Conferencia: 3 Asignatura: Geotecnia Año: 3º de Ingeniería Civil Tema: I Elementos de la mineralogía y petrográfica Título: Elementos de petrográfica.

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1 Conferencia: 3 Asignatura: Geotecnia Año: 3º de Ingeniería Civil Tema: I Elementos de la mineralogía y petrográfica Título: Elementos de petrográfica. Rocas sedimentarias y Rocas metamórficas. Sumario: 3.1 Rocas sedimentarias 3.2 Origen de las rocas sedimentarias 3.3 Textura de las rocas sedimentarias 3.4 Clasificación de las rocas sedimentarias 3.5 Usos de las rocas sedimentarias en la construcción 3.6 Las rocas metamórficas. El metamorfismo. 3.7 Factores del metamorfismo 3.8 Tipos de metamorfismo 3.9 Clasificación y descripción de las rocas metamórficas 3.10 Uso de las rocas metamórficas en la construcción.

2 ORIGEN DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS.

3 Los materiales que componen las rocas sedimentarias pueden provenir de las siguientes fuentes: Productos de la fragmentación mecánica de las rocas Productos de la descomposición química de las rocas Materiales de procedencia orgánica Productos fragmentarios de las erupciones volcánicas Estos productos suelen permanecer en las cuencas de acumulación por largos periodos de tiempo, durante los cuales van ocurriendo distintos procesos químicos y físicos que provocan la transformación de los sedimentos en rocas de manera paulatina. Esos procesos de transformación son denominados colectivamente procesos diagenéticos o diagénesis.

4 Textura de las rocas sedimentarias Textura fragmentaria Es cuando la roca se encuentra constituida por fragmentos que pueden tener diferente tamaño, forma, orientación, dicha textura está formada por dos componentes fundamentales, los fragmentos y la matriz y/o cemento. El cemento es un precipitado químico de cualquier composición que une los fragmentos de la roca. Ej: calcáreo. La matriz es una fracción granulométrica de menos tamaño que los fragmentos que une. Ej: arenosa. Textura cristalina En este caso la roca se encuentra formada totalmente por granos cristalinos, que pueden tener diferentes dimensiones. Textura organógena Es cuando la roca se encuentra formada fundamentalmente por restos fósiles. Pueden ser macro o micro

5 Clasificación de las rocas sedimentarias. Las rocas sedimentarias para su estudio se dividen en 3 grupos fundamentales de acuerdo con su origen. Fragmentarias Ej: Areniscas Químicas Ej: Calizas Organógenas Ej: Radiolaritas a). Rocas fragmentarias Estas rocas se clasifican tomando como base el tamaño y la forma de sus fragmentos. Existen diferentes escalas granulométricas ideadas por autores de diferentes países. En Cuba las más usadas son las de Rujin y la de Wentwort. 1. Conglomerados y brechas. La diferencia entre ellas radica en la forma de los fragmentos. Los conglomerados tienen fragmentos con formas redondeadas. Las brechas por su parte tienen los fragmentos angulosos como se puede notar en esta roca. 2. Gravelita Es un término empleado por los geólogos para designar a las rocas con fragmentos entre 1 y 10 mm independientemente de su forma.

6 Clasificación de las rocas sedimentarias. a). Rocas fragmentarias 3. Areniscas Las rocas compuestas por fragmentos de dimensiones entre 1 y 0.1 mm. En ellas es muy típico la presencia de abundantes granos de cuarzo. Existen tipos de areniscas, de acuerdo con su composición de origen grawacas, arcosas, ortocuarcitas, calcarenitas, etc. La importancia práctica es mayormente como áridos para hormigones, balasto, etc. Su representante incoherente (arena) es un material pétreo natural. 4. Aleurolitas (Limolita). Poseen fragmentos entre 0.1-0.05 mm es típico la presencia de cuarzo feldespatos minerales arcillosos, etc. El loes pertenece a este grupo. 5. Argilitas (lutitas) Son rocas compuestas por minerales arcillosos aunque pueden presentar fragmentos menores de 0.01 mm de otros minerales. Sus granos no se pueden ver a simple vista.

7 Clasificación de las rocas sedimentarias. a). Rocas fragmentarias Según Rujin Según Wentwort Nombre de la rocaNombre del fragmentoDimensionesNombre del fragmentoNombre de la roca Grava grande8-4 Guijarro Conglomerado o GravelitaGrava mediana4-2 Gránulo Brecha Grava pequeña2-1 Arena muy gruesa Arena grande1-o,5 Arena gruesa AreniscaArena mediana0,5-0,25 Arena mediana Arenisca Arena pequeña0,25-0,1 Arena fina Aleurolita grande0,1-0,05 Arena muy fina AleurolitaAleurolita mediana0,05-0,025 Limo grueso Aleurolita pequeña0,025-0,01 Limo mediano Limolita 0,01-0,007 Limo fino 0,007-0,004 Limo muy fino ArgilitaArcillas0,004-0,002 Arcilla gruesa 0,002-0,001 Arcilla mediana Lutita 0,001-0,0005 Arcilla fina

8 Clasificación de las rocas sedimentarias. b) Rocas químicas Las rocas químicas se clasifican tomado como base su composición mineralógica y su textura. Entre las más importantes se encuentran: 1-Calizas Son rocas compuestas por más de un 50% de calcita. Son las más abundantes dentro de este grupo y tienen una gran aplicación práctica. El origen de las calizas es muy variado, pudiendo ser químico, fragmentario u organógeno. El color de las calizas es muy diverso, dependiendo de las impurezas presentes, por ej: roja - óxido de hierro, negra - materia orgánica, etc. Una característica muy importante de las calizas, que sirve para su reconocimiento es que reacciona violentamente con HCL. Las calizas en la naturaleza suelen combinarse con materiales arcillosos y formar rocas de transición desde caliza pura hasta solo arcilla. De las posibles proporciones surgen los términos: CALIZA - MARGA - LUTITA La distinción de estas rocas puede lograrse aproximadamente con HCL

9 Clasificación de las rocas sedimentarias. b) Rocas químicas 2- Dolomitas Son rocas compuestas por más del 50% de mineral dolomita. Su origen puede ser: primario- evaporítico secundario-sustitución Es una roca muy cristalina y porosa, puede presentar fósiles. Se reconoce fácilmente por su lenta reacción con el HCL. 3- Silicitas Son rocas de carácter químico y bioquímico que se encuentran formadas por sílice en forma de cuarzo, ópalo o calcedonia. La más importante del grupo es el pedernal (silex), que puede reconocerse por su elevada dureza, fractura concoide, color negro, rojo, etc. 4- Evaporitas Son las rocas formadas por la precipitación de sales disueltas en agua, a causa de la evaporación de la misma. Ej : el yeso, anhidrita, halita, etc. Se reconocen fácilmente por sus características mineralógicas. La importancia mayor dentro del grupo la tiene el yeso, a partir del cual se obtiene el aglomerante del mismo nombre yeso.

10 Clasificación de las rocas sedimentarias. c) Rocas organógenas. Las rocas organógenas son las que están formadas fundamentalmente de fósiles o restos de fósiles y nosotros para su estudio la dividiremos en 3 grupos: calcáreas, silíceas y combustibles. 1- Calcáreas. Comprenden las calizas orgánicas que están formadas casi totalmente por fósiles. Ciertos organismos que viven en soluciones de CaCO 3 lo toman y posteriormente segregan sus conchas y estructuras internas que se fosilizan y origina las calizas, y se presentan bien estratificadas. Las calizas coralinas están formadas por corales, la conchífera o coquina por conchas, la creta que es una caliza formada por foraminíferos que se forma en las regiones continentales platafórmicas y la travertina es una caliza de agua dulce que tiene restos de vegetales. 2- Silíceas. Las rocas silíceas organógenas silíceas se origina cuando el mar se enriquece de sílice coloidal, este enriquecimiento de sílice permite que se desarrollen los radiolarios, las diatomeas y el tripolí, pero ninguna de ellas existen en Cuba. Por oxidación de los petróleos se originan los asfaltos que cuando están solidificados se llaman asfaltitas. En Cuba hay depósitos de asfaltitas en Mariel.

11 Clasificación de las rocas sedimentarias. c) Rocas organógenas. 3- Combustibles. La turba se forma en pantanos o ciénagas acumulando capas semidescompuetas. En Cuba existen considerables depósitos de turba en la Ciénega de Zapata. El sapropel es fango blando con alto contenido de materiales bituminosos y se halla en los lagos, lagunas y estuarios. El lignito de color negro pardusco se conoce como carbón café formado de material maderoso con materia vegetal descompuesta, en Cuba solo hay hallazgos aislados de lignito. Los carbones como la hulla o la antracita no existen en Cuba. Rocas piroclásticas Son las originadas por la acumulación de los fragmentos expulsados durante las erupciones volcánicas y su posterior petrificación. Entre los fragmentos expulsados se encuentran las bombas volcánicas, la ceniza, etc. Estos materiales pueden mezclarse con sedimentos y formar rocas mixtas. La roca piroclástica pura es la toba. Las bases tomadas para la clasificación son el tamaño de los fragmentos, textura, composición, etc.

12 Usos de las rocas sedimentarias en la construcción Las rocas clásticas incoherentes tienen un amplio uso como áridos para hormigones, como son: las arenas, gravas, etc, Entre las rocas clásticas coherentes tienen mayor uso las areniscas y las brechas, que sirven en algunos casos como piedra de construcción, para enchapes, etc. Las arcillas tienen un uso muy diverso, siendo materia prima para cerámica, cemento, etc. Se usan para núcleos impermeables en las presas, así como en la preparación de lodos especiales para la perforación de túneles, pozos y otras excavaciones. Es muy importante investigar las características de las rocas arcillosas, pues ellas pueden provocar graves afectaciones en las construcciones, fundamentalmente por variaciones de volumen. La roca química más utilizada es la caliza, la cual es materia prima básica para materiales tan importantes como la cal y el cemento. Es extensamente empleada como piedra triturada, proporcionando áridos de buena calidad (la mayoría de las canteras cubanas explotan calizas). Por otra parte, las calizas también se emplean como sustituto de mármol, para sillería, escultura, etc. La dolomita también se emplea como piedra triturada, en ornamentación. El yeso se emplea para la obtención del aglomerante del mismo nombre, así como para la producción de cemento. Entre las piroclásticas, tienen mayor uso las tobas cineríticas, ya que constituyen productos puzolánicos.

13 Las rocas metamórficas. El metamorfismo. Metamorfismo: es la respuesta de las rocas al ser sometidas a nuevas condiciones físicas y/o químicas, de la corteza terrestre, condicionadas por temperaturas y presiones no ambientales. Factores del metamorfismo: la temperatura, la presión y los fluidos activos. A. Temperatura: Gradiente Geotérmico El gradiente geotérmico establece que la temperatura se incrementa con la profundidad a razón de 1° C cada 33 m. Este valor es promedio, pero además el mismo varía según las condiciones geológicas. Cercanía de masas magmáticas activas. En este caso nos referimos al calentamiento que sufren las rocas circundantes a los cuerpos magmáticos. El valor de incremento en este caso depende de la composición, tamaño, forma, etc, del cuerpo magmático. Fricción cortical: El incremento de la temperatura en este caso se debe al calor que se genera por fricción entre bloques de rocas de la corteza, como ocurre en el caso de las fallas, pliegues, etc., La temperatura puede llegar a fundir la roca en contacto, pero soloes un fenómeno local.

14 Las rocas metamórficas. El metamorfismo. B. Presión La presión se incrementa bajo la superficie terrestre, de modo tal, que cualquier roca situada bajo la misma, está sujeta a una presión equivalente al peso de las rocas superyacentes. A esta presión se le denomina ¨ presión de carga”. A grandes profundidades la presión se iguala en todos los sentidos, constituyendo la llamada presión ¨ hidrostática ¨ o ¨ petrostática ¨ Otro tipo de presión muy importante en el metamorfismo es la dirigida o tangencial (cortante), producida por movimientos de la corteza, como: fallas, pliegues, etc. C. Fluidos activos El más importante de ellos es el agua en estado de vapor, otros son el anhídrido carbónico por ejemplo, que es muy móvil. El origen de estos fluidos es muy diverso, desde su formación a partir de cuerpos ígneos vecinos, a generarse en la propia roca. Los efectos que provocan dichos factores son muy variados, así por ejemplo, la temperatura ocasiona la recristalización de las rocas, además de aumentar la velocidad de las reacciones químicas. La presión hidrostática también puede originar recristalización, y la dirigida por su parte, puede triturar las rocas grandemente u orientarlas, según determinada dirección. Los fluidos activos sirven como catalizadores en el proceso metamórficos, además de introducir nuevas sustancias.

15 Las rocas metamórficas. Tipos de metamorfismo A. Metamorfismo de contacto: Ocurre en una zona de contacto entre una roca ígnea intrusiva y las rocas circundantes, se debe básicamente, a la acción de los cuerpos magmáticas que ceden su temperatura para enfriarse. El factor predominante es la temperatura, pero actúan otros factores como los fluidos activos, con gran efectividad. La zona afectada por el metamorfismo de contacto se denomina: aureola metamórfica. Rocas típicas formadas por el metamorfismo de contacto son las skarns, mármoles, cuarcitas, etc. B. Metamorfismo regional: Ocurre cuando grandes zonas de la corteza terrestre se hunden a grandes profundidades. En estas zonas las temperaturas y presión son muy elevadas, y son capaces de provocar alteraciones en las rocas. Las rocas formadas son generalmente orientadas, debido a la intensa presión. Ejemplos son las pizarras, los esquistos, etc. C. Metamorfismo cataclástico (dinámico): Es el provocado por la acción transformadora de la presión dirigida sobre las rocas, en zonas de pliegues, fallas, etc. La acción fundamental es la trituración, formándose rocas como las brechas, milonitas, etc. D.auto metamorfismo: Es el metamorfismo que sufren las rocas ígneas en el proceso de consolidación, debido a las reacciones entre el magma líquido y/o gaseoso residual, y los minerales ya cristalizados. Un ejemplo típico es la serpentinización de las rocas ultrabásicas.

16 Las rocas metamórficas. Clasificación y descripción Para su clasificación, las rocas metamórficas se dividen en dos grupos, de acuerdo con su estructura, ellos son: rocas orientadas rocas no orientadas. I. Rocas orientadas: La clasificación de las rocas orientadas se basa en el grado de desarrollo de los granos minerales y en la composición de las mismas A. Pizarras. Son rocas de granos finamente escamosos, con esquistosidad (pizarrosidad). Ellas poseen gran cantidad de minerales arcillosos y sus granos no se ven a simple vista. Se originan debido al metamorfismo regional de grado bajo sobre rocas arcillosas y tobas. B Filitas Son rocas muy similares a las pizarras pero con los granos algo más desarrollados aunque continúan siendo microscópicos. A simple vista se nota un brillo sedoso. C. Esquistos Ya en esta roca los minerales tienen un desarrollo tal, que permiten su identificación a simple vista, además posen una esquistosidad notable. El nombre de estas rocas depende de la composición mineralógica. Por ejemplo esquistos cuarcíferos micáceo, etc., El origen de estas rocas es muy variado, pero podemos decir que se deben al metamorfismo regional de diferentes tipos de rocas.

17 Las rocas metamórficas. Clasificación y descripción. II. Rocas no orientadas: A. Mármoles Son rocas compuestas por granos de calcita recristalizada muy bien unidos entre sí. Pueden estar formados por dolomita, pero son menos frecuentes. Su origen es debido a la acción del metamorfismo de contacto o regional sobre calizas. Su textura es granular, notándose claramente la calcita como individuos, esta es la diferencia con la caliza. Reacciona con el ácido clorhídrico. Su color es variable, dependiendo de las impurezas. B. Cuarcitas Está compuesta por granos de cuarzo muy unidos entre sí, de textura granular. Su origen es debido al metamorfismo regional o de contacto sobre areniscas cuarcíferas. C. Serpentinitas Son rocas compuestas por uno o varios minerales del grupo serpentinita. Su reconocimiento se limita a distinguir los minerales del grupo, es decir, bastita, serpofita, antigorita, o crisolito. Su origen se debe al autometamorfismo de las rocas ultrabásicas. Son rocas muy abundantes en toda Cuba.

18 Las rocas metamórficas. Clasificación y descripción. II. Rocas no orientadas: D. Anfibolitas. Formadas por plagioclasas y anfíbol. Tienen estructura masiva. Se originan producto del metamorfismo regional sobre rocas ígneas de composición básica, sedimentos carbonatados impuros, etc. E. Productos cataclásticos Se trata de rocas muy trituradas, originadas por el metamorfismo dinámico. Estos productos se clasifican tomando como base el tamaño de los fragmentos en: brechas tectónicas cataclásticas milonita

19 Las rocas metamórficas. Clasificación y descripción. Según su estructuraRocas Principales características Rocas orientadas Pizarras Rocas finamente foliadas. Granos muy finos. Filitas Foliada. Se observan pequeños cristales. Se observa brillo sedoso. Esquitos Esquistosidad notable. Minerales que se pueden identificar macroscópicamente. Gneis Rocas de granos gruesos con bandas alternas claras y oscuras. Rocas no orientadas Mármol Rocas carbonatadas formadas por granos de calcita o dolomita bien desarrollada. Cuarcita Formada por granos de cuarzo bien unidos entre sí. Rallan al vidrio. Serpentinita Formadas por uno o varios de los minerales del grupo serpentinita. Color abigarrado. Rocas cataclásticas Brecha tectónica Formada por fragmentos grandes derivados de la trituración. Cataclástica Integrada por fragmentos medianos. Milonitas Rocas finamente trituradas.

20 Las rocas metamórficas. Uso en la construcción. Las rocas orientadas tienen un uso limitado, y en Cuba prácticamente nulo, siendo rocas muy peligrosas durante la construcción de túneles, presas, etc. Entre las rocas no orientadas, un lugar destacado lo ocupa el mármol, el cual puede usarse en ornamentación, escultura, piedra triturada, etc, siendo de muy diversas variedades. En Cuba, en la Isla de la Juventud, se explotan bellísimas variedades de mármoles de diferentes colores. La cuarcita se usa como materia prima para el vidrio, como abrasivo, etc. Las serpentinitas se han usado mucho en nuestro país como material de mejoramiento, así como para muros de mampostería ordinaria.