Introducción a la Geología: La Tierra como sistema
La Tierra es un planeta complejo y dinámico que ha cambiado continuamente desde su origen, hace aproximadamente 4.600 millones de años. Estas transformaciones son el resultado de procesos internos y externos que interactúan y interrelacionan entre si, lo cual nos ha conducido a las características que observamos en el presente. Si consideramos a La Tierra como un todo, podemos ver innumerables interacciones que ocurren entre sus diversos componentes, los cuales no actúan de manera aislada sino interconectados, de manera que cuando una parte del sistema cambia, se afecta a las otras.
Una forma de entender la complejidad de La Tierra es pensar en ella como un sistema. La Tierra considerada de esta manera, consta de un conjunto de varios subsistemas, o partes relacionadas que interactúan unos con otros de forma compleja. La información, materiales y energía que entran del exterior al sistema son entradas, mientras que la información, materiales y energía que salen del sistema son salidas. El sistema Tierra – Universo esta conformado por los subsistemas Atmósfera, Hidrosfera, Biosfera y litosfera.
Estructura y Constitución de la Corteza Terrestre
El magma es factor principal en la formación de la corteza terrestre; el magma es la masa de rocas fundidas en el interior de la tierra, que al salir de la superficie se convierte en rocas y da origen a los suelos, yacimientos minerales, etc. La corteza terrestre es la capa externa de la litosfera, constituidas por rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas.
El ciclo de las rocas sus procesos y productos
El ciclo de las rocas constituye un sistema formado por las interacciones entre los procesos asociados (Cristalización-Solidificación, Meteorización, Sedimentación, Consolidación-Díagénesis, Metamorfismo y Fusión) y los Productos (Rocas Ígneas, Sedimentos, Rocas Sedimentarias, y Rocas Metamórficas).
Los minerales son elementos o compuestos inorgánicos de composición química homogénea y estructura atómica determinada, formada por un proceso natural.
Analizando la definición se observa que:
a) Un mineral debe ser químicamente homogéneo: es decir, debe tener una composición química definida y constante. La composición no debe variar significativamente de una parte del cristal o grano de mineral a otra, como tampoco debe variar de un ejemplar de un mineral a otro del mismo mineral.
b) En todos los minerales, los elementos químicos se encuentran formando una estructura cristalina definida (por ello son "cuerpos cristalinos").
Tipos de rocas según su origen
1.- Rocas ígneas: Son las rocas más antigua de la tierra, formadas a partir de la cristalización o solidificación de una masa fundida llamada magma, es por ello que son conocidas también como rocas Plutónicas ò magmáticas. Cuando la Cristalización solidificación del magma ocurre en el interior de la corteza terrestre (es decir, sin tener contacto directo con la superficie ni con la atmósfera) da lugar a las rocas ígneas "plutónicas" o "intrusivas".
Si la solidificación del magma se produce en la superficie de la Tierra, fuera de la corteza, se forman las rocas "volcánicas", "efusivas" o "extrusivas". Cuando el magma, llega a la superficie, lo hace por fisuras o por volcanes y se denomina "lava".
Los principales componentes minerales de las rocas ígneas son el cuarzo, los feldespatos, las micas, los piroxenos, el olivino y una gran variedad de óxidos, que son los que deciden el tamaño del grano: grueso para las intrusivas y fino para las extrusivas.
Identificación de las rocas ígneas: La primera característica que se observa en una roca ígnea es su color, cuya tonalidad puede ser clara u oscura, predominan los colores gris claro, gris oscuro, negro y rojo, aunque existen también rocas de color blanco. Un alto contenido de feldespatos, compuestos por silicatos, proporcionan a las rocas colores claros; las rocas oscuras poseen un contenido alto de hierro y magnesio como se mencionó anteriormente. En Venezuela se presentan principalmente en los estados Amazonas y Bolívar.
Estructura geológica de rocas ígneas
Las estructuras de las rocas ígneas intrusivas se presentan de las siguientes formas o clases:
A) Batolito: grandes masas de rocas plutónicas, compuestas de rocas granudas (granito, granodiorita, sienita, diorita, princi¬palmente), que generalmente tienen gran extensión superficial y en profundidad. Corresponden a la cristalización de magmas a gran profundidad en la corteza, por lo cual llegan a aflorar luego de largos procesos erosivos, que han eliminado miles de metros de cobertura constituida por rocas metamórficas y/o sedimentarias. Algunos batolitos son "discordantes" respecto a la estructura geológica de las rocas que los rodean, es decir que los límites del batolito no respetan las tendencias o líneas de las estructuras de las rocas que los rodean; otros se amoldan a los lineamientos estructurales de las rocas que los rodean y en ese caso se definen como “concordantes”.
B) Lacolito: masa de rocas ígneas plutónicas (a veces, hipabísales), generalmente de composición intermedia (ni ácida ni básica, como las andesitas y sienitas). Las dimensiones son más pequeñas que las de los batolitos y se formaron por intrusión ascendente de magmas, que alcanzaron niveles de la corteza relativamente altos o cercanos a la superficie. Generalmente están rodeados de rocas metamórficas, a las cuales recortan respetando aproximada-mente la estructura que ellas presentan (por ello se dice que son "concordantes").
C) Facolito: intrusiones lenticulares, colocadas en forma concor¬dante entre capas de rocas metamórficas plegadas. Están compues¬tos generalmente de rocas básicas.
D) Lopolitos: intrusiones la mayor parte de las veces hipabisales, compuestas frecuentemente por rocas ígneas básicas. Se caracterizan por desarrollarse fundamentalmente como capas late¬ralmente extensas y de espesor restringido, que han hecho intru¬sión "concordante" en rocas pre-existentes de estructura aproxi¬madamente horizontal.
E) filones capa: intrusiones hipabísales delgadas, concordantes con la estructura aproximadamente horizontal de las rocas sedi¬mentarias que las contienen. Generalmente son de composición básica. Se diferencian de los lopolitos en que son mucho más delgados, en relación a su extensión lateral.
F) Filones propiamente dichos: estructuras hipabísales, compuestas de rocas de muy diversa composición, que recortan discordantemente o concordantemente las estructuras de las rocas que atraviesan. Hay filones de doleritas, de microgranitos, de pegmatitas, de aplitas, de cuarzo, etc.
PRINCIPALES TIPOS DE ROCAS IGNEAS
Los principales ejemplos de rocas ígneas plutónicas son:
a) Granito: es una roca de color claro que puede ir del blanco al gris, pasando por amarillo, rojo y rosado, dependiendo del color de los feldespatos que contenga, mezclado con el cuarzo, cuyos cristales son homogéneos en su tamaño. El granito se distingue por presentar granos gruesos, llegando a medir hasta más de 2,5 cm. Los componentes minerales del granito son principalmente el cuarzo, el feldespato y mica (biotita).
El granito es una de las rocas más comunes en la naturaleza por su abundancia. Se utiliza como material de cimentación (base para construcciones), como material de construcción y como material de decoración (topes). Es muy resistente a la meteorización.
b) Diorita: es una roca de grano más fino que el granito. Se compone de plagioclasa (feldespato), hornablenda y biotita.
c) Sienita: tiene los mismos componentes del granito, sin embargo, la presencia de cuarzo es escasa. Sus granos son generalmente pequeños, están dispuestos en forma homogénea; se presenta en colores rosado, violeta y gris. También se utiliza como material decorativo.
d) Gabro: es una roca de color oscuro, gris, café o negro, cuyos granos gruesos están constituidos por feldespatos y minerales oscuros como piroxenos. No contienen cuarzo. Es una roca básica.
e) Peridotita: es la roca plutónica más densa, su principal mineral es el olivino.
Rocas ígneas volcánicas:
a) Riolitas: rocas claras, grises, amarillentas y verdosas. Granos finos y con gran contenido de cuarzo. Son las equivalentes de los granitos. La pasta es vítrea.
b) Andesitas: son rocas de color verdoso, gris o negro. Abundan en los Andes, de allí su nombre. Es de grano muy fino y de apariencia vítrea. Carece de cuarzo.
c) Basaltos: son las rocas volcánicas más abundantes. Son de color oscuro, de grano fino, densas, compactas y pesadas. Carece de cuarzo y está constituida por cristales de feldespato, piroxeno y olivino. Es el equivalente del gabro.
d) Obsidiana: es un vidrio negro, brillante de fractura concoidea. Su enfriamiento fue tan brusco que no dio tiempo para que los minerales se solidificaran formando los granos característicos de las demás rocas, por lo que resultó una apariencia vítrea (similar al vidrio). Su composición es igual a la del granito (abundante feldespato y cuarzo) con un alto contenido de hierro que le da el color negro u oscuro.
e) Piedra Pómez: se conoce también como Pumita. Se forma por el enfriamiento rápido de la espuma de la lava volcánica. En su parte exterior presenta una gran cantidad de vesículas o cavidades que le dan una apariencia de esponja pero de textura opaca. Es más ligera que el agua por lo que flota en ella.
f) Tobas: son cenizas volcánicas endurecidas, por lo que puede confundirse con una roca sedimentaria. Son de granos finos de color gris y amarillo, son livianas.
2.- Rocas metamórficas: proceden de las transformaciones mineralógicas y estructurales de rocas preexistentes debida a aumentos de temperaturas y presión, a los que se someten como consecuencia de importantes dislocaciones de la litosfera o las instrucciones magmáticas. Los principales componentes de estas rocas son el cuarzo, la serpentina, el talco, la biotita y la clorita, entre otros.
ESTRUCTURA GEOLÓGICA DE ROCAS METAMÓRFICAS
La estructura geológica de las rocas metamórficas se caracteriza por la presencia de plegamientos. Las rocas metamórficas se presentan como una sucesión de capas relativamente delgadas, de diferente composición litológica. Esas capas, en lugar de ser planas, se han plegado, conformando pliegues convexos (anticlinales) y cóncavos (sinclinales), que generalmente se extienden lateralmente en secuencias compuestas por varios sinclinales y anticlinales alternados.
En cada pliegue se distingue un eje, alrededor del cual se curvan las rocas. Cada eje está contenido en un plano axial, que divide al pliegue en forma longitudinal. La disposición de los ejes de plegamiento en el espacio puede ser muy diversa, pero generalmente es aproximadamente horizontal. Por ello, cuando las áreas formadas por rocas metamórficas son erosionadas, los plie-gues son recortados por la superficie del terreno y las diferen¬tes capas de rocas que forman la región, afloran como bandas de diferente composición, lateralmente estrechas y longitudinalmente muy extensas. Esa disposición de los afloramientos de las rocas metamórficas en bandas estrechas y largas, con una orientación o rumbo casi constante, es característica.
Cuando los ejes de los pliegues no son paralelos a la superficie del terreno, la erosión corta al eje, por lo tanto la disposición de las rocas en el terreno se ve formando curvas, que permiten reconocer fácilmente la estructura plegada de una región.
Las capas de rocas plegadas forman un ángulo generalmente considerable con el plano horizontal: ese ángulo se denomina "buzamiento". Las capas verticales tienen un buzamiento de 90°, una de disposición oblicua tendrá un buzamiento entre 0 y 90° y una capa horizontal se caracterizará por buzamientos de 0°.
TIPOS DE ROCAS METAMORFICAS
Rocas metamórficas foliadas: son aquellas que tienen estructura laminar o esquistosa. Indica que estuvieron sometidas a grandes esfuerzos cortantes a lo largo de su formación, causando un movimiento interno entre sus granos que fueron aplanados y estirados en superficies paralelas a los planos del movimiento.
a) Filitas: están formadas principalmente por micas y clorita que les imparten un lustre satinado.
b) Pizarras: se originan del metamorfismo de la lutita, cuyos componentes arcillosos se transforman en mica, componente principal y que le da una textura laminar muy fina. Tienen exfoliación perfecta. Son suaves al tacto.
c) Esquistos: es similar a la pizarra en cuanto a su composición, pero formado a mayores presiones en el proceso metamórfico por lo que su esquistosidad es más rígida y ruda. Sus granos son observables a simple vista.
d) Gneis o neis: son rocas que se caracterizan por contener en su estructura bandas o fajas constituidas por granos gruesos y alargados. Sus principales componentes son feldespatos, cuarzo, clorita y mica, dispuestos en las bandas que indican la estratificación de los sedimentos originales procedentes del granito y de las pizarras. Las bandas oscuras son de las micas, las claras del feldespato. No hay exfoliación sin embargo, como sus minerales se encuentran dispuestos en bandas se pueden ubicar en esta clasificación.
Rocas metamórficas no foliadas: son aquellas que presentan estructura masiva o granular, se transformaron por procesos en los que no se produjo movimiento interno.
a) Mármol: proceden de las rocas calizas u otras compuestas por carbonato de calcio y se originan por metamorfismo de contacto y regional. La reorganización de los minerales le da brillo lustroso que caracteriza al mármol. Se utiliza en construcción y decoración.
b) Cuarcita: proviene de las areniscas, por metamorfismos de contacto y regional.
3.- Las rocas sedimentarias: son aquellas que se forman en la superficie de la corteza terrestre, bajo las condiciones de temperatura y de presión que ocurren en contacto con la atmósfera, que están constituidas por la litificación (endurecimiento) de sedimentos, o sea de materiales resultantes de la acumulación de restos de rocas precedentes, transportados por agentes que utilizan diversas fuentes de energía gravitacio¬nal, o de la acumulación de restos de origen biológico o la acumulación de precipitados químicos (Elizalde, 2000).
Los sedimentos son depositados formando capas o estratos en superficies horizontales u onduladas, entre las cuales se encuentran fósiles de animales y plantas, razones por las cuales se diferencian de las ígneas y proporcionan mayor facilidad para su identificación (Borrero, 1987). A diferencia de las rocas ígneas y metamórficas, que se extienden hacia la parte profunda de la corteza terrestre, las rocas sedimentarias se desarrollan como cuerpos relativamente delgados y superficialmente extensos.
Identificación de las rocas sedimentarias: la composición de las rocas sedimentarias está definida por los minerales, por las partículas de otras rocas y por residuos orgánicos que, en conjunto, conforman el grano, que junto con su tamaño y distribución dentro de la roca, sirve para identificarlas. Sin embargo, la estratificación de las rocas sedimentarias (los estratos) es la característica más importante para ello. Cada estrato está bien definido por su espesor y sus límites superior e inferior; estos límites indican que en un momento dado, hubo una interrupción en la deposición de los sedimentos. También hay diferencias en color y en composición.
Estratificación: es la principal característica de las rocas sedimentarias, debido a que su formación se desarrolla por la acumulación de sedimentos en forma de estratos o capas.
ESTRUCTURA GEOLÓGICA DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS
El rasgo fundamental de las estructuras sedimentarias típicas, es que se desarrollan como capas aproximadamente horizontales. Si las capas se presentan en una sucesión continua, se dice que son concordantes. Si una capa se superpone a otra, pero no conserva la misma actitud en el espacio (su buzamiento cambia de ángulo y / o de orientación), se dice que las capas son discordantes. Lo mismo ocurre si entre una capa y otra se reconoce la existencia de una superficie de erosión.
En la estructura típica las rocas son lateralmente muy extensas y constantes, pero existe una variante de estructura, cuando las rocas de una capa intercalada entre otras dos (a manera de sándwich) cambian o desaparecen gradualmente, de tal manera que las rocas de la capa superior entran en contacto directo con las rocas de la capa inferior: ello es lo que ocurre en la estructura lenticular.
Cualquiera sea la naturaleza geológica de una región, además de las estructuras derivadas del origen de cada tipo de roca, con frecuencia las rocas se presentan fracturadas. Las unidades estructurales están interrumpidas por roturas que demuestran que grandes masas de rocas de la corteza se han movido unas respecto a las otras. Esta zona de fractura, cuando se evidencia desplazamiento de una parte respecto a la otra, se denomina "falla”.
CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS:
Rocas clásticas o detríticas: el material que la forma proviene de la fragmentación de otras rocas anteriores a ella. Se forman por la sedimentación mecánica, eólica, acuática o glaciar.
Rocas no clásticas: se dividen en rocas sedimentarias químicas que se originan por la precipitación de sustancias en solución; y las orgánicas que provienen de la acumulación de organismos vegetales o animales muertos (las hullas y los faluns) o son construidas por organismos vivos (corales y algas calcáreas).
PRINCIPALES TIPOS DE ROCAS SEDIMENTARIAS:
a) Conglomerados: son rocas detríticas, compuestas por fragmentos redondeados de tamaño variado entre 2 mm y 10 cm de diámetro y considerable, unidas por material silíceo, calcáreo o arcilloso.
b) Brecha: son rocas detríticas similares a los conglomerados pero de fragmentos angulosos.
c) Arenisca: son rocas detríticas, cuyos fragmentos varían en tamaño desde muy fino hasta grueso (0,06 a 2,0 mm tamaño de partículas de arena). Están formadas principalmente por cuarzo y algunas partículas de hierro y arcilla como material cementante. Es una de las rocas más abundantes dentro de este grupo. Entre sus capas más superficiales puede conseguirse material orgánico que de origen a yacimientos de carbón y petróleo entre las más profundas.
d) Lutita: son rocas detríticas cuyas partículas tienen el tamaño de las arcillas, de textura muy fina y de consistencia blanda. Se presenta en capas muy delgadas por la estratificación de lodos que se han ido compactando en el proceso de sedimentación.
e) Caliza: son rocas de origen químico, formada por sedimentos finos orgánicos o inorgánicos, cuyo principal componente mineral es la calcita o carbonato de calcio en un 50%. Suele ser relativamente blanda al punto de ser rayada por una navaja.
f) Evaporitas: son rocas sedimentarias formadas por la evaporación de aguas cargadas por sales disueltas (sulfatos y cloruros).
g) Hulla: roca sedimentaria de origen orgánico. Llamado carbón, es de color negro y ceroso. Arde fácilmente produciendo una llama amarilla humeante.
