PRÁCTICAS VISU GEOLOGÍA, Apuntes de Geología

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE MADRID

GRADO DE CIENCIAS AMBIENTALES

GEOLOGÍA

PRIMER CURSO

RECONOCIMIENTO DE VISU DE MINERALES Y ROCAS

Se denomina reconocimiento de ³visu´ a la identificaciyn a simple vista o con ayuda de una lupa de determinado tipo de roca o especie mineral. La identificaciyn ³de visu´ es muy importante cuando se está realizando trabajo de campo, ya que nos permite hacer una primera identificación de las rocas y minerales sin tener que tomar muestras para recurrir a un análisis instrumental. Identificar una roca, su mineralogía, textura y origen hará que podamos interpretar mejor las relaciones entre el sustrato y el resto del medioambiente. Por ejemplo, los condicionantes litológicos de flora y fauna, problemas ambientales, riesgos, etc. Objetivos: Los objetivos de estas prácticas son:

• Identificar algunas rocas comunes e identificar los rasgos texturales que nos permiten identificar diferentes tipos de rocas (ígneas, metamórficas y sedimentarias)
• Conocer y saber utilizar alguno de los términos fundamentales para describir rocas, su composición y textura.
• Saber identificar los diferentes minerales formadores de rocas tal y como aparecen en las mismas y de manera aislada, estimando su proporción en una roca, lo que en varios casos condiciona su clasificación.
• Saber responder a cuestiones sencillas sobre la relación que tienen algunas propiedades de determinadas rocas con el medioambiente. Material necesario: Dada la situación actual de la crisis sanitaria de la COVID, se procurará que la manipulación directa de las muestras sea mínima o nula. Sin embargo, en estas prácticas es particularmente importante seguir de manera escrupulosa las recomendaciones de higiene. Cada alumno debe de disponer de una botella de hidrogel para su uso individual. Para intentar suplir el menor grado de manipulación, se recomienda utilizar modelos 3D escaneados, como por ejemplo los que se encuentran en: https://www.virtualmicroscope.org/content/uk-virtual-microscope https://sketchfab.com/ Evaluación: Esta parte de las prácticas se evaluará mediante dos actividades:
• Examen de reconocimiento de visu de minerales y rocas (85%)
• Practicas individuales fuera del aula - ³Safari´ petrolygico (15%)

Un mineral anhédrico o alotriomorfo no presenta caras morfológicas reconocibles lo que puede indicar que creció en una solución con alto grado de sobresaturación o sin espacio libre necesario para la formación de las caras del cristal. Hábito El hábito es la forma característica con la que se presenta un mineral. Un mismo mineral puede presentarse con distintos hábitos, indicando diferentes procesos de cristalización. El hábito se describe con términos cualitativos como: cúbico, prismático, piramidal, romboédrico, tabular, laminar, fibroso, acicular, dendrítico, estalactítico, mamelonar o masivo. Exfoliación o fractura Algunos minerales se rompen en direcciones preferentes que coinciden con planos cristalográficos. Estos minerales se dice que presentan exfoliación. La exfoliación puede ser cúbica, octaédrica, romboédrica, en láminas, etc. Si el mineral se rompe en direcciones que no guardan relación con planos estratigráficos, se dice que se fractura. La fractura puede ser concoidea (con forma de ³concha´, como la que tiene un vidrio al romperse), astillosa, ganchuda o irregular. Color El color es una de las propiedades que primero llaman la atención en algunos minerales. Existen escalas de colores que permiten clasificar el color (p.ej. Munsell). El color nos puede servir como criterio para definir procesos de oxidación y reducción, abundancia de materiales orgánicos o la presencia de algún elemento metálico específico. Por ejemplo, el hierro da colores rojizos o amarillentos cuando está oxidado y colores azulados o verdosos cuando está reducido. Brillo La forma en la que la superficie de un mineral se refleja la luz se denomina brillo. El brillo de los minerales puede ser metálico o no metálico. Algunos términos que se usan para describir el brillo de los minerales no metálicos son: vítreo, resinoso, nacarado, graso, sedoso y adamantino. Dureza La dureza de un mineral es la resistencia que presenta a ser rayado. No se debe confundir con ³tenacidad´, que es la resistencia a la rotura. Ast, por ejemplo, el diamante es un mineral con baja tenacidad (frágil), pero extremadamente duro. Hay numerosas escalas de dureza como la que se ofrece en el esquema I. La escala de Mohs es una escala relativa construida en función de la capacidad de rayar la superficie de un mineral con otro. Un mineral duro se verá más brillante que uno más blando, que suele observarse mate.

CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS

Como habéis visto en teoría las rocas se van a clasificar por su tipo genético. Así, las rocas pueden ser:

• Ígneas. Que a su vez pueden ser plutónicas (intrusivas) o volcánicas (efusivas)
• Metamórficas.
• Sedimentarias. Que a su vez pueden ser detríticas o químicas. Dentro de cada uno de estos tipos, las rocas se van a clasificar por distintos aspectos de su composición mineral y textura. La composición mineral de una roca se refiere a los minerales que forman parte de ella. La composición mineral de una roca ígnea nos informa de si esta roca se ha formado en un estadio temprano o tardío de la diferenciación magmática y nos da una idea de su alterabilidad. La de una roca metamórfica nos indica las condiciones de presión y temperatura en las que se ha formado. La composición de una roca sedimentaria nos determina si es de origen detrítico, de precipitación química o biogénica, así como aspectos relacionados con el área fuente. Los aspectos texturales de las rocas son característicos de cada tipo de roca y su origen. Las rocas pueden ser masivas (no existen microestructuras que se diferencien en el cuerpo rocoso), bandeadas (existen bandas curvadas), etc. La disposición de los elementos de la roca también se llama fábrica. Existen otras características que sólo son observables o cuantificables mediante técnicas de microscopía óptica, difracción de rayos X o análisis químico, que permiten la clasificación exacta de las rocas desde el punto de vista composicional y textural. IDENTIFICACIÏN ³DE VISU´ DE ROCAS IGNEAS Y SUS MINERALES FORMADORES COMPOSICIÓN MINERAL La composición mineral de las rocas ígneas determina su clasificación, y ésta se hace en función de la proporción relativa de los minerales generalmente más abundantes: Cuarzo (Q); Feldespatos alcalinos, es decir de potasio y de sodio (A), Plagioclasas, es decir, feldespato sódico-cálcico (P) y Feldespatoides, silicatos parecidos a los feldespatos, pero con una estructura diferente y menor proporción en sílice (F). Estos cuatro componentes QAPF, son los cuatro vértices del denominado Diagrama de Streckeisen que se representa en la figura 1 que se presenta a continuación. Así, a un granito se le denomina así porque tiene unas proporciones determinadas de cuarzo, feldespato alcalino (ortosa, principalmente) y plagioclasas.

Las rocas ígneas ricas en sílice corresponden a aquellas ricas en cuarzo y feldespatos alcalinos y se las denomina rocas ácidas o félsicas. Este término proviene de considerar a la sílice como un óxido ácido. Cuando la proporción de estos minerales decrece, los minerales más ricos en Fe y Mg (anfíboles, piroxenos y olivino) aumentan su proporción y las rocas se denominan rocas básicas o máficas. Si la proporción de minerales de hierro y magnesio es mayor del 90%, tendríamos una roca ultrabásica o ultramáfica. Una característica general de las rocas básicas es la de ser más oscuras (son visibles anfíboles, piroxenos, olivino y biotita que presentan colores muy oscuros). La ³acidez´ de un magma o una roca es una caractertstica importante. La corteza continental es fundamentalmente félsica, mientras que la oceánica es máfica. Las rocas ácidas vienen de magmas más diferenciados. Los magmas ácidos son viscosos y tienden a dar lugar a erupciones muy violentas y con muchos piroclastos, mientras que los magmas básicos son más fluidos y dan lugar a erupciones menos violentas. Los conceptos anteriormente comentados los podéis relacionar en la siguiente figura: Figura 2: Aproximación a la mineralogía de las rocas ígneas en función de su contenido en sílice y otros componentes (imagen: https://geologiaweb.com/) Identificación de minerales formadores de rocas ígneas Según lo que podéis observar en la figura 2 anterior, en esta práctica debéis ser capaces de identificar y utilizar para clasificar las rocas los siguientes minerales tal y como aparecen en las mismas: cuarzo, ortosa, plagioclasa, biotita, moscovita, piroxeno- anfíbol y olivino.

El cuarzo se suele observar como un mineral semitransparente anhedrico de color lechoso o grisáceo, brillo vítreo o graso, fractura concoidea y alta dureza El grupo de los feldespatos comprende una serie de silicatos con composiciones que incluyen K, Na y Ca según el siguiente diagrama: Figura 3: Diagrama de composición de los feldespatos (imagen: http://www.alexstrekeisen.it/) Si la composición del feldespato es potásica con mayor o menor sustitución por sodio, llamamos a esos feldespatos ³alcalinos´. En estas prácticas normalmente seremos capaces de identificar la ortosa (orthoclase) que se identifica por ser un mineral opaco con hábito euhedrico o subhedrico, color rosado, brillo vítreo o nacarado y exfoliación imperfecta. Si la composición del feldespato es calco-sódica, lo llamamos plagioclasa. Dependiendo de la composición las plagioclasas varían ligeramente sus propiedades y reciben un nombre distinto, sin embargo, en estas prácticas nos limitaremos a identificarlas por su aspecto y nombre genérico. Las plagioclasas son similares ³de visu´ a la ortosa, aunque tiene un color blanquecino. Intentad identificar los minerales anteriores en los siguientes modelos: https://sketchfab.com/3d-models/granite-a9e919642a0f4fdca51b1d3e80c5cf 01 https://sketchfab.com/3d-models/i-type-granite-52ab4825a157486e8f6124e38b117cfb

- Holocristalina afanítica: Los cristales sólo son reconocibles con ayuda del microscopio. Este tipo de rocas se asocia con rocas ígneas volcánicas y filonianas. - Holocristalina fanerítica: Los cristales son reconocibles de visu o con ayuda de la lupa. En el siguiente modelo podéis observar una roca filoniana negra con textura holocristalina afanítica intruyendo en un granito con textura holocristalina fanerítica: https://sketchfab.com/3d-models/lamprophyre-dyke-detail-moonbi-monzongranite- d7d2f06e9e7744019ac22269bc01511a - Vacuolar o pumítica: La roca presenta multitud de poros o vacuolas en su interior. Esta textura es exclusiva de rocas ígneas volcánicas y corresponde a burbujas de gases que se alojaban en la lava. Un ejemplo de textura pumítica: https://sketchfab.com/3d-models/pumice-b1c57ecd8207420ba277d72a265108bd Tamaño y forma de grano Según el tamaño de grano medio, las rocas ígneas pueden ser de: grano muy grueso (>30mm); grano grueso: (5-30mm); grano medio (2-5mm) o grano fino (<2 mm) Según la distribución de los tamaños de los cristales la roca puede ser: Equigranular: Cristales de tamaños similares que no suelen presentar geometría característica en su hábito de cristalización (cristales alotriomorfos) Seriada: Cristales de distinta composición, en tamaños similares, pero diferentes de uno a otro mineral (los cristales pueden aparecer con geometrías bien formadas o mixta (idiomorfos o subidiomorfos). Porfídica: Cristales bien formados (idiomorfos) en el seno de una matriz vítrea o microcristalina En los siguientes modelos, podéis reconocer una textura equigranular (diorita) y una porfídica (dacita): https://sketchfab.com/3d-models/diorite-400bd1ecaca243839fc3495e https://sketchfab.com/3d-models/dacite-igneous-rock-romania- 1a505a44902341e980c009005959e La textura porfídica es muy característica en las rocas volcánicas, pero también se encuentra en rocas plutónicas: https://sketchfab.com/3d-models/igneous-rock-a-8188f35e6f094c85836025f23fbe67a Este último modelo correspondería a una roca holocristalina fanerítica porfídica, mientras que en el anterior lo que tendríamos es una roca holocristalina afanítica porfídica

Las rocas plutónicas se forman a partir de un enfriamiento lento, a gran profundidad y en grandes masas del magma. Por ello, estas rocas se caracterizan por una textura holocristalina y generalmente fanerítica. Los plutones puede coalescer, formando grandes batolitos. En los siguientes modelos tenéis ejemplos de dos batolitos graníticos: La Pedriza en la Sierra de Guadarrama: https://sketchfab.com/3d-models/el-yelmo-d33cdb40cf274a6eaa99691559298e9d y Yosemite en el batolito de Sierra Nevada en Estados Unidos: https://sketchfab.com/3d-models/half-dome-86ef075dc7d9414583ac2180e1e651a Tras identificar la roca como plutónica por sus características texturales, definiremos su nombre a partir de la proporción de los minerales que la constituyen, mediante el diagrama de Streckeisen (QAP): https://sketchfab.com/3d-models/qap-diagram-for-plutonic-rocks- 1d98c22155c74b8ebd0f3de1f9fe6b8d Las rocas volcánicas se forman a partir de un enfriamiento rápido de un magma en la superficie terrestre o a muy poca profundidad. Por ello, estas rocas se caracterizan por una textura generalmente afanítica o vítrea y a menudo vacuolar. Para explorar el ambiente en el que solidifica una roca volcánica, podeís ver los siguientes modelos que representas dos coladas volcánicas una vez han solidificado y cristalizado: https://sketchfab.com/3d-models/lava-flow-cascading-into-an-extension-fracture- cd0f55d56e974defaf427f3b0fb7e8f https://sketchfab.com/3d-models/big-obsidian-flow-newberry-caldera-oregon- bad0c67d677a4cabb1067a646d66919c Tras identificar la roca como plutónica por sus características texturales, definiremos su nombre a partir de la proporción de los minerales que la constituyen, mediante el diagrama de Streckeisen (QAP): https://sketchfab.com/3d-models/volcanic-rocks-qapf-diagram- 608f7c7e9ca740cd95ea6dc36b1037f En este curso deberéis ser capaces de identificar y describir las siguientes rocas ígneas: Rocas plutónicas: Granito, sienita, diorita y gabro Rocas volcánicas: Riolita, andesita y basalto Así como saber responder preguntas sobre su composición mineral y las características de sus minerales constituyentes.

Identificación de minerales formadores de rocas metamórficas En las rocas metamórficas que vamos a estudiar, encontrareis: cuarzo, feldespatos y micas, que ya habéis identificado en la práctica anterior. Además, podréis encontrar porfidoblastos de: estaurolita, distena, andalucita y granate. La estaurolita color rojo oscuro o más frecuentemente opaco, que aparece como cristales prismáticos en los que las secciones basales son generalmente de seis lados. Las maclas cruciformes son muy frecuentes. La distena (o cianita) es un mineral de un color azul característico, brillo vítreo, habito tabular o prismático muy elongado, dureza que varía con la dirección (por lo que suele aparecer con estrías longitudinales). En el siguiente modelo podéis identificar varios cristales de distena y estaurolita https://sketchfab.com/3d-models/n12837-kyanit-und-staurolith- 49b81a9e86634eb193da61e18db85bc La andalucita es un polimorfo de la distena que aparece en cristales prismáticos de sección cuadrangular. En el siguiente modelo podéis identificar la andalucita, junto con otros de los anteriores minerales. https://sketchfab.com/3d-models/andalusite-staurolite-schist- e58577a1979b4119aef9247d525d El granate se identifica por su hábito en cristales equidimensionales o redondeados. El color varía según la especie de granate, pero los más frecuentes son rojos, oscuros o pardo rojizos. El siguiente modelo representa unos porfidoblastos de granate en un esquisto. https://sketchfab.com/3d-models/garnet-in-schist-e02d4a3ec9f2455f88f8c9f ASPECTOS TEXTURALES GENERALES (FÁBRICA) La fábrica es una de las características más importantes para identificar las rocas metamórficas y, de hecho, en estas prácticas, esta va a ser la característica principal para identificarlas. Según su fábrica, las rocas metamórficas dividen en dos grandes grupos:

• Rocas metamórficas foliadas: Se caracterizan por la alineación paralela de minerales, lo cual da a la roca una apariencia en láminas o bandas. El tamaño y la forma de los granos minerales en estos casos determinan el tipo de foliación, que puede ser desde fina (pizarrosidad) hasta gruesa (bandeado).

• Rocas metamórficas no foliadas: Son aquellas cuyos minerales no presentan una orientación preferencial distinguible. En su lugar, están formadas por un mosaico equigranular de minerales que son el resultado del metamorfismo de contacto o regional en rocas donde no hay presencia de minerales laminados o alargados. ROCA COMPOSICION ASPECTOS TEXTURALES^ Metamorfismo Pizarra Filosilicatos Cuarzo Foliada Pizarrosidad Baja P y T Esquisto Filosilicatos <20%feldespato Foliada Esquistosidad Media P y T Gneis >20% feldespato Foliada Esquistosidad o bandeado Media-alta P y T Cuarcita Cuarzo No foliada Media-alta P y T Mármol calcita y dolomita No foliada Media-alta T La foliación más fina es la pizarrosidad , que resulta de la cristalización orientada, perpendicularmente a la dirección de enterramiento, de minerales planares muy pequeños y no visibles a simple vista (rocas afaníticas). La pizarrosidad es característica del metamorfismo de bajo grado de rocas sedimentarias de grano muy fino (lutitas). El siguiente modelo muestra una roca con pizarrosidad: https://sketchfab.com/3d-models/phyllite-c8aea1a55cd74627951986bc3f4c0f En la esquistosidad , los minerales planares, tabulares y aciculares, aumentan de tamaño con el incremento de las condiciones de P y T (grado metamórfico medio-alto), son visibles a simple vista (rocas faneríticas) y se orientan perpendicularmente a la dirección de deformación. Cuando la esquistosidad empieza a presentar pliegues múltiples se dice que aparecen microestructuras de crenulación. El siguiente modelo muestra una roca con esquistosidad de crenulación: https://sketchfab.com/3d-models/crenulation-ec65379b497b4fdea549ca4fc

IDENTIFICACIÏN ³DE VISU´ DE ROCAS SEDIMENTARIAS Y SUS MINERALES

FORMADORES

Los minerales que forman las rocas sufren procesos de erosión y meteorización. Los minerales de las rocas ígneas y metamórficas sufren transformaciones hacia minerales más estables en condiciones sub-aéreas. También pueden disolverse en mayor o menor grado. La desagregación de las rocas, su posterior transporte y sedimentación da origen a las rocas detríticas. Las especies químicas disueltas pueden precipitar en los distintos ambientes sedimentarios dando lugar a las rocas de precipitación química. ROCAS DETRÍTICAS COMPOSICIÓN MINERAL La denominación general de las rocas sedimentarias detríticas se basa en una característica textural que se describirá en el apartado correspondiente: el tamaño de grano. Sin embargo, la clasificación de algunos grupos de rocas sedimentarias, coo es el caso de las areniscas, se basa en su composición mineral. Existen diferentes clasificaciones para las areniscas en función de la composición mineral en las areniscas. Una de ellas, fue ideada por Folk en función de los porcentajes relativos de fragmentos de cuarzo (Q), fragmentos de feldespato alcalino (A) y fragmentos de roca (FR). A este diagrama se le llama QAFR Figura: Diagrama triangular de la clasificación de Folk de las areniscas (Figura modificada de Folk, R.L. (1980) Petrology of Sedimentary Rocks.)

ASPECTOS TEXTURALES GENERALES

Tamaño y forma de los granos Las rocas sedimentarias detríticas se clasifican y caracterizan principalmente por el tamaño de las partículas que las forman. Hay tres grandes divisiones de tamaño en los sedimentos:

• Fango (partículas menores de 62 μm)
• Arena (partículas mayores de 62 μm y menores de 2mm)
• Grava (partículas mayores de 2mm) En la tabla siguiente se incluyen las subdivisiones y la nomenclatura de las rocas asociadas a los tamaños predominantes. Estas fronteras de clasificación no son rígidas, ya que es frecuente encontrar distribuciones de tamaño en las que predominen diferentes tipos de materiales finos (lutitas arenosas) o que estén constituidas por "clastos" (fragmentos) de mayor tamaño, aglutinados por una "matriz" lutítica (conglomerado arcilloso, por ejemplo) En las rocas formadas por sedimentos de mayor tamaño (areniscas y conglomerados) se puede establecer, a simple vista o con ayuda de una lupa, el grado de selección y de redondez de los granos (o clastos) que constituyen la roca. Se denomina grado de selección a la medida de la homogeneidad en la distribución de tamaños de grano. Se dice que una roca está bien seleccionada cuando el tamaño de sus partículas es homogéneo. El grado de selección es indicativo de la energía, del

ROCAS DE PRECIPITACIÓN QUÍMICA

COMPOSICIÓN MINERALÓGICA

Las rocas de precipitación química más comunes son las rocas carbonatadas (caliza y dolomía) y las rocas evaporíticas (yeso, halita, etc.). Existen también rocas silíceas originadas por la precipitación de sílice hidratada (óxido de silicio hidratado: ópalo). Entre estos tipos de rocas de precipitación química nos centraremos en la clasificación de las rocas carbonatadas. Las rocas carbonatadas se originan por la precipitación en medio acuoso (océanos, mares, lagos, ríos, surgencias de agua...) de carbonatos de calcio y de magnesio y se dividen en dos grandes grupos:

1. Calizas (compuestas principalmente por calcita: carbonato de calcio). Como modo de reconocerlas en el campo, se caracterizan porque burbujean vivamente al añadirles una gota de ácido clorhídrico diluido al 10%.
2. Dolomías (compuestas principalmente por dolomita: carbonato cálcico-magnésico). A diferencia de las anteriores, no reaccionan con ácido clorhídrico diluido al 10%. Las rocas carbonatadas están formadas por dos tipos de componentes: ortoquímicos (aquellos que se han formado in situ durante la precipitación química de la roca) y aloquímicos (aquellos que se han sedimentado como componentes detríticos). La clasificación de Folk, se basa en el tipo de aloquímico predominante. Así, si el aloquímico predominante son oolitos (concreciones esféricas) tendríamos calizas oolíticas. Si son fósiles tendríamos calizas fosilíferas o bioclásticas.

Además, la clasificación se completa teniendo en cuenta el tamaño de los cristales que se forman. Cuando los cristales son <5μm, la roca es micrítica; si son superiores a 5 μm la roca es esparítica. Así, por ejemplo, una caliza con fósiles cementada por cristales mayores de 5μm sería una bioesparita. Sin embargo, la característica de tamaño de cristal es muy difícil de observar de visu y se necesita observar la roca al microscopio. En el siguiente enlace podéis observar en muestra de mano y al microscopio una bioesparita: https://www.virtualmicroscope.org/content/crinoidal-limestone-derbyshire Y en el siguiente enlace una muestra de mano y al microscopio de una oomicrita: https://www.virtualmicroscope.org/content/oolitic-limestone-weldon Fuera de esta clasificación, pero también muy comunes, son un tipo de calizas que precipitan utilizando como soporte la vegetación o los restos de vegetación en manantiales. A estas rocas carbonatadas se las denomina tobas. Otro caso particular se da cuando el soporte para la precipitación son las superficies de formaciones calcáreas subterráneas formando capas que se denominan travertinos. En el siguiente modelo podéis ver una toba calcárea, en la que se observa la morfología de los restos vegetales a partir de los cuales precipitó la calcita: https://sketchfab.com/3d-models/calcareous-tufa- 64 - 05 - 06 - 2020 - 715495f387e24cc08097415cb6f En este otro modelo se puede ver un frente de cantera de travertino: https://sketchfab.com/3d-models/travertine-quarry- d12479c58c6e4829bb58a68c9165f69a También, existen rocas compuestas por elementos terrígenos finos (arcillas) y rocas de precipitación química (carbonatos y yesos). Se denominan margas a lutitas cuyo contenido en carbonatos o sulfatos está entre el 25 y el 75 %. Contenidos mayores de estos minerales llevan a clasificar estas rocas como calizas, dolomías o yesos en cada caso. En este curso deberéis ser capaces de identificar y describir las siguientes rocas sedimentarias: Detríticas: Lutita, arenisca y conglomerado Químicas: Caliza (cristalina, bioclástica, tobas y travertinos) Así como saber responder preguntas sobre su composición mineral y las características de sus componentes.