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