LOS MATERIALES DEL SISTEMA TIERRA: MINERALES Y ROCAS

Mara del Carmen Cabrera SantanaFrancisco Jos Prez Torrado

Universidad de Las Palmas de Gran Canaria

1. DEFINICIONES BSICAS

Cristal, mineral, vdrio

Roca, textura, paragnesis

Sistema, fase

2. CLASIFICACIN DE LOS MINERALES

Problemas taxonmicos y de nomenclatura

Criterios de clasificacin. La Clasificacin de Dana

Minerales formadores de rocas

3. CLASIFICACIN DE LAS ROCAS

Problemas taxonmicos y de nomenclatura

Los tres grandes grupos de rocas

El Ciclo Petrolgico moderno Tectnica de Placas

DEFINICIONES BSICAS - I

CRISTALSlido resultado del ordenamiento de tomos, iones o molculas que lo constituyen en las tresdimensiones del espacio. Guardan una relacin geomtrica definida, aunque puedan tenerimperfecciones

MINERALSustancia slida e inorgnica natural que posee una composicin qumica fija ovariable dentro de unos lmites estrechos y que posee un ordenamiento atmicotridimensional y sistemtico

MINERALOIDESlido o lquido natural inorgnico en estado amorfo

VDRIOLquido polimerizado inorgnico (natural o no) en estado amorfo

DEFINICIONES BSICAS - II ROCAAgregado natural, ms o menos coherente y multigranular, formado por uno o mscomponentes slidos (minerales, clastos, fsiles, etc). Una roca es un sistema termodinmicometaestable, cuyas fases minerales y sus relaciones texturales pueden reflejar los diferentesambientes fsico-qumicos por los que ha pasado el material hasta el momento actual

TEXTURAConjunto de factores geomtricos (tamao de grano, grado de cristalinidad, forma, etc.) definidos por losdiferentes componentes (minerales, clastos, fsiles, etc) de una roca

PARAGNESISAsociacin mineral estable en una determinada roca condicionada por similares condiciones fsico-qumicas (T, P, pH, Eh, etc)

FASEToda parte homognea de un sistema que puede extraerse de l mecnicamente

SISTEMAFraccin aislada del universo, en la que se analizan los cambios producidos por parmetros externos. Unsistema puede ser:

Sistema cerrado: slo transferencia de energa entre el exterior y el sistema

Sistema abierto: transferencia de energa y masa entre ambos

Sistema aislado: sin ningn tipo de transferencia. Utpico

PROPIEDADES PARA EL DIAGNSTICO DE LOS MINERALES

MTODOS QUMICOS Provocar reacciones qumicas para determinar elementos caractersticos Muy agresivas y en desuso

MTODOS FSICOS Mayor sensibilidad, rapidez y poco agresivos Muy diversos. Los ms comunes: pticos, Difractomtricos,

Espectroscpicos y Trmicos

Pasos y mtodos fsicos para el estudio de los minerales

Tablas tomadas de

Galn y Mirete (1979)

CLASIFICACIN DE LOS MINERALES

Existen ms de 4400 minerales (especies y variedades), pero an sesiguen descubriendo nuevos

Taxonoma: no hay orden jerrquico completo Clases, Subclases, Grupos, Especies [series isomorfas], Variedad

Nombre de los minerales: no hay reglas Terminacin ita Nombres tradicionales

Criterios de clasificacin: incompatibles entre s Composicin qumica Estructura cristalina Gnesis (ambiente de formacin)

J.D. Dana (1837) clasific los minerales en base a sus radicales aninicos.Originalmente propuso 8 clases, pero en la actualidad se han elevado a 12

1. Elementos nativos

2. Sulfuros (S2-)

3. Sulfosales (combinacin del S con As y Sb)

4. xidos e Hidrxidos (O2- y OH- )

5. Haluros (Cl -, F -, Br , I -)

6. Carbonatos ([CO3] 2-)

7. Nitratos ([NO3] 2-)

8. Boratos ([BO3] 2-)

9. Fosfatos ([PO4] 3-)

10. Sulfatos ([SO4] 2-) y Cromatos ([CrO4] 2-)

11. Wolframatos ([WO4] 2-) y Molibdatos ([MoO4] 2-)

12. Silicatos ([SiO4] 4-)

CLASIFICACIN DE LOS MINERALES

SEGN LA PROPORCIN EN LA QUE APARECEN EN LAS ROCAS

MINERALES FUNDAMENTALES: Presentes siempre en las rocas en proporciones > 5%MINERALES ACCESORIOS: Casi siempre presentes en las rocas pero en pequeas proporciones (< 5%)MINERALES ACCIDENTALES: Aparecen slo ocasionalmente en las rocas y en escasas proporciones

SEGN EL MOMENTO DE FORMACIN

MINERALES PRIMARIOS: Formados en el mismo momento de generacin de la rocaMINERALES SECUNDARIOS: Originados con posterioridad a la formacin de la roca, a partir de la alteracin de minerales primarios

MINERALES FORMADORES DE ROCAS

Tablas tomadas de Galn y Mirete (1979)

PRINCIPALES MINERALES PETROGENTICOS EN LA CORTEZA TERRESTRE

Tablas tomadas de Galn y Mirete (1979)

Distribucin global de los minerales en la corteza terrestre

PRINCIPALES MINERALES PETROGENTICOS EN LA CORTEZA TERRESTRE

Figura tomada de Tarbuck y Lutgens (2005)

Tetraedro de Si: estructura bsica de los silicatos

LOS SILICATOS MINERALES CONSTRUCTORES DE ROCAS

XmYn(ZpOq)Wr

X = iones grandes, carga dbil, con n coordinacin cbica (8) o superior con el oxgeno (Na, Ca, K, Rb, Ba)

Y = iones medianos, divalentes a tetravalentes, en coordinacin octadrica (6) (Al, Fe2+, Fe3+, Mg, Ti, Mn)

Z = iones pequeos, con fuerte carga en coordinacin tetradrica (4) (Si, Al)

O = es el oxgeno

W = grupos aninicos adicionales tales como OH, Cl, F, etc.

p:q = subndices que dependen del grado de polimerizacin de los silicatos

m, n, r = dependen de la condicin de neutralidad elctrica de todo cristal

Figura tomada de Tarbuck y Lutgens (2005)

Tabla tomada

de Clein y Hurlbut (1997)

PROPIEDADES GENERALES DE LOS SILICATOS

CRISTALOGRAFA En general, simetra baja

45% monoclnicos; 20% rmbicos; 10% tetragonales; 9% triclnicos; 9% cbicos; 7% hexagonales-trigonales

DENSIDAD En general, disminuye al aumentar el grado de polimerizacin

Nesosilicatos pueden alcanzar valores de hasta 5 gr/cm3, mientras que en los Tectosilicatos de 2-3 gr/cm3

DUREZA En general, disminuye al aumentar el grado de polimerizacin

EXFOLIACIN Muy marcada en Filosilicatos (1 juego de planos) y en Inosilicatos (2 juegos de planos)

Poco marcada o nula en Nesosilicatos y Tectosilicatos (3 juegos)

TEMPERATURA DE FORMACIN En general, disminuye al aumentar el grado de polimerizacin

Los silicatos se encuentran en todos los ambientes petrogenticos: magmticos, metamrficos y sedimentarios

POLIMERIZACIN DE LOS SILICATOS

SUBCLASE ESTRUCTURA RADICAL ANIONICO Si:O

NESOSILICATOS (SiO4)4- 1:4

SOROSILICATOS (Si2O7)6- 2:7

CICLOSILICATOS

Anillos de 3 (Si3O9)6-

1:3Anillos de 4 (Si4O12)8-

Anillos de 6 (Si6O18)12-

INOSILICATOSCadenas Sencillas (Si2O6)4- 1:3

Cadenas Dobles (Si4O11)6- 4:11

FILOSILICATOS (Si4O10)4- 2:5

TECTOSILICATOS (SiO2) 1:2

POLIMERIZACIN DE LOS SILICATOS

Figura tomada de

Tarbuck y Lutgens (2005)

PASOS PARA EL ESTUDIO DE LAS ROCAS Y DISCIPLINAS INVOLUCRADAS

Figura tomada de Raymond (2002)

Figura tomada de Castro Dorado (1989)

3 grandes clases: gneas o Magmticas,Sedimentarias y Metamrficas Criterios de clasificacin: independientes entrecada clase de roca (incluso entre subclases) Nombre de las rocas: no hay reglas

SedimentariasMagmticas

MetamrficasDistribucin proporcional en reas

SedimentariasMagmticas

Metamrficas

Distribucin proporcional en volmenes

DISTRIBUCIN EN LA CORTEZA

Los afloramientos de rocas sedimentariassuponen, aproximadamente, el 66% de la superficetotal de la corteza. El restante 34% se lo repartencasi por igual rocas magmticas y metamrficas. Si se considera el volumen, las rocassedimentarias solo suponen el 4,8% de la corteza. En el global de La Tierra, este volumen de rocassedimentarias se reduce a un 0,013 - 0,027%

CLASIFICACIN DE LAS ROCAS

Grfico1661519Hoja1664.815401955.2100100Hoja1Hoja2Hoja3Grfico24.84055.2Hoja1664.815401955.2100100Hoja1Hoja2Hoja3

PATRONES TEXTURALES COMO BASE PARA LA CLASIFICACIN DE ROCAS

Figura tomada de Castro Dorado (1989)

LMITES

Figuras tomadas de Liesa y Alas (1999)

SEDIMENTARIAS METAMRFICAS: final diagnesis metamorfismo grado muy bajo. En lamayora de los protolitos entre 100-150C (lnea muerta: desaparicin hidrocarburos ytransformacin restos vegetales en carbn) Minerales ndices: zeolitas (pero algunas zeolitasson metamrficas y otras sedimentarias)

METAMRFICAS GNEAS: inicio de la anatexia entre 700-900C a P corticales (curva Q-Ab-Oren presencia de agua) - Extraccin del lquido magmtico > 7% fusin parcial (gradacinimperceptible entre migmatitas y granitos) Para protolitos mficos, el inicio de la fusin seretrasa a mayores temperaturas

EL CICLO PETROGENTICO ACTUAL

PLUTNICAS: Solidificacin del magma en el subsuelo (altas T y P) en periodos dilatados de tiempo VOLCNICAS: Solidificacin del magma en la superficie (T y P ambientales) de forma muy rpida

SUBVOLCNICAS (FILONIANAS): Conductos de emisin del magma hacia la superficie. Caractersticasintermedias

ROCAS MAGMTICAS

ROCAS MAGMTICAS

Fotos tomadas de http://www.ucm.es/info/diciex/programas/las-rocas/

Lava pahoe-hoe (Hawai)

Dique (La Gomera)

http://www.ucm.es/info/diciex/programas/las-rocas/rocasypaisaje/plutonicas/images/pedriza_jpg.jpg

Olivino Mg - Fe Ca plagioclasa

Mg piroxeno

Mg-Ca piroxeno

anfibol

biotita

(Esp

inel

a)

Feldespato Kmoscovita

Cuarzo vs Feldespatoides

Na plagioclasa

Ca-Na plagioclasa

Na-Ca plagioclasa

CRISTALIZACIN FRACCIONADA DE LOS MAGMAS

SERIES DE REACCIN DE BOWEN (1922)

ROCAS MAGMTICAS

ROCAS MAGMTICAS

Figura tomada de Schminck