Rocas Igneas
Una roca es un sólido formado por dos o
mas minerales.
Existen tres grandes grupos de rocas: Igneas, sedimentarias y
metamórficas.
Las rocas ígneas devienen directamente de la cristalización del
magma y por eso reciben también el nombre de magmaticas
o eruptivas.
Habíamos dicho que el magma es un material
fundido, de composición química muy compleja y en el que
coexisten las tres fases: líquida, sólida y gaseosa.
La lava volcanica es el magma que accede a la superficie pero
aquí ya su composición y temperatura son diferentes. Esto se da
por una importante pérdida de volatiles, por la adicción
de otros materiales que este fluido gana en su ascenso
y por el contacto con la superficie.
Los elementos y compuestos químicos que posee son practicamente
innumerables pero, luego de minuciosos analisis de las rocas
resultantes, se ha concluido que los componentes mayoritarios, expresados en
óxidos, son
SiO2 - Al2O3 - Fe2 O3 - FeO - MgO - CaO - Na2O y K2O
El compuesto predominante es la sílice (SiO2) que, combinado con estos y
otros elementos forman los silicatos y estos, a su vez, constituyen el 95 % del
material que compone la corteza terrestre.
Por esto algunos autores definen al magma como una masa silicatada fluida que
existe a grandes temperaturas dentro de la corteza terrestre.
Los reservóreos soportan temperaturas que oscilan entre los 700 y los
1200 ºC y estan sometidos a fuertes presiones que dependen de su
profundidad y del tipo de suprayacentes.
Si tenemos en cuenta al gradientegeotérmico
podríamos decir que a 25 Km. de profundidad todas las rocas se
encuentran en estado de fusión, no obstante se infiere que las presiones
generadas por los materiales que las comprimen impiden que pierdan sus estado
sólido.
En este juego de temperaturas, presiones y distintas
fases el magma desarrolla su actividad y evoluciona a través del tiempo.
Si, por cualquier causa, la temperatura desciende el magma
solidifica.
Cuando esto ocurre a gran profundidad (mas o menos 10.000 m.) el proceso
es lento, se sucede la cristalización tranquila de todos los componentes
y el resultado es una roca compuesta por individuos minerales cristalinos bien
definidos llamada roca plutónica.
Cuando el magma accede a la superficie en forma lava, en el choque con la
temperatura ambiente o con el agua en las profundidades oceanicas, se
produce un enfriamiento rapido y los minerales no alcanzan su mejor
desarrollo sino que forman una masa vítrea o, a lo sumo una 'pasta'
microcristalina. Estas son las rocas volcanicas.
Existe ademas un tipo de rocas intermedias
llamadas hipabisales o filonianas, que se constituyen a poca profundidad.
Estas presentan una textura mixta, caracterizada por
individuos cristalinos bien desarrollados, llamados fenocristales, inmersos en
una masa microcristalina generada por enfriamiento rapido.
En la figura 1 se muestra un esquema en corte de un
reservoreo de magma, una chimenea de ascenso y el aparato eyector
(volcan) construido por la lava en su acceso a la superficie.
Finalmente se debe dejar enclaro que los procesos magmaticos son mucho
mas complejos y que aquí solo se ha hecho una muy breve
síntesis a fin de visualizar 'grosso modo' la génesis
de las rocas ígneas.
En artículos siguientes desbrozaremos esto un poco
mas.
Mineralogía - 1º Parte
Mineralogía es la ciencia que estudia los minerales.
En una forma mas amplia podríamos decir que es
la ciencia que trata de la composición, propiedades, génesis y
yacencia de los minerales.
Un mineral es un sólido inorganico,
formado por procesos naturales, con composición química definida
y estructura atómica ordenada.
Existen algunas excepciones dadas por minerales organicos como
el carbón o algunos calcareos organógenos que veremos
mas adelante.
Los minerales se forman, basicamente, de tres maneras: por enfriamiento
de sustancias fundidas, por precipitación de sustancias
en solución o por condensación de vapores.
No consideramos como
tales a los sintéticos, es decir los obtenidos en laboratorio.
Por enfriamiento es el modo mas importante y, antes de detallarlo, vamos
a definir brevemente al magma
Es un material fundido que existe a grandes temperaturas en la corteza
terrestre, que tiene una composición química muy compleja y en el
que predominan las fases líquida y gaseosa.
En realidad no hay una definición taxativa puesto que algunos autores lo
asimilan a la lava (magma que accedió a la superficie) y otros
simplemente dicen que es 'roca fundida'.
La profundidad de los reservóreos de magma no trasciende el manto
superior y la temperatura oscila,generalmente, entre
los 1200 a 1400 ºC aunque puede llagar a mucho mas según sea
su composición química.
Para una mejor comprensión de la
formación de minerales por enfriamiento de sustancias fundidas, vamos a
mostrar un esquema en el que se ve el magma en
profundidad y un volcan.
En algún momento el magma asciende y su temperatura
comienza a bajar a medida que se acerca a la superficie. Para el caso
vale decir que también se enfría porque pierde sustancias
volatiles e incorpora otras rocas a su paso.
Por esto último la composición del magma difiere
de la lava.
Al bajar la temperatura, sustancias que estaban en fase
líquida pasan a ser sólidos. Por ejemplo, ya a los 1000
ºC, tendremos la cristalización de minerales como los olivinos y
piroxenos y la coexistencia de los tres estados: sólido, líquido
y gaseoso.
Como se deduce
de este parrafo la mayoría de los
minerales, al pasar a estado sólido, forman cristales. En
geología es común decir, por ejemplo, el cuarzo (SiO2)
'cristaliza' a los 700 ºC
Luego al continuar el descenso de la temperatura aumenta la fase sólida
en detrimento de las demas.
Hacia los 700 ºC, por ejemplo, ya estan la mayoría de los
silicatos, en forma de cristal, coexistiendo con vapor
de agua y diferentes fluidos de variada composición.
Obviamente este es solo un ejemplo, lineal y sencillo, puesto que en la
naturaleza los procesos son mucho mas complejos ya que hay reacciones
del fluido con los sólidos, con las rocas adyacentes, eyección de
gases, inyección de fluidos remanentes, metamorfismo,etc.
Habíamos dicho que otros minerales se forman por
precipitación de sustancias en solución. Veremos un ejemplosimple en la formación de Halita
(ClNa2), explotada comercialmente y conocida como sal común.
Las salinas fueron, en algún momento, una laguna litoral marina en el
que al disminuir el solvente por evaporación se produjo la
precipitación del soluto y se depositaron los
cristales formando los yacimientos de sal.
Una laguna litoral marina es un cuerpo estanco, es
decir que no tiene drenajes ni nuevos aportes de agua. Luego por acción del sol, el agua, solvente en
este caso comienza a evaporarse y el fluido residual se hace cada vez
mas rico en sales (soluto) hasta que precipita (cristaliza) como cloruro de sodio.
Otros ejemplos de la misma génesis son el Yeso (So4Ca)
y la Calcita (Co3Ca).
Por último como
ejemplo de formación de minerales a partir de un gas podemos hablar de
la génesis del
azufre (S).
Propiedades físicas de los minerales |
Los minerales tienen propiedades físicas particulares que sirven para
reconocerlos a primera vista.
Si bien es cierto que algunos son muy similares y se debe recurrir a
métodos específicos, como la determinación de sus
cualidades ópticas a través del microscopio o de su estructura
por rayos 'X', las propiedades físicas nos acercan a un primer
diagnóstico.
Entre las mas importantes podemos hablar de aquellas que dependen de la luz, como ser el color, el
brillo, la transparencia y de la estructura como la dureza, tenacidad, fractura, etc.
También es importante el pesoespecífico y, para
algunos grupos, el magnetismo, la radiactividad, etc.
A continuación describiremos brevemente estas
propiedades.
Color: Esta dado por la absorción diferencial de las longitudes
de onda que componen el espectro de la luz blanca.
Un mineral es incoloro, cuando deja pasar todas las
radiaciones. Es negro cuando absorbe todas y blanco
cuando las refleja.
Luego es rojo (por ejemplo) cuando absorbe todas las vibraciones
menos las del color
rojo, y así con el verde, amarillo,
etc.
Brillo: depende de la cantidad de luz reflejada y de
la superficie del
mineral.
Puede ser metalico, propio de los metales como
el oro, la plata, el cobre etc.
Vítreo, que es el mas común entre los minerales por su
estado cristalino como
ejemplos tenemos el cuarzo, la ortosa, etc.
Adamantino: es un brillo fulgurante cuyo nombre viene
justamente del
diamante.
Finalmente el mineral que no tiene brillo es mate.
Una propiedad importante que depende de la estructura es la
dureza. Se la define como
la resistencia
que ofreceun mineral a ser rayado por una punta de metal o de un mineral
mas duro.
No se debe confundir con tenacidad que es la resistencia que
opone un mineral a la fractura.
La dureza se puede medir en forma absoluta o relativa. La primera se define a
través de un instrumento llamado
esclerómetro que mide la resistencia
opuesta a un impacto, calibrado y repetido, por unidad de superficie.
La dureza relativa es mas usual y consiste en ubicar en una tabla de
minerales, que va desde los mas blandos a los mas duros,la muestra estudiada.
Esta tabla fue diseñada por Mhos y se detalla como sigue:
1 - Talco
2 - Yeso
3 - Calcita
4 - Fluorita
5 - Apatita
6 - Ortosa
7 - Cuarzo
8 - Topacio
9 - Corindón
10 - Diamante
Por ejemplo si tenemos un mineral que raya a la apatita y a su vez es rayado
por la ortosa decimos que tiene dureza entre 5 y 6. De todas
maneras es una tabla relativa, y de manejo rapido, puesto que no existe
una relación realmente proporcional entre sus componentes.
Otra propiedad importante es el peso específico que se define como
la relación entre el peso y el volumen de un material.
Depende de varios factores como ser la composición
química, la estructura, la génesis, etc.
Se debe determinar cuidadosamente ya que, si bien es una
propiedad distintiva de cada mineral, no responde a reglas fijas. Por
ejemplo minerales de la misma composición química, como
el diamante y el grafito (C) no tienen el mismo peso y cristalizan en sistemas
diferentes. En otro caso, la pirita (SFe) y el oro (Au) que
son amarillos y cristalizan en el sistema cúbico, no tienen el mismo
peso.
Finalmente existen otras propiedades como la radiactividad, en minerales
de uranio, el magnetismo en los de hierro, la fluorescencia en la fluorita o
etc. pero son realmente particulares y específicas de ciertos grupos
restringidos.
Este elemento es muy activo en los procesos de erupciones
volcanicas y suele acceder rapidamente a la atmósfera por
explosión. Consecuentemente el contacto violento con el aire
enfría rapidamente a la masa gaseosa y elazufre pasa directamente
a estado sólido.
Clasificación química - parte I |
Dijimos que un mineral es un sólido
inorganico, formado por procesos naturales, con composición
química definida y estructura atómica ordenada.
Nos referiremos ahora a la composición química para hacer una
clasificación en grupos y describir los principales ejemplos.
Se puede decir que un mineral es una
combinación de elementos y se puede expresar a través de una
fórmula química.
Existen ademas los elementos nativos que, si bien pueden aparecer
formando compuestos, también los estudiamos como grupo
individual. Por ejemplo el oro (Au), la plata (Ag), el
azufre (S) etc.
Los dividimos en ocho grupos de la siguiente manera:
1) Elementos nativos
2) Sulfuros
3) Oxidos
4) Silicatos
5) Halogenuros
6) Carbonatos, Nitratos y Boratos
7) Sulfatos
8) Wolframatos, Fosfatos, etc.
Como se comprendera los minerales son muchos mas, y se clasifican
en diversos grupos y series, pero su tratamiento 'in extensus' excede
los fines de esta publicación.
1) Elementos nativos
* Oro (Au): Cristaliza en el sistema cúbico, tiene dureza 2 a 3, peso específico 19,3, brillo metalico
y coloramarillo característico.
Su forma de yacencia es, en general, vetiforme aunque también suele
aparecer en depósitos sedimentarios asociado al cuarzo o a otros silicatos.
* Hierro (Fe): Sistema cúbico, dureza 4 a 5, Pe 7 , brillo metalico y color gris acerado
o negro. Es un mineral magnético de gran
importancia para la industria pero en nuestro país no se tienendatos de
yacimientos de hierro nativo.
* Cobre (Cu): Sistema cúbico, dureza 2 a 3, Pe 8 , brillo metalico y color amarillo rojizo característico. No
existe en nuestro país cobre nativo, económicamente explotable,
pero yacimientos de cobre diseminado como
El Pachón y Cerro Mercedario, son
realmente importantes.
* Azufre (S): Es de sistema rómbico, dureza 1 a 2, Pe 2,5, color amarillo
y brillo resinoso. Existe en nuestro país en las zonas centro y
nor-andina, se presenta como masas amorfas y son,
mayormente, fruto de la actividad volcanica.
* Carbono (C): Aparece como diamante o grafito.
El diamante es cúbico, de clivaje perfecto, Pe 3 ,
dureza maxima (10) y el brillo, distintivo en si mismo, se denominas
adamantino.
Es la piedra preciosa de mayor valor, aparece en diferentes
formas y tamaños y, luego de tallado, de lo denomina brillante.
El grafito es exagonal, de dureza 2, Pe 1 y color
negro. Tiene una importancia relativa en la industria pero su
valor es sensiblemente menor que el diamante.
Clasificación química - parte II |
2) Sulfuros
* Galena
(SPb): Es cúbica, de clivaje perfecto, Pe. 7 ,
dureza 2,5, brillo metalico y color gris oscuro.
Es el mineral de plomo mas importante y existe en Argentina en
las zonas serranas y cordilleranas. Un
yacimiento importante es la Mina Aguilar en la región puneña.
* Blenda (SZn): Cubica, de brillo variable y color rojizo este mineral de Zn suele aparecer asociado, como ganga, a la galena.
* Pirita (SFe): Cristaliza en el sistema cúbico, tiene dureza
6, Pe 5, brillometalico y color amarillo refulgente.
Es curioso su parecido con el oro aunque este
último tiene un peso específico mucho mas alto.
Su importancia es relativa pero sirve como indicador ya que suele
aparecer asociado a la plata, al selenio y al cobre.
3) Oxidos
* Hematita (Fe2O3): Exagonal, de dureza 5 a 6, Pe 5 ,
color rojo y no tiene brillo, es decir es mate. Este mineral
de hierro es importante en nuestro país donde existen varios yacimientos
y se destacan Zapla en Jujuy y Sierra Grande en Río Negro.
* Magnetita (Fe3O4): Cúbica, de dureza 6, Pe 5 , brillo metalico y color negro. En Argentina
no es importante aunque se reconoce su existencia, diseminada en
partículas, en las arenas de la costa atlantica.
* Casiterita (SnO2): Tetragonal, dureza 6 a 7, Pe 7, brillo vítreo
y color que varía de castaño a negro. Este mineral de estaño tuvo alguna importancia, en
décadas pasadas, en la quebrada de Las Pircas en Jujuy.
* Limonita (Ofe-xH2O): Es un oxido de hierro
hidratado, amorfo, de aspecto terroso y brillo vitreo. No es trascendente pero
se lo explota en La Rioja y Misiones.
Por último no se puede dejar de nombrar en este
grupo a los óxidos de Uranio, Uraninita (UO2) y Pechblenda (UO4)
importantes por su valor estratégico y económico. En Argentina
existen algunos yacimientos en las sierras de San Luis y en Malargüe, Mendoza.
4) Silicatos
Es el grupo mas importante, en lo que a geología se refiere, ya
que participa en la composición de la mayoría de las rocas. Son
innumerables y se los divide en grupos yseries pero aquí veremos solo
algunos de los mas importantes.
* Cuarzo (SiO2): Sus cristales son prismaticos, exagonales y
figura en la tabla de Mhos con el Nº 7. De brillo vitreo y color
generalmente blanco recibe, en joyería, el nombre de cristal
de roca. En este rubro también es muy apreciada
una variedad de color violeta llamada amatista.
* Arcillas: De estructura muy compleja, son aluminosilicatos
hidratados de sodio, potasio y algún otro elemento como el calcio,
magnesio o etc. según sea la serie a la cual pertenezca. Son minerales amorfos y tiene variadas aplicaciones en la
industria, sobre todo en ceramica, perforaciones, construcciones, etc.
En artículos posteriores se vera su importancia
en estratigrafía por su condición acuicluda.
Recordemos que acuícludo es aquel estrato que admite
cierta cantidad de agua pero no la deja pasar. Por
eso, al ser impermeable, es que forma las trampas o al menos los pisos o los
techos de los yacimientos de agua o hidrocarburos.
* Mica: Muscovita y Biotita, mica blanca o
negra, son muy importantes en geología como indicadores para definir rocas. Tienen
la particularidad de formarse en 'hojas' por eso se dice que tienen
'foliación' perfecta. Se la usa en
ceramica y en electricidad.
* Feldespatos: Son silicatos de sodio, potasio y calcio importantes como
constituyentes de las rocas. Su valor económico no es significativo
aunque se lo usa
como piedras de
aplicación o para la fabricación de abrasivos. Un
ejemplo es la ortosa de dureza 6 en la tabla de Mhos.
Rocas sedimentarias -1º Parte
En la tabla publicada en el artículo anterior dimos una nomenclatura
basada en el tamaño de los sedimentos.
Para la determinación del tamaño existen
diferentes métodos.
Para los clastos de tamaño rodados o mas se usa
la medición directa. (recordemos que
'clasto' es el trozo de roca preexistente obtenido por
meteorización.)
Para partículas de tamaños menores, hasta limo, se usan
tamices de abertura de malla conocida.
Para partículas menores de 62 micrones,
o sea para las fracciones limo y arcilla, se usan métodos por
disolución en base acuosa o microscopios de alto poder.
Cuando se quiere analizar una roca ya consolidada se
deben hacer cortes delgados y estudiarlos con el microscopio.
Clasificación genética
Rocas clasticas: son aquellas formadas a partir de trozos de roca preexistentes. Existen varios tipos.
Por ejemplo los conglomerados constituidos por clastos,
matrix y cemento.
Los clastos son los individuos mayores, la matrix son
individuos pequeños y el cemento es la masa aglutinante.
El cemento puede ser una sustancia química (calcarea, silicea,
ferruginosa, etc.) o bien organica como en el caso de los
bitúmenes.
También puede ser una sedimentita que tenga solo clastos y cemento o que
esté formada solamente por partículas microscópicas como
las pelitas.
Rocas sedimentarias químicas: devienen de la precipitación de
cristales por sobresaturación de soluciones.
Un ejemplo clasico es la halita (sal
común consolidada), que se genera en una laguna, u otra cuenca cerrada, con agua rica en sales
desodio.
En algún momento de su historia geológica cesa el aporte de agua
y la evaporación comienza a disminuir la proporción de solvente
(agua) en relación con el soluto (sales) hasta que este
precipita como
sólido.
Estos cristales cúbicos al caer se traban entre
sí favoreciendo su cohesión y futura diagénesis.
Sedimentitas organógenas: provienen de la acumulación y
diagenésis de restos organicos.
Como ejemplo se puede citar a los corales formados a partir de la
acumulación de restos de conchillas y algunos carbones formados a partir
de la depositación de restos vegetales.
Rocas sedimentarias piroclasticas: deben su origen
a la actividad volcanica.
Las cenizas volcanicas transportadas por el viento y luego depositadas
por la gravedad dan origen a una roca sedimentaria
piroclastica llamada toba.
Finalmente se presenta un cuadro de
clasificación usado en sedimentología.
|
acimientos minerales asociados al magmatismo.
Un yacimiento es una concentración determinada
de una sustancia mineral que puede ser aprovechada por el hombre.
Al referirse a una concentración determinada se quiere
indicar que el yacimiento debe ser económicamente explotable.
Para que esto sea posible se debe balancear el costo de
extracción, transporte, purificación, precio de venta, etc.
De momento dejaremos a los yacimientos en general para
mas adelante y nos abocaremos a la descripción de aquellos
asociados al magmatismo.
En éstos se agrupan todos los depósitos que deben su origen a la actividad magmatica.
Para clasificarlospodemos hacer una primera subdivisión en tres grupos
a) Magmaticos profundos
b) Magmaticos superficiales
c) Hidrotermales
Magmaticos profundos
Dentro de este primer grupo tendremos a los de solidificación directa como son aquellos
proveedores de rocas deaplicación para construcciones civiles. De aquí se obtienen granitos, tonalitas, aplitas, etc.
Luego, los diseminados, que deben su génesis a la dispersión de
una sustancia útil dentro de una masa mucho mayor de material. Un ejemplo son los diamantes, dispersos, en muy
pequeña proporción, en rocas ultrabasicas. Yacimientos de este tipo son explotados desde hace tiempo en
Sudafrica.
Finalmente, los de segregación, originados por una separación de
sustancias dentro del
mismo magma (por complicados procesos físicos y químicos) que
hacen que determinado mineral se concentre en un depósito.
Normalmente son fases inmiscibles, es decir partes que no se mezclan y que a
posteriori cristalizan separados del
resto del
magma.
Un ejemplo son los yacimientos de cromita (mineral de
cromo) en Sudafrica y de magnetita (mineral de hierro) en Suecia.
Magmaticos superficiales
Los yacimientos superficiales se deben a la utilización de las lavas
solidificadas como
elementos útiles. En estos podemos contar a los basaltos como materia prima para la
'piedra partida' que se utiliza como
inerte en la fabricación de hormigón y al vidrio volcanico
usado como
elemento filtrante, entre otros.
También, con esta génesis, tenemos a los
yacimientos de azufre de gran importancia económica porsu
aplicación en la industria.
Yacimientos hidrotermales
A medida que un magma se enfría en profundidad
van formandose las rocas ígneas y, consecuentemente, se enriquece
la masa residual con agua y minerales disueltos.
En algún momento parte de este fluido,
compuesto mayoritariamente por vapor de agua, es expulsado del magma e inyectado por efectos de
presión y temperatura en las rocas vecinas (rocas de caja) que lo
contienen.
Este desplazamiento puede ser vertical u horizontal y hasta, a veces, aflora en
la superficie como
manantiales o fuentes de agua termal.
En el transcurso de su migración este fluido va
perdiendo temperatura y poder de disolución lo que hace que las
sustancias minerales precipiten originando concentraciones que, según su
tipo y cantidad, van a constituir yacimientos explotables.
Para visualizar mejor estos conceptos se presenta una grafica
donde se puede observar, de modo esquematico, la evolución de
estos procesos.
Mineralogía – parte V
Clasificación química - parte III |
5) Halogenuros
Halita (ClNa): Es la sal común. Cristaliza en el cúbico, tiene
dureza 2 , Pe 2, brillo vítreo y color blanco.
En Argentina
existen varias salinas en explotación y son importantes las Salinas
Grandes en Córdoba y las del Bebedero en San
Luis.
Fluorita (F2Ca): Es cúbica, de dureza 4, brillo vítreo y color
que varía entre el azul y el violeta. Se la usa como fundente y es común hallarla en
las Sierras de Córdoba y San Luis.
6) Carbonatos, Nitratos y Boratos
Calcita (Co3Ca): Es exagonal, de clivajeperfecto, dureza 3, Pe 2 y brillo vítreo. Tiene gran importancia como
materia prima en la fabricación de cal y cemento.
Existen otros carbonatos de importancia como ser la Dolomita (Co3CaMg),
Siderita (Co3FE) y Malaquita y Azurita (Co3Cu x H2O
Entre los boratos podemos hablar del Borax que es un borato de sodio hidratado
de aplicación medicinal y entre los nitratos tenemos al
salitre (No3Na2) usado como fertilizante
7) Sulfatos
Yeso (So4Ca x H2O): De múltiples aplicaciones industriales
este mineral tiene dureza 2, Pe 2, color blanco grisaceo y brillo nacarado.
En Argentina existen varios
yacimientos y una variedad especial muy apreciada que se llama alabastro y se
lo usa
en escultura y decoraciones.
Baritina (So4Ba): Este sulfato adquiere importancia por su uso
en los lodos de inyección de perforaciones profundas y en la
obtención del
bario.
Wolframatos, fosfatos y vanadatos
Wolframita, Apatita y Vanadinita es un grupo de
minerales de composición compleja y gran importancia económica y
estratégica. La wolframita, por ejemplo, es utilizada para la industria
bélica.
Como corolario de estos artículos sobre minerales debemos
remarcar que solo nombramos algunos pocos ejemplos clasicos.
Hay que tener en cuenta que no se trata solamente de materiales que
se buscan en una mina para comercializar, sino que son los componentes de las
rocas, de los suelos, de la litósfera, que estan en los fondos
marinos, en el magma y hasta disueltos en las aguas y suspendidos, como
material particulado, en la atmósfera.