Les Roques: Composició, Estructura i Classificació

LES ROQUES

6.1. Composició, Estructura i Agrupació Genètica

Concepte de Roca

Agregat sòlid, natural i inanimat. Els seus components majoritaris són els minerals (grans) i, per tant, la majoria de les roques són agregats mono- o polimineràlics (ex: quarsita/granit).

Les roques poden estar formades d'altres components a més dels minerals:

1. Restes orgàniques sòlides (ex: carbó)
2. Matèria vítria (obsidiana)
3. Agregats o fragments d'altres roques (conglomerats)
4. Buits o cavitats: porositat intergranular en roques sorrenques, vacúols en roques volcàniques, cavitats de dissolució en calcàries. (ex: Gres porós, Basalt amb vacúols, Travertí)

Atributs de les Roques

1. Composició

Contingut i proporció dels components de la roca.

1. Composició mineralògica: la més habitual i molt útil quan els minerals es poden reconèixer a simple vista o al microscopi.
2. Composició química: sobretot per a la classificació de les roques ígnies s'utilitza la composició química promig de la roca (per trituració) expressada en percentatge en pes dels òxids dels elements majoritaris i en ppm dels elements traça.
3. Composició isotòpica: si volem fer èmfasi en l'origen i edat d'una roca.
4. Composició fossilífera: important per roques amb alt contingut en fòssils (ex: Calcària bioclàstica).

2. Estructura (o Textura o Microestructura)

Mida, forma i relacions entre els components que constitueixen la roca.

Mida (o Dimensió o Granularitat)

Referència a la dimensió dels grans d'una roca pel que fa a la mida absoluta. Diàmetre màxim o promig dels grans, generalment varia entre micres (1mm=1000 micres) i cm.

1. Gra molt gros > 30 mm
2. Gra gros 30-5 mm
3. Gra mitjà 5-1 mm
4. Gra fi

Importància: velocitat de refredament d'un magma, intensitat del corrent fluvial (granulometria).

Forma

• Isomètric o equidimensional: cristalls regularment estesos en totes les direccions de l'espai. (isomètric-> contrari-> anisomètric)
• Euèdric o idiomorf: els cristalls mostren les seves cares cristal·lines externes. (euèdric o idiomorf->Contrari->anèdric o xenomorf)

Relacions entre els Components

Referència a les mides i formes relatives dels grans que formen l'agregat.

1. Equigranulars: tots de la mateixa mida.
2. Inequigranulars: diferents mides de gra, situació comú: bimodalitat.

Referència a l'orientació relativa dels components (generalment els grans): (Fàbrica)

1. Fàbrica isòtropa: no direccional o no orientada.
2. Fàbrica anisòtropa: orientació preferent.

Agrupació Genètica de les Roques

El cicle de les roques. Processos endògens i exògens. Principals tipus de roques.

Tres grans grups o tipus principals de roques en base al seu origen:

1. Roques sedimentàries: formades per deposició física o precipitació química a partir d'un fluid (aigua o vent) a la superfície de la Terra.
2. Roques ígnies: formades per cristal·lització a partir d'un magma.
3. Roques metamòrfiques: transformades en textura i/o en composició i en l'estat sòlid degut a condicions de pressió i/o temperatura elevades.

Dins de cada grup hi ha:

• Classificacions estrictes
• Terminologies basades en criteris descriptius, sovint superposats (s'utilitzen els qualificatius). Exemple: Calcària (terme composicional), Gres (terme textural), Calcària bioclàstica i Gres quarsític.

Petrologia: Estudi de les Roques

• Vessant descriptiva: Petrografia: composició mineralògica, química, textures (microestructures).
• Vessant Interpretativa: Petrogènesi: origen de les roques. -> Microscopi petrogràfic o de polarització.

6.2. Roques Industrials - Pedreres

Roques (i minerals) industrials: s'utilitza aquest terme en sentit ampli en referència als compostos terrestres no metàl·lics d'aplicació en la indústria, en la construcció o en l'agricultura.

1. Indústria química: sals
2. Indústria metal·lúrgica: calcària per fabricació d'acer
3. Construcció: demanda molt important
   • Construcció i ornamental: calcària, marbre, roques plutòniques i metamòrfiques, pissarra
   • Àrids: grava i roques triturades (obres públiques)
   • Ciment: calcària
   • Guix
4. Agricultura: fosfats i minerals de potassi (fertilitzants)

S'extreuen en pedreres: excavacions a l'aire lliure.

Impacte Ambiental de les Pedreres

• Impacte sobre el terreny (sòls, geotècnic) i el paisatge (visual)
• Impacte sobre les aigües (contaminació)
• Impacte atmosfèric (acústic)

Reducció de l'Impacte Ambiental de les Pedreres

• Avaluació de l'impacte
• Restauració
• Protecció i conservació. Només criteris “ecològics”: revegetació, integració paisatgística-> Cal tenir en compte la geologia.

7. Magmatisme: Plutonisme i Vulcanisme

7.1. La Calor Interna de la Terra. Magmatisme

Gran part de la calor a la superfície terrestre prové del sol. Però la Terra també és una gran màquina calorífica, difícil de percebre degut a la baixa conductivitat tèrmica de l'escorça (gradient geotèrmic).

Energia geotèrmica:

• Derivada de la desintegració radioactiva dels isòtops de U, Th i K
• Alliberada en els estadis de formació i diferenciació de la Terra

Flux calorífic (q): (es mesura per sondatges)

q = K r

K = conductivitat tèrmica de les roques

r = gradient tèrmic

Importància de la calor interna de la Terra:

1. Causa directe o indirecta de tots els processos endògens: activitat ígnia (ex: volcans), metamòrfica, tectònica (ex: terratrèmols).
2. Motor de la Tectònica de Plaques i de tots els processos associats.
3. Proporciona un recurs natural important: energia geotèrmica.

Un efecte evident del calor terrestre és la fusió de les roques per donar lloc a un magma.

Magma

• Una fase fosa (amb gasos dissolts, els volàtils)
• Una proporció variable de cristalls o fragments de roca en suspensió.

Magma = roques foses o semifoses (1500 - 800ºC). Material natural de composició essencialment silicatada.

Magmatisme

Conjunt de processos relacionats amb la formació, transformació, transport, emplaçament i consolidació per refredament del magma per donar lloc a una roca magmàtica o ígnia. És un dels processos de transferència de massa més importants a la Terra. És un procés associat a altres processos geodinàmics interns, especialment amb la Tectònica. (Area font->Transport/ascensio->Emplaçament.)

Origen dels Magmes

Fusió parcial de les roques de:

• Mantell astenosfèric
• Mantell litosfèric
• Escorça inferior

En condicions normals la litosfera està en estat sòlid. Per produir-se la fusió parcial necessitem canvis puntuals a l'interior de la Terra:

1. Pèrdua de pressió (descompressió): a igual temperatura una roca sotmesa a menys pressió assolirà abans el punt de fusió.
2. Canvi en la composició de les roques: la incorporació d'aigua i altres volàtils (per ex. CO2) redueix el punt de fusió de les roques.
3. Augment de la temperatura (hot spots).

Ascensió dels Magmes

Un cop format, el magma es pot acumular en cossos de més volum.

Densitat dels magmes: 2.2-2.8 g/cm³

Densitat promig de la litosfera: 2.7 g/cm³ (continental) 2.9 g/cm³(oceànica)

Per diferència de densitat el magma comença a ascendir (com oli en aigua, o ketchup en mel).

Velocitat i estil (mecanisme) d'ascens:

• f (propietats de les roques encaixants)
• f (viscositat del magma). Viscositat = mesura de la resistència d'un material a fluir.

Tipus de Magmes

En base a la composició química (contingut en SiO2):

Mecanismes d'Ascensió dels Magmes

2 models bàsics:

1. Diapirisme: Mobilització del magma produïda per forces boiants degudes a la baixa densitat i viscositat del magma respecte les roques encaixants. És un mecanisme lent, el magma es refreda pel camí augmentant la seva viscositat. Però pot ser eficient per a grans volums (batòlits granítics) (radi: velocitat: 0.1 km 20 µm/yr 1 km 2 mm/yr 10 km 0.2 m/yr).
2. Dics (dyking): És un mecanisme ràpid de transport, eficient per a petits volums de magma. La pressió del magma excedeix la resistència a la tensió de les roques encaixants = propagació de fractures. Exemple: Dic de granit de 1m d'amplada per 1000m de longitud es pot propagar a través de 20 km d'escorça en 8 mesos.

Processos en l'Evolució Magmàtica

Durant l'ascens dels magmes a través de l'escorça, poden tenir lloc un conjunt de processos físico-químics.

1. Diferenciació magmàtica: Procés pel qual es generen magmes de diferent composició a partir d'un únic magma primari.
2. Assimilació magmàtica: També dit contaminació: durant l'ascensió el magma pot fondre les roques encaixants, incorporant aquests fosos i per tant modificant la seva composició (procés propi de nivells relativament profunds a l'escorça).
3. Barreja de magmes: Generalment dins les cambres magmàtiques, per aportacions successius de magmes de diferent composició.

Tots aquest processos d'evolució magmàtica són els responsables de l'existència d'una gran varietat composicional de roques ígnies a l'escorça.

Un magma de composició àcida (magma granític) pot provenir de:

• Magma primari de composició granítica generat per fusió parcial o anatèxia dels materials de l'escorça continental.
• Diferenciació a partir d'un magma més bàsic format al mantell (eg. basàltic).