3.5: Tipos de rocas
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ROCAS ÍGNEAS
Las rocas ígneas se forman a partir del enfriamiento y endurecimiento del magma fundido en muchos entornos diferentes. Estas rocas se identifican por su composición y textura. Se conocen más de 700 tipos diferentes de rocas ígneas.
Composición de Magma
La roca debajo de la superficie de la Tierra a veces se calienta a temperaturas lo suficientemente altas como para que se derrita para crear magma. Diferentes magmas tienen diferente composición y contienen cualquier elemento que haya en la roca que se derritió. Los magmas también contienen gases. Los elementos principales son los mismos que los elementos que se encuentran en la corteza. En el Cuadro 1 se enumera la abundancia de elementos encontrados en la corteza terrestre y en el magma. El 1.5% restante está conformado por muchos otros elementos que están presentes en pequeñas cantidades.
| Cuadro 1. Elementos en la corteza terrestre y magma | ||
|---|---|---|
| Elemento | Símbolo | Por ciento |
| Oxígeno | O | 46.6% |
| Silicio | Si | 27.7% |
| Aluminio | Al | 8.1% |
| Hierro | Fe | 5.0% |
| Calcio | Ca | 3.6% |
| Sodio | Na | 2.8% |
| Potasio | K | 2.6% |
| Magnesio | Mg | 2.1% |
| Total | 98.5% | |
El hecho de que la roca se derrita para crear magma depende de varios factores:
- Temperatura: La temperatura aumenta con la profundidad, por lo que es más probable que la fusión ocurra a mayores profundidades.
- Presión: La presión aumenta con la profundidad, pero el aumento de la presión eleva la temperatura de fusión, por lo que es menos probable que la fusión ocurra a presiones más altas.
- Agua: La adición de agua cambia el punto de fusión de la roca. A medida que aumenta la cantidad de agua, el punto de fusión disminuye.
- Composición de la roca: Los minerales se funden a diferentes temperaturas, por lo que la temperatura debe ser lo suficientemente alta como para fundir al menos algunos minerales en la roca. El primer mineral que se derrita de una roca será el cuarzo (si está presente) y el último será el olivino (si está presente).
Los diferentes escenarios geológicos que producen diferentes condiciones bajo las cuales las rocas se derriten serán discutidos en el capítulo “Plate Tectonics”.
A medida que una roca se calienta, los minerales que se derriten a las temperaturas más bajas se derretirán primero. La fusión parcial ocurre cuando la temperatura en una roca es lo suficientemente alta como para derretir solo algunos de los minerales en la roca. Los minerales que se derretirán serán los que se fundan a temperaturas más bajas. La cristalización fraccionada es lo opuesto a la fusión parcial. Este proceso describe la cristalización de diferentes minerales a medida que el magma se enfría.
La serie de reacciones de Bowen indica las temperaturas a las que los minerales se funden o cristalizan (figura 1). Una comprensión de la forma en que los átomos se unen para formar minerales conduce a una comprensión de cómo se forman las diferentes rocas ígneas. La Serie Reacción de Bowen también explica por qué algunos minerales siempre se encuentran juntos y algunos nunca se encuentran juntos.
Figura 1. Serie Reacción de Bowen
Sigue este enlace para ver un diagrama que ilustra la Serie de Reacciones de Bowen.
Este excelente video que explica en detalle la Serie Reacción de Bowen.
Si el líquido se separa de los sólidos en cualquier momento en fusión parcial o cristalización fraccionada, la composición química del líquido y el sólido será diferente. Cuando ese líquido cristalice, la roca ígnea resultante tendrá una composición diferente a la roca madre.
Rocas ígneas intrusivas y extrusivas
Las rocas ígneas se llaman intrusivas cuando se enfrían y solidifican debajo de la superficie. Las rocas intrusivas forman plutones y así también se llaman plutónicas. Un plutón es un cuerpo de roca ígnea intrusiva que se ha enfriado en la corteza. Cuando el magma se enfría dentro de la Tierra, el enfriamiento avanza lentamente. El enfriamiento lento permite que se formen cristales grandes, por lo que las rocas ígneas intrusivas tienen cristales visibles. El granito es la roca ígnea intrusiva más común (ver figura 2 para un ejemplo).
Figura 2. El granito está hecho de cuatro minerales, todos visibles a simple vista: feldespato (blanco), cuarzo (translúcido), hornblende (negro) y biotita (negro, plateado).
Las rocas ígneas constituyen la mayoría de las rocas de la Tierra. La mayoría de las rocas ígneas están enterradas debajo de la superficie y cubiertas de roca sedimentaria, o están enterradas bajo el agua del océano. En algunos lugares, los procesos geológicos han traído rocas ígneas a la superficie. La figura 3 a continuación muestra un paisaje en la Sierra Nevada de California hecho de granito que se ha levantado para crear montañas.
Figura 3. La Sierra Nevada de California es una roca ígnea intrusiva expuesta en la superficie de la Tierra.
Las rocas ígneas se llaman extrusivas cuando se enfrían y solidifican sobre la superficie. Estas rocas suelen formarse a partir de un volcán, por lo que también se les llama rocas volcánicas (figura 4).
Figura 4. Se forman rocas ígneas extrusivas después de que la lava se enfría sobre la superficie.
Las rocas ígneas extrusivas se enfrían mucho más rápido que las rocas intrusivas. Hay poco tiempo para que se formen cristales, por lo que las rocas ígneas extrusivas tienen cristales diminutos (figura 5).
Figura 5. La lava enfriada forma basalto sin cristales visibles. ¿Por qué no hay cristales visibles?
Algunas rocas volcánicas tienen una textura mixta. Una roca como una andesita puede tener grandes cristales colocados dentro de una matriz de cristales diminutos. En este caso, el magma se enfrió lo suficiente como para formar algunos cristales antes de entrar en erupción. Una vez que entró en erupción, el resto de la lava se enfrió rápidamente. Esto se llama textura porfirítica.
La velocidad de enfriamiento y el contenido de gas crean otras texturas (ver figura 6 para ejemplos de diferentes texturas). Las lavas que se enfrían extremadamente rápido pueden tener una textura vítrea. Aquellos con muchos agujeros de burbujas de gas tienen una textura vesicular.
Figura 6. Diferentes velocidades de enfriamiento y contenido de gas resultaron en estas diferentes texturas.
Clasificación de rocas ígneas
Las rocas ígneas se clasifican por su composición, desde félsicas hasta ultramáficas. Las características y ejemplos de minerales en cada tipo se incluyen en el cuadro 2.
| Cuadro 2. Propiedades de Composiciones de rocas ígneas | |||
|---|---|---|---|
| Composición | Color | Densidad | Minerales |
| Félsico | Luz | Bajo | Cuarzo, feldespato ortoclasa |
| Intermedio | Intermedio | Intermedio | Feldespato plagioclasa, biotita, anfíbol |
| Mafic | Oscuro | Alto | Olivino, piroxeno |
| Ultramafic | Muy oscuro | Muy alto | Olivine |
| Cuadro 3. Composición y textura de sílice de rocas ígneas mayores | |||
|---|---|---|---|
| Tipo | Cantidad de Sílice | Extrusivo | Intrusivo |
| Ultramafic | < 45% | Komatiite | Peridotita |
| Mafic | 45-52% | Basalto | Gabbro |
| Intermedio | 52-63% | Andesita | Diorita |
| Félsico intermedio | 63-69% | Dacita | Granodiorita |
| Félsico | > 69% SiO 2 | Riolita | Granito |
Algunas de las rocas de la tabla 3 fueron fotografiadas anteriormente en este capítulo. Mira hacia atrás y, usando lo que sabes sobre el tamaño de los cristales en rocas extrusivas e intrusivas y la composición de rocas félsicas y máficas, identifica las rocas en las siguientes fotos en la figura 7:
Figura 7. Estas son fotos de A) riolita, B) gabro, C) peridotita y D) komatiita.
Usos de las Rocas Ígneas
Las rocas ígneas tienen una amplia variedad de usos. Un uso importante es como piedra para edificios y estatuas. El granito se utiliza para ambos propósitos y es popular para encimeras de cocina (figura 8).
Figura 8. El granito es una roca ígnea utilizada comúnmente en estatuas y materiales de construcción.
La piedra pómez se usa comúnmente como abrasivo. La piedra pómez se usa para suavizar la piel o raspar la mugre alrededor de la casa. Cuando la piedra pómez se coloca en lavadoras gigantes con jeans recién fabricados y se cae, el resultado son jeans “lavados a la piedra”. La piedra pómez molida a veces se agrega a la pasta de dientes para actuar como un material abrasivo para fregar los dientes.
La peridotita a veces se extrae para el peridoto, un tipo de olivino que se utiliza en la joyería. La diorita fue ampliamente utilizada por las civilizaciones antiguas para jarrones y otras obras de arte decorativas y todavía se usa para el arte hoy en día (Figura 9).
Figura 9. Esta estatua de diorita se realizó aproximadamente en 2120 a.C.
ROCAS SEDIMENTARIAS
Figura 10. La Casa Blanca de Estados Unidos está hecha de una roca sedimentaria llamada arenisca.
La Casa Blanca (mostrada en la figura 10) es el hogar y lugar de trabajo oficiales del Presidente de los Estados Unidos de América. ¿Por qué crees que la Casa Blanca es blanca? Si respondieras: “Porque está hecho de roca blanca”, solo estarías parcialmente correcto. La construcción de la Casa Blanca comenzó en 1792. Sus paredes exteriores están hechas de piedra arenisca de roca sedimentaria. Esta arenisca es muy porosa y es fácilmente penetrada por el agua de lluvia. Los daños por agua eran comunes en los primeros días de la construcción del edificio. Para detener los daños causados por el agua, los trabajadores cubrieron la piedra arenisca con una mezcla de sal, arroz y pegamento, lo que ayuda a darle a la Casa Blanca su distintivo color blanco.
Sedimentos
La arenisca es uno de los tipos comunes de rocas sedimentarias que se forman a partir de sedimentos. Hay muchos otros tipos. Los sedimentos pueden incluir:
- fragmentos de otras rocas que a menudo se han desgastado en pequeños pedazos, como arena, limo o arcilla.
- materiales orgánicos, o los restos de organismos que alguna vez estuvieron vivos.
- precipitados químicos, que son materiales que quedan atrás después de que el agua se evapora de una solución.
Las rocas en la superficie sufren meteorización mecánica y química. Estos procesos físicos y químicos rompen la roca en trozos más pequeños. La meteorización física simplemente rompe las rocas. La meteorización química disuelve los minerales menos estables. Estos elementos originales de los minerales terminan en solución y se pueden formar nuevos minerales. Los sedimentos son removidos y transportados por agua, viento, hielo o gravedad en un proceso llamado erosión (figura 11). Se puede encontrar mucha más información sobre la meteorización en el capítulo “Meteorización y formación del suelo”. La erosión se describe en detalle en el capítulo “Erosión y deposición”.
Figura 11. El agua erosiona la superficie terrestre en el Valle de los Diez Mil Humos de Alaska.
Los arroyos transportan grandes cantidades de sedimentos (figura 12). Cuanta más energía tenga el agua, mayor será la partícula que puede transportar. Un río corriendo en una pendiente empinada podría ser capaz de transportar rocas. A medida que esta corriente se ralentiza, ya no tiene la energía para transportar grandes sedimentos y los dejará caer. Una corriente que se mueve más lentamente solo transportará partículas más pequeñas.
Figura 12. Un río arroja sedimentos a lo largo de su lecho y en sus orillas.
Los sedimentos se depositan en playas y desiertos, en el fondo de los océanos, y en lagos, estanques, ríos, pantanos y pantanos. Las avalanchas dejan caer grandes pilas de sedimentos. Los glaciares también dejan grandes montones de sedimentos. El viento solo puede transportar arena y partículas más pequeñas. El tipo de sedimento que se deposite determinará el tipo de roca sedimentaria que se pueda formar. Los diferentes colores de la roca sedimentaria están determinados por el ambiente donde se depositan. Se forman rocas rojas donde el oxígeno está presente. Los sedimentos más oscuros se forman cuando el ambiente es pobre en oxígeno.
Formación rocosa sedimentaria
Los sedimentos acumulados se endurecen en roca por litificación, como se ilustra en la figura 13. Se necesitan dos pasos importantes para litificar los sedimentos.
- Los sedimentos son exprimidos juntos por el peso de los sedimentos superpuestos encima de ellos. A esto se le llama compactación. Los sedimentos cementados no orgánicos se convierten en rocas clásticas. Si se incluye material orgánico, son rocas bioclásticas.
- Los fluidos llenan los espacios entre las partículas sueltas de sedimento y cristalizan para crear una roca por cementación.
Figura 13. Este acantilado está hecho de arenisca. Las arenas fueron depositadas y luego litificadas.
El tamaño del sedimento en las rocas sedimentarias clásticas varía mucho (ver cuadro 4).
| Cuadro 4. Tamaños y características de las rocas sedimentarias | ||
|---|---|---|
| Rock | Tamaño de Sedimento | Otras características |
| Conglomerado | Grande | Redondeado |
| Breccia | Grande | Angular |
| Arenisca | Tamaño arena | |
| Slitstone | Tamaño limo, más pequeño que la arena | |
| Esquisto | Tamaño arcilloso, más pequeño | |
Cuando los sedimentos se asientan en aguas más tranquilas, forman capas horizontales. Una capa se deposita primero, y otra capa se deposita encima de ella. Entonces cada capa es más joven que la capa debajo de ella. Cuando los sedimentos se endurecen, las capas se conservan. Las rocas sedimentarias formadas por la cristalización de precipitados químicos se denominan rocas sedimentarias químicas. Como se discutió en el capítulo “Minerales de la Tierra”, los iones disueltos en los fluidos precipitan fuera del fluido y se depositan, al igual que la halita en la figura 14.
Figura 14. La evaporita, halita, sobre un adoquín del Mar Muerto, Israel.
Se forman rocas sedimentarias bioquímicas en el océano o en un lago salado. Las criaturas vivientes eliminan iones, como calcio, magnesio y potasio, del agua para hacer conchas o tejidos blandos. Cuando el organismo muere, se hunde hasta el fondo oceánico para convertirse en un sedimento bioquímico, que luego puede compactarse y cementarse en roca sólida (figura 15).
Figura 15. Fósiles en una roca bioquímica, caliza, en la Formación Carmel en Utah.
En el Cuadro 5 se muestran algunos tipos comunes de rocas sedimentarias.
| Cuadro 5. Rocas sedimentarias comunes | ||
|---|---|---|
| Imagen | Nombre de la roca | Tipo de Roca Sedimentaria |
 | Conglomerado | Clastic (fragmentos de sedimentos no orgánicos) |
 | Breccia | Clastico |
 | Arenisca | Clastico |
 | Siltstone | Clastico |
 | Esquisto | Clastico |
 | Sal de roca | Precipitado químico |
 | Yeso | Precipitado químico |
 | Dolostone | Precipitado químico |
 | Caliza | Bioclástico (sedimentos de materiales orgánicos o restos vegetales o animales) |
 | Carbón | Orgánico |
Usos de las Rocas Sedimentarias
Las rocas sedimentarias se utilizan como piedras de construcción, aunque no son tan duras como las rocas ígneas o metamórficas. Las rocas sedimentarias se utilizan en la construcción. La arena y la grava se utilizan para hacer concreto; también se utilizan en asfalto. Muchos recursos económicamente valiosos provienen de rocas sedimentarias. El mineral de hierro y el aluminio son dos ejemplos.
ROCAS METAMÓRFICAS
En el gran afloramiento de rocas metamórficas en la figura 16, la apariencia de las rocas es resultado del metamorfismo del proceso. El metamorfismo es la adición de calor y/o presión a las rocas existentes, lo que hace que cambien física y/o químicamente para que se conviertan en una roca nueva. Las rocas metamórficas pueden cambiar tanto que pueden no parecerse a la roca original.
Figura 16. Las capas planas en este gran afloramiento de roca metamórfica muestran los efectos de la presión sobre las rocas durante el metamorfismo.
Metamorfismo
Cualquier tipo de roca, ígnea, sedimentaria o metamorfa, puede convertirse en una roca metamórfica. Todo lo que se necesita es suficiente calor y/o presión para alterar la composición física o química de la roca existente sin fundir la roca por completo. Las rocas cambian durante el metamorfismo porque los minerales necesitan ser estables bajo las nuevas condiciones de temperatura y presión. La necesidad de estabilidad puede hacer que la estructura de los minerales se reorganice y forme nuevos minerales. Los iones pueden moverse entre minerales para crear minerales de diferente composición química. Los hornfels, con sus bandas alternas de cristales oscuros y claros, es un buen ejemplo de cómo los minerales se reorganizan durante el metamorfismo. Los hornfels se muestran en la tabla 6.
Figura 17. Una roca metamórfica foliada.
La presión extrema también puede conducir a la foliación, las capas planas que se forman en las rocas a medida que las rocas son exprimidas por la presión (figura 17). La foliación normalmente se forma cuando se ejerce presión en una sola dirección. Las rocas metamórficas también pueden ser no foliadas. La cuarcita y la piedra caliza, que se muestran en el cuadro 6, son no foliadas.
Los dos tipos principales de metamorfismo están ambos relacionados con el calor dentro de la Tierra:
- Metamorfismo regional: Cambios en enormes cantidades de roca sobre un área amplia causados por la presión extrema de la roca suprayacente o por la compresión causada por procesos geológicos. El entierro profundo expone la roca a altas temperaturas.
- Metamorfismo de contacto: Cambios en una roca que está en contacto con el magma por el calor extremo del magma.
En el Cuadro 6 se muestran algunas rocas metamórficas comunes y su roca madre original.
| Cuadro 6. | |||
|---|---|---|---|
| Imagen | Nombre de la roca | Tipo de Roca Metamórfica | Comentarios |
 | Pizarra | Foliado | Metamorfismo de esquisto |
 | Phyllita | Foliado | Metamorfismo de pizarra, pero bajo mayor calor y presión que la pizarra |
 | Esquisto | Foliado | A menudo derivado del metamorfismo de la arcilla o esquisto; metamorfoseado bajo más calor y presión que la fillita |
 | Gneis | Foliado | Metamorfismo de diversas rocas diferentes, bajo condiciones extremas de calor y presión |
 | Hornfels | No foliado | Metamorfismo de contacto de varios tipos de rocas diferentes |
 | Cuarcita | No foliado | Metamorfismo de arenisca |
 | Mármol | No foliado | Metamorfismo de piedra caliza |
 | Metaconglomerado | No foliado | Metamorfismo del conglomerado |
Usos de las Rocas Metamórficas
La cuarcita y el mármol se utilizan comúnmente para materiales de construcción y obras de arte. El mármol es hermoso para estatuas y artículos decorativos como jarrones (ver un ejemplo en la figura 18). El mármol molido también es un componente de pasta de dientes, plásticos y papel.
Figura 18. El mármol se utiliza para artículos decorativos y en el arte.
La cuarcita es muy dura y a menudo es triturada y utilizada en la construcción de vías férreas (ver figura 19). El esquisto y la pizarra se utilizan a veces como materiales de construcción y paisaje. El grafito, el “plomo” en los lápices, es un mineral que se encuentra comúnmente en las rocas metamórficas.
Figura 19. La cuarcita triturada a veces se coloca debajo de las vías del ferrocarril porque es muy dura y duradera.
RESUMEN DE LA LECCIÓN
- Las rocas ígneas se forman cuando se enfrían muy lentamente en lo profundo de la Tierra (intrusivas) o cuando el magma se enfría rápidamente en la superficie terrestre (extrusiva).
- La roca puede derretirse para crear magma si la temperatura aumenta, la presión disminuye o se agrega agua. Diferentes minerales se funden a diferentes temperaturas.
- Las rocas ígneas se clasifican por su composición y tamaño de grano, lo que indica si son intrusivas o extrusivas.
- La meteorización y la erosión producen sedimentos. Los sedimentos son transportados por agua, viento, hielo o gravedad.
- Después de depositar los sedimentos, se someten a compactación y/o cementación para convertirse en rocas sedimentarias.
- Las rocas sedimentarias bioquímicas se forman cuando las criaturas vivientes que usan iones en el agua para crear conchas, huesos o tejidos blandos mueren y caen al fondo como sedimentos.
- Las rocas metamórficas se forman cuando el calor y la presión transforman una roca existente en una roca nueva.
- El metamorfismo de contacto ocurre cuando el magma caliente transforma la roca con la que entra en contacto.
- El metamorfismo regional transforma grandes áreas de rocas existentes bajo el tremendo calor y presión creados por los procesos geológicos.
PREGUNTAS DE REFLEXIÓN
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