE (PIROCLASTOS) TEFRA

PUMITA CENIZAS Y LAPILLI

BOMBA


LAS ROCAS


CLASIFICACICLASIFICACICLASIFICACICLASIFICACIÓÓÓÓN ROCAS ÍGNEAS PLUTÓNN ROCAS ÍGNEAS PLUTÓNN ROCAS ÍGNEAS PLUTÓNN ROCAS ÍGNEAS PLUTÓNICAS Y VOLCÁNICAS EFUSIVASICAS Y VOLCÁNICAS EFUSIVASICAS Y VOLCÁNICAS EFUSIVASICAS Y VOLCÁNICAS EFUSIVAS

CLASIFICACIÓN QUÍMICA CLASIFICACIÓN QUÍMICA CLASIFICACIÓN QUÍMICA CLASIFICACIÓN QUÍMICA

CONTENIDO DE SÍLICE %CONTENIDO DE SÍLICE %CONTENIDO DE SÍLICE %CONTENIDO DE SÍLICE %

FÉLSICAS ÁCIDAS FÉLSICAS ÁCIDAS FÉLSICAS ÁCIDAS FÉLSICAS ÁCIDAS

INTERMEDIASINTERMEDIASINTERMEDIASINTERMEDIAS

MÁFICAS BÁSICAS MÁFICAS BÁSICAS MÁFICAS BÁSICAS MÁFICAS BÁSICAS

ULTRABÁSICAS ULTRAMÁFICASULTRABÁSICAS ULTRAMÁFICASULTRABÁSICAS ULTRAMÁFICASULTRABÁSICAS ULTRAMÁFICAS

> 66 > 66 > 66 > 66

66 66 66 66 –––– 52525252

52 52 52 52 –––– 45 45 45 45

< 45< 45< 45< 45


LAS ROCAS


CLASIFICACIÓN DE LA ROCAS ÌGNEAS PIROCLÀSTICA CLASIFICACIÓN DE LA ROCAS ÌGNEAS PIROCLÀSTICA CLASIFICACIÓN DE LA ROCAS ÌGNEAS PIROCLÀSTICA CLASIFICACIÓN DE LA ROCAS ÌGNEAS PIROCLÀSTICA

CLASIFICACIÓN DE ROCAS PIROCLÁSTICAS

TIPO DE TEFRA ROCA PIROCLASTICA

TOBA

CENIZA PREDOMINANTE

TOBA-LAPILLI

LAPILLI PREDOMINANTE

TOBA – BRECHA

25% - 75% BLOQUES Y/ O BOMBAS

BRECHA PIROCLÁSTICA

AL MENOS 75% DE BLOQUES Y BOMBAS

AGLOMERADO

AL MENOS 75% DE BOMBAS


LAS ROCAS


ORIGEN DE LAS ESTRUCTURAS PRIMARIAS

DE LAS ROCAS ÍGNEAS PLUTÓNICAS

ROCA BASÁLTICA DE LA PLACA OCEÁNICA DESCIENDE POR DEBAJO DE LA PLACA CONTINENTAL A ZONAS DE ALTA TEMPERATURA Y ALLI FUNDE PARA FORMAR MAGMA. EL MAGMA, MÁS LIVIANO QUE LA ROCA ENCAJANTE, ASCIENDE Y PENETRA LA CORTEZA. CUANDO ALCANZA ZONAS DE BAJA TEMPERATURA RELATIVA SE ENFRÍA Y SE FORMAN ROCAS PLUTÓNICAS POSTERIORMENTE ESAS ROCAS PLUTÓNICAS SON EXPUESTAS POR EROSIÓN.


LAS ROCAS


ACTIVIDAD VOLCÁNICA

SI EL MAGMA ALCANZA LA SUPERFICIE PIERDE SUS GASES Y SE CONVIERTE EN LAVA. LA CUAL ES ARROJADA POR LOS VOLCANES PARA FORMAR ROCAS EFUSIVAS O PIROCLÁSTICAS SE OBSERVA UNA EMISIÓN DE LAVA UN ESTRATOVOLCÁN ARROJA DE MANERA ALTERNA LAVAS Y PIROCLASTOS QUE SE DISPONEN EN CAPAS. ES COMÚN EN EMISIONES DE LAVAS ÁCIDAS, LAS CUALES POR SER MUY VISCOSAS SE CONCENTRAN CON GRAN PRESIÓN EN LAS CHIMENEAS VOLCÁNICAS Y LUEGO EMERGEN VIOLENTAMENTE.


LAS ROCAS


FORMAS PRIMARIAS DE YACIMIENTO FORMAS PRIMARIAS DE YACIMIENTO FORMAS PRIMARIAS DE YACIMIENTO FORMAS PRIMARIAS DE YACIMIENTO

DE LAS ROCAS PLUTÓNICASDE LAS ROCAS PLUTÓNICASDE LAS ROCAS PLUTÓNICASDE LAS ROCAS PLUTÓNICAS

BATOLITO EXPUESTO POR EROSIÓN. LOS BATOLITOS SON MUY EXTENSOS: PUEDEN ALCANZAR VARIOS CIENTOS DE KILÓMETROS DE DIÁMETRO. ESTÁN CONSTITUPIDOS POR ROCAS GRANÍTICAS, PRINCIPALMENTE GRANODIORITA, CUARZO DIORITA, CUARZOMONZONITA Y GRANITO Y SE LOCALIZAN EN LOS NÚCLEOS DE ALGUNAS CORDILLERAS LOS DIQUES SON INTRUSIONES TABULARES QUE ATRAVIESAN ROCAS SEDIMENTARIAS. SU ESPESOR ES PEQUEÑO: DESDE ALGUNOS CENTÍMETROS HASTA UNOS POCOS METROS. SU COMPOSICIÓN ES MUY VARIADA. LOS MANTOS TAMBIÉN SON TABULARES PERO EN VEZ DE ATRAVESAR LOS ESTRATOS SE ACOMODAN ENRE ELLOS


LAS ROCAS


BLOQUE DIAGRAMA MOSTRANDO DIFERENTE TIPOS DE

PLUTONES


AS ROCAS


FORMAS DE YACIMIENTO ROCAS ÍGNEAS

ROCAS VOLCÁNICAS

DIACLASAMIENTO COLUMNAR EN BASALTOS

TÚNELES EN BASALTOS


AS ROCAS


ROCAS SEDIMENTARIASROCAS SEDIMENTARIASROCAS SEDIMENTARIASROCAS SEDIMENTARIAS

A) SILÍCEAS

ARENISCA CUARZOSA

ARENISCA FELDESPÁTICA (ARCOSA)


AS ROCAS


CONGLOMERADO

BRECHA


AS ROCAS


CHERT O LIDITA

AFLORAMIENTO DE CHERT


AS ROCAS


B) ARCILLOSAS

LIMOLITA

SHALE


AS ROCAS


C) CALCÁREAS

CALIZA CRISTALINA

CALIZA ORGÁNICA O BIÓGEMA


AS ROCAS


ROCAS METAMÓRFICASROCAS METAMÓRFICASROCAS METAMÓRFICASROCAS METAMÓRFICAS

METAMORFISMO REGIONAL: INCREMENTO DE TEMPERATURA Y PRESIÓN CON

LA PROFUNDIDAD, BAJO EL EFECTO DE PRESIONES EJERCIDAS POR OTRAS

ROCAS. (FIGURAS 1 Y 2). LAS PRESIONES SON DESEQUILIBRADAS BAJO LA

INFLUENCIA DE FUERZAS TECTÓNICAS (FIGURA 3)

Fig 1. Incremento de Tempertura Fig. 2 Incremento de Presión

Fig 3. Efecto combinado de la sobrecarga y las cargas tectónicas.


AS ROCAS


METAMORFISMO DE CONTACTO. SE FORMAN ROCAS METAMÓRFICAS DEBIDO

AL CALOR Y LA ACTIVIDAD DE SOLUCIONES QUÍMICAS ACTIVAS EN LOS SITIOS

DONDE LOS MAGMAS SE EMPLAZAN

Figura 4 Metamorfismo de contacto

METAMORFISMO DINÁMICO. SE DA EN LAS ZONAS DE FALLA DONDE LAS

ROCAS SE DESTROZAN POR CIZALLAMIENTO CON CAMBIOS MINERALÓGICOS

MUY VARIANDOS (SECUENCIA CATACLASITA, CLASTOMILONITA, MILONITA,

FILONITA)

Figura 5 Roca cizallada en zona de falla


AS ROCAS


LA MAYOR PARTE DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS SE DEBEN A

METAMORFISMO REGIONAL Y SON DE DOS TIPOS: CRISTALINAS FOLIADAS Y

CRISTALINAS MASIVAS

A) FOLIADAS

PIZARRA -FILITA


AS ROCAS


ESQUISTO

B) BANDEADAS

GRANITO-NEIS


AS ROCAS


C) MASIVAS

MÁRMOL CUARCITA

METAMÓRFICA CRISTALINA MASIVA METAMÓRFICA CRISTALINA

MASIVA

METAMORFISMO DE CALIZA METAMORFISMO DE

ARENISCA


AS ROCAS


SECCIONES DELGADAS

CONTRASTE ENTRE ROCAS METAMÓRFICAS FOLIADAS Y ROCAS

METAMÓRFICAS MASIVAS

CUARCITA: MASIVA

CRISTALES ENTRABADOS COMO EN EL GRANITO

ESQUISTO: FOLIADA

CRISTALES ORIENTADOS


AS ROCAS


AFLORAMIENTOS TÍPICO DE PIZARRAS

4 5 Minerales Rocas

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