Universidad Nacional de Colombia Geología de Campo I Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín 2013

Rocas y estructuras El ciclo de las rocas Rocas ígneas Rocas sedimentarias Rocas metamórficas

El ciclo de las rocas

El ciclo de las rocas

Rocas ígneas - texturas Afanítica: Cristales pequeños (volcánicas). Pueden tener vesículas (agujeros) y/o amígdalas (agujeros rellenos). Vítrea: No se forman cristales (volcánicas) Piroclástica: Fragmentos volcánicos unidos Porfídica: Dos tamaños de cristales (volcánicas) Fanerítica: Cristales visibles y homogéneos (plutónicas) Pegmatítica: Cristales grandes (> 1 cm) (plutónicas)

Rocas ígneas – Serie de reacción de Bowen Mayor Tc Mayor Ca, Fe, Mg Menor SiO2, K, Na Color usualmente oscuro Meteorización rápida Lava fluida Erupciones tranquilas Menor Tc Menor Ca, Fe, Mg Mayor SiO2, K, Na Color usualmente claro Meteorización lenta Lava viscosa Erupciones violentas

Rocas ígneas – Clasificación Más K, Na, Al Menos Fe, Mg, Ca Menor T de fusión (700°C) Menos K, Na, Al Más Fe, Mg, Ca Mayor T de fusión (1200°C) <45% 45%–52% 52%–63% >63% Contenido de SiO2 Verde oscuro a negro IC~100 Gris oscuro a negro 40<IC Colores medios 15<IC<40 Colores claros IC<15 Color (basado en el IC)‏ Plagioclasa Ca Olivino Anfíbol Piroxeno Biotita Moscovita Minerales menores Plagioclasa 1/2 Cuarzo Feldespato K Plagioclasa Na Mineralogía Komatiita Basalto Andesita Riolita Afaníticas (g. fino)‏ Peridotita Gabro Diorita Granito Faneríticas (g. grueso)‏ Ultramáficas Máficas (Basálticas)‏ Intermedias (Andesíticas)‏ Félsicas (Graníticas)‏ IC: índice de color (% de minerales ferromagnesianos en la roca)

Rocas ígneas – Clasificación Félsicas Granito: roca de la corteza continental, usada en construcción, asociada a procesos orogénicos, resistente a la meteorización Plutónica (fanerítica) Q: 25–35% (cristales redondeados, gris, sin clivaje, brillo vítreo) FK + PNa: 50% (cristales rectangulares, blanco a rosado, con clivaje) Mosc +/- Anf +/- Btta (minerales accesorios) Granodiorita: poco FK

Rocas ígneas – Clasificación Félsicas Riolita: equivalente volcánico del granito (igual mineralogía), roca poco frecuente (las lavas muy félsicas son escasas) Volcánica (afanítica) Color marrón claro, rosa o gris claro Puede tener vidrio volcánico y vesículas Puede tener fenocristales de Q o FK

Rocas ígneas – Clasificación Félsicas Pumita: roca volcánica de textura vítrea, alto contenido de vesículas (menos densa que el agua), masa gris y porosa

Rocas ígneas – Clasificación Félsicas Obsidiana: roca vítrea afanítica de color oscuro, producida por un enfriamiento casi instantáneo de la lava (no hay minerales). Tiene alto contenido de SiO2 (el color oscuro se debe a la presencia de iones metálicos, pero es translúcida en láminas delgadas)

Rocas ígneas – Clasificación Intermedias Diorita: roca intrusiva fanerítica, similar al granito gris (granito sin FK) pero sin cristales de Q visibles y con mayor porcentaje de minerales ferromagnesianos (IC). PCa–Na + Anf Btta

Rocas ígneas – Clasificación Intermedias Andesita: roca volcánica de grano fino y color gris medio. Frecuentemente es porfídica (fenocristales de PCa–Na o Anf). Es común en los Andes (muchos volcanes en la región tienen dicha composición) PCa–Na + Anf Q en pequeñas cantidades

Rocas ígneas – Clasificación Máficas Basalto: roca extrusiva afanítica muy común, constituyente principal de la corteza oceánica. De grano fino y color verde oscuro a negro. A menudo presenta vesículas y/o amígdalas PCa + Px Ol, Anf

Rocas ígneas – Clasificación Máficas Gabro: equivalente plutónico (fanerítico) del basalto, de color verde oscuro a negro, también es un constituyente importante de la corteza oceánica PCa + Px Ol, Anf

Rocas ígneas – Clasificación Ultramáficas Peridotita: rocas intrusivas (faneríticas) compuestas casi exclusivamente por olivino. Tienen color oscuro y alta densidad. Son los constituyentes principales del manto

Rocas ígneas – Clasificación Ultramáficas Komatiita: equivalente volcánico de la peridotita. Son rocas muy raras, la mayoría de mucha edad (3 Ga) y se asocian a las primeras fases de enfriamiento del manto. Excepción: komatiitas de Gorgona (Colombia): 90 Ma

Rocas ígneas – Clasificación Piroclásticas (clasificación estructural, no mineralógica) Tobas: fragmentos de tamaño ceniza (< 2 mm) consolidados luego de su caída. Aspecto terroso Toba _____ _____: equivalente volcánico de la mineralogía de la toba Toba andesítica

Rocas ígneas – Clasificación Piroclásticas (clasificación estructural, no mineralógica) Brechas: rocas compuestas por materiales volcánicos de tamaños mayores a 2 mm (lapilli hasta 64 mm y bloques de más de 64 mm), angulosos y/o redondeados Brecha _____ _____: equivalente volcánico de la mineralogía de la brecha Sólo bloques: Ignimbrita

Rocas sedimentarias – Clasificación Rocas sedimentarias detríticas “Arcilla” en este contexto es un término de tamaño, no de composición mineralógica Arcillolita Arcilla Partícula <1/256 Limolita Limo Gránulo 1/256–1/16 Arenisca Arena Grano 1/16–2 2–4 Conglomerado o brecha Canto 4–64 Grava 64–256 Aglomerado Bloque >256 Roca detrítica Nombre del sedimento Nombre del clasto Intervalo de tamaño (mm)

Rocas sedimentarias – Clasificación Rocas sedimentarias detríticas Lutitas y limolitas Lutita negra: alto contenido de materia orgánica, indica un ambiente de depositación pobre en oxígeno (pantano), de modo que la materia orgánica no se oxida Lutita físil (shale): se parte en capas finas de superficie irregular Lutita no físil (mudstone): se parte en bloques o fragmentos Limolita (siltstone): no físil, tamaño del grano mayor que el de la lutita

Rocas sedimentarias – Clasificación Rocas sedimentarias detríticas Lutitas y limolitas Limolita Shale

Rocas sedimentarias – Clasificación Rocas sedimentarias detríticas Areniscas Clastos tamaño arena Se forman en una gran variedad de ambientes (playas, deltas, dunas), que pueden inferirse a partir de varias características de los clastos: selección, forma y composición mineralógica

Rocas sedimentarias – Clasificación Rocas sedimentarias detríticas Areniscas Cuarzoarenita: alto contenido de cuarzo (>90%) Arcosa: alto porcentaje de feldespatos (25%), además de cuarzo (75%) y mica. Granos angulosos y mal seleccionados. Procede de granitos Grauvaca: contiene cuarzo (75%), feldespatos, fragmentos de roca y matriz (15%) de limo y arcilla. Granos angulosos y mal seleccionados

Rocas sedimentarias – Clasificación Rocas sedimentarias detríticas Areniscas Cuarzoarenitas

Rocas sedimentarias – Clasificación Rocas sedimentarias detríticas Areniscas Arcosa Grauvaca

Rocas sedimentarias – Clasificación Rocas sedimentarias detríticas Conglomerados y brechas Clastos de tamaño grava, con matriz de arena o limo Conglomerados: clastos redondeados, mal seleccionados, por su tamaño permiten identificar mineralogía y/o rocas (área fuente). Se forman en zonas de pendiente muy elevada o de corrientes muy turbulentas (avalanchas, corrientes de montaña) Brechas: clastos angulosos poco transportados. Se forman como resultado de deslizamientos.

Rocas sedimentarias – Clasificación Rocas sedimentarias detríticas Conglomerados y brechas Conglomerado Brecha

Rocas sedimentarias – Clasificación Rocas sedimentarias químicas Calizas (limestones) Compuesta casi totalmente por CaCO3 (calcita) Origen Orgánico Arrecifes de coral: el coral segrega un esqueleto externo calcáreo. Aguas cálidas y poco profundas en trópicos y subtrópicos (30°) Coquina: roca de grano grueso formada por caparazones y fragmentos calcáreos poco cementados Creta: roca blanda y porosa compuesta por caparazones de microorganismos marinos

Rocas sedimentarias – Clasificación Rocas sedimentarias químicas Calizas (limestones) Origen Inorgánico: cambios químicos o de T en la solución hacen que ésta se sature y que el CaCO3 precipite Travertino: en cavernas, precipitación lenta al entrar el agua en contacto con el aire Oolitica: compuesta por granos esféricos de muchas capas de CaCO3, formada en ambientes marinos

Rocas sedimentarias – Clasificación Rocas sedimentarias químicas Calizas (limestones) Coquina Creta

Rocas sedimentarias – Clasificación Rocas sedimentarias químicas Calizas (limestones) Travertino (estalactita) Oolitica

Rocas sedimentarias – Clasificación Rocas sedimentarias químicas Dolomías Compuestas principalmente por dolomita CaMg(CO3)2. Se forman por precipitación directa o cuando el Mg del agua de mar reemplaza al Ca en las calizas

Rocas sedimentarias – Clasificación Rocas sedimentarias químicas Rocas silíceas Rocas muy compactas y duras, compuestas por SiO2 microcristalino (chert), fractura concoidea. Pedernal: SiO2 + materia orgánica Jaspe y ágata: SiO2 + óxidos de hierro Se presentan como nódulos irregulares en las calizas (precipitación directa, raras) o como capas de rocas bioquímicas (microorganismos de esqueleto silíceo). Pueden originarse también por meteorización de coladas de lava y cenizas volcánicas

Rocas sedimentarias – Clasificación Rocas sedimentarias químicas Rocas silíceas Nódulos de chert en calizas Diatomita

Rocas sedimentarias – Clasificación Rocas sedimentarias químicas Rocas silíceas Chert Jaspe

Rocas sedimentarias – Clasificación Rocas sedimentarias químicas Evaporitas Formadas por evaporación, frecuentemente en cuencas marinas aisladas Halita NaCl y Yeso CaSO4.2H2O La precipitación sigue un orden que depende de a solubilidad del mineral (primero se precipitan los minerales menos solubles) Calcita – Yeso – Halita – Silvina (KCl)

Rocas sedimentarias – Clasificación Rocas sedimentarias químicas Evaporitas Halita Evaporación directa Yeso

Rocas sedimentarias – Clasificación Rocas sedimentarias químicas Carbón Compuesto principalmente de materia orgánica (alteración química de materia vegetal enterrada durante millones de años) Acumulación de restos vegetales en un ambiente tipo pantano, donde la materia orgánica no se descompone fácilmente (no está expuesta a la atmósfera o a un ambiente oxidante) Las bacterias que atacan la materia orgánica, enriqueciéndola cada vez más en C (haciéndola cada vez más energética)

Rocas sedimentarias – Clasificación (resumen) Carbón Restos vegetales alterados No clástica Sílex Cuarzo microcristalino SiO2 Caliza Calcita CaCO3 Clástica o no Orgánico Yeso Yeso CaSO4.2H2O Sal de Roca Halita NaCl Sílex o chert Dolomía Dolomita CaMg(CO3)2 Inorgánico Roca Composición Textura Origen ROCAS QUÍMICAS Lutita Se rompe en bloques o trozos Lutita físil Se rompe en capas finas Arcilla y limo (<1/16 mm) Grauvaca Color oscuro: Q+Fptos+FR+Matriz Arcosa Cuarzo con adundante feldespato Cuarzoarenita Predomina el cuarzo Arena (1/16–2 mm) (areniscas) Brecha Fragmentos angulosos de roca Conglomerado Fragmentos redondeados de roca Grava (> 2mm) Clástica Sedimento ROCAS DETRÍTICAS

Rocas metamórficas – Tipos de metamorfismo De contacto (térmico): cerca de masas ígneas, altas T afectan la roca encajante Dinámico (cataclástico): en zonas de falla, las rocas se rompen, pulverizan y deforman por el movimiento - Regional: durante los procesos de formación de montañas (orogénicos) las rocas son sometidas a presiones dirigidas (esfuerzos) y a altas T, asociadas con la deformación a gran escala. Proceso metamórfico más importante, produce la mayoría de rocas metamórficas

Rocas metamórficas – Texturas Texturas foliadas: La roca adquiere una textura laminar o bandeada. La foliación depende del grado de metamorfismo y de la mineralogía original. Típicas de metamorfismo regional

Rocas metamórficas – Texturas Texturas foliadas: Pizarrosidad La lutita se convierte en pizarra (bajo grado), las arcillas recristalizan a micas que se disponen en láminas paralelas. Los planos de foliación no son visibles ya que los cristales son muy pequeños, la roca se parte en láminas

Rocas metamórficas – Texturas Texturas foliadas: Esquistosidad A T y p mayores los minerales tipo mica crecen más y dan a la roca un aspecto escamoso (superficies irregulares)

Rocas metamórficas – Texturas Texturas foliadas: Bandeamiento gneisico Metamorfismo de alto grado, hay migración iónica y segregación de minerales en bandas. La roca no se separa en capas

Rocas metamórficas – Texturas Texturas no foliadas Mármol Producto de metamorfismo de calizas Exhibe intercrecimiento de cristales, pero no bandas ni láminas...

Rocas metamórficas – Clasificación Rocas foliadas - Pizarra Grano muy fino Microcristales de mica Excelente foliación, se rompe en láminas Metamorfismo de bajo grado de lutitas y cenizas volcánicas Color depende de la mineralogía (negra = m.o., roja = FeO, verde = clorita) Pueden conservar planos de estratificación, que pueden no coincidir con los de foliación

Rocas metamórficas – Clasificación Rocas foliadas - Filita Minerales más grandes que la pizarra, pero aún no identificables a simple vista Cristales muy finos de moscovita o clorita Buena foliación, parte en láminas Brillo satinado (brilla más que la pizarra = micas de mayor tamaño)

Rocas metamórficas – Clasificación Rocas foliadas - Esquisto Rocas muy foliadas, rompen fácilmente en láminas pequeñas Más de 20% de minerales planares y alargados (micas, hornblenda) Se originan por procesos metamórficos más intensos = resultado de actividad orogénica Esquisto + _____ _____ depende de la mineralogía principal Micáceo (moscovita, biotita) Verde (clorita) Talcoso Negro (grafito)

Rocas metamórficas – Clasificación Rocas foliadas - Esquisto Esquisto con porfiroblastos de granate Esquisto micáceo

Rocas metamórficas – Clasificación Rocas foliadas - Gneiss Rocas bandeadas Minerales principales alargados: Q, FK, P, hornblenda, moscovita, biotita (menos micas que los esquistos) Minerales accesorios: granate, estaurolita Bandas de segregación de silicatos claros y oscuros Se parte de manera irregular Provienen de granitos/riolitas o a partir de esquistos (siguiendo toda una secuencia desde las pizarras) Ortogneiss: de rocas ígneas Paragneiss: de rocas sedimentarias

Rocas metamórficas – Clasificación Rocas foliadas - Gneiss

Rocas metamórficas – Clasificación Rocas foliadas – Secuencia regional Gneiss Pizarra Filita Lutita Esquisto

Rocas metamórficas – Clasificación Rocas foliadas - Anfibolita Bandas alternas de anfíbol y plagioclasas Foliación por alineamiento de los cristales de anfíbol Producto del metamorfismo de grado medio a alto de rocas ígneas ferromagnesianas

Rocas metamórficas – Clasificación Rocas foliadas – Esquistos verdes Rocas foliadas, con alto contenido de clorita, talco, serpentina... Formadas por metamorfismo de grado medio de rocas básicas y ultrabásicas Basalto Esq. Verde Anfibolita

Rocas metamórficas – Clasificación Rocas foliadas - Migmatita La RM experimenta cambios más allá del grado alto (esquisto – gneiss), empezando a fundirse Fusión parcial: primero Q, FK,... FeMg de últimos Si hay enfriamiento se crean bandas claras de roca ígnea cristalina entre bandas oscuras de roca metamórfica

Rocas metamórficas – Clasificación Rocas foliadas - Milonita Producto de metamorfismo dinámico (zonas de falla), grano fino, protolito muy variado Evidencias de deformación dúctil (foliación milonítica), estrías

Rocas metamórficas – Clasificación Rocas no foliadas - Metaconglomerado Roca metamórfica proveniente de conglomerados Los clastos pueden estar alargados en una dirección preferencial (similar a bandeamiento) Conglomerado Metaconglomerado

Rocas metamórficas – Clasificación Rocas no foliadas - Mármol Roca cristalina de grano grueso, color variable según impurezas Derivada de calizas o dolomías, por metamorfismo de contacto o regional Blanda, efervesce con HCl, fácilmente meteorizable Si la caliza es impura (está intercalada con lutitas): - Puede presentar foliación o bandeamiento - Puede contener diversos minerales accesorios: clorita, mica, granate

Rocas metamórficas – Clasificación Rocas no foliadas - Cuarcita Roca cristalina muy dura, de color variable Derivada de areniscas ricas en cuarzo Metamorfismo de grado medio a alto Los granos de cuarzo recristalizan Puede estar bandeada (estructuras heredadas de la roca sedimentaria)

Rocas metamórficas – Clasificación Rocas no foliadas - Cuarcita Arenisca Cuarcita

Rocas metamórficas – Clasificación Rocas no foliadas - Cornubiana Roca de grano fino, densa, dura y masiva, a menudo oscura Producto del metamorfismo de contacto de rocas con alto contenido de silicatos

Rocas metamórficas – Clasificación Rocas no foliadas - Eclogita Roca metamórfica granular compuesta de granate y piroxeno Proviene de metamorfismo de muy alto grado. Compone, junto con las peridotitas, el manto terrestre

Rocas metamórficas – Clasificación (resumen) Textura Protolito Comentarios Pizarras Foliada Lutitas De grano muy fino Filitas De grano fino a medio Esquistos Lutitas, rocas volcánicas y graníticas Minerales diversos de grano grueso Gneises De grano grueso (no micáceo) Mármoles No foliada Calizas, dolomías Compuesto por granos de calcita intercrecidos Cuarcitas Arenisca rica en cuarzo Compuesto por granos de cuarzo intercrecidos Cornubianas Cualquier material de grano fino De grano fino Migmatitas Débilmente foliada Mezcla de rocas graníticas y máficas Compuesto por capas con volutas Milonitas Cualquier material Roca dura de grano fino Metaconglomerados Conglomerado rico en cuarzo Cantos rodados muy estirados Anfibolitas Rocas volcánicas máficas De grano grueso