Fundamentos de Geología: Estructura Terrestre, Clasificación de Rocas y Propiedades Físicas

Piedras y Rocas: Una Introducción Geológica

1. Estructura Interna de la Tierra

La Tierra se organiza en capas concéntricas con composiciones y propiedades distintas:

1.1. Corteza Terrestre

• Corteza Continental: Compuesta principalmente por rocas eruptivas ácidas, ricas en silicatos de aluminio (denominada SIAL).
• Corteza Oceánica: Formada por rocas eruptivas básicas, ricas en silicatos magnésicos (denominada SIMA).

1.2. Manto

Se subdivide en:

• Manto superior.
• Manto inferior.

1.3. Núcleo

Compuesto por:

• Núcleo externo.
• Núcleo interno.

2. Rocas y Minerales: Componentes Fundamentales

2.1. Definición de Rocas

Son masas compuestas por varios minerales, sin una forma constante. Los minerales que las constituyen pueden clasificarse según su origen:

• Autígenos: Se formaron conjuntamente con la masa rocosa (Ej.: cuarzo, clorita).
• Alotígenos: Provienen de la disgregación de rocas preexistentes, incorporados tras procesos de desintegración.

2.2. Definición de Minerales

Materiales naturales formados por un solo componente. Los minerales que constituyen las rocas se agrupan en:

Minerales Esenciales

• Caracterizan la especie petrográfica.
• Determinan sus propiedades al encontrarse en mayor proporción.
• Su ausencia resultaría en la formación de una roca distinta.

Los minerales esenciales se clasifican en grupos químicos principales:

• Óxidos: El oxígeno se combina con metales (Ej.: Cuarzo, magnetita).
• Silicatos: El silicio se combina con óxidos o bases metálicas (Ej.: Feldespato, mica).
• Sulfatos: Combinación de azufre y oxígeno (Ej.: Alabastro, espejuelo).
• Carbonatos: Combinaciones de carbono, oxígeno y distintos metales (Ej.: Calcita, dolomita).

Minerales Accesorios

• Entran en la composición de la masa rocosa, pero su presencia no altera la composición fundamental del material.

3. Propiedades Físicas Relevantes de las Rocas

3.1. Adherencia y Cohesión

Se refieren a la fuerza de unión entre las partículas:

• Adherencia: Unión entre partículas de distinta composición química mediante fuerzas de naturaleza física. Clasificación:
  • Coherentes: Requieren gran trabajo para su separación.
  • Friables: Se desmenuzan fácilmente.
  • Sueltas: Formadas por granos sueltos (ej. arenas).
• Cohesión: Unión entre partículas de igual composición química mediante fuerzas de naturaleza química. Clasificación según el modo de unión:
  • Rocas agregadas: Los granos se unen directamente unos a otros.
  • Rocas aglomeradas: Los granos se unen por medio de un elemento cementante.

3.2. Dureza

Depende de la dureza del grano y de las fuerzas de unión entre ellos. Clasificación práctica:

• Blandas: Se sierran con facilidad (Ej.: Tobas y Margas).
• Semiduras: Requieren sierra de dureza especial (Ej.: Calizas y Mármoles).
• Duras: Se cortan con sierra sin dientes y abrasivo de arena (Ej.: Serpentina y Calizas cristalinas).
• Muy Duras: Requieren sierra sin dientes con abrasivo de carborundo (Ej.: Granito y Basalto).

3.3. Homogeneidad

Se refiere a la uniformidad en la composición y distribución. Presenta defectos comunes:

• Grietas o Pelos: Fisuras muy finas rellenas de material más blando.
• Coqueras: Cavidades rellenas de material más blando o materia orgánica.
• Nódulos: Incrustaciones más duras.

3.4. Resistencia Mecánica

• Resistencia a Tracción: Generalmente es mala, dependiendo de una cohesión y/o adherencia débiles.
• Resistencia a Compresión: Suele ser alta y varía según la roca. Es directamente proporcional a la uniformidad de su estructura e inversamente proporcional al tamaño de los granos.

3.5. Helacidad

Capacidad de deteriorarse o disgregarse con las heladas (rocas heladizas), lo cual depende directamente de la porosidad.

3.6. Resistencia al Fuego

Generalmente son poco resistentes al fuego debido a que los distintos minerales que las componen poseen coeficientes de dilatación diferentes, lo que provoca tensiones internas.

4. Ciclo y Clasificación de las Rocas

4.1. El Ciclo de las Rocas

Describe la transformación continua entre los tres tipos principales de roca:

• Magma: Roca fundida cerca de la superficie.
• Lava: Magma que aflora a la superficie. Al solidificarse forma rocas eruptivas (plutónicas, filonianas y volcánicas).
• Sedimentarias: Se forman por sedimentación mecánica, precipitación química, o acumulación orgánica/volcánica. Los sedimentos son producto del desgaste y la erosión (transportados por agua, viento o hielo). La erosión implica el desprendimiento y arrastre de materiales terrestres.
• Metamórficas: Resultado de procesos termomecánicos o termoquímicos (de contacto).

4.2. Rocas Eruptivas (Ígneas)

Plutónicas o Intrusivas (Hipogénicas)

• Solidificación lenta en el interior de la Tierra.
• Movilidad molecular suficiente para formar cristales grandes (holocristalinas).
• Textura: granítica.
• Ejemplos: Granito, Sienita, Diorita, Gabro, Peridoto, Serpentina.

Filonianas

• Solidificación en regiones altas de la litosfera, rellenando grietas (filones).
• La movilidad cesa antes de la cristalización total, resultando en masa amorfa y/o microcristalina (hipocristalinas).
• Textura: porfídica.
• Ejemplos: Pórfido Diorítico, Pórfido Sienítico, Pegmatita.

Efusivas o Volcánicas

• Solidificación en el exterior tras ser arrojadas en erupciones.
• Pueden ser vítreas si las moléculas no tuvieron movilidad.
• Textura: vítrea.
• Ejemplos: Pórfido Cuarzoso, Riolita, Traquita, Basalto.

4.3. Rocas Sedimentarias

Procedencia:

• Productos de otras rocas.
• Depósitos cristalinos de sustancias disueltas en agua.
• Depósitos de materia orgánica.

Proceso de transformación: destrucción, transporte, sedimentación, transformación.

Sedimentación Mecánica

Formadas por fragmentos de otras rocas. Los granos pueden estar sueltos o cementados por un material natural. Resultan en rocas compactas e incoherentes.

Precipitación Química

Formadas al cristalizar sustancias disueltas en el agua (Ej.: Algez, caliza, tobas calizas).

Origen Orgánico

Formadas por la acumulación de restos orgánicos:

• Caliza (Ej.: Creta).
• Silícea (Ej.: sílex/pedernal, trípoli, kieselgur).
• Carbones (Ej.: turba, lignito, hulla, antracita).

Origen Volcánico

Rocas piroclásticas, producto de la actividad explosiva de los volcanes (Ejemplos: Brechas volcánicas, tobas volcánicas).

4.4. Rocas Metamórficas

• Termomecánico: Acción conjunta de altas temperaturas y grandes presiones.
• Termoquímico: Rocas que sufren la acción de vapores calientes, originando recristalizaciones.

5. Extracción y Yacimientos

5.1. Yacimientos

Lugares donde se encuentran las rocas de forma natural. Tipos:

• Filones: Masas que rellenan grietas de otra formación geológica.
• Masas: Formaciones irregulares.
• Bolsadas: Masas pequeñas.
• Estratos: Depósitos de rocas generalmente sedimentarias.
• Masas estratificadas: Estratos de grandes espesores.

5.2. Tipos de Explotaciones

• Mina: Explotación subterránea para yacimientos profundos.
• Cantera: Explotación a cielo abierto.
• Gravera: Explotación a cielo abierto de rocas sueltas.

5.3. Sistema de Extracción

Depende de las características del producto a obtener.

6. Acabados Superficiales de las Rocas

6.1. Labra Viva de Cantera

Operación de dar a las caras de los bloques el aspecto definitivo. Dependiendo del grado de perfección:

• Labra basta o tosca.
• Labra mediana.
• Labra fina.

6.2. Corte de Sierra (Serrado)

Proceso para cortar un bloque de piedra. Produce una superficie lisa, muy porosa y rugosa al tacto. Aplicaciones: mármoles, granitos, calizas y areniscas.

6.3. Apomazado

Se consigue mediante abrasión. Superficie lisa pero mate, similar al pulido pero sin brillo. Aplicaciones: piedras compactas con un grado mínimo de dureza (Ej.: calizas, areniscas).

6.4. Pulido

Acabado liso y brillante conseguido por abrasión. Presenta porosidad mínima y proporciona mayor resistencia a ataques externos. Aplicaciones: rocas muy compactas (Ej.: mármoles y granitos).

6.5. Flameado

Aplicación de altas temperaturas (más de 2.500 °C) que provoca un choque térmico y el desprendimiento de lajas y esquirlas. Proporciona alto grado de protección contra agentes atmosféricos. Acabado rústico, rugoso con relieve y aspecto vitrificado. Aplicaciones: granitos.

6.6. Chorro de Arena

Golpear la superficie con arena de sílice o corindón. Acabado punteado. Aplicaciones: todas las piedras.

6.7. Tallado Manual

Aplicaciones: alabastro, caliza, mármol, arenisca, granito, esteatita.

7. Morfología y Nomenclatura de las Rocas Labradas

• Sillar: Bloque con forma de prisma recto. Peso aproximado: 75-80 Kg.
• Sillarejo: Pieza similar al sillar, pero que se puede izar con las manos.
• Mampuesto: Bloques en bruto.
• Losas y Chapas: Predomina la superficie sobre el grueso. Losa: colocación horizontal (pavimentos). Chapa: colocación vertical o inclinada (fachadas y revestimientos).
• Adoquín: Elemento de forma prismática, usado en pavimentos.
• Peldaño: Se emplean como “paso” en escaleras y para pavimentación.

8. Rocas Comunes en la Construcción

8.1. Rocas Ígneas

• Granito (ÍGNEA - PLUTÓNICA): Policristalina polifásica (cuarzo, feldespato y mica). Muy dura. Usos extensos en construcción y decoración (bordillos, encimeras, aplacados, etc.).
• Basalto (ÍGNEA - VOLCÁNICA): Contiene feldespato (plagioclasa), augita, piroxeno, olivino, magnetita. Presenta fractura concoidea. Usos: balasto, árido de machaqueo, adoquines.

8.2. Rocas Sedimentarias

De Sedimentación Mecánica

• Arenisca (SEDIMENTARIA MECÁNICA): Formada por arenas silíceas cementadas. Fáciles de tallar, pero no se pueden pulir.

De Precipitación Química

• Caliza (SEDIMENTARIA – PRECIPITACIÓN QUÍMICA): Precipitación química de carbonatos. Fácil labra y pulimento parcial. Usos: balasto, árido de machaqueo, zahorra, baldosas.
• Travertino (SEDIMENTARIA – PRECIPITACIÓN QUÍMICA): Constituido por tobas calizas. Poroso. Suele confundirse con mármoles, pero es menos denso.
• Margas y Dolomías (SEDIMENTARIA – PRECIPITACIÓN QUÍMICA):
  • MARGAS: Formada por Carbonato Cálcico y Arcilla. Se utiliza en la industria de la Cal Hidráulica y Cemento Portland.
  • DOLOMÍAS: Formada por Carbonato Cálcico y Magnésico. Uso en decoración, evitando ambientes húmedos e industriales.
• Alabastro (SEDIMENTARIA – PRECIPITACIÓN QUÍMICA): Piedra caliza translúcida (blanco, rosado o amarillento). Fácil talla y pulido, pero frágil y degradable. Permite el paso de la luz.
• Algez (SEDIMENTARIA – PRECIPITACIÓN QUÍMICA): Sulfato Cálcico con dos moléculas de agua. Soluble en agua con resistencia mecánica despreciable. Materia prima para el Yeso.

De Origen Orgánico

• Silíceas (SEDIMENTARIA – ORIGEN ORGÁNICO):
  • SÍLEX O PEDERNAL: Utilizado en pavimentación y como áridos para hormigones y morteros.
  • KIESELGUR: Utilizado como aislante térmico.
• Carbones (SEDIMENTARIA – ORIGEN ORGÁNICO): Se forman a partir de restos orgánicos transformados por bacterias, presión y temperatura. Tipos: TURBA, LIGNITO, HULLA, ANTRACITA.

De Origen Volcánico

Rocas piroclásticas (ya mencionadas en 4.3).

8.3. Rocas Metamórficas

• Mármol (METAMÓRFICA): Procede de calizas metamórficas (recristalizadas). Fácil labra y pulimento. Usos: árido de machaqueo, baldosas, pavimentos, ornamentación.
• Pizarra (METAMÓRFICA): Resultado del metamorfismo de arcillas sedimentadas. Grano fino y color negro o azulado. Frágiles y exfoliables. Usos: Elementos de cubrición.
• Gneis (METAMÓRFICA): Formación por metamorfismo intenso. Composición similar a los granitos. Usos: Losas, peldaños, adoquín, elementos de cubrición (zonas rurales).
• Cuarcita (METAMÓRFICA): Procede del metamorfismo de areniscas y grauvacas. Son granudas y compactas. Usos: Árido de machaqueo, balasto.