Geologia i Petrologia: Minerals, Roques i Cicle Litològic

Materials Terrestres: Roques i Minerals

Les roques són agregats de grans naturals compostos d'un o diversos minerals. La Petrologia és la branca de la geologia que descriu les roques.

Minerals

Un mineral és un sòlid natural i homogeni, de composició química definida, estructura atòmica ordenada i format per un procés inorgànic.

Estructura Atòmica i Cristal·lografia

L'estructura atòmica ordenada en tres direccions és el caràcter distintiu de la matèria cristal·lina. Es considera cristall qualsevol sòlid amb estructura interna ordenada. La Mineralogia és la ciència que estudia els minerals.

La Cristal·lografia és la ciència que estudia l'estructura i les propietats de la matèria cristal·lina (repetició periòdica en l'espai d'una xarxa cristal·lina).

Propietats Característiques de l'Ordenació Interna

• Periodicitat: En una direcció qualsevol, els components de la matèria es troben a intervals regulars. És la repetició de la cel·la elemental, la unitat mínima de la xarxa.
• Homogeneïtat: Cada punt de la xarxa té un entorn equivalent (cada àtom o molècula està envoltat d'altres amb la mateixa disposició).
• Anisotropia: Variació de la separació de nusos de la xarxa cristal·lina. Segons la direcció, tindrà una propietat física determinada.

Tipus d'Enllaç

• Covalent: Uneix àtoms del vèrtex i el centre de les cel·les. Són poc conductors d'electricitat i poc solubles.
• Iònic: La relació entre radis iònics determina l'estructura de la xarxa. Són solubles i, en estat sòlid, mal conductors, però en líquid no.
• Metàl·lic: Format per nuclis atòmics enllaçats per núvols d'electrons de la xarxa. Són bons conductors i poc solubles.

Polimorfisme i Isomorfisme

Polimorfisme: Substàncies amb composició química definida que poden cristal·litzar amb estructures atòmiques diferents. Quan la mateixa substància química forma dos minerals, es diuen minerals polimorfs.

Isomorfisme: Es poden formar sèries de minerals amb una estructura semblant i composició química diferent.

Propietats dels Minerals

• Escalars: No depenen de la direcció en la qual es mesuren (ex: densitat, calor específica, punt de fusió, ebullició).
• Vectorials: Sí depenen de la direcció en què es mesuren. S'agrupen segons si són:
  • Mecàniques: duresa, tenacitat, fractura, exfoliació.
  • Òptiques: ratlla, color, lluentor, refrigència.
  • Altres: conductivitat, magnetisme.

Cicle de les Roques

El cicle de les roques es divideix segons l'origen dels processos:

• Endògens: Els processos tenen origen a l'interior de la Terra (roques ígnies i metamòrfiques).
• Exògens: Els processos tenen lloc a la superfície de la Terra (roques sedimentàries).

Hi ha dos mecanismes generadors de roques endògenes:

1. Solidificació: A partir de massa fosa es formen les roques ígnies.
2. Transformació: Roques que, sense arribar a fondre's, per l'augment de les condicions de Pressió (P) i Temperatura (T), originen roques metamòrfiques.

Roques Ígnies

Provenen del magma heterogeni i es formen per la fusió de roques situades a l'escorça o a la part alta del mantell superior.

Característiques del Magma

• Format majoritàriament per silici i oxigen.
• Temperatura: de 700 a 1200 graus.

Ascens i Diferenciació del Magma

Els magmes primaris (materials fosos en zones de fusió) ascendeixen, fonent altres roques i formant magmes secundaris. El magma pot pujar per esquerdes, creant intrusions magmàtiques, on queda envoltat de materials encaixants.

Una gran part del magma es solidifica abans d'arribar a la superfície. Aquestes s'anomenen roques magmàtiques intrusives:

• Plutòniques: Si es solidifiquen en llocs amples.
• Filonianes: Si es solidifiquen per esquerdes.

Textures de les Roques Ígnies

• Granular: Roca formada per cristalls visibles de la mateixa mida.
  • Pegmatítica: Cristalls grans (> 2 mm).
  • Aplítica: Cristalls petits (< 2 mm).
• Porfírica: Cristalls grans (formats per refredament lent) envoltats per altres petits o de vidre.
• Afanítica: Cristalls no visibles, només amb microscopi.
• Vítrea: Formats per vidre, matèria amorfa.

Roques Metamòrfiques

Es formen per la transformació d'altres roques en estat sòlid (canvis en la composició mineralògica i en la textura). Aquest procés es diu metamorfisme.

Tipus de Metamorfisme

• Regional: S'estén sobre grans superfícies de molts km² i és freqüent en serralades.
• Local: Restringit a àrees limitades:
  • Contacte: Té lloc per l'elevació de la temperatura en roques que pugen a zones fredes.
  • Dislocació: En zones amb intensa deformació, com falles.
  • Xoc: Zones afectades per impactes meteorítics o per explosions nuclears.

Classificació Segons Condicions

• Metamorfisme Tèrmic: Altes temperatures.
• Metamorfisme Dinàmic: Altes pressions.

Textura de les Roques Metamòrfiques

• Amb foliació (pissarrositat, esquistositat o bandes minerals).
• Sense foliació (granoblàstiques).

La classificació de les roques metamòrfiques depèn de la textura, composició i condicions de formació.

Roques Sedimentàries

Les roques sedimentàries són roques exògenes que han estat meteoritzades, erosionades, transportades, sedimentades i han fet la diagènesi. Quan no han fet la diagènesi, tenim material solt que anomenem sediments. Si només són meteoritzades, són roques residuals.

Formació de Roques Sedimentàries

1. Meteorització: Primer pas de la seva formació. Són alteracions que pateixen les roques de la superfície. Poden ser:
   • Mecàniques: Glaç o desglac.
   • Químiques: Oxidació.
2. Erosió: Impacte amb l'aigua, l'aire, el gel o altres partícules.
3. Transport: Les partícules arrencades continuen el seu viatge a través d'agents meteorològics.
4. Diagènesi: Compactació i cimentació dels sediments.

Característiques de les Roques Sedimentàries

• Estratificació: Disposició en capes o estrats.
• Estructures Sedimentàries: Reflecteixen un conjunt de processos (laminacions, esquerdes...).
• També podem trobar, en algunes ocasions, fòssils.

Components de les Roques Sedimentàries

Clasts o grans detrítics, restes d'éssers vius i minerals formats per la precipitació química de les sals dissoltes en aigua.

Classificació de Roques Sedimentàries

Roques Detrítiques (Segons la mida del clast)

• Rudites: Roques superiors a 2 mm (clast, matriu, ciment).
• Arenites: Entre 2 mm i 1/16 mm (grans, matriu, ciment).
• Lutites: Menys de 1/16 mm (llims, argiles).

Roques No Detrítiques

• Roques Carbonàtiques:
  • Calcàries: Grup de roques molt abundants a la superfície de la Terra. El tipus variarà segons la seva formació.
  • Dolomites: Aspecte semblant a les roques calcàries.
• Roques Evaporítiques: Formades per la precipitació de les sals dissoltes en les aigües sotmeses a una forta evaporació. Composició de sulfat o de clorur.
• Roques Organògenes:
  • Carbons: Provenen de la transformació de les restes vegetals acumulades en zones pantanoses.
  • Hidrocarburs i Petroli: Formades per una barreja d'hidrocarburs (substàncies formades per hidrogen i carboni en estat semisòlid, líquid i gasós).