Rocas ígneas, sedimentarias y su formación: tipos, texturas y ambientes geológicos

Rocas ígneas

Las rocas ígneas se forman al enfriarse y solidificarse la roca fundida. El material parental de estas se denomina magma, que se forma por un proceso de fusión parcial que se produce a varios niveles de la corteza terrestre y el manto superior, a profundidades que pueden superar los 250 km.

Una vez formado, el cuerpo magmático asciende por flotación hacia la superficie, ya que es menos denso que las rocas que lo rodean. Cuando la roca fundida se abre camino a la superficie, produce la erupción volcánica. El magma que alcanza la superficie de la Tierra se llama lava.

A veces, la lava se emite en forma de surtidores que se producen cuando los gases que se expanden impulsan la roca fundida desde la cámara magmática. En otras ocasiones, es expulsado desde la chimenea produciendo una erupción catastrófica.

Las rocas ígneas se forman cuando se solidifica la roca fundida en la superficie; se llaman extrusivas o volcánicas. Son abundantes en la costa occidental del continente americano. Cuando el magma pierde su movilidad antes de alcanzar la superficie, cristaliza en profundidad y se llama intrusiva o plutónica. Nunca se observa si la corteza no asciende y las rocas que la cubren no fueran eliminadas por erosión.

Composición del magma

El magma es material completamente o parcialmente fundido y consta de tres partes: líquido, sólido y fase gaseosa.

• Líquido: totalmente fundido, con iones móviles de los elementos que están en la corteza terrestre, como silicio (Si), aluminio (Al), potasio (K), calcio (Ca), sodio (Na), hierro (Fe) y magnesio (Mg).
• Sólidos: silicatos ya cristalizados desde el fundido.
• Vapor: CO₂, SO₂ y otros volátiles confinados por la inmensa presión ejercida por las rocas suprayacentes. Los volátiles se evaporan fácilmente a la presión ambiente; estos continúan formando parte del magma hasta que este se acerca a la superficie (a baja presión) o hasta que la masa de magma cristaliza, momento en el que los volátiles restantes migran libremente.

Cristalización del magma

Cuando el magma se enfría, los átomos de silicio y oxígeno se enlazan para formar tetraedros de sílice (SiO₄). Conforme el magma sigue perdiendo calor hacia su entorno, los tetraedros se unen entre sí y con otros iones para formar embriones de núcleos de cristales. Estos crecen lentamente; conforme los iones pierden su movilidad, se unen a la red cristalina.

Los primeros minerales en formarse tienen espacio para crecer y tienden a desarrollar cristales mejor formados, mientras que los posteriores rellenan los espacios restantes. El ambiente durante la cristalización puede deducirse de manera aproximada a partir del tamaño y ordenamiento de los granos minerales (textura).

Textura

La textura describe el aspecto general de la roca en función del tamaño, forma y ordenamiento de sus granos.

Factores que afectan el tamaño de los cristales

• La velocidad a la que se enfría el magma.
• La cantidad de sílice presente.
• La cantidad de gases disueltos en el magma.

Tipos de textura

El enfriamiento lento promueve el crecimiento de cristales grandes.

Textura afanítica (grano fino)

Se forma en la superficie o como pequeñas masas dentro de la corteza superior, donde el enfriamiento es relativamente rápido. Poseen una textura de grano fino: los cristales son demasiado pequeños para que los minerales individuales se distingan a simple vista. Se caracteriza por colores claros (silicatos no ferromagnesianos) intermedios u oscuros. En muchas se pueden observar huecos dejados por las burbujas de gas que escaparon conforme se solidificó el magma; las vesículas alargadas y esfriadas son abundantes en la parte superior de la colada de lava.

Textura fanerítica (grano grueso)

Grandes masas de magma se solidifican lentamente y bastante por debajo de la superficie, formando masas de cristales entrecrecidos que son del mismo tamaño o suficientemente grandes como para poder ser identificados sin microscopio. Estas rocas, que se enfrían a lo largo de cientos o miles de años, solo salen a la superficie después de la erosión, donde se elimina el recubrimiento de roca que una vez rodeaba la cámara magmática.

Textura porfídica

Existe una distribución de tamaño de granos que engloba en una matriz compuesta por granos de un tamaño sensiblemente menor. Existen dos poblaciones distintas de cristales.

Textura piroclástica

Está formada por fragmentos de roca individuales que son emitidos durante la erupción volcánica violenta. Las partículas pueden ser cenizas muy finas, gotas fundidas o grandes bloques angulares arrancados de las paredes del conducto volcánico durante la erupción (toba soldada).

Composición mineral de las rocas ígneas

Las rocas ígneas están compuestas fundamentalmente por silicatos. La composición mineral está determinada por la composición química del magma a partir del cual cristalizan. Están compuestas por ocho elementos químicos principales que constituyen los silicatos: O, Si, Al, Ca, Na, K, Mg y Fe, que constituyen aproximadamente el 98% del peso del magma.

Cuando los magmas se enfrían y solidifican, se combinan en dos grupos de silicatos:

• Silicatos oscuros: ferromagnesianos, ricos en Fe y Mg (olivino, piroxeno, anfíbol, biotita).
• Silicatos claros: ricos en K, Ca, Na (cuarzo, moscovita, feldespatos).

Según su composición se clasifican en:

• Claros: composición granítica o félsica.
• Intermedios: composición andesítica.
• Oscuros: ricos en Ca, composición basáltica o máfica.
• Ultramáficos: manto superior.

Rocas sedimentarias

Las rocas sedimentarias están constituidas por segmentos que, en la mayoría de los casos, se han litificado para formar rocas sólidas mediante los procesos de compactación y cementación. El sedimento tiene dos orígenes principales:

1. Detrítico: material que se origina y se transporta en forma de clastos a partir de la meteorización mecánica y química. Cuando se litifican, forman las rocas sedimentarias detríticas.
2. Químico: a partir de material soluble, fundamentalmente por meteorización química. Cuando precipita, forma las rocas sedimentarias químicas.

Diagénesis y litificación

La diagénesis comprende todos los cambios físicos, químicos y biológicos que tienen lugar después del momento en que el sedimento se convierte en roca. El enterramiento fomenta la diagénesis, la cual incluye la litificación.

La litificación se refiere a los procesos mediante los cuales los sedimentos no consolidados se transforman en rocas sedimentarias compactas. La mayoría de las rocas sedimentarias se litifican por medio de compactación o cementación, o ambas.

• Compactación: se produce cuando el peso de los materiales suprayacentes comprime los sedimentos a mayor profundidad.
• Cementación: proceso importante mediante el cual los sedimentos se convierten en rocas. Se produce cuando materiales cementantes solubles, como la calcita, la sílice, los óxidos de hierro, precipitan entre los granos del sedimento, rellenando los espacios vacíos y aglutinando las partículas.

Aunque la mayoría de las rocas sedimentarias se litifican mediante compactación o cementación, ciertas rocas químicas como las evaporitas se forman inicialmente como masas sólidas de cristales entrecrecidos.

Tamaño de clasto

El tamaño de clasto es la base fundamental para distinguir entre las diversas rocas sedimentarias detríticas. El tamaño indica la energía del medio que las transportó: la grava es movida por ríos de caudales rápidos, mientras que se necesita menos energía para transportar la arena. Entre las rocas sedimentarias detríticas se incluyen la lutita (partículas del tamaño del limo y la arcilla), la arenisca y el conglomerado (cantos redondeados del tamaño de la grava) o brecha (cantos angulosos del tamaño de la grava).

Precipitación de sedimentos químicos

La precipitación de los sedimentos químicos se produce de dos maneras:

1. Mediante procesos inorgánicos como la evaporación y la actividad química.
2. Mediante procesos orgánicos de organismos acuáticos que producen sedimentación de origen bioquímico.

Entre las calizas inorgánicas se cuentan el travertino (normalmente se ven en cuevas) y la caliza oolítica (constituida por pequeños granos esféricos de carbonato cálcico). Otras rocas sedimentarias químicas comunes son la dolomía (compuesta por carbonato cálcico-magnésico, dolomita), las rocas silíceas (sílex, compuesto por cuarzo microcristalino), las evaporitas (como la sal gema y el yeso) y el carbón (lignito y hulla).

Clasificación de las rocas sedimentarias

Las rocas sedimentarias se pueden clasificar en dos grupos: detríticas y químicas. Todas las rocas detríticas tienen una textura clástica, que consiste en fragmentos discretos (clastos) que se cementan y compactan juntos. El principal criterio de subdivisión de las rocas detríticas comunes son el conglomerado, la arenisca y la lutita.

La base para distinguir las rocas del grupo químico entre sí es su composición mineral. Algunas rocas químicas, como las depositadas cuando se evapora el agua del mar, tienen una textura no clástica en la cual los minerales forman un mosaico de cristales entrelazados. Muchas rocas sedimentarias clasificadas en el grupo químico contienen también pequeñas cantidades de sedimentos detríticos, como la caliza, el yeso y el carbón.

Ambientes sedimentarios

Los ambientes sedimentarios son aquellos lugares donde se acumulan sedimentos y se agrupan en continentales, marinos y de transición (líneas costeras). Cada uno se caracteriza por ciertas condiciones físicas, químicas y biológicas.

Dado que el sedimento contiene pistas sobre el ambiente en el cual se depositó, las rocas sedimentarias son importantes para la interpretación de la historia de la Tierra. Conforme se acumula una capa de sedimento sobre otra, cada una de ellas registra la naturaleza del ambiente en el cual se depositó. Estas capas, denominadas estratos, son probablemente el rasgo más característico de las rocas sedimentarias.

Otras características de algunas rocas sedimentarias, como las rizaduras, las grietas de desecación, la estratificación cruzada y los fósiles, también dan pistas sobre los ambientes del pasado.