Apuntes de Clase: El ciclo geológico de las rocas - Curso Introducción a la Geología

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Objetivos de Aprendizaje

Al finalizar este módulo, serás capaz de:

Comprender el concepto del ciclo de las rocas y las interrelaciones entre los tres grupos principales.
Explicar el origen, clasificación y características de las rocas ígneas.
Describir los procesos de formación de las rocas sedimentarias y sus tipos.
Explicar los agentes, texturas y tipos de rocas metamórficas.
Identificar las rocas más representativas de cada grupo y sus ambientes de formación.
Relacionar los procesos de formación de rocas con la tectónica de placas.

PARTE 1: ROCAS ÍGNEAS (Capítulo 4)

1.1 Introducción a las Rocas Ígneas

Las rocas ígneas (ignis = fuego) se forman cuando el magma (roca fundida) se enfría y solidifica. Constituyen aproximadamente el 95% de la corteza terrestre y son el material principal del manto superior.

Importancia:

Forman muchos accidentes geográficos destacados (Sierra Nevada, volcanes Cascade).
Son excelentes materiales de construcción y decoración.
Su estudio es esencial para comprender la estructura y funcionamiento interno de la Tierra.

1.2 El Magma: Material Parental

Definición: Roca fundida que se forma por fusión en la corteza o el manto superior (hasta 250 km de profundidad).

Diferencia clave:

Magma: Roca fundida bajo la superficie.
Lava: Magma que alcanza la superficie.

Componentes del magma:

Componente	Descripción
Fundido (líquido)	Iones móviles de Si, O, Al, K, Ca, Na, Fe, Mg
Sólidos	Silicatos ya cristalizados
Volátiles (gases)	Vapor de agua (H₂O), CO₂, SO₂ - confinados por presión

1.3 Procesos Ígneos

Rocas intrusivas (plutónicas):

El magma cristaliza en profundidad sin alcanzar la superficie.
Enfriamiento lento → cristales grandes (textura de grano grueso).
Ejemplo: Granito.

Rocas extrusivas (volcánicas):

La lava solidifica en la superficie.
Enfriamiento rápido → cristales pequeños o vidrio.
Ejemplo: Basalto, Riolita, Obsidiana.

1.4 Composición de las Rocas Ígneas

Elementos principales (98% del magma): O, Si, Al, Ca, Na, K, Mg, Fe.

Clasificación por composición:

Tipo	Composición	Minerales	Color	Ejemplos
Félsica (granítica)	Rica en sílice (~70%)	Cuarzo, feldespato potásico	Claro	Granito, riolita
Intermedia (andesítica)	Sílice moderada	Plagioclasa, anfíbol	Gris medio	Andesita, diorita
Máfica (basáltica)	Baja en sílice (~50%)	Piroxeno, plagioclasa cálcica, olivino	Oscuro	Basalto, gabro
Ultramáfica	Muy baja en sílice	Olivino, piroxeno	Muy oscuro	Peridotita

1.5 Texturas de las Rocas Ígneas

La textura depende principalmente de la velocidad de enfriamiento.

Textura	Descripción	Ejemplo
Afanítica (grano fino)	Cristales invisibles a simple vista (enfriamiento rápido)	Basalto, riolita
Fanerítica (grano grueso)	Cristales visibles (enfriamiento lento en profundidad)	Granito, gabro
Porfídica	Cristales grandes (fenocristales) en matriz fina	Pórfido
Vítrea	Sin estructura cristalina (enfriamiento instantáneo)	Obsidiana
Vesicular	Huecos dejados por burbujas de gas	Pumita, escoria
Piroclástica (fragmentaria)	Fragmentos de roca y ceniza cementados	Toba, brecha volcánica
Pegmatítica	Cristales excepcionalmente grandes (>1 cm)	Pegmatita granítica

1.6 Rocas Ígneas Comunes

Rocas Félsicas:

Roca	Tipo	Características
Granito	Intrusiva	Grano grueso, cuarzo + feldespato (rosa/gris), <10% minerales oscuros
Riolita	Extrusiva	Grano fino, equivalente volcánico del granito
Obsidiana	Extrusiva	Vidrio volcánico oscuro, fractura concoidea
Pumita	Extrusiva	Muy porosa, flota en agua

Rocas Intermedias:

Roca	Tipo	Características
Andesita	Extrusiva	Gris medio, frecuente en volcanes de márgenes continentales
Diorita	Intrusiva	"Sal y pimienta" (plagioclasa clara + anfíbol oscuro)

Rocas Máficas:

Roca	Tipo	Características
Basalto	Extrusiva	Oscuro, grano fino, roca volcánica más común
Gabro	Intrusiva	Oscuro, grano grueso, equivalente intrusivo del basalto

Rocas Piroclásticas:

Roca	Características
Toba	Fragmentos de ceniza cementados
Toba soldada	Cenizas calientes que se fusionan al impactar
Brecha volcánica	Fragmentos grandes (>ceniza)

1.7 Origen de los Magmas

Tres mecanismos de fusión:

Aumento de temperatura: Por gradiente geotérmico (25 °C/km en promedio).
Fusión por descompresión: Reducción de presión al ascender roca caliente del manto (ocurre en dorsales oceánicas y plumas del manto).
Adición de volátiles: El agua reduce la temperatura de fusión (ocurre en zonas de subducción).

Gradiente geotérmico: Aumento de temperatura con la profundidad. En condiciones normales, el manto es sólido porque el gradiente es menor que la temperatura de fusión de la peridotita.

1.8 Evolución de los Magmas

Serie de Reacción de Bowen:
Secuencia de cristalización de minerales a partir de un magma basáltico:

Rama discontinua (minerales ferromagnesianos): Olivino → Piroxeno → Anfíbol → Biotita
Rama continua (plagioclasas): Cálcica → Sódica
Últimos en cristalizar: Cuarzo, feldespato potásico, moscovita

Diferenciación magmática:
Separación de cristales formados primero (ej. olivino denso se hunde) → el fundido residual cambia de composición → se generan magmas secundarios (más ricos en sílice).

Otros procesos que modifican el magma:

Asimilación: Incorporación de roca de caja.
Mezcla de magmas: Combinación de dos magmas de diferente composición.
Fusión parcial: Fundido inicial rico en minerales de bajo punto de fusión (más félsico que la roca original).

1.9 Actividad Ígnea Intrusiva

Cuerpos intrusivos (plutones):

Estructura	Forma	Orientación	Descripción
Dique	Tabular	Discordante (corta capas)	Intrusión en fracturas verticales o inclinadas
Sill	Tabular	Concordante (paralelo a capas)	Intrusión horizontal entre estratos
Lacolito	Lenticular	Concordante	Arquitecta capas superiores (forma de hongo)
Batolito	Masivo	-	Mayor cuerpo intrusivo (>100 km²), compuesto por múltiples plutones
Stock	Masivo	-	Similar a batolito pero menor (<100 km²)

Características adicionales:

Disyunción columnar: Fracturas de contracción que forman columnas (ej. Calzada de los Gigantes).
Xenolitos: Fragmentos de roca de caja atrapados en el magma.
Emplazamiento de batolitos: Por diapiros, stoping (arranque de bloques), asimilación y elevación del techo.

PARTE 2: ROCAS SEDIMENTARIAS (Capítulo 7)

2.1 Importancia de las Rocas Sedimentarias

Aunque representan solo el 5-10% de los 16 km externos de la corteza, las rocas sedimentarias:

Cubren ~75% de las superficies continentales.
Cubren prácticamente todo el fondo oceánico.
Contienen fósiles (evidencia de vida pasada).
Albergan recursos clave: carbón, petróleo, gas, uranio, hierro, aluminio, cemento.
Son el principal depósito de agua subterránea.

2.2 El Origen de las Rocas Sedimentarias

Procesos de formación:

Meteorización: Desintegración física y descomposición química de rocas preexistentes.
Transporte: Por gravedad, agua, viento o hielo.
Depósito (sedimentación): Acumulación de partículas sólidas o precipitación química.
Diagénesis: Cambios físicos, químicos y biológicos después del depósito, incluyendo litificación (compactación + cementación).

Clasificación por origen:

Tipo	Origen	Ejemplos
Detríticas	Partículas sólidas (clastos) de meteorización	Lutita, arenisca, conglomerado
Químicas	Precipitación de iones disueltos	Caliza, sílex, evaporitas
Orgánicas	Acumulación de restos orgánicos	Carbón

2.3 Rocas Sedimentarias Detríticas

Clasificación por tamaño de clasto:

Tamaño (mm)	Clasto	Roca
>256	Bloque	Conglomerado/Brecha
64-256	Canto	Conglomerado/Brecha
4-64	Partícula	Conglomerado/Brecha
2-4	Gránulo	Conglomerado/Brecha
1/16 - 2	Arena	Arenisca
1/256 - 1/16	Limo	Lutita, limolita
< 1/256	Arcilla	Lutita, lutita no fisil

Rocas detríticas principales:

Roca	Características	Ambientes
Lutita	Grano fino (limo + arcilla), débil, puede tener fisilidad (se parte en capas)	Lagos, llanuras de inundación, lagunas, mar profundo
Arenisca	Granos de arena, porosidad variable	Playas, dunas, ríos
Conglomerado	Clastos redondeados de grava	Ríos rápidos, costas erosivas
Brecha	Clastos angulosos de grava	Cerca de la fuente, taludes, fallas

Propiedades diagnósticas:

Selección: Grado de uniformidad del tamaño (bien seleccionada vs. mal seleccionada).
Redondez: Indica distancia de transporte.
Composición mineral: Cuarzo (resistente), feldespato (inestable → cerca de la fuente).

2.4 Rocas Sedimentarias Químicas

Formación: Precipitación de material disuelto por procesos inorgánicos (evaporación) u orgánicos (bioquímicos).

Roca	Mineral	Origen	Características
Caliza	Calcita (CaCO₃)	Bioquímico (caparazones) o inorgánico	Efervescencia con HCl
Dolomía	Dolomita (CaMg(CO₃)₂)	Alteración de caliza	Reacción débil con HCl (solo en polvo)
Sílex (pedernal)	Cuarzo microcristalino	Bioquímico (diatomeas, radiolarios) o sustitución	Muy duro, fractura concoidea
Evaporitas	Halita (NaCl), Yeso (CaSO₄·2H₂O)	Evaporación de agua	Sal gema, yeso comercial

Variedades de caliza:

Coquina: Fragmentos de conchas poco cementados.
Creta: Microfósiles marinos, porosa.
Travertino: Precipitado en cuevas (estalactitas/estalagmitas).
Caliza oolítica: Pequeños granos esféricos (ooides) formados en aguas someras cálidas.

2.5 Carbón: Roca Sedimentaria Orgánica

Formación: Acumulación de materia vegetal en ambientes pobres en oxígeno (pantanos).

Etapas de formación:

Turba: Material vegetal parcialmente descompuesto.
Lignito: Carbón blando marrón (enterramiento somero).
Hulla: Carbón negro más duro (mayor enterramiento).
Antracita: Roca metamórfica (por calor y presión), negro brillante, alto contenido de carbono fijado.

2.6 Diagénesis y Litificación

Diagénesis: Todos los cambios después del depósito (hasta ~200 °C, luego es metamorfismo).

Procesos de litificación:

Compactación: Peso de sedimentos suprayacentes reduce el espacio poroso (crítico en lutitas).
Cementación: Precipitación de minerales entre granos:
- Calcita (efervescencia con HCl)
- Sílice (más duro)
- Óxido de hierro (color rojo/naranja)

2.7 Estructuras Sedimentarias

Estructura	Descripción	Indica
Estratificación	Capas (estratos) separadas por planos	Cambios en sedimentación
Estratificación cruzada	Capas inclinadas dentro de un estrato	Dunas, deltas, corrientes
Estratificación gradada	Disminución de tamaño de abajo arriba	Corrientes de turbidez
Rizaduras (ripples)	Ondas en la superficie	Corrientes de agua o viento
Grietas de desecación	Grietas polígonales en barro seco	Exposición subaérea (seco/húmedo)
Fósiles	Restos de organismos	Ambiente pasado, edad relativa

2.8 Ambientes Sedimentarios

Continentales:

Fluvial (ríos), lacustre (lagos), desértico (dunas), glacial, abanicos aluviales.

Transición (costa):

Deltas, playas, islas barrera, lagunas, llanuras mareales.

Marinos:

Somero (plataforma continental): Arrecifes, calizas.
Profundo: Turbiditas, sedimentos pelágicos.

PARTE 3: ROCAS METAMÓRFICAS (Capítulo 8)

3.1 Definición de Metamorfismo

Metamorfismo: Transformación de un tipo de roca en otro mediante calor, presión y fluidos químicamente activos, permaneciendo la roca esencialmente sólida.

Protolito: Roca original a partir de la cual se forma una roca metamórfica.

3.2 Agentes del Metamorfismo

Agente	Efecto
Calor	Energía para recristalización y nuevas reacciones químicas
Presión (esfuerzo)	Compactación, alineación de minerales, deformación
Fluidos	Disolución, transporte iónico, metasomatismo

Tipos de presión:

Presión de confinamiento: Igual en todas direcciones → recristalización sin foliación.
Esfuerzo diferencial: Mayor en una dirección → deformación, foliación.

3.3 Texturas Metamórficas

Foliación: Orientación planar de minerales (por esfuerzo diferencial).

Tipo de foliación	Características	Roca típica
Pizarrosidad	Láminas delgadas, grano muy fino	Pizarra
Esquistosidad	Minerales planares visibles (micas)	Esquisto
Bandeado gnésico	Bandas alternas claras/oscuros	Gneis

Texturas no foliadas:

Minerales equidimensionales (cuarzo, calcita).
Ejemplos: Mármol, cuarcita, corneana.

Textura porfidoblástica: Cristales grandes (porfidoblastos, ej. granate) en matriz fina.

3.4 Rocas Metamórficas Comunes

Rocas foliadas:

Roca	Protolito	Grado	Características
Pizarra	Lutita	Bajo	Grano muy fino, excelente pizarrosidad
Filita	Lutita	Bajo a medio	Brillo satinado, superficie ondulada
Esquisto	Lutita, rocas ígneas	Medio a alto	Micas visibles, foliación escamosa
Gneis	Lutita, granito	Alto	Bandas claras/oscuros, segregación mineral

Rocas no foliadas:

Roca	Protolito	Características
Mármol	Caliza/Dolomía	Cristales de calcita entrelazados, efervescencia
Cuarcita	Arenisca cuarzosa	Muy dura, granos de cuarzo fusionados
Corneana	Varios	Grano fino, muy dura, por metamorfismo de contacto

3.5 Ambientes Metamórficos

Ambiente	Descripción	Rocas típicas
Contacto (térmico)	Intrusión ígnea "cuece" roca caja (aureola)	Corneana, mármol, cuarcita
Hidrotermal	Fluidos calientes alteran químicamente	Depósitos minerales (ej. en dorsales)
Enterramiento	Sedimentos profundos por gradiente geotérmico	Metamorfismo de bajo grado
Subducción	Alta presión, baja temperatura	Esquistos azules, eclogitas
Regional	Formación de montañas (colisión continental)	Esquistos, gneises
Falla	Deformación por movimiento de fallas	Brecha de falla, milonita
Impacto	Meteoritos	Tectitas, coesita, diamantes

3.6 Minerales Índice y Grado Metamórfico

Minerales índice: Indican condiciones de P/T durante el metamorfismo.

Mineral	Grado	Condiciones
Clorita	Bajo	<200 °C
Biotita	Medio	~400 °C
Granate	Medio-Alto	~500-600 °C
Estaurolita	Alto	~550-650 °C
Sillimanita	Muy alto	>600 °C

3.7 Facies Metamórficas

Concepto: Conjunto de minerales que indican condiciones específicas de presión y temperatura.

Facies	Condiciones	Ambiente
Zeolita	Baja T, baja P	Enterramiento somero
Corneana	Alta T, baja P	Contacto
Esquistos verdes	Baja-media T, media P	Regional de bajo grado
Anfibolita	Media-alta T, media P	Regional de medio grado
Granulita	Alta T, alta P	Regional de alto grado
Esquistos azules	Baja T, alta P	Subducción
Eclogita	Alta T, muy alta P	Subducción profunda

3.8 Migmatitas

Rocas de transición entre metamórficas e ígneas:

Fusión parcial de gneis.
Bandas claras (componente ígneo: cuarzo+feldespato) + bandas oscuras (metamórficas no fundidas).
Evidencia de condiciones extremas cercanas al límite metamorfismo-fusión.

RESUMEN DEL CICLO DE LAS ROCAS

                    [MAGMA]
                       │
                       │ Enfriamiento
                       ▼
              [ROCAS ÍGNEAS] ◄──────────────────┐
              (Intrusivas/Extrusivas)            │
                       │                          │
                       │ Meteorización            │
                       ▼                          │
              [SEDIMENTOS]                        │
              (Detríticos/Químicos/Orgánicos)     │
                       │                          │
                       │ Litificación              │
                       ▼                          │
          [ROCAS SEDIMENTARIAS]                   │
                       │                          │
                       │ Enterramiento             │
                       │ Calor/Presión             │
                       ▼                          │
           [ROCAS METAMÓRFICAS] ──────────────────┘
                       │
                       │ Fusión
                       ▼
                    [MAGMA]

Interrelaciones clave:

Las rocas ígneas se meteorizan → sedimentos → rocas sedimentarias.
Rocas sedimentarias (o ígneas) se entierran y metamorfizan → rocas metamórficas.
Rocas metamórficas se funden → magma → nuevas rocas ígneas.
Cualquier roca expuesta puede meteorizarse y reiniciar el ciclo.

Términos Fundamentales para Recordar

Grupo	Rocas clave	Procesos clave	Texturas/Estructuras clave
Ígneas	Granito, basalto, riolita, andesita, gabro, obsidiana, pumita, toba	Cristalización, diferenciación magmática, fusión parcial	Afanítica, fanerítica, porfídica, vítrea, vesicular, piroclástica
Sedimentarias	Lutita, arenisca, conglomerado, caliza, sílex, carbón	Meteorización, transporte, diagénesis, litificación	Estratificación, rizaduras, grietas de desecación, fósiles
Metamórficas	Pizarra, filita, esquisto, gneis, mármol, cuarcita	Recristalización, foliación, metasomatismo	Foliación (pizarrosidad, esquistosidad, bandeado), porfidoblástica