geología de campo i universidad nacional de colombia sede medellín 2013

Geología de Campo I

Universidad Nacional de ColombiaSede Medellín

2013

Rocas y estructuras

El ciclo de las rocas

Rocas ígneas

Rocas sedimentarias

Rocas metamórficas

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 TcMayor Ca, Fe, MgMenor SiO2, K, NaColor usualmente oscuroMeteorización rápidaLava fluidaErupciones tranquilas

Menor TcMenor Ca, Fe, MgMayor SiO2, K, NaColor usualmente claroMeteorización lentaLava viscosaErupciones violentas

Rocas ígneas – Clasificación

<45%45%–52%52%–63%>63%Contenido de SiO2

Verde oscuro a negroIC~100

Gris oscuro a negro40<IC

Colores medios15<IC<40

Colores clarosIC<15

Color (basado en el IC)

Plagioclasa CaOlivinoAnfíbol

PiroxenoAnfíbolBiotita

MoscovitaBiotitaAnfíbol

Minerales menores

OlivinoPiroxeno

Plagioclasa CaPiroxeno

AnfíbolPlagioclasa 1/2

CuarzoFeldespato KPlagioclasa Na

Mineralogía

KomatiitaBasaltoAndesitaRiolitaAfaníticas (g. fino)

PeridotitaGabroDioritaGranitoFaneríticas (g. grueso)

UltramáficasMáficas(Basálticas)

Intermedias (Andesíticas)

Félsicas (Graníticas)

IC: índice de color (% de minerales ferromagnesianos en la roca)

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)


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


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


Félsicas

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


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)


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


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


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


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


Ultramáficas

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


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


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


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

ArcillolitaArcillaPartícula<1/256

LimolitaLimoGránulo1/256–1/16

AreniscaArenaGrano1/16–2

2–4Conglomerado o

brechaCanto

4–64Grava

64–256AglomeradoBloque

>256

Roca detríticaNombre del sedimento

Nombre del clasto

Intervalo de tamaño (mm)


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



Limolita

Shale


Lutitas y limolitas



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



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



Areniscas

Cuarzoarenitas



Areniscas

Arcosa Grauvaca



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.



Conglomerados y brechas

Conglomerado Brecha


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




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




Coquina Creta




Travertino (estalactita)

Oolitica



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 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 silíceas

Nódulos de chert en calizas Diatomita



Rocas silíceas

JaspeChert



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)



Evaporitas

Evaporación directa

Halita

Yeso



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)

CarbónRestos vegetales alteradosNo clástica

SílexCuarzo microcristalino SiO2No clástica

CalizaCalcita CaCO3Clástica o no

Orgánico

YesoYeso CaSO4.2H2ONo clástica

Sal de RocaHalita NaClNo clástica

Sílex o chertCuarzo microcristalino SiO2No clástica

DolomíaDolomita CaMg(CO3)2No clástica

CalizaCalcita CaCO3Clástica o no

Inorgánico

RocaComposiciónTexturaOrigen

ROCAS QUÍMICAS

LutitaSe rompe en bloques o trozos

Lutita físilSe rompe en capas finasArcilla y limo (<1/16 mm)

GrauvacaColor oscuro: Q+Fptos+FR+Matriz

ArcosaCuarzo con adundante feldespato

CuarzoarenitaPredomina el cuarzoArena (1/16–2 mm) (areniscas)

BrechaFragmentos angulosos de roca

ConglomeradoFragmentos redondeados de rocaGrava (> 2mm)

Clástica

RocaSedimentoTextura

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


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


Texturas foliadas: Esquistosidad

A T y p mayores los minerales tipo mica crecen más y dan a la roca un aspecto escamoso (superficies irregulares)


Texturas foliadas: Bandeamiento gneisico

Metamorfismo de alto grado, hay migración iónica y segregación de minerales en bandas. La roca no se separa en capas


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 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 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 foliadas - Esquisto

Esquisto micáceo

Esquisto con porfiroblastos de granate


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 ígneasParagneiss: de rocas sedimentarias


Rocas foliadas - Gneiss


Rocas foliadas – Secuencia regional

Lutita

Pizarra

Filita

Esquisto

Gneiss


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 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 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 foliadas - Milonita

Producto de metamorfismo dinámico (zonas de falla), grano fino, protolito muy variado

Evidencias de deformación dúctil (foliación milonítica), estrías


Rocas no foliadas - Metaconglomerado

Roca metamórfica proveniente de conglomerados

Los clastos pueden estar alargados en una dirección preferencial (similar a bandeamiento)

Conglomerado Metaconglomerado


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 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 no foliadas - Cuarcita

Arenisca Cuarcita


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 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)

Roca Textura Protolito Comentarios

Pizarras Foliada Lutitas De grano muy fino

Filitas Foliada Lutitas De grano fino a medio

Esquistos Foliada Lutitas, rocas volcánicas y graníticas

Minerales diversos de grano grueso

Gneises Foliada Lutitas, rocas volcánicas y graníticas

De grano grueso (no micáceo)

Mármoles No foliada Calizas, dolomías Compuesto por granos de calcita intercrecidos

Cuarcitas No foliada Arenisca rica en cuarzo

Compuesto por granos de cuarzo intercrecidos

Cornubianas No foliada Cualquier material de grano fino

De grano fino

Migmatitas Débilmente foliada

Mezcla de rocas graníticas y máficas

Compuesto por capas con volutas

Milonitas Débilmente foliada

Cualquier material Roca dura de grano fino

Metaconglomerados Débilmente foliada

Conglomerado rico en cuarzo

Cantos rodados muy estirados

Anfibolitas Débilmente foliada

Rocas volcánicas máficas

De grano grueso

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