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Tema III: Los materiales terrestres: fundamentos litológicos del relieve
Litología. Factores litológicos del relieve.
Introducción
Tipos de rocas: criterios de clasificación.
Rocas sedimentarias:
. Procedencia, origen y formación. . Clasificación : - detríticas: conglomerados, areniscas y arcillas
- químicas : férricas, carbonatadas, silíceas y evaporitas
- orgánicas o biogénicas: calcáreas, silíceas, carbonatadas.
Rocas magmáticas:
. Origen: magma . Clasificación: intrusivas y efusivas.
Rocas metamórficas:
. Metamorfismo: térmico y por presión. . Clasificación
Introducción.
La Litología se define como el material o conjunto de materiales que forman la estructura geológica e influye en el relieve a través de su naturaleza, de sus caracteres mecánicos, físicos, químicos y de su forma de yacimiento.
Diferencia entre minerales y rocas.
Minerales : son compuestos naturales en su mayoría cristalinos , cuyos agregados dan lugar a los tres grandes grupos de rocas, sedimentarias, magmáticas y metamórficas.
La caracterización de un mineral está en función de:
. su composición química . su geometría en la disposición de sus elementos . de la naturaleza de las fuerzas que les unen En definitiva de su disposición estructural.
Definición : compuesto químico natural, generalmente cristalino, cuya composición química es fija o variable dentro de unos límites previamente establecidos, ó una porción de materia sólida, natural y homogénea en todas sus partes: sílice, galena, dolomita, calcita... A su vez los componentes de los minerales son elementos químicos entre los que predominan abrumadoramente el oxígeno, el silicio y el aluminio y tienen una presencia importante el hierro, el calcio, el magnesio, el sodio y el potasio.
El concepto de roca hace referencia a todo nivel de la corteza terrestre, sea cual fuere su estado físico : sólido, líquido y gaseoso.
Definición de roca : Todo agregado mineral (compacto, formando masa dura o suelta ) que se encuentra en la superficie terrestre. Son asociaciones estables de minerales, dotadas de mayor o menor resistencia frente a la acción de los agentes externos y de mayor o menor plasticidad ante los esfuerzos tectónicos.
Una misma especie mineral puede dar lugar a diversos tipos de rocas. Pueden agruparse según sus combinaciones principales: silicatos (alumínicos e hidratados), carbonatos, sulfatos, óxidos ferruginosos... y es interesante cuál es su relación con el agua , el disolvente universal. Los silicatos se
tardío.
. Una roca sedimentaria sintetiza procesos geomorfológicos tales como: . glyptogénesis : destrucción de la roca existente y transporte de las partículas erosionadas. . litogénesis : sedimentación y diagénesis de esas mismas partículas.
(Los procesos de arranque y transporte no quedan incluidos a la estricta formación de la roca).
Sedimentación: Acumulación de detritos al cesar el transporte.
Según las condiciones de sedimentación , la roca puede tener una facies u otra. facies : conjunto de caracteres externos litológicos que presenta un sedimento (color, disposición, tamaño de los granos, y caracteres biológicos). Existen dos tipos de facies en función del lugar de la sedimentación:
- continentales, que a su vez pueden ser: . terrestres, en áreas deprimidas desérticas (dunas...) . acuáticas: aluviales, lacustres, palustres o glaciares
- marinas, que a su vez se dividen en: . neríticas, en la plataforma continental (- 200 m.) . batiales, en el talud (- 2000 m.) . abisales. Son las plataformas marinas las que más sedimentos reciben, aunque por corrientes de turbiedad pueden llegar elementos finos al talud.
Diagénesis: Quedan incluidos los procesos para la transformación de los sedimentos en una roca coherente.
Tipos:
. compactación ó reducción del volumen del sedimento por presión, expulsando agua. Depende de la granulometría (+ gruesa- - compactación), de la profundidad de la cuenca y del tiempo. . recristalización, donde son los propios cristales del sedimento los que ocupan los huecos. . cementación, en este caso el cemento es ajeno a
las partículas, precipita y se introduce en el sedimento (calcita, sílice, óxidos de hierro, fosfatos...).
Clasificación
En función de los procesos de sedimentación las rocas sedimentarias se clasifican en :
. Detríticas . Químicas . Orgánicas
Detríticas
. Se trata de agregaciones de detritus de forma mecánica. Constituidas por fragmentos de cualquier naturaleza o forma: bloques (>240 mm de eje mayor) que dan lugar a los conglomerados, gravas (entre 20 y 240 mm) que dan lugar a microconglomerados . Se clasifican según tamaño y diagénesis de los detritos
tamaño no diagenizadas diagenizadas
cantos conglomerados 20 mm. ---------------------------------------------------------------------------- gravas microconglomerados 2 mm. ------------------------------------------------------------------------------ arenas are niscas 0,06 mm --------------------------------------------------------------------------- limos limolita
0,002 mm --------------------------------------------------------------------------
arcillas argilitas luti tas
Conglomerados
. Son detritos de tamaño grande , producidos por una fragmentación de tipo físico o mecánico.
- en facies flysch , al pié de la plataforma continental, alternando con arcillas en capas centimétricas.
Limos y Arcillas (Pelitas)
. Están formadas por silicatos (Sílice + otros materiales). Las arcillas provienen generalmente de un ataque molecular a la roca madre (disgregación química) y se diageniza mecánicamente (parte detrítica de la roca) . Los medios de sedimentación de las arcillas son :
- continental , lagos, remansos de los ríos...lacustre con aguas quietas ó en cubetas terrestres, transportadas por el viento y dando lugar a los loess , formando masas blancas uniformes.
- marino , muy abundante porque la mayor parte de los depósitos son arrastrados hacia el mar donde se mezclan con el Carbonato Cálcico y dan lugar a las margas.
Según su composición mineral:
- Caolinita, más pura, procede de la alteración de las granudas ácidas.
- Illita, procede de la alteración de las eruptivas y metamórficas
- Montmorillonita, procede de un medio básico (descalcificación)
Morfológicamente suelen favorecer depresiones erosivas , por ser material poco coherente. Impermeables. El color rojo procede de la oxidación de los minerales de hierro de la roca madre.
Químicas
.Formadas por un proceso basado en la precipitación en medios acuáticos de las sustancias disueltas en el agua y que sobresaturan la solución , asentándose en el fondo.
. No inervienen fragmentos sino elementos disueltos de otras rocas, o del suelo...Calcio, Cloro, Socio, Magnesio... . Son de textura fina , porque los detritus (su granulometría) son microscópicos o cristalizados. . Los procesos de alteración química liberan residuos insolubles y soluciones; éstas en los medios de sedimentación originan precipitados.
erosión ....................................disolución/hidrólisis
transporte ...........................….en solución. sedimentación ....................….precipitación.
. No todas las rocas son igualmente solubles. Al peso de la materia sólida contenida en un litro de agua se denomina salinidad. En aguas continentales es de 0.32 gr/l., en aguas marinas de 34.7 gr/l. . De modo general las soluciones precipitan en orden inverso a su solubilidad. . Los mecanismos de precipitación están regidos por condiciones como:
- el pH,
- la sobresaturación ,
- la temperatura y
- la presión. . Las soluciones iónicas dan lugar a rocas sedimentarias de origen químico y bioquímico, aunque ambos casos están íntimamente ligados. . En función del precipitado dominante , porque rocas químicas puras hay muy pocas, se habla de férricas, carbonatadas, silíceas y evaporitas.
ROCAS FERRICAS.
. El hierro es uno de los componentes más abundante de la corteza terrestre. . El hierro sedimentario deriva de minerales primarios como las micas, anfiboles, peridotos (magmáticas) y los óxidos metálicos. . Los precipitados más importantes son: . los óxidos de hierro ( hematites ) Fe 2 03. Color rojo. . los hidróxidos de hierro ( limonita ) Fe(0H) 2. Color amarillo. . Normalmente la cantidad de hiero disuelta es muy pequeña, por lo que rara vez forman una masa rocosa pura, sino que alternan con sedimentos detríticos, dando color rojizo o amarillento a la roca de la que forman parte (arcillas rojas, areniscas ferruginosas...) . Los precipitados pueden cohesionarse mediante cemento calcáreo, dando lugar a rocas oolíticas , convirtiéndose en rocas detríticas.
ROCAS CARBONATADAS
. Constituidas por carbonatos.
apoyan en el suelo. Crecen a un ritmo de 2mm/100 años.
Otro tipo de roca formado en condiciones ligadas a la presión es la toba o travertino : cuando un manantial sale al aire libre, recubriendo la masa vegetal...el Carbonato precipita. Al salir a la superficie las plantas absorben el CO 2 ,y el CO 3 Ca satura la disolución y precipita.
. Según la temperatura : En los lagos , de aguas más cálidas, se forman las calizas lacustres , y:
- temperatura...- CO 2 .....mayor precipitación En los ivones ¿qué ocurre? Pues que son aguas frías.... - temp. ....+ CO2...más disolución. . Según el volumen. En los encharcamientos continentales se produce una alta evaporación , sobresaturándose la disolución y precipitando los carbonatos (calizas lacustres miocenas de las plataformas que rodean Zaragoza).
- Marino En relación con la temperatura de las aguas:
- temp. ....+ salinos (-CO2)... menos disolución... +precip.
- temp. .... - salinos (+CO2)...más disolución...- precip. . Clasificación de las rocas carbonatadas según su pureza en CO 3 Ca:
- Puras, de color blanco, con una estructura muy fina ( esparíticas , granos de arenas+granos de CO (^) 3 Ca
+cemento calcáreo; micríticas , microcristales de CO 3 Ca y cristales de calcita)
- Impuras , dolomías , donde el carbonato cálcico está combinado con el Magnesio, CO 3 CaMg, difícilmente
soluble, con un tacto rugoso, de colores rosados y sin reaccionar con el Acido Clorhídrico (ClH).
ROCAS SILICEAS
. Se generan a partir de precipitados de Oxido de Silíceo , que se combina con otros materiales en forma de Silicatos. . El óxido de silíceo, la sílice, se puede disolver y precipitar al aumentar la solución y saturarse. Lo más frecuente es que la solución no sea directa sino a través de organismos vivos (bacterias, algas...) para formar sus caparazones: rocas silíceas y orgánicas.
. La sílice (SiO2) pura al precipitar da lugar a : - cemento de otras partículas - precipitados puros localizados en el seno de otras rocas, silex., en forma de caledonia, " riñones ", de textura muy fina, y en muchas ocasiones incrustados en formación simultánea con masas carbonatadas.
ROCAS EVAPORITAS
. Los precipitados se originan por evaporación del agua. . las sustancias disueltas son salinas, dando lugar a rocas sálicas. . Su solubilidad es inversamente proporcional a su poder de precipitación: Para observar cuál es el ritmo de precipitación se toma una columna de agua de mar de 1 m. de altura y se va reduciendo el agua: . 50 cm precipita el CO 3 Ca y los Oxidos de Fe .19 cm, precipitan los sulfatos (SO 4 Ca, yeso) .10 cm, precipitan los Cloruros (ClNa, sal común y ClK) . Principales rocas evaporitas salinas: . yeso, Sulfato cálcico + agua. . anhidrita, SO 4 Ca (yeso deshidratado) . sal mineral, ClNa . sales potásicas : Carnalita y Silvinita . Medios donde se produce la evaporación:
- marinos, mares desconectados con los océanos: . albuferas , con poco espesor de evaporitas puesto que tienen escasa profundidad. . mares epi-continentales , en la periferia de los continentes, Caribe, Rojo, Pérsico...cerrados al mar por un umbral submarino. Para que la precipitación se consiga deben ser mares con poco aporte de agua dulce y gran evaporación que supere dicho aporte, por lo que coinciden con zonas climáticamente áridas. -continentales, evaporitas más numerosas. . cuencas lacustres no comunicadas con el mar, áreas endorreicas, que constituyen el 11% de la superficie terrestre, alimentadas por aportes de cursos superficiales y sequía estival (balance de e vapotranspiración negativo ). Actualmente se localizan en el Mar Caspio, Aral, Muerto...
toman la sílice del agua , tales como las diatomeas (vegetales de agua dulce y marina ) y los radiolarios (placton marino).
. El pequeño tamaño se compensa con la abundancia. . Las rocas formadas toman el nombre de los organismo : radiolaritas (compactas de color oscuro), diatomitas (en las latitudes templadas), esponjonitas (a partir de las esponjas sedimentarias).
Orgánicas Utiles
. De este tipo de rocas el hombre extrae la materia prima para la producción de energía : carbones y petróleo.
- Carbones : Acumulación de restos vegetales que han sido diagenizados. Se requieren una serie de condiciones: . vegetación exuberante , bajo clima húmedo y cálido . acumulación de restos orgánicos en cuencas subsidentes , como las cuencas del Carbonífero medio (relacionadas con la Revolución Industrial, Asturias, Rhur...) El proceso de formación está basado en la siguiente reacción : Vegetal muerto + C2 - O2= sedimento carbonífero.
Clasificación de carbones según la potencia calorífica (que depende del grado de evolución y diagénesis):
-turba, el más joven (menos potencia). Localizado en zonas encharcadas permanentes, donde se acumulan herbáceas habitantes de los pantanos (musgos, juncos...), Poco abundante y de aspecto pardo, poroso, escasamente diagenizado.
-Lignito, formado por leños , formaciones vegetales más robustas, donde todavía se aprecia la estructura leñosa, porque el proceso de diagenización no ha acabado. Tiene un aspecto externo marrón, y aparece interestratificado con otras rocas sedimentarias, sin dar lugar a relieves por sí sólo. Aparece en Teruel.
-Hulla , de mayor potencia calorífica , donde los restos vegetales han quedado completamente transformados dando al sedimento una compacidad enorme.
-Antracita, es el de mayor potencia calorífica por poseer un grado de evolución máximo; de color negro brillante.
- Petróleo : Se presenta en tres formas: sólida (asfaltos de color negro, aparecen puros o mezclados con arenas); líquida (la más utilizada como combustible) y gaseosa (el gas natural). Todas ellas responden a una misma composición química, son hidrocarburos ( H2 + C 2 , de origen químico y orgánico respectivamente). El origen parece ser orgánico: sustancias de condición animal y vegetal que dan lugar a los hidrocarburos el placton se mezcla con los sedimentos detríticos finos del continente (arenas, limos....) y la mezcla se transforma en hidrocarburo.
Las áreas de formación son mares epicontinentales poco profundos, o lugares donde exista un importante aporte de sedimentos detríticos finos (estuarios, deltas, cuencas marinas cerradas...Mar Negro, Laguna de Maracaibo...). El petróleo líquido se conserva en rocas porosas (arenisca, arcilla., caliza ...) que reciben el nombre de rocas almacén; donde el líquido se puede desplazar dentro de la roca (el 62% de las rocas almacén son areniscas y arcillas; el 32% son calizas).
Estratos y estratigrafía
1.- Aparecen siempre estratificadas , debido al propio proceso de sedimentación. Hay que exceptuar las calizas coralinas y los limos eólicos. Por lo que se puede hablar de estructuras masivas, caóticas, rítmica, de lechos, cruzada…si bien la estratificada es la más característica. Un estrato es una unidad elemental sedimentaria limitada por dos planos estratigráficos. Un techo o plano superior y un muro o plano inferior. En una unidad fundamentalmente cronológica más que litológica.
- Todo estrato es anterior al que se encuentra sobre su techo y posterior al que se encuentra bajo su muro.
- Todo estrato con restos fósiles más evolucionados es posterior al que tiene un contenido paleontológico menos evolucionado.
Reconocimiento y características de las rocas sedimentarias
1.- Según el tacto se pueden caracterizar diferentes aspectos faciales :
. si es polvorienta . su densidad . su granulometría . su estado de diagénesis
2.- La dureza. Toda roca que raya a otra es más dura que ésta. Para ello hay establecida una escala de Dureza: la escala de MOHS , aplicada a minerales y que encuentra cierta correspondencia con rocas:
- talco..... evaporita
- yeso...... evaporita
- calcita... caliza
- fluorina
- apatito
- ortosa
- cuarzo.... cuarcita
- topacio
- corindón
- diamante Casi todas las sedimentarias son rayadas por una navaja (menos las areniscas en el caso de que estén muy diagenizadas). Conviene distinguir dureza (en función de los componentes de la roca ) y coherencia (en función de su cemento) ejo: conglomerado cuarcítico con cemento arcilloso, es duro pero no coherente.
3.- Tipo de ruptura, el plano de ruptura puede ser:
. rugoso , cuando se trata de una roca granuda . sacaroideo , rocas coherentes pero blandas, yeso. . concóideo ,con superficies curvas, normalmente en granulometría fina, silex, pelitas...
4.- Granulometría (ya estudiada en la clasificación de las rocas).
5.- El color :El color depende de la humedad , de la
granulometría (normalmente cuanto más fina es ésta más intenso es el color). El color puede ser heredado de la roca madre; singenético , adquirido en el momento de la diagénesis; epigenético , en función de factores externos, como el cemento. Todas las roca sedimentarias tienen colores singenéticos o epigenéticos, excepto las actuales, que tienen colores heredados. Los colores más frecuentes son:
- blanco y colores claros : yesos (blanco níveo); calizas (gris claro y blanco); arcillas, claras cuando están formadas por fragmentos de cuarzo; areniscas, tambien claras por el cuarzo...
- oscuros (negros, grises...) de color singenético o epigenético. Normalmente ese tono oscuro proviene de sustancias sulfurosas u orgánicas carbonizadas.
- colores calientes (rojos, amarillos...) indican que la roca en su formación ha estado sometida a condiciones cálidas.
- verde , poco frecuente, en relación con la presencia de Oxido Ferroso en condiciones químicas de reducción. Depositadas en medios ambientales acuáticos y subterráneos , donde se pierde el Oxígeno.
- azules claros en transición al gris , debidos a sulfatos. Los yesos masivos sin meteorizar cuentan con un color azulado. 6.- La composición mineralógica no es específica, pudiendo encontrar todos los niveles de la basicidad a la acidez. 7.- Riqueza paleontológica
HAY QUE OBSERVAR LAS ROCAS EN CORTES FRESCOS
- intermedias : el contenido en sílice se sitúa entre el 52 y 65%. El cuarzo está poco o nada presente. Los feldespatos son los componentes fundamentales (diorita entre las intrusivas o traquita y andesita entre las volcánicas). - básicos : .pobres en sílice (contenido en sílice entre el 40 y 52%)- básicas o hiposilíceas. El cuarzo falta y predominan los feldespatos (gabro y peridotita entre las magmáticas y fonolita y basalto entre las volcánicas. . magma oscuro. . densas y pesadas . son magmas muy fluidos. . las rocas lanzadas por los volcanes son basálticas . se enfrían rápidamente, no cristalizando todos los materiales. . carecen de composición cristalina, son amorfas. . se forman entre 50-200 km. de profundidad . temperatura a la que se encuentran, 1000-1500 º. - Ultrabásicas : contenido en sílice inferior al 40%, compuesta por feldespatoides: piroxeno, olivino y anfíboles…dando lugar a la limburgita en el caso de las volcánicas.
Clasificación de las rocas magmáticas
Se pueden utilizar diferentes criterios :
a.- Según su estructura cristalina :
- Rocas de estructura cristalina visible directamente, de magma ácido , intrusivas faneríticas. Según el tamaño de sus cristales , pueden ser: . de textura aplítica , cristales milimétricos. . de textura granuda , cristales supramilimétricos .de textura pegmatítica , cristales deci/centimétricos y de unas dimensiones irregulares.
- Rocas de textura parcialmente cristalina a simple viste y otros cristales, donde algunos elementos no están cristalizados ( fenocristales ), son rocas afaníticas.
b.- Según la composición mineralógica , los minerales pueden ser:
. ácidos , con gran proporción de sílice, el cuarzo (100% de sílice), los feldespatos (SO4Al), la mica (SO4Al). . neutros , con un 50% de sílice, como las plagioclasas , los
anfíboles y los piroxenos
. básicos , pobres en sílice, como el olivino.
c.- Según la velocidad a la que van cristalizando :
- magma ácido : al enfriarse da lugar a rocas graníticas , con cuatro variantes de transición poco marcada: . granito , la más abundante, compuesta de cuarzo, feldespato, mica y plagioclasas. . monzonita , es un granito con predominio de plagioclasa (de aquí que sea menos ácido). . diorita , sólo compuesta por feldespato y plagioclasa , con algún mineral ferromagnésico. . sienita : compuesta por feldespatos. En algunas zonas volcánicas pueden dar lugar a rocas efusivas , como la traquita, andesita, riolita.... (Andes).
- magma básico : materiales básicos de la familia basáltica. Son trocas efusivas en su mayor parte. . basaltos , efusiva . gabro, anfibolitas, peridotitas , intrusivas.
Las rocas intrusivas o plutónicas
- Son de textura cristalina, masiva y homogénea.
- Masas compactas de elevada densidad y escasamente porosas, cuyos únicos elementos de discontinuidad son los planos de ruptura (diaclasas) que constituyen sistemas ortogonales, desde el mismo momento de su consolidación.
- Yacen en el interior de la corteza y constituyen grandes cuerpos intrusivos encajados en otras rocas (caja) y resultan de la consolidación de una masa magmática.
- Estructura masiva, no presentan estratos, aparecen en :
- plutones:
- cuerpos intrusivos
- dimensiones muy grandes,
- procedentes de masas magmáticas
- encajadas a altas temperaturas
- y de límites poco precisos con la caja.
- batolitos
- (^) masa de rocas intrusivas de contornos circulares
- (^) 15-20 km. de longitud
- se sitúan en la corteza terrestre de forma concordante o discordante.
- si son de tamaño reducido y con forma
