2.3: Rocas

Las rocas, en forma de lo que se llama lecho rocoso, están expuestas en la superficie de la Tierra sobre amplias áreas, y en todas partes subyacen a los materiales superficiales no consolidados, llamados regolito, conocerás más adelante en este capítulo. Además, debido a su descomposición física y química bajo las condiciones del entorno de la superficie terrestre, son la fuente de ese material superficial. No hay lugar en este curso para un tratamiento sistemático y detallado de las rocas —esa es la provincia de un curso introductorio a la geología— pero debes saber al menos algunas cosas generales sobre ellas.

Las rocas son agregados naturales de minerales. Nuevamente, esa definición sucinta no es muy reveladora de la naturaleza y variedad de rocas. Supongo que raya en el conocimiento común que existen tres tipos de rocas: ígneas, sedimentarias y metamórficas. Estas tres categorías son en su mayor parte distintas, aunque hay cierta confusión en los límites.

Las rocas ígneas son las que se forman por enfriamiento y solidificación del magma. Magma es el término para roca derretida en el interior de la Tierra. En ciertos momentos y en ciertos lugares del interior poco profundo de la Tierra, hasta aproximadamente cien kilómetros, las rocas del manto superior o de la corteza continental inferior se derriten, para formar magma. El derretimiento es sólo parcial, comúnmente hasta del quince al veinte por ciento de la roca, pero el magma se acumula y luego se mueve hacia arriba debido a su flotabilidad (es ligeramente menos densa que la roca circundante). O se aparca en espacios subterráneos, llamados cámaras de magma, ahí para enfriarse para formar rocas ígneas de grano grueso como el granito o el gabro, o se eleva hasta la superficie para ser expulsado de los volcanes, ya sea como líquidos que fluyen o como partículas ya solidificadas.

La mayoría de las rocas ígneas que probablemente encontrarás como afloramientos de roca rocosa en los continentes son de tres tipos generales (aunque esta es una gran simplificación excesiva de la amplia gama de rocas ígneas):

• rocas de grano grueso y de color claro como el granito, que consisten principalmente en feldespato con algo de cuarzo;
• rocas de grano fino y de color oscuro como el basalto, que consisten principalmente en minerales ferromagnesios y feldespatos; y
• rocas, llamadas toba, que forman por litificación de cenizas volcánicas, las partículas sólidas que son expulsadas explosivamente de ciertos tipos de volcanes.

Las rocas sedimentarias son aquellas que se forman a partir de sedimentos que se depositan en la superficie de la Tierra y se vuelven litificadas (convertidas en roca sólida, por una variedad de procesos) a medida que se entierran cada vez más profundamente en la corteza terrestre. Las rocas sedimentarias varían ampliamente en composición y origen. Hay dos reinos principales de sedimentos y rocas sedimentarias: siliciclástico y químico. Los sedimentos y rocas siliciclásticos son aquellos que consisten en partículas de minerales o rocas que se derivan de la meteorización de roca rocosa en los continentes. Los sedimentos químicos y rocas son aquellos que se precipitan de las aguas superficiales naturales, principalmente en el océano. Con mucho, los sedimentos químicos más importantes son los sedimentos carbonatados. La mayoría de los sedimentos carbonatados son producidos por organismos secretores de carbonato, como almejas o corales, aunque algunos precipitan de forma inorgánica, de alguna manera de la misma manera que los dulces de roca crecen en un vaso de precipitados en el alféizar de tu ventana.

La mayoría de las rocas sedimentarias que es probable que encuentre son de los siguientes tipos. (Nuevamente, esta es una lista altamente simplificada, en gran parte porque estos principales tipos de rocas sedimentarias se gradúan imperceptiblemente entre sí).

• areniscas: Las areniscas consisten en partículas del tamaño de arena de diversos minerales, principalmente cuarzo pero también feldespato de potasio, así como fragmentos del tamaño de arena de rocas de grano fino.
• lutitas: Las lutitas consisten principalmente en partículas minerales de grano muy fino de cuarzo y minerales arcillosos.
• calizas: Las calizas consisten principalmente en la calcita mineral carbonato de calcio. También abundan las dolostonas, que consisten principalmente en el mineral carbonato dolomita.

El metamorfismo se refiere a los cambios en la composición mineral o geometría de las rocas que ocurren en rocas sólidas al aumentar la temperatura y la presión. Estos cambios producen una roca llamada roca metamórfica. Es importante recordar que los cambios que producen rocas metamórficas se producen mientras la roca es sólida. Cualquier parte de la roca que se derrita eventualmente se enfría para formar una roca ígnea.

La idea básica detrás de los cambios en la composición mineral durante el metamorfismo es que cada mineral tiene asociado a él un rango de temperatura y presión en el que es estable, en el sentido de que permanece en existencia indefinidamente. Cuando un mineral está fuera de su rango de estabilidad, es probable que sea convertido en, o reemplazado por, uno o más minerales que sean estables a esas temperaturas y presiones. Una forma sencilla de expresar esto es que los nuevos minerales crecen a expensas de los minerales originales. Estos cambios en la composición mineral actúan muy lentamente, porque la roca permanece sólida y los átomos pueden intercambiarse entre granos minerales adyacentes solo por difusión atómica, aunque porcentajes muy pequeños de soluciones de poros a lo largo de los límites de los granos pueden acelerar el transporte de átomos.

La deformación (cambio de forma) es un factor importante en el desarrollo de muchas rocas metamórficas. Para la mayoría de los tipos de rocas metamórficas, el cambio en la composición mineral se acompaña de una fuerte deformación por cizallamiento. El cizallamiento fuerte tiende a oscurecer o incluso borrar las características geométricas originales como la estratificación en una roca sedimentaria o volcánica. Además, la mayoría de las rocas metamórficas muestran cierto grado de lo que se llama foliación: desarrollo de rasgos planos en la roca, como estratificación o una tendencia a que la roca se divida a lo largo de planos paralelos.

A continuación se presentan breves descripciones de las rocas metamórficas más comunes. Al igual que con las rocas sedimentarias, hay todas las gradaciones entre estos tipos.

• pizarra: La pizarra es producida por metamorfismo de baja intensidad del esquisto. Los cristales individuales son demasiado pequeños para ver, pero la roca tiene una fuerte tendencia a dividirse a lo largo de planos paralelos, como resultado del crecimiento de nuevos cristales de mica de minerales de láminas de silicato todos paralelos entre sí.
• fillita: La fillita se produce cuando la pizarra sufre más metamorfismo. La fillita típicamente tiene un brillo sedoso.
• esquisto: El esquisto está formado por el metamorfismo de muchas rocas ígneas y sedimentarias. Tiene claramente escamas de minerales de silicato laminar (moscovita, biotita y/o clorito), y tiende a dividirse a lo largo de planos paralelos de la misma manera que la pizarra y la fillita.
• gneis: El gneis consiste principalmente en minerales granulares como feldespato, cuarzo y minerales ferromagnesios. El gneis suele estar en capas de manera prominente.
• cuarcita: Como su nombre lo indica, la cuarcita consiste principalmente en cuarzo. Se forma principalmente por metamorfismo de rocas sedimentarias ricas en cuarzo.
• mármol: El mármol consiste principalmente en calcita. Los cristales de calcita tienden a ser lo suficientemente grandes como para ver a simple vista, habiendo crecido durante el metamorfismo sin cambios en la composición mineral general.