Thursday 8 January 2015

Génesis de los minerales (part II)

Causas del movimiento de las placas
El origen del movimiento de las placas está en unas corrientes de materiales que suceden en el manto, las denominadas corrientes de convección, y sobre todo, en la fuerza de la gravedad.
Las corrientes de convección se producen por diferencias de temperatura y densidad, de manera que los materiales más calientes pesan menos y ascienden y los materiales más fríos, son más densos, pesados y descienden.
El manto, aunque es sólido, se comporta como un material plástico o dúctil, es decir, se deforma y se estira sin romperse, debido a las altas temperaturas a las que se encuentra, sobre todo el manto inferior.
En las zonas profundas del manto, en contacto con el núcleo, el calor es muy intenso, por eso grandes masas de roca se funden parcialmente y al ser más ligeras ascienden lentamente por el manto, produciendo unas corrientes ascendentes de materiales calientes, llamadas plumas o penachos térmicos. Algunos de ellos alcanzan la litosfera, la atraviesan y contribuyen a la fragmentación de los continentes.
En las fosas oceánicas, grandes fragmentos de litosfera oceánica fría se hunden en el manto, originando por tanto unas corrientes descendentes, que llegan hasta la base del manto.
Las corrientes ascendentes y descendentes del manto podrían explicar el movimiento de las placas, al actuar como una especie de "rodillo" que las moviera.    


Teoria de la conveccíon
                                        

Anomalías gravitatorias
Cuando se mide la gravedad en zonas de distinta densidad, entonces la gravedad varía. Se dice por ello, que la gravedad ha sufrido anomalías gravimétricas.
Cuando se comparan los valores teóricos de la gravedad con los valores experimentales, se produce un cambio en el valor de la gravedad (g).
Las zonas de mayor relieve se corresponden con las raíces del sial. El sial presenta raíces más profundas cuanto más relieve hay.
- Paleomagnetismo
La Tierra se comporta como un gran imán, concretamente en el núcleo, con un alto contenido en hierro. Eso hace que antes de solidificar los minerales (ferromagnesianos), se orienten. Cuando esos minerales solidifican, ya quedan permanentemente orientados para el resto de su formación.
La orientación de un mineral nos indica dónde estaba el Norte magnético antes de su formación.


- Anomalías magnéticas
Son alteraciones en los valores de la intensidad del campo magnético terrestre. Hay algunos lugares en donde los minerales están orientados al Polo Sur Magnético.
La Tierra tiene su propia cantidad de intensidad magnética. El Polo Norte y el Polo Sur magnético no han estado siempre en la misma posición. Las “rocas oceánicas” lo demuestran.
En 3'6 millones de años ha habido 9 inversiones de la posición de los Polos Magnéticos. El ritmo de inversiones magnéticas no es constante. Se completa la inversión en varios miles de años. Las causas son desconocidas.

En el proceso de inversión disminuye la cantidad magnética. Coincide con mutaciones de los materiales y cambios climáticos.

Formación de Minerales
Las rocas son agregados naturales formados por uno o más minerales y/o mineraloide.  No se trata en cada roca de una agrupación casual de minerales, sino que tales agrupaciones respondan a unas condiciones de formación que se manifiestan con frecuencia y en extensiones  importantes en la estructura de la corteza de la tierra. Los minerales pueden aparecer aislados, o bien asociados constituyendo “rocas”. Una roca es un agregado de minerales. Es de origen natural, al igual que los minerales.
Los minerales tienen una composición química definida, y las rocas no. Las rocas lo que sí que tienen es una composición mineralógica. Hay casos en los que hay un sólo mineral,  entonces esas rocas se denominan monomineralógicas.
Los minerales no son especies estables. Se transforman unos en otros de acuerdo con las condiciones ambientales, como puede ser la temperatura. Hay minerales que soportan más la temperatura que otros.              Ej.: el cuarzo. Un mineral es estable a una determinada temperatura. Los minerales forman rocas y presentan una dinámica. Un mineral será estable mientras las condiciones ambientales no se alteren; de lo contrario, se alterará también el mineral.
Dentro del conjunto de minerales que forman una roca determinada  se distinguen los minerales esenciales y los accidentales.  Los primeros son los que se presentan de una manera constante en la composición de la roca y la ausencia de uno de ellos hace que la combinación de minerales se clasifique como una roca diferente a la anterior.  Un mineral petrogénico es accidental cuando su presencia  en una roca no es precisa para la existencia de ella misma. Las rocas no constituyen por sí solas asiento de vida, es necesario que se produzca una alteración en ellas para que den origen a un suelo que sea soporte de seres vivos.
La formación de minerales es el resultado de procesos químicos y físicos que se verifican en todas las épocas geológicas y que aún continúan manifestándose.
Los minerales se originan a través de tres procesos fundamentales:
- Magmático
- Metamórfico
- Sedimentario
Proceso magmático:
El magma está compuesto por silicatos fundidos -a una temperatura superior a 1360°- que se originan dentro del manto y la corteza terrestre. A partir de ellos se forman las rocas ígneas por cristalización.
Durante el enfriamiento del magma hasta su consolidación como roca ígnea se suceden distintas etapas, las cuales generan diferentes minerales. Por ejemplo: el oro, el platino, el diamante, el hierro, el cromo, el níquel, el cuarzo y los feldespatos, entre otros, son minerales de origen magmático.
Por ello, el magma se enfría en condiciones intrusivas, es decir, solidifica en el interior de la corteza terrestre, al enfriarse. Las rocas que se forman en estas condiciones se llaman “rocas ígneas intrusivas o plutónicas”. Las hay de dos tipos: plutónicas y filonianas.
El granito es su representante más importante. Las rocas filonianas suelen presentar cristales.
Proceso magmático

Las condiciones intrusivas de las rocas ígneas se dan en tres fases:
-          Fase ortomagmática
Se originan por la concentración de minerales durante la consolidación por enfriamiento de un magma.
Fase Ortomagmática
-          Fase pegmatítico-pneumatolítica
Hay una presión bastante alta, la temperatura es de unos 500º, y la mayor parte del magma ha solidificado. Los gases llevan disueltos componentes de los silicatos; estos se escapan por las fisuras y grietas que se originan, y como consecuencia de ello, desciende la presión.
-          Fase hidrotermal
Son soluciones acuosas a alta temperatura, ayudadas por la presión de vapor de agua; ascienden por las grietas, las fisuras, etc., donde finalmente solidifican.


Algunos minerales desde la superficie (0 a 100°C) hacia el interior de la Tierra.
Montmorillonita: es un mineral del grupo de los silicatos, subgrupo filosilicatos y dentro de ellos pertenece a las llamadas arcillas. Es un hidroxisilicato de magnesio y aluminio, con otros posibles elementos.
Recibe su nombre de la localidad francesa de Montmorillon. Se caracteriza por una composición química inconstante. Es soluble en ácidos y se expande al contacto con agua.
Montmorillonita mineral
Epidota: La epidota es un componente común de las rocas, pero su origen es secundario. El mineral se forma cuando las calizas y esquistos sufren metamorfismo. También puede surgir por alteración hidrotermal de feldespatos, micas, piroxenos, anfíboles, granates y otros, componentes todos ellos de las rocas ígneas.
Existe una roca, la epidosita, muy ligada al mineral, puesto que está formada por cuarzo y epidota.
Epidota mineral
Actinolita: Se encuentra en rocas metamórficas y puede ser también producto del metamorfismo de limos. Es el producto de un metamorfismo regional de bajo grado o bien de metamorfismo de contacto de rocas carbonatos de magnesio, máficas o ultramáficas. También puede formarse en esquistos azulados con glaucofana.
Algunos asbestos se forman con fibras de actinolita. Conocida como nefrita, es una de las formas más corrientes de jade.
Actinolita Mineral

Proceso metamórfico:
Es toda la transformación estructural, mineralógica y química que se produce en las rocas bajo el efecto de la temperatura, la presión y los fluidos circulantes.
Hay tres tipos de metamorfismo: metamorfismo térmico, de contacto y regional.
- Metamorfismo térmico: las intrusiones magmáticas provoca fenómenos de metamorfismo en rocas incandescentes. Los minerales más característicos dentro de este tipo de metamorfismo son: granates, sillimanita, cordierita, vesubiana, espinela, piroxeno, pirita, etc.
- metamorfismo de contacto:
- Metamorfismo regional: se desarrolla en grandes extensiones de la corteza terrestre sujetas a hundimientos y dislocaciones. Se distinguen tres en función de profundidad son: epizona, mesozona y catazona.
                - Epizona: comprendida entre 5.000 y 7.000 m de profundidad. En esta zona aparecen: talco, albita, epidota,  hematites, titanita, minerales fibrosos y lamelares.
- Mesozona: comprendida entre 7.000 y 12.000 m de profundidad. En esta zona encontramos: biotita, moscovita, cianita, placioclasa, epidota, etc.
- Catazona: comprendida entre 12.000 y 20.000 m de profundidad. En esta zona encontramos: ortoclasa, biotita, plagioclasa, pirosenos, olivino, granate, grafito.
Proceso metamórfico

Proceso Sedimentario:
Se da en la superficie terrestre y se caracteriza por los bajos valores en presión y temperatura (la media es de 15º C). Los componentes atmosféricos son el agua (H2O), el dióxido de carbono (CO2) y el oxígeno (O2).
En los yacimientos minerales distinguimos una serie de zonas, así de más superficial a más profundo:
-Zona de meteorización o montera: los minerales están expuestos a transformaciones profundas causadas por agentes externos.
-Zona lixiviada: zona donde se lavan los minerales, por la acción de las aguas meteoríticas.
-Zona de oxidación: en ella se producen los fenómenos de la oxidación, hidroxidación y carbonatación.
-Zona de reducción: aquí se concentran los compuestos solubles arrastrados por el agua.


Proceso Sedimentario


El Magma
La palabra magma es un término griego que significa “espeso”. El magma tiene su origen en zonas profundas de la corteza entre la frontera con el manto superior. Fundamentalmente son silicatos, que se encuentran entre 700-1000 y 1500º C.
En un magma podemos distinguir 3 fases:
a) Fase sólida: Minerales refractarios (soportan temperaturas muy altas sin fundirse) que quedan en suspensión. Algunos minerales refractarios son: la cromita, la magnetita y los olivinos.
b) Fase líquida: Está constituida por minerales en estado de fusión (sílice, óxidos).
c) Fase gaseosa: Por efecto de las altas presiones se forman gases a partir de la fase líquida (H2, CO2, H2O, SO2, NH4, Cl, NH3...).


Tipos  de Magmas
- Según la cantidad de sílice que tienen, hay 4 tipos de magmas:
a) Ácidos: contienen más de un 65 % de sílice.
b) Neutros: el porcentaje de sílice que contienen está entre un 53 y un 65 %.
c) Básicos: contienen un porcentaje de sílice entre 42 y 53 %.
d) Ultrabásicos: contienen menos del 42 % de sílice.
- según la relación silicio/oxígeno está:
a) El magma hipersilícico: con una densidad de 2,4 y una temperatura entre 700 y 900º. Es viscoso, es decir, fluye con dificultad, pues al ser hipersilícico contiene estructuras muy complejas que proporciona rozamientos.
b) El magma hiposilícico: tiene una densidad de 2,7 y una temperatura entre 1200 y 1300º. En este caso, los materiales que componen el magma son más fluidos.

Estructura de las rocas endógenas (rocas magmáticas y metamórficas)
Una roca endógena es la que se forma en el interior de la corteza terrestre. Son las magmáticas intrusivas y las metamórficas.
a) Estructura granulada
Los cristales se ven a simple vista debido a que la cristalización del magma ha sido lenta, por lo que los cristales que se originan han tenido tiempo de crecer y desarrollarse.
b) Estructura porfídica
La cristalización se ha producido en dos fases: en la primera un enfriamiento lento del magma ha permitido el desarrollo de los cristales, dando lugar a granos bien desarrollados (fenocristales). Posteriormente, un enfriamiento rápido da lugar a pequeños cristales (microlitos). Por ello, en esta estructura “sólo” los cristales de algunos minerales son visibles. Los fenocristales son cristales que son visibles a simple vista (son grandes). Los microlitos son cristales microscópicos que no se pueden apreciar a simple vista.
En el interior de los volcanes es donde se forman los fenocristales, ya que es un enfriamiento lento del magma, y en la parte más superficial en contacto con la atmósfera se forman los microlitos, porque el enfriamiento de la lava es rápido.
Sólo se da en algunas rocas volcánicas. No se forma ninguna cristalización, sino que es una pasta amorfa. Ej: obsidiana.

Ambiente sedimentario
En estas condiciones tienen lugar los siguientes procesos geológicos: meteorización, erosión, transporte, sedimentación y diagénesis.
1.- Meteorización: al encontrarse los materiales en zonas profundas y a altas presiones, cuando suben a la superficie se produce una descompresión; se forman fisuras y los minerales se agrietan. Este proceso se llama diaclasas. El material entra en contacto con la atmósfera y se producen procesos físico-químicos, en los que los minerales son destruidos para convertirse en otros nuevos. Esto es la «meteorización». Los materiales resultantes de la meteorización se denominan alteritas.
- Ejemplos de meteorización: el calentamiento de las rocas y el enfriamiento al llegar la noche en zonas desérticas es una meteorización física.
2.- Erosión: una serie de procesos naturales de naturaleza física y química que desgastan y destruyen los suelos y rocas de la corteza de un planeta, en este caso, de la Tierra. La erosión terrestre es el resultado de la acción combinada de varios factores, como la temperatura, los gases, el agua, el viento, la gravedad y la vida vegetal y animal. En algunas regiones predomina alguno de estos factores, como el viento en las zonas áridas. 
También, y mucho más en los últimos tiempos, se produce una erosión acelerada como el resultado de la acción humana, cuyos efectos se perciben en un periodo de tiempo mucho menor. Sin la intervención humana, estas pérdidas de suelo debidas a la erosión se verían compensadas por la formación de nuevos suelos en la mayor parte de la Tierra.
Se incluyen en la erosión.
La gelifracción: está limitada a zonas frías únicamente. Se dan presiones de hasta 2.000 atmósferas. Tiene un efecto muy rápido, ya  que  las rocas se rompen al existir una presión tan elevada en un momento dado. El resultado son fragmentos llamados conchales o pedrizos.
Hidrólisis: Es la descomposición química de una sustancia por el agua, que a su vez también se descompone. En este proceso el agua se transforma en iones que pueden reaccionar con determinados minerales, a los cuales rompen sus redes cristalinas. Este es el proceso que ha originado la mayoría de materiales arcillosos que conocemos.
La carbonatación: Consiste en la capacidad del dióxido de carbono para actuar por si mismo, o para disolverse en el agua y formar ácido carbónico en pequeñas cantidades. El agua carbonatada reacciona con rocas cuyos minerales predominantes sean calcio, magnesio, sodio o potasio, dando lugar a los carbonatos y bicarbonatos.
3.- Transporte: es la acumulación de materiales producidos en la erosión donde se realiza la sedimentación.
4.- Sedimentación: Un medio o ambiente sedimentario es una parte de la superficie terrestre donde se acumulan sedimentos y se diferencia física, química y biológicamente de las zonas adyacentes. Los procesos sedimentarios son los causantes del transporte y depósito de los sedimentos. En un medio sedimentario o en parte del mismo puede producirse erosión, depósito o sedimentación, normalmente alternando en diferentes etapas. El número de medios sedimentarios actuales es finito y pueden ser clasificados.
Atendiendo a la dominancia de la erosión, la sedimentación o del no depósito, los medios sedimentarios también pueden clasificarse en erosivos, de depósito y de equilibrio:
Erosivos: principalmente son terrestres subaéreos, en zonas con fuerte relieve en las que predomina la meteorización, erosión y transporte. Son raros en ambientes marinos, como cañones o zonas de plataforma sometidas a fuertes corrientes submarinas. En ambientes submarinos, la disolución de la calcita, en determinadas circunstancias físico-químicas también puede producir importantes etapas erosivas.
Depósito: los principales lugares de depósito de sedimentos, tanto actuales como del registro geológico, son marinos: costeros y de plataforma continental. En zonas terrestres subacuáticas (ríos y lagos) se pueden acumular grandes volúmenes de sedimento si las condiciones tectónicas favorecen la subsidencia durante mucho tiempo, como en algunas áreas cratónicas. En las cuencas de antepaís se pueden producir también importantes acumulaciones sedimentarias, principalmente de origen fluvial. Los sedimentos de origen eólico pueden ser localmente importantes, aunque en conjunto son anecdóticos, muy poco representados en el registro geológico.
Equilibrio: son zonas sin depósito ni erosión, en las que prevalecen los procesos de alteración y formación de suelos, son muy frecuentes. En ambientes terrestres se producen bauxitas, lateritas y costras ferruginosas, mientras que en los marinos se forman los denominados «fondos duros», con depósito de fosfatos, óxidos de manganeso y acción de organismos perforantes.
5.- Diagénesis: Es el último paso del proceso de sedimentación de la roca. Es una adaptación del sedimento a las presiones y temperaturas que van aumentando, que culminará con la formación de la roca sedimentaria.
Un caso especial de diagénesis es el metasomatismo, en el que a los sedimentos se le añaden elementos químicos.

Ambiente Metamórfico.
El metamorfismo es un proceso geológico mediante el cual las rocas, sedimentarias o magmáticas, experimentan una serie de cambios mineralógicos y texturales por acción de temperaturas y presiones elevadas, diferentes a las que existían cuando se originaron aquellas rocas.
Este ambiente se desarrolla en condiciones de elevada temperatura y/o fuertes presiones. Las rocas se transforman en otras, conservando el estado sólido.
Fundamentalmente, hay tres tipos de cambios que sufren los minerales en el ambiente metamórfico:
a)   Reorientación, a causa de la orientación, debida a las presiones.
b) Recristalización de los minerales preexistentes, que se transforman en otros nuevos (metamórficos).
c)  Cambios químicos: los componentes químicos del mineral reaccionan con las temperaturas, formándose nuevos minerales.



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