UNIVERSIDAD DE GUAYAQUILFACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y
FISICASESCUELA DE INGENIERIA CIVILCURSO DE GEOLOGIA PARA
INGENIEROSCONTENIDO ANALTICO DE LAS UNIDADES TEMATICAS
1.- INTRODUCCION (SESIN 1)
COMO DEBE INICIARSE EL INGENIERO CIVIL EN LA GEOLOGA (LABOR DEL
INGENIERO CIVIL)
El ingeniero civil es un profesional que posee una formacin
multidisciplinaria, debe tener una formacin bsica en Matemticas,
Fsica, Qumica, y de las reas especficas de la carrera como
hidrulica, comportamiento de materiales, esttica, geotecnia. Todos
los aspectos formativos del futuro profesional deben estar
asociados con la investigacin, informtica, administracin de
recursos y la evaluacin de proyectos.
La investigacin cientfica permite crear, innovar, mejorar los
procesos productivos, y contribuye al desarrollo tecnolgico de la
sociedad.
El ingeniero civil planifica obras de ingeniera, infraestructura
urbana, edificaciones, plantas industriales, obras de riego, obras
hidrulicas, puertos y obras martimas, obras de generacin de energa,
etc. Luego las disea, las construye, las administra, opera, repara,
etc. Durante la construccin de las obras de ingeniera,
inevitablemente, modificamos el medio ambiente y el medio
geolgico.
Los problemas del desarrollo sostenible donde el medioambiente
es sometido a la inevitable confrontacin entre las consecuencias
del progreso y los procesos geolgicos, la expansin urbana en
condiciones geolgicamente adversas o bajo amenazas de riesgos
naturales, hacen necesario que la planificacin, el diseo,
construccin y operacin de obras contemplen un conocimiento cabal
del terreno de soporte.
El terreno tambin puede presentar condiciones para explotacin de
materiales de construccin, materiales de inters econmico,
explotacin minera, etc.
Las obras de ingeniera se deben planificar y ejecutar bajo la
ptica de seguridad de las mismas y economa en su ejecucin. La
seguridad se determina no solamente con la evaluacin y
caracterizacin del sitio de implantacin de las obras, sino tambin
del medio geolgico donde se ubica y de los procesos geolgicos que
se estn desarrollando o que se podran desarrollar debido a la
intervencin.
Cabe recordar que una de las mayores fuentes de incertidumbre, y
por tanto de riesgo, es la derivada de los problemas asociados al
comportamiento del terreno. Es comn escuchar que el colapso de
obras de ingeniera es debido a fallas geolgicas, pero ms bien
podran ser resultado de la falta de entendimiento del ambiente
geolgico donde se ubica la obra y/o por imprevisiones frente a
procesos geolgicos actuantes contra la obra; en ambos casos, podran
evitarse con un conocimiento bsico de geologa.
CONCEPTOS BSICOS
La geologa es por definicin etimolgica, el tratado de la Tierra.
La Tierra incluye la litsfera, hidrsfera y atmsfera pero solamente
no vamos a referir a la litosfera. Por lo tanto, la Geologa es la
ciencia que estudia la Litsfera de la Tierra y las rocas de las que
est constituida, los procesos que las formaron durante el tiempo
geolgico y el modelado de su superficie en el pasado y en el
presente.
La Tierra y otros cuerpos del Sistema Solar probablemente se
formaron hace 4.600 millones de aos. A las rocas ms antiguas hasta
ahora descubiertas se les asigna una edad de 3.900 millones de aos,
similar a lo asignado a muestras de rocas de la Luna.
El tiempo geolgico est referido a eras geolgicas, estas son:
Precmbrico: Entre 4.000 millones de aos y 570 millones de
aosComprende el periodo comprendido entre la formacin de la corteza
slida de la tierra y el inicio y rpida evolucin de la vida en los
mares. La Tierra se dividi en placas tectnicas y dio lugar a la
deriva continental. Paleozoico: Entre 570 millones de aos y 225
millones de aosComprende los periodos:Cmbrico: 570 a 500 millones
de aos (Colisiones entre placas de la corteza terrestre crearon en
primer supercontinente, llamado Gondwana).Ordovcico: 500 a 430
millones de aosSilrico: 430 a 395 millones de aosDevnico: 395 a 345
millones de aosCarbonfero: 345 a 280 millones de aosPrmico: 280 a
225 millones de aos (Las zonas de la tierra se unieron en un nico
continente llamado Pangea, y en la regin de Amrica del Norte se
forman los Apalaches.Mesozoico: Entre 225 millones de ao y 65
millones de aosComprende los periodos:Trisico: 225 a 195 millones
de aos (separacin del Pangea)Jursico: 195 a 136 millones de
aosCretcico: 136 a 65 millones de aosCenozoico: Entre 65 millones
de aos y la actualidadComprende los periodos:Terciario: 65 a 2.5
millones de aos (se rompi el enlace entre Europa y Amrica del
Norte, Amrica del norte se une a Amrica del Sur, y se levantaron
Los Andes) se divide en: Eoceno, Oligoceno, Mioceno, y
Plioceno.Cuaternario: 2.5 millones de aos hasta la actualidad
(aparece el hombre), se divide en Pleistoceno y la Era Moderna.
PARAMETROS FISICOS DE LA TIERRA:
Radio ecuatorial6378,136 mRadio polar6356,750 mRadio esfera de
igual volumen6370,800 mVolumen1.083 x1021 m3Masa5.973 x1024
KgDensidad media5.515 Mg m-3rea5.1 x1014 m2Periodo de rotacin86,164
sRadio del ncleo3,486 KmMasa del ncleo 1.883 x1024 KgFlujo
geotrmico total3.14 x1013 WRadio medio rbita terrestre1.496 x108
KmMasa del sol1.988 x 1029 KgMasa de la luna7.350 x1022 Kg
COMPOSICIN DEL GLOBO TERRESTRE
El conocimiento del interior de la tierra se debe
fundamentalmente al estudio de ondas ssmicas. La propagacin de las
mismas en el interior del globo terrqueo hace posible conocer los
tiempos de recorrido en diferentes lugares y deducir las grandes
geosferas existentes en su interior.
El interior de la tierra es claramente heterogneo, la corteza y
el manto superior en estado slido constituyen la litosfera que se
definen con criterios sismolgicos como la capa rgida ms externa de
la tierra. Se diferencian dos tipos: Litosfera ocenica cuya parte
superior est constituida por la delgada corteza ocenica de 6 a 7 Km
de espesor, mientras que la Litosfera continental su zona superior
est formada por una gran potencia de corteza continental. El
espesor de la Litosfera es muy variable. La corteza se separa del
manto superior en la Discontinuidad de Mohorovicic (1857-1936, en
1909observ que los tiempos de recorrido de las ondas producidas por
terremotos locales en Europa presentaban un cambio a partir de los
150 Km de distancia y evidenci una discontinuidad de velocidad a
unos 30 Km de profundidad) donde la velocidad de las ondas ssmicas
aumenta bruscamente, tanto en ambientes continentales como
ocenicos. Dentro de la Corteza se presenta la Discontinuidad de
Conrad que aparentemente diferencia una capa superior rica en slice
y aluminio, y una capa inferior enriquecida con slice y
magnesio.
Entre 400 y 670 Km de profundidad la velocidad de las ondas
ssmicas aumenta claramente en la denominada zona de transicin que
separa el manto superior del inferior y es nombrada por varios
autores como Astenosfera. El lmite con la Astenosfera, es gradual.
La Astenosfera es una capa mucho ms dbil y reacciona como un flujo
lento al estar sometida a esfuerzos. La Astenosfera no est fundida,
ya que las ondas S se propagan en ella. La Astenosfera tiene una
temperatura superior a los 1,333 C, por lo que se presenta con
plasticidad relativa.
La velocidad de ondas ssmicas aumenta paulatinamente en el manto
inferior hasta 2891 Km, que seala la discontinuidad de Gutenberg.
Esta discontinuidad separa el manto del ncleo terrestre en el que
la velocidad de las ondas P disminuye bruscamente y las ondas S no
se trasmiten, lo que indica que debe estar en estado fundido. Las
ondas P incrementan su velocidad a 5,150 Km que separa el ncleo
interno del externo. Algunos investigadores denominan a este lmite
Discontinuidad de Lehman.
El ncleo interno se encuentra tericamente en estado slido
metlico, ya que se trasmiten las ondas S. La elevada densidad del
ncleo indica que debe estar constituido por elementos muchos ms
pesados que los que forman el Manto. Como el hierro es el nico
elemento pesado que parece existir en el sistema solar con cierta
abundancia, se estima que debe ser un constituyente importante del
ncleo. Parece ser que el ncleo contiene un 4% de nquel y el resto
hierro. El ncleo interno tiene una velocidad ssmica y densidad de
acuerdo con una composicin de hierro puro.
2 COMPOSICIN DE LA CORTEZA
En la corteza terrestre se encuentran presentes la mayor parte
de los elementos qumicos. La corteza terrestre est compuesta por
rocas y superficialmente por suelo. Las rocas estn constituidas por
minerales que se presentan como cristales y que, a travs de sus
enlaces, determinan las caractersticas de cohesin entre partculas
constitutivas de las rocas. Los suelos por su parte estn
constituido por un sistema discreto de partculas, es decir por
partculas sueltas.
Por su origen las rocas se clasifican en: gneas, sedimentarias,
y metamrficas
Los suelos son productos de descomposicin de las rocas debido
principalmente a fenmenos como el intemperismo que consiste en la
accin continua e inexorable de los agentes como el agua, la
temperatura, humedad, etc. Los suelos que se mantienen en el sitio
de descomposicin se denominan suelos residuales y los que son
removidos del sitio de formacin por agentes de transporte, como el
agua de los torrentes, se denominan suelos transportados.
2.1. ROCAS GNEAS:
Se originan por procesos geolgicos debajo de la superficie, que
incluyen el vulcanismo o accin de los volcanes, el material rocoso
fundido que es generado debajo de la corteza terrestre alcanza la
superficie y fluye de los orificios volcnicos como lava, se
denominan extrusivos. Material similar puede ser inyectado en las
rocas de la corteza dando lugar a los intrusivos que no alcanzan la
superficie y se enfran lentamente y se solidifican. Muchos de los
intrusivos fueron formados durante pasadas pocas geolgicas y ahora
son expuestas en la superficie despus de haber sido eliminada su
cubierta rocosa debido a la denudacin o erosin.
El material fundido del cual se han solidificado las rocas gneas
se llama magma. Estos son fundidos calientes, viscosos y silicosos,
en que los elementos principales son el silicio y el oxgeno y los
metales: potasio, sodio, calcio, magnesio, aluminio y hierro. Junto
a estos minerales se encuentran pequeas cantidades de otros
elementos, adems de gases como el CO2 (bixido de carbono), SO2
(dixido de azufre), y H2O (agua). De esta manera, los magmas son
cuerpos complejos y los cuerpos que se derivan de ellos tienen gran
variedad en su composicin, aunque el contenido de slice vara desde
ms del 80% hasta un 40%.
Las rocas que contenan mucha slice originalmente fueron llamadas
cidas y aquellas con menos slice y por tanto con ms xidos metlicos
fueron llamadas bsicas. Los magmas bsicos son menos viscosos que
los cidos. El magma cido da origen a las rocas granticas, y el
magma bsico da origen a las rocas baslticas. El magma bsico
proviene del manto, situado a profundidades considerables mientras
que el magma cido o grantico es generado donde la corteza llega a
hacerse lo suficientemente lquida. Las rocas bsicas predominan en
la corteza ocenica mientras que las rocas granticas estn
restringidas a los continentes, en zonas de plegamientos profundos.
Las rocas bsicas o baslticas tambin se presentan en las reas
continentales estables donde se cree que el agrietamiento ha
permitido lneas de comunicacin con la base de la corteza.
Rocas Extrusivas Como ya mencionamos, son las que alcanzan la
superficie de la tierra. Un cuerpo de magma situado debajo de la
corteza es extrado por medio de los conductos volcnicos, por lo
comn son descargados con violencia explosiva. Tambin se puede
presentar una erupcin submarina de lava que fluye sobre el piso
marino; puede constituirse en una pila volcnica, la cual puede
elevarse arriba del nivel del mar para formar una isla.
Los fragmentos formados por la consolidacin de fragmentos
expulsados durante una erupcin se llaman piroclsticos. Las grandes
masas de lava expulsadas caen alrededor del conducto y quedan
embebidas en polvo y ceniza; a este tipo de depsito se le nombra
aglomerado volcnico. Las partculas ms pequeas de ceniza y polvo
pueden ser arrastradas por el viento y esparcirse en grandes reas
para endurecerse despus en rocas en cuyo caso recibe el nombre de
toba. Estas tobas soldadas reciben el nombre de ignimbritas. Las
tobas pobremente consolidadas suelen nombrarse como puzolanas.
Rocas Intrusivas
Puede tratarse de una masa grande de muchos Kilmetros cbicos de
volumen que recibe el nombre de intrusin mayor que se enfra
lentamente a causa de su tamao, pero cuando el magma se eleva para
rellenar fracturas y otras aberturas en las rocas encajonantes, se
forman las intrusiones menores. El trmino roca encajonante se
utiliza para rocas de cualquier tipo que sean invadidas por una
masa gnea.
A las rocas intrusivas tambin se las nombra rocas plutnicas, que
se han enfriado lentamente bajo una cubierta, quizs de varios
kilmetros de espesor.
Las intrusiones mayores son:
Plutones: Se utiliza el trmino Plutn para indicar un cuerpo de
magma moderadamente grande, tienen varias formas pero muy a menudo
tienen una seccin transversal casi circular, un tamao promedio de
muchos plutones granticos es de unos 150 Km2 aunque muchos son an
ms grandes, pudiendo alcanzar los 1000 Km2 en su rea de
afloramiento.
Troncos: Se utiliza para designar a un cuerpo cilndrico casi
vertical de rocas gneas que corta las rocas que intrusiona, tiene
una seccin transversal que ocupa unos 100 Km2.
Batolitos: o roca de profundidad, es una gran masa gnea que no
tiene base, y que se eleva como una proyeccin irregular dentro de
rocas sedimentarias y de otras rocas de la corteza. Investigaciones
recientes han demostrado que muchos batolitos consisten en un
conjunto de Plutones localizados por algn control estructural
durante su intrusin. Se han registrado batolitos que ocupan 1000
Km2 en la superficie.
Hojas: Ciertas grandes intrusiones tienen forma de hojas, a
menudo de composicin bsica, ocupan muchos kilmetros cuadrados de
superficies y en gran parte de ella no afloran a causa de su
cubierta sedimentaria.
Intrusivos menores se definen a continuacin:
Diques: varan desde unos cuantos centmetros a muchos metros pero
la mayora no tiene ms de 3 metros, comnmente afloran en lneas casi
rectas a travs de grandes distancias, y pueden correr muchos
kilmetros en el terreno y aparece como un rasgo lineal. Un enjambre
de diques es un grupo de diques paralelos o radiales.
Mantos: Los mantos, en contraste con los diques, han sido
intrusionados bajo la cubierta plana o techo contra una presin
vertical debido al peso de la cubierta. Por lo comn estn
alimentadas por una estructura columnar (dique) que yace
perpendicularmente a su techo o piso. A veces un manto se escalona
de un nivel a otro, en donde las dos partes estn conectadas por un
dique de corta longitud. Lacolitos: Un Lacolito es una intrusin
pequea que tiene un piso plano y un techo de domo (techo dmico)
cuyo techo ha sido arqueado por la presin del magma que
ingresa.
Facolito: Un facolito es similar pero tiene piso y techo
curvados, habindose intrusionado el magma en rocas que ya estaban
plegadas.
TEXTURA Y COMPOSICIN DE LAS ROCAS IGNEAS
La textura, o sea el tamao relativo y arreglo de los minerales
que componen una roca gnea, est ampliamente relacionada con la
forma en que se forman las rocas. Los intrusivos o rocas plutnicas
son cristalinas de grano grueso o fanerticas y sus cristales son
grandes (2 a 5 mm o ms) y fcilmente pueden diferenciarse a simple
vista. Las rocas de grano medio a menudo tienen cristales entre 1 y
2 mm, y en rocas de grano fino los cristales son menores de 1
mm.
Cuando la textura en tan fina que no pueden distinguirse los
cristales sin ayuda de un microscopio se llama textura afantica o
microcristalina. En las rocas gneas todas las texturas son de grano
uniforme o equigranular, es decir que casi todos los cristales
tienen el mismo tamao. Las rocas extrusivas (lavas) que se han
enfriado rpidamente en la superficie terrestre a menudo son
enteramente vidriosas o vtreas (sin cristales) o parcialmente
vtreas o parcialmente cristalinas. Considerando una sola colada de
lava, la parte exterior, o sea sus partes superior e inferior
respectivamente pueden ser vtreas a causas de su rpido enfriamiento
y la parte central cristalina.
Los gases en expansin en un magma durante su extrusin dan lugar
a la formacin de cavidades o vesculas; lo que origina una textura
vesicular.
Composicin:
La composicin mineral y el color de las rocas estn relacionados
con su composicin qumica. En las rocas granticas se presenta mayor
proporcin de feldespato (slice + aluminio); inversamente, el
basalto contiene ms minerales oscuros en base de hierro, magnesio,
y calcio. Los minerales constituidos por magnesio y hierro se
denominan ferromagnesianos o mficos. Las constituidas por slice y
aluminio forman feldespatos o minerales flsicos.
En las rocas cidas predominan los minerales flsicos y dan a la
roca un color ms plido en contraste con el color ms oscuro de las
rocas bsicas. Entre los tipos de rocas cidas y bsicas hay rocas de
composicin intermedia. As mismo se presentan rocas ultrabsicas que
a menudo forma las partes inferiores de las intrusiones bsicas.
Principales tipos de rocas gneas y sus caractersticas para
identificacin visual
CIDASINTERMEDIASBSICASULTRABASICASTAMAO DE LOS GRANOSTEXTURA
Extrusivos(volcnicos)RiolitaAndesitaBasaltoPicrita0.06 mmVITREA
O GRANO FINO(AFANITICA)
IntrusivosMenoresFelsitaPrfido de
CuarzoPorfiritaDoleritaPicrita2.0 mmFINA A MODERADAMENTE GRUESA
IntrusivosMayoresMicrogranitoGranitoDioritaGabroPicritaPeridotitaTEXTURA
GUESA(FANERITICA)
SiO2> 66%66-52%52-45% 10%10-0%0%0%
2.2 ROCAS SEDIMENTARIAS
Rocas sedimentarias son las que se forman a partir de granos
sueltos o detritos, restos orgnicos u organgenas (carbones y
lignitas rocas combustibles), y aquellas formadas por depositacin
qumica. El proceso de formacin de las rocas sedimentarias se llama
Diagnesis, comprende los fenmenos de compactacin, cementacin o
ambos. El agua que percola a travs de los vacios o poros entre las
partculas de sedimento acarrean materia mineral que cubre los
granos y acta como cemento que los une (cementacin). Las partculas
finas, limos y arcillas, al ser presionadas por el peso de los
sedimentos sobreyacentes, el agua intersticial es expulsada y la
materia mineral precipitada en los poros, este fenmeno se llama
compactacin. El resultado es el endurecimiento o litificacin del
sedimento. Los procesos diagenticos incluyen tambin la solucin y
redepositacin. Todos estos cambios tienen lugar cerca de la
superficie terrestre a temperaturas normales, es decir son procesos
exgenos (externos).
Los tres tipos de cemento, en orden de importancia, son los
siguientes:
1. Slice, en forma de cuarzo, palo calcedonia, etc2. xidos de
hierro, como la hematita, limonita3. Carbonatos, como calcita,
siderita, whiterita
Textura:
La textura de una roca sedimentaria revela la forma de
depositacin del sedimento, la diagnesis y el intemperismo que ha
sufrido hasta el momento de la observacin. Los elementos que
definen el patrn textural son: tamao de los granos, morfologa de
clastos, seleccin, madurez textural y empaquetamiento.
Tamao de los granos: tres grandes clases de tamao de grano son
aceptadas en las rocas detrticas:
1. Textura rudcea o Sefitas (>2mm) gravas (2-64mm) o bloques
(>64 mm) consolidados reciben el nombre de conglomerados o
aglomerados, respectivamente.1. Textura arencea o Samitas (entre 2
mm y 64 m) en general se denominan areniscas1. Textura lutcea o
Pelitas (2mm) en proporcin superior al 50%.
Si los granos son redondeados se los denomina Pudinga. La matriz
puede ser arenosa o limo-arcillosa. El cemento es predominantemente
calcreos, pero tambin son frecuentes ferruginosos o silceos.
Los depsitos cementados de fragmentos angulosos grandes se
denominan Brechas, estas brechas tambin pueden formarse por el
trituramiento de las rocas a lo largo de una zona de falla, donde
los fragmentos son cementados despus que el movimiento ha cesado a
lo largo de la falla. Estas se nombran como brechas de falla.
Areniscas: los sedimentos arenosos despus de una compactacin y
cementacin natural continua se convierten en una roca relativamente
dura que recibe el nombre de arenisca. El tamao de los granos vara
entre 2mm-64m. La matriz lo forma el material limo-arcilloso
inferior a 30 m. En funcin del contenido en matriz se diferencian
en arenitas (15%-50%.
Lutitas: rocas constituidas por partculas < 2m en proporcin
>50%
Rocas sedimentarias qumicas y organgenas
Las principales rocas sedimentarias qumicas son los carbonatos y
a continuacin las evaporitas. Las rocas organgenas se producen como
resultado de procesos orgnicos como son la elaboracin de
exoesqueletos calcreos o silceos por diversos organismos, y las
acumulaciones y transformacin de restos vegetales.
Rocas Carbonticas
Las rocas carbonticas tienen menos del 50% de material terrgeno.
Segn el carbonato predominante forman dos grupos:
Calizas: compuestas por carbonatos de calcio (calcita). En el
origen de las calizas intervienen factores orgnicos, qumicos, y
fsicos. Las calizas pueden estar formadas por acumulacin de
detritos de carbonato, en este caso son rocas que contienen muchos
fsiles, son fcilmente rayadas por la navaja y efervescen por la
aplicacin de cido clorhdrico diluido. Pero tambin se pueden formar
procesos orgnicos o bioqumicos pero que se han sedimentado como
detritos para dar a la roca resultante un carcter que es
predominantemente detrtico.
Dolomas: compuestas por carbonato clcico-magnsico (dolomita), el
magnesio se deriva del agua marina e introducido a la caliza por
soluciones que pasan a travs del mineral.
Tanto las calizas como las dolomas se caracterizan por presentar
aspecto masivo, resultado de la recristalizacin durante la
diagnesis. Las Evaporitas
Cuando un cuerpo de agua salada queda aislado, sus sales
cristalizan a medida que el agua se evapora, en tiempos geolgicos
pasados han sido formados depsitos de gran espesor de esta manera.
Cuantitativamente, las rocas evaporiticas ms importantes son el
yeso y la sal gema o halita
Las rocas sedimentarias organgenas
Los carbones son rocas combustibles originadas a partir de
restos vegetales transformados mediante un proceso llamado
carbonizacin. Este va progresando y dando lugar a los siguientes
trminos: turba, lignito, y hulla. En este mismo sentido aumenta el
porcentaje de carbn y la capacidad calorfica.
La turba no es un carbn sino la degradacin microbiana de la
vegetacin que la produce, la cual se puede convertir en carbn por
compresin y diagnesis. La lignita es la siguiente fase de formacin
del carbn pero aun no presenta cristalizacin. La antracita es
formada cuando las capas carbonferas estuvieron sujetas a presin o
a incrementos de temperatura durante u metamorfismo ligero.
Estructura geolgica de rocas sedimentarias: (SESIN 3) A
diferencia de las rocas de origen endgeno (gneas y metamrficas),
las sedimentarias muestran rasgos exclusivos que incluyen la
estratificacin, los fsiles, y las estructuras sedimentarias. El
estudio e interpretacin de las estratificaciones, y de la
descripcin, identificacin, secuencia tanto vertical como
horizontal, cartografa, y correlacin de las unidades
estratificadas, se llama ESTRATIGRAFIA.
Las rocas sedimentarias se formaron a partir de depsitos. En
orden de superposicin implica que en una serie de capas, el estrato
de la base de la serie es ms antiguo, es decir que primero se form,
consecuentemente el que est en la cima es el ms joven. A Cada capa
de roca sedimentaria, se lo llama ESTRATO, representa un evento en
particular en tiempo geolgico y la secuencia de capas registra, en
consecuencia, una serie de eventos en la historia geolgica. La
secuencia de estratos se la denomina Estratificacin. Serie
estratigrfica es una sucesin de estratos con continuidad en el
tiempo y separada de otras series por una discontinuidad
estratigrfica. El contacto entre estratos que se presentan
paralelos y mantienen, a escala geolgica, una continuidad en la
serie estratigrfica se lo denomina contacto concordante (se muestra
en los planos geolgicos como una lnea continua). Por el contrario
cuando no se mantiene la serie estratigrfica se dice que los
estratos estn en contacto discordante (en los planos geolgicos se
muestra como una lnea discontinua o segmentada). Tambin se
presentan los contactos mecanizados (en los planos geolgicos se
representan por una lnea continua y de trazado grueso) cuando se
ponen en contacto dos materiales por medio de una falla o sistema
de falla.
Las discontinuidades ms importantes son:
Discordancias: Si en una poca no hay sedimentacin o faltan
estratos de esa poca (posiblemente por erosin), despus de este
tiempo contina la serie estratigrfica. Se dice que se encuentran en
contacto discordante, cuando falta uno o ms elementos de la serie.
Si durante la poca de falta de sedimentacin se presenta actividad
tectnica y los estratos viejos se inclinan o sufren grandes
deformaciones, al reiniciarse la depositacin los estratos jvenes no
presentan estos rasgos y se dice que se presenta una discordancia
angular.
Transgresin: Ingreso del mar hacia el continente. Si un sector
se hunde tectnicamente, el mar puede ingresar hacia el continente y
los estratos ms jvenes, de ambiente marino, se ubican dentro del
continente.Regresin: Es el retiro del ocano desde el continente.
Puede ocurrir en zonas de levantamiento tectnico o por una
disminucin global del nivel ocenico. En un perfil geolgico se nota
un cambio entre depsitos de un ambiente continental sobreyaciendo a
depsitos de ambiente marino.
Hay que tener muy en cuenta que una transgresin o una regresin
no solo se producen por cambios en el nivel del mar, tambin por
basculamiento (hundimientos o levantamientos) de una zona, mientras
el nivel del mar permanece constante.
Falla: Una falla es un plano por el que se ha fracturado un
volumen de roca y sobre el cual se deslizan los bloques definidos
por la fractura. Los elementos principales de una falla geolgica
son:1. Plano de Falla: es la superficie a travs de la cual se
produce el deslizamiento de los volmenes de roca afectados.1.
Bloques de falla: cada uno de los dos volmenes de roca que quedan
separados por el plano de falla. Estos se denominan bloque
levantado y bloque hundido, en funcin del movimiento relativo de
ambos bloques.1. Salto de falla: es el desplazamiento de uno de los
bloques con respecto al otro, medido sobre el plano de falla.1.
Tipo de falla: existen tres tipos de falla en funcin del tipo de
movimiento que se produce: movimientos en la vertical (fallas
normales e inversas) y movimientos en la horizontal (fallas de
rumbo o fallas de desgarre). Las fallas normales son en las que el
bloque hundido se apoya en el plano de falla. Las fallas inversas
son en las que el bloque levantado es el que se apoya en el plano
de falla. Las fallas de rumbo pueden ser, en funcin de la direccin
del movimiento, dextral (hacia la derecha) o sinestral (hacia la
izquierda).
El espesor de un estrato se lo llama tambin potencia, la
separacin de los estratos se llama plano de estratificacin. El
plano superior se llama techo y el inferior se llama piso. El
espesor real del estrato se mide de forma perpendicular entre el
piso y el techo. Si se mide en cualquier otro plano se llama
espesor aparente. Si no se especifica, se supone que se est
mencionando el espesor real.
En funcin de los espesores de capa se nombran a las rocas como
masivas (espesores mayores de 1 metro), estratificada cuando los
espesores varan de 1m a 1 cm, y laminadas o microestratificada
cuando los espesores son de menos de 1 cm.
A partir de los planos de estratificacin se puede determinar su
orientacin respecto al norte magntico que se denomina Rumbo, que es
el ngulo respecto al norte magntico que forma la recta definida por
la interseccin del plano de estratificacin con la horizontal. As
tambin, la inclinacin del plano de estratificacin respecto al plano
horizontal, medido perpendicularmente al rumbo, se llama Buzamiento
( echado), tambin se puede definir como la lnea de mxima pendiente
contenida en el plano de estratificacin. Si la inclinacin se mide
fuera de la perpendicular (fuera de la lnea de mxima pendiente) se
lo nombra como Buzamiento Aparente.
El rumbo y buzamiento son datos estructurales que constan en los
mapas geolgicos, son obtenidos con mediciones de campo que pueden
ser en cualquier plano de estratificacin paralelo al piso (o muro)
o al techo del estrato. El valor de la direccin se suele dar de 0 a
90, aadiendo si este ngulo, con respecto al norte geogrfico, es
hacia el este o hacia el oeste. El buzamiento, en las mediciones de
campo se mide en la lnea de mxima pendiente del plano de
estratificacin, perpendicular a la direccin del rumbo, el valor del
buzamiento vara entre 0 y 90, para determinar correctamente el
buzamiento es necesario indicar hacia que lugar de la rosa de los
vientos se inclina el plano de estratificacin. Su grfica en el
plano geolgico consiste en una marca, dibujada en el espacio de una
capa, en funcin del buzamiento que presenta el plano de
estratificacin pero definiendo tambin la direccin o rumbo. Para
indicar capas horizontales se utiliza un smbolo que consiste en una
cruz en la que los dos segmentos son iguales. Para capas verticales
o subverticales se utiliza una cruz pero los dos segmentos
presentan distintas longitudes, el segmento ms largo indica la
direccin o rumbo de la capa con respecto al norte geogrfico. Para
representar capas con buzamiento entre 0 y 90 se utiliza un smbolo
que se compone de un segmento largo, que marca la direccin de la
capa con respecto al norte geogrfico, y un segmento ms corto que
indica el sentido del buzamiento, junto al segmento corto se marca
el valor del ngulo de buzamiento del plano de estratificacin.
Otra forma de presentarse las rocas sedimentarias, adems de
estratificada y que estos pueden ser horizontales, verticales o
inclinados con valores de rumbo y buzamiento, son los pliegues.
Pliegues: Un pliegue es el resultado de la deformacin de un
volumen de roca en la que no se produce la rotura o fractura, sino
que se produce el plegamiento, el proceso responsable de su
formacin es la tectnica, debido a la operacin de fuerzas
tangenciales a la superficie terrestre, las rocas han respondido a
la compresin cortical por curvamiento o replegamiento cuyo patrn
esta relacionado con las fuerzas controlantes. Los elementos
principales de un pliegue son:
1. Eje del pliegue (o charnela, o bisagra): es la lnea que une
los puntos de mxima curvatura de un pliegue.1. Plano axial: es el
plano que une todas las charnelas de las capas que forman un
pliegue, y bisecta los flancos. 1. Flancos (o limbo): son las
partes laterales de un pliegue.
Un pliegue arqueado donde los flancos o limbos se inclinan
separndose unos de otros se nombra como anticlinal (buzamientos
divergentes), y el punto ms alto, y de mxima curvatura, se llama
Cresta. Cuando los flancos se inclinan acercndose mutuamente entre
s, se llama sinclinal (buzamientos convergentes), y el punto ms
bajo, y de mxima curvatura, se nombra Seno. Las lneas de bisagra, o
sea el eje del pliegue, puede estar inclinado con respecto a la
horizontal y se dice que buza, el ngulo de buzamiento es por lo
general pequeo (ngulo de inmersin). Un pliegue se dice que
desciende en la direccin del buzamiento y que se asomera en sentido
contrario.
Algunas formas de los pliegues incluyen:
1. Pliegues paralelos: son los que mantienen paralela la
estratificacin y un espesor de capas uniforme.1. Pliegues en
chevrn: se caracteriza por la forma aguda de su bisagra1. Pliegues
similares: son los que presentan un engrosamiento hacia sus
bisagras, lo cual indica una deformacin dctil.
En funcin de la inclinacin del plano axial se pueden nombrar a
los pliegues vertical, horizontal, inclinados o recumbente, tambin
se pueden presentar pliegues con plano axial curvo. Estas formas
podran explicar la presencia de buzamientos invertidos (cuando al
trazar una lnea vertical cortamos primero el piso (o muro) de la
capa y luego el techo). En los mapas geolgicos se utiliza una forma
de representar un buzamiento invertido que consiste en un smbolo
similar al que indica el rumbo y buzamiento de una capa pero en
este caso el segmento que indica el buzamiento es una lnea
curva.
2.3 ROCAS METAMRFICAS (SESION 4)
Metamorfismo es un trmino utilizado para indicar la
transformacin de las rocas en nuevos tipos, por recristalizacin de
sus constituyentes; el trmino se deriva del griego meta que
significa cambio y morfe que significa forma. Es decir cambio de
forma.
La roca original puede ser gnea o sedimentaria, u otras que han
sido metamorfoseadas y los cambios que sufren resultan de la adicin
de calor o de la operacin de la presin. De esta manera cada roca
metamrfica tiene una roca madre o prototipo. El proceso metamrfico
se realiza en estado slido, es decir las transformaciones se
producen sin que la roca llegue a fundirse. El calor y la presin
son agentes de metamorfismo, que imparten energa a las rocas,
suficiente para movilizar los constituyentes minerales y reunirlos
como nuevos minerales. Estos procesos transforman o metamorfosean
las rocas y les superponen una textura metamrfica que puede ser
enteramente diferente a la que originalmente posean. La composicin
y orientacin de los nuevos minerales reflejan la temperatura del
metamorfismo y la direccin principal del esfuerzo. Los diferentes
grados de metamorfismo producen cambios caractersticos en la
estructura, textura y mineraloga de la roca. Algunos minerales son
nicos y especficos del metamorfismo.
Tipos principales de metamorfismo
Se pueden distinguir tres tipos principales de metamorfismo,
estos son:
Metamorfismo de contacto: Se produce localmente, adyacentes a
intrusiones gneas y a lo largo de fracturas que estn en contacto
con fluidos calientes. Este metamorfismo se produce en condiciones
de baja presin. La intensidad es mayor donde la roca encajante (o
encajonante) est en contacto con la intrusin, decreciendo a una
distancia relativamente corta desde la intrusin. Este incremento de
temperatura motiva la recristalizacin de algunos o todos los
componentes de las rocas afectadas. Las temperaturas pueden variar
entre 500 a 800. Las aureolas del metamorfismo de contacto suelen
ser estrechas, oscilando entre milmetros y decenas de metros. Forma
rocas granoblsticas, con el aumento de temperatura se produce
aumento en el tamao de grano.
Metamorfismo por dislocamiento (metamorfismo dinmico): es aquel
donde el control es el esfuerzo como en las fajas de cizallamiento.
Se produce el rompimiento mecnico de las rocas por cizalladura o
brechacin, se produce trituracin mecnica pero tambin calor por
rozamiento.
Metamorfismo regional: se presenta en grandes reas donde han
operado la presin y la temperatura. Tienen lugar dentro de los
ncleos de las cadenas montaosas, estando normalmente acompaados por
plegamiento de las rocas. El metamorfismo regional es causado por
grandes intrusiones gneas que se forman y se enfran durante largos
periodos de tiempo. En general se forman rocas foliadas. Tambin se
presenta en las zonas de subduccin y colisin de placas tectnicas
antes de que se produzca la fundicin de la roca.
Cambios mineralgicos durante el metamorfismo
La composicin mineralgica de una roca metamrfica es compleja. El
desarrollo de los minerales constituyentes es el resultado de la
formacin de nuevos minerales, a partir de fases previas. Los
principales cambios mineralgicos durante el metamorfismo son:
Recristalizacin: cristales de pequeo tamao se convierten
lentamente, sin fusin de la roca, en un menor nmero de cristales
del mismo mineral pero de mayor tamao. Los granos resultantes son
por lo general equigranulares.
Neomorfismo: resulta de la formacin de minerales diferentes a
partir de los mismos elementos qumicos.
Metasomatismo: Es la prdida o adicin de componentes a una roca
madre.
Cambios fsicos durante el metamorfismo
Los cambios mineralgicos provocan cambios en la textura de la
roca, cambio en el tamao y morfologa de los minerales (cristales).
As mismo, en algunas rocas metamrficas se desarrollan nuevas
estructuras y fbricas, como respuesta a los esfuerzos de cizalla y
compresin. La estructura describe el orden y distribucin de
cristales o clastos en un cuerpo rocoso, y pueden ser: masivas,
bandeadas, nodulosa, o brechoides. La fbrica, en cambio, es la
orientacin espacial de los cristales, granos, clastos, o agregados,
dentro de un cuerpo rocoso, Puede ser: istropa, planar, linear, o
plano-linear.
Los cambios en estructura y fbrica pueden ser los
siguientes:
Lineacin: En un conglomerado metamorfoseado o metaconglomerado,
los clastos son estirados, los ejes largos de estos clastos definen
la lineacin. Presenta una fbrica linear.
Foliacin: es la disposicin en lminas de los cristales de las
rocas metamorfoseadas, el resultado de esta orientacin,
perpendicular a las fuerzas compresivas, es debido a la presin y
recristalizacin, tiene una estructura del tipo planar, se
distinguen tres tipos bsicos de foliacin:
1. Pizarrosidad: es una foliacin planar desarrollada paralela o
subparalelamente a planos de cizalla. Las rocas representativas
son: Pizarra y Filita. Son rocas de metamorfismo de bajo grado.1.
Esquistosidad: Es una foliacin paralela a subparalela de minerales
laminares de grano medio a grueso; o una alineacin de cristales
prismticos alargados. Las rocas ms representativas son los
esquistos que se nombran segn el mineral acompaante, siendo
caractersticos del metamorfismo de grado medio a alto. Aumenta el
tamao del grano.1. Bandeado gnisico: es una foliacin paralela a
subparalela de minerales laminares, de grano medio a grueso, en
bandas alternantes. La roca ms representativa es el gneis,
caracterstico de metamorfismo de grado medio a alto.
Textura de rocas metamrficas
En la textura de las rocas metamrficas es importante definir el
tamao del grano ya que este es un orientativo del grado de
metamorfismo alcanzado, as, a mayor tamao de grano mayor intensidad
del proceso metamrfico. Se pueden diferenciar rocas fanerticas y
afanticas.
Textura cristaloblstica: la formacin de los cristales tiene
lugar en un medio slido, por transformacin de minerales
preexistentes. Los minerales as formados se denominan blastos y al
proceso blastesis. Esta textura se puede dividir en cuatro tipos
morfolgicos, dependiendo del hbito de los cristales que la forman,
estas son:
1. Textura granoblstica: forman un mosaico de granos, ms o menos
equidimensionales.1. Textura lepidoblstica: minerales laminares
intercrecidos y homogneamente orientados1. Textura nematoblstica:
minerales laminares entrecrecidos y orientados homogneamente con
ejes mayores paralelos entre s.1. Textura porfidoblstica: presenta
cristales de mayor tamao y una matriz fina que puede ser afantica o
fanertica.
Textura deformada: los cristales o clastos se presentan
reorientados y deformados, comnmente borrando la textura original
de la roca. Se presenta en rocas tectonizadas.
Clasificacin de rocas metamrficas
El criterio de clasificacin es la foliacin y se dividen en
foliadas y no foliadas.
Rocas metamrficas foliadas
1. Pizarra: roca metamrfica de grano fino que se origina a
partir de materiales arcillosos. La pizarra puede separase en finas
lajas, que normalmente cortan los planos de estratificacin de la
roca sedimentaria original. Se utiliza para para construccin de
tejados, como piedra de pavimentacin, e incluso para fabricacin de
elementos decorativos. Antiguamente se la utilizaba como elemento
de escritura por lo que se nombra el trmino pizarra. 1. Filita:
presenta foliacin ondulada, sometida a ms calor y presin que la
pizarra. Sus cristales son ms grandes que los de la pizarra.1.
Esquistos: presentan texturas lepidoblsticas, granolepidoblstica y
porfidoblsticas. Provienen de las arcillas y lodos pero tambin
pueden provenir de rocas gneas de grano fino como basaltos o tobas.
Se caracteriza por la alineacin paralela de granos de tamao
moderadamente grueso.1. Gneis: es la roca foliada ms intensamente
metamorfoseada, se pueden originar a partir de esquistos o de una
roca gnea, textura granolepidoblstica granonematoblstica y
porfidoblstica. Son de grano grueso. Presentan bandeamiento,
alternancia de bandas claras y oscuras. Rocas metamrficas no
foliadas
1. Mrmol: Roca metamrfica no foliada, faneritica, proviene de
calizas o dolomas, se presenta asociada a metamorfismo regional.
Textura granoblstica. 1. Cuarcita: Roca metamrfica no foliada de
textura granoblstica, faneritica, granos de cuarzo fusionados,
proviene de las areniscas ricas en cuarzo, se presenta asociada a
metamorfismo regional 1. Serpentina: Roca metamrfica no foliada,
afantica a fanertica, proviene de rocas gneas bsicas y
ultrabsicas1. Antracita: Roca metamrfica no foliada, afantica, de
baja densidad, proviene de rocas sedimentarias carbonferas
3. CICLO DE LAS ROCAS (CICLO LITOLOGICO O CICLO PETROLOGICO)
El ciclo de las rocas ilustra las transformaciones de cada uno
de los tres tipos de roca bsicos (gneas, sedimentarias y
metamrficas) en alguno de los otros dos o incluso de uno nuevo de
su mismo tipo. Los sedimentos compactados y cementados forman rocas
sedimentarias que por efecto de presin y/o temperatura se
transforman en metamrficas; los materiales fundidos y solidificados
forman las rocas gneas.
El ciclo de las rocas o ciclo petrolgico es un modelo conceptual
de como las rocas se forman, transforman, destruyen, y regeneran
como respuesta a los factores ambientales y a los procesos que
intervienen. El ciclo petrolgico sugiere que las rocas de la tierra
pueden reciclarse una y otra vez, y as ha sucedido a lo largo de
los tiempos geolgicos.
Los tres ambientes que intervienen en el ciclo petrolgico son:
magmtico, metamrfico, y sedimentario. Los procesos magmatismo y
metamorfismo son endgenos y el de sedimentacin y diagnesis es
exgeno.
En el contexto del tiempo geolgico las rocas sufren
transformaciones debido a distintos procesos. Los agentes geolgicos
externos producen la meteorizacin y erosin, transporte y
sedimentacin de las rocas de la superficie.
Se llama meteorizacin a la accin geolgica de la atmsfera, que
produce una degradacin, fragmentacin y oxidacin. Los materiales
resultantes de la meteorizacin pueden ser atacados por la erosin y
transportados.
Cuando cesa el transporte de los materiales, stos se depositan
en forma de sedimentos en las cuencas sedimentarias, unos sobre
otros, formando capas horizontales (estratos). Los sedimentos
sufren una serie de procesos (diagnesis) que los transforman en
rocas sedimentarias, como la compactacin y cementacin; se produce
en las cuencas sedimentarias, principalmente los fondos
marinos.
BORRADOR DE MATERIA DICTADA EN EL CURSO DE GEOLOGA POR ING.
DAVID STAY COELLO. AO 2013. 23