UNIDAD 1 Principios de la Estratigrafía - PARAMERA · 10 Las rocas sedimentarias. 1 Principios de la Estratigrafía UNIDAD e un modo general podemos considerar que todos los minerales

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Las rocas sedimentarias.

Principios de la Estratigrafía1UNIDAD

e un modo general podemos considerar que todos los minerales están presentes en las diversasrocas de la corteza terrestre, pero no todos ellos se encuentran en la misma proporción; la granmayoría son solo rarezas de colección. Más importancia tienen, para la comprensión de los procesos

que se desarrollan en nuestro planeta, los llamados minerales petrogenéticos, es decir, aquellos que constituyenmayoritariamente las rocas como, por ejemplo, los silicatos.

Pero ¿todas las rocas son iguales? ¿Se han formado de la misma manera? Los aprietos para clasificarlas rocas han caminado en paralelo con las dificultades para averiguar su origen y sus procesos de formación.Los primeros geólogos abogaron por un origen sedimentario de las rocas. Hoy en día sabemos que hayrocas (que estudiaremos en próximas unidades) cuyo origen no es sedimentario.

Un naturalista danés, Steno, al establecer un método completamente general para ordenar cronológicamenterocas diferentes, llegó a la revolucionaria conclusión de que las rocas podían contarnos una larga y apasionantehistoria. Steno inauguró, de esta manera, la ciencia de la Estratigrafía (cuyos principios conoceremos enesta Unidad), y con ella enfocó la atención en los procesos de deposición de materiales que más tarde seconsolidaban.

En esta Unidad nos centraremos en el estudio de las rocas sedimentarias, analizaremos sus características,qué influencia tiene el ambiente de depósito sedimentario en la formación de un determinado tipo de rocasy, por último, conoceremos cómo estas rocas forman parte de la cultura e historia de la humanidad.

Con el estudio de los contenidos de la Unidad nos proponemos alcanzar los siguientes objetivos:

1. Conocer las características de los cristales y de los minerales petrogenéticos.2. Entender los mecanismos que conducen a la formación de los cristales.3. Reconocer y aplicar los principios de la estratigrafía para examinar el corte geológico de una región

y explicar su historia geológica.4. Entender los procesos que intervienen en la formación de las rocas sedimentarias.5. Reconocer los distintos tipos de rocas sedimentarias relacionándolos con su ambiente de formación.6. Comprender el interés económico de las rocas sedimentarias.

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1. “EL REINO MINERAL” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

1.1. Estructura cristalina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.2. Cristalogénesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.3. Aplicaciones de los minerales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

1.4. Minerales petrogenéticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2. LOS PRINCIPIOS DE LA ESTRATIGRAFÍA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3. LOS PROCESOS DE LA GEODINÁMICA EXTERNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.1. Los procesos sedimentarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.2. El modelado del relieve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

4. LAS ROCAS SEDIMENTARIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

4.1. Depósitos superficiales y ambientes sedimentarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

4.2. Clasificación de los sedimentos y rocas sedimentarias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

4.3. Interés económico de las rocas sedimentarias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

Í N D I C E D E C O N T E N I D O S

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1. “El reino mineral”En un popular juego, una persona piensa en algo que los demás tienen que averiguar a base de hacer preguntas.

La primera suele ser: “¿Animal, vegetal o mineral?”. Al formularla se está apelando a una idea que dista de ser inocente:que todos los objetos pueden clasificarse en una de esas tres categorías.

Lo mismo pensaba el médico y botánico sueco Carl Linnæus (1707-1778), más conocido como Linneo. A Linneole pareció razonable aplicar al reino mineral (al que llamó Lapideum) un esquema que, como veremos en la Unidad 5,había sido exitoso en los otros dos reinos (Animale y Vegetebile). Un inglés algo más joven, Emmanuel Mendes daCosta (1717-1791), intentó culminar la empresa de su maestro intelectual y llegó a sugerir, en su tratado La HistoriaNatural de los Fósiles (1757), que un objetivo irrenunciable era la clasificación de estas entidades en géneros, especies…,como si de un listado de escarabajos se tratara.

Sin embargo, Linneo fracasó en el intento de elaborar una clasificación sistemática de las especies minerales -aligual que hizo con los animales y plantas y que sigue siendo un referente en la comunidad científica mundial-. Una delas causas de este fracaso pudo radicar en el desconocimiento que se tenía en aquelentonces de la naturaleza de los minerales y, en consecuencia, en la dificultad para definirlas especies minerales.

¿Qué son los minerales? ¿Cuál es su composición? ¿Es la misma en la Tierra y enotros cuerpos del sistema Solar? Los meteoritos nos aportan información sobre nuestrosvecinos planetarios, y gracias a ellos sabemos que la materia universal es bastanteuniforme; es decir, todos los astros están formados por los mismos elementos químicos(oxígeno, hierro, hidrógeno, magnesio, silicio…), si bien su abundancia relativa varíade unos cuerpos a otros.

Cuando las condiciones son las adecuadas, los elementos se unen mediante enlacesquímicos para constituir compuestos –proceso que también es universal–, que tienenunas propiedades físicas y químicas específicas y distintas de las de los elementos quelos constituyen. Muchos de estos compuestos son minerales, es decir, están formadospor un proceso inorgánico natural y tienen una composición química más o menos

LAS ROCAS SEDIMENTARIAS. PRINCIPIOS DE LA ESTRATIGRAFÍA

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Ilustración 1.1

Clasificación de las lapidessegún Linneo. El naturalista suecodistinguía entre Petræ (lapidessimples, formadas por partículassimilares), Mineræ (compuestas departículas heterogéneas) y Fossilia(agregados de partículas mixtas).La clase Petræ, por ejemplo, sedividía en tres órdenes sobre labase de su reacción ante el fuego:Vitrescentes (los que se convertíanen vidrio), Calcarii (que setransformaban en cal) y Apyri (losque no cambiaban por el fuego).Los órdenes se dividían en géneros(como Marmor, el mármol) y éstosen especies en función de rasgoscomo su color.

Ilustración 1.2

Los meteoritos rocosos estánconstituidos habitualmente porminerales que ya nos resultaránfamiliares, tales como las plagio-clasas, los piroxenos o el olivino;en opinión de muchos científicos,se han generado en las partesexteriores de los asteroides. Estosmeteoritos se parecen en ciertamedida a las rocas terrestres, yno siempre se identifican correc-tamente.

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definida y una ordenación atómica interna característica y homogénea –estructura cristalina–; esta última será laresponsable de varias de las propiedades físicas de los minerales.

Algunas tendencias actuales señalan la complejidad de reconocer los minerales y restringen este concepto al deun compuesto químico, que normalmente es cristalino, y que se ha formado como resultado de procesos geológicos.Sin embargo, a pesar de la aparente sencillez de esta definición, no siempre es fácil saber si un objeto es o no unmineral. Por ejemplo:

● ¿Las sustancias biogénicas (los cálculos renales, los cristales de oxalato en los tejidos de plantas, las conchasde moluscos marinos) son minerales? La respuesta en este caso parece clara: no son considerados mineralesporque son compuestos químicos producidos totalmente por procesos biológicos, sin un componente geológico.No obstante, si los procesos geológicos estuvieran involucrados en su génesis el producto podría ser consideradoun mineral. Un ejemplo, son las sustancias cristalizadas a partir de materia orgánica en las pizarras negras, oa partir del guano de las aves marinas en las fosforitas (rocas que se explicarán posteriormente), y losconstituyentes de las calizas procedentes de las conchas de organismos marinos.

● ¿El agua es un mineral? Parece claro que la respuesta es no. Pero esto es cierto sólo para la fase líquida,porque el hielo –fase sólida– cumple todos los puntos de la definición.

1.1. Estructura cristalinaEn la definición clásica de mineral, una de las características principales es su estructura cristalina. Sin embargo,

no todos los compuestos naturales formados por procesos geológicos son cristalinos. De hecho, existen dos categoríasde sustancias naturales no cristalinas formadas mediante procesos geológicos:

● Sustancias amorfas, también llamadas mineraloides, que nunca han sido cristalinas. Sus moléculas estándesordenadas, distribuidas al azar –como si fuera un líquido muy viscoso–, y sus propiedades físicas sonidénticas en todas las direcciones (isotropía). Un ejemplo familiar es el ópalo. Las técnicas actuales han permitidoidentificar fases amorfas con mayor efectividad que en el pasado; si, tras aplicar métodos espectroscópicos,análisis químicos y tratamientos físicos (por ejemplo, calentando la sustancia) no se detecta ninguna estructuracristalina, podemos confirmar inequívocamente que la sustancia es amorfa.

● Sustancias metamícticas, que fueron cristalinas en su tiempo pero han perdido esta característica; en este caso,si se han formado por procesos geológicos y son aceptadas como minerales, siempre y cuando pueda establecersecon razonable certeza que la sustancia original (antes de la metamictización) fue un mineral cristalino de la mismacomposición. Una evidencia a favor de este hecho es que se restaure la cristalización por tratamientos térmicosapropiados. La fergusonita es un mineral que frecuentemente está en forma metamíctica.

Ilustración 1.3

Izquierda: fergusonita. Derecha: ópalo.

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El término cristal (del griego krystallos, "hielo") fue utilizado por primera vez por los clásicosgriegos para designar al cuarzo. Posteriormente se ha delimitado su acepción y, en la actualidad,designa a las sustancias minerales de forma poliédrica. (Es necesario aclarar, no obstante, quela formación de cristales no es exclusiva de los minerales: se puede producir también en algunoscompuestos orgánicos, como ácidos nucleicos y proteínas.)

Los átomos, iones o moléculas de los cristales, cuando éstos están bien formados y sonhomogéneos, se disponen en formas geométricas definidas, como consecuencia de su distribuciónordenada en las tres dimensiones del espacio.

1.2. CristalogénesisEn el epígrafe anterior hemos visto que la característica principal de los cristales es su ordenación interna. Para

que este orden se logre y se forme, en consecuencia, un cristal, es necesario:

1. Que las partículas tengan libertad de movimientos; es decir, se ha de partir de un estado fluido –líquido o gas–.Recuérdese que las partículas de un fluido están en continuo movimiento y no ocupan una posición determinadaen el espacio.

2. Que se produzca un cambio de estado, de fluido a sólido. Ahora bien, la solidificación no implica necesariamentela formación de cristales o cristalogénesis; para que esto ocurra se han de cumplir tres condiciones:


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Ilustración 1.4

Cristales de cuarzo lechoso.

LA TÉCNICA DE LA DIFRACCIÓN DE RAYOS XEn 1912 el físico alemán Max Theodore Felix von Laüe (1879-1960) descubrió un método que permitía probar si realmente

los cristales poseían una distribución ordenada tridimensional.El método Laüe consiste en hacer pasar un haz de rayos X a través de un cristal para recogerlo luego en una placa fotográfica

–los componentes del cristal debían interferir la trayectoria de los rayos X de forma regular–. Al revelar la placa, aparece unamancha central proveniente de los impactos de los rayos no desviados y multitud de puntos distribuidos geométricamente,correspondientes a la estructura cristalina. La ilustración que se observa en la placa fotográfica presenta una simetría querepresenta la del cristal.

Posteriormente, este método se ha perfeccionado y han surgido otros (el método del cristal rotatorio, el del cristaloscilante, el difractómetro de rayos X) que han permitido averiguar la estructura de muchos minerales.

Ilustración 1.5

Arriba, esquema simplificado del método Laüe. Abajo, patrón de difracción de un cristal de sulfato de cobre, obtenidoen 1912 por Laüe, Friedrich y Knipping.

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● La velocidad de formación de los cristales ha de ser lenta para que las partículas puedan ordenarse en elespacio, de manera que, cuanto más lenta es la cristalogénesis, más grandes son los cristales formados.

● El medio en que se produce este proceso ha de estar en reposo, porque la agitación impide la ordenaciónde las partículas.

● Debe existir suficiente espacio físico para que los cristales se puedan desarrollar; si hay barreras lindantesimpedirán su tendencia natural de crecimiento.

Si las condiciones se cumplen, los cristales pueden originarse en la naturaleza según cuatro procesos básicos:

1. Por solidificación, a partir de un material fundido. En las condiciones de nuestro planeta, este mecanismo selimita, en la práctica, a la formación de hielo a partir de agua líquida.

2. Por precipitación, a partir de una disolución sobresaturada que se evapora lentamente.

3. Por sublimación, a partir del estado gaseoso, sin pasar por la fase líquida. Este es un mecanismo muy pocofrecuente y los cristales que se forman suelen ser de pequeño tamaño.

4. Por recristalización sólida, es decir, por el paso de estado sólido a otro también sólido, con cambio en laestructura y forma cristalina. Es muy compleja y se debe a variaciones importantes en la temperatura y presión.

El mecanismo más frecuente en la naturaleza a gran escala es el segundo, a partir del estado líquido. Sin embargo,en todos los casos la cristalogénesis es muy similar.

Crecimiento de un cristal

La formación de cristales, independientemente del mecanismo por el que tenga lugar, necesita un paso previo, yes la formación de un núcleo de cristalización capaz de crecer (proceso conocido como nucleación).

Este núcleo se puede formar de dos maneras posibles:

● Nucleación homogénea, a partir un conjunto de partículas (átomos, iones omoléculas) dispuestas de manera ordenada que se ha originadoespontáneamente. En este caso, el núcleo de cristalización y el cristal que seforma tienen la misma composición química. Por ejemplo, en los suelos calizos,los cristales de carbonato cálcico formados durante una estación seca puedenactuar como núcleos de cristalización para la formación de nuevos cristales enla siguiente estación seca.

● Nucleación heterogénea. Más frecuente es la formación de un núcleo decristalización inducido por la presencia de alguna impureza, que puede ser unfragmento cristalino preexistente de otro compuesto químico. Esto sucede, porejemplo, en la formación de los minerales arcillosos.

En cualquier caso, para la formación de un núcleo se requiere la existencia de unasobresaturación crítica, es decir, la presencia en el medio de un determinado númerode partículas que puedan constituir el núcleo; por debajo de ese número no se forma el núcleo ni, por lo tanto, loscristales. Una vez formado el núcleo, este tiene tendencia a crecer, y así formará finalmente el cristal macroscópico.Las variaciones que soporta el cristal durante su formación ocurren principalmente en la superficie. El cristal va creciendopor aposición de nuevas partículas, lo cual quiere decir que una partícula que esté en el interior de un cristal en unmomento dado estuvo en la superficie.

Ilustración 1.6En el laboratorio se pueden reproducir lascondiciones de formación de los cristales,obteniéndose ejemplares como este cristal devilliaumita (fluoruro de sodio), crecido en tolva(un depósito piramidal o cónico empleado paraalmacenar minerales) y observado mediante unmicroscopio electrónico de barrido.

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El proceso de cristalización va acompañado de cierto desprendimiento de energía. En condiciones ideales (crecimientolento y tranquilo), las partículas se depositan preferentemente en aquellos lugares que corresponden a un mayordesprendimiento energético. Cada cristal se forma en ciertas condiciones físico-químicas; si varían éstas, la cristalogénesisno tiene lugar o se forman cristales polimorfos [véase la ilustración 1.7].

Los cristales naturales rara vez se han formado en las condiciones ideales de cristalización, por lo que normalmenteno son compuestos completamente homogéneos ni suelen ser geométricamente perfectos (de ahí el alto coste económicode las piezas que sí lo son). Existen muchos fenómenos físicos y químicos que pueden perturbar el nacimiento y el crecimientode los cristales y, en consecuencia, condicionar su forma geométrica: variaciones de temperatura y de la presión, lapresencia de fluidos e impurezas, la existencia de otros cristales que impiden su crecimiento…

Debido a estas razones, los minerales suelen presentar caras desigualmente desarrolladas e incluir en su interioranomalías estructurales con respecto a las de los cristales obtenidos artificialmente. Además, pueden aparecer conunas deformaciones plásticas originadas por tracciones o presiones ejercidas sobre ellos después de su formación.Estas caras irregulares serán más inestables y, por consiguiente, susceptibles de reaccionar con más facilidad. Enocasiones, debido a una variación en la homogeneidad de la composición química durante la cristalización, aparecenen los cristales unas zonas o capas diferenciadas en las que cambian algunas de las características del cristal (porejemplo, el color).

Ilustración 1.8En ambas fotografías se pueden observar cristales de cuarzo. En la fotografía de la izquierda el cristal decuarzo contiene "cabellos" de rutilo, un mineral que se ha formado paralelamente y ha quedado atrapado ensu interior. A la derecha se aprecia la variedad amatista; obsérvese la coloración violeta, debida a la presenciade impurezas (posiblemente óxido de hierro).

Ilustración 1.7El aragonito y la calcita son polimorfos: los dos tienen la misma composición química (CaCO3 ), pero sus cristalesdifieren. En el primer caso (fotografía izquierda) se generan prismas rómbicos que con frecuencia se unen paradar prismas hexagonales cuando hay altas presiones y temperaturas, soluciones concentradas y alto contenidoen magnesio; en el segundo caso se forman romboedros cuando las condiciones de presión, temperatura,concentración de sales y contenido en magnesio son bajas.


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Recristalización

Es el proceso por el que una serie de cristales desarrollados forman más cristales de la misma especie.Para que esto ocurra se ha de constituir un nuevo núcleo de cristalización sobre alguna de las superficies del cristal.Como veremos más adelante, la recristalización se presenta en determinados procesos geológicos como el

metamorfismo, donde los minerales experimentan una alteración muy amplia debido a factores tales como la temperaturay la presión. El proceso implica que algunos cristales deben pasar por una fase de disolución para desarrollar nuevamentelos cristales. El cambio requiere, pues, la presencia de un disolvente y un nivel de energía adecuado, proporcionadopor un aumento de temperatura. El disolvente circula por los espacios porosos de estos minerales, transportandoátomos a los minerales no disueltos totalmente y comienza una nueva nucleación. La recristalización suele traer consigoun aumento del tamaño de los cristales y, en ocasiones, también de su número.

1.3. Aplicaciones de los mineralesLos recursos minerales han sido uno de los motores del desarrollo de la humanidad, por las enormes posibilidades

que da el uso de los metales; recordemos el destacado papel del hierro y del bronce.

Las aplicaciones de los minerales se pueden clasificar en:1. Menas metálicas. Los minerales aprovechables en la masa de un yacimiento forman la mena; el resto de

minerales acompañantes componen la ganga. Pero hay que tener en cuenta que la consideración de mena oganga para un mineral puede variar a medida que la investigación va descubriendo nuevos usos para losminerales. Así por ejemplo, la fluorita que acompaña a la blenda y a la galena es utilizada ahora como fundenteen los altos hornos, por lo cual ha pasado a ser una mena importante.

2. Minerales aprovechados por la industria química o como fertilizantes. Este tipo de minerales se utiliza sinque se separen de ellos los metales. Algunos se aprovechan por su contenido en elementos no metálicos, comolos fosfatos o nitratos, y otros por los usos del propio mineral, como la sal común. Entre los usados para laindustria química podemos citar:

● La halita o sal común se usa como condimento, en la fabricación de cloro, jabones, detergentes…● El apatito proporciona fósforo, elemento indispensable para el crecimiento de las plantas.● El azufre presenta un gran número de usos, pero principalmente se utiliza en la fabricación de compuestos

como ácido sulfúrico, sulfitos, sulfatos y dióxido de azufre; en medicina, el azufre ha cobrado gran relevanciapor la extensión del uso de las sulfamidas y su utilización en numerosas pomadas tópicas como fungicida.También se emplea para fabricar fósforos, caucho vulcanizado, tintes, pólvora…

● El potasio. En forma metálica, se usa en las células fotoeléctricas; en forma de sales, se emplean comofertilizante.

● El cuarzo. Además de como mena de silicio, la sílice se usa como fundente en numerosos procesos. EnMicroelectrónica, las aplicaciones del cuarzo derivan de su piezoelectricidad (filtros piezoeléctricos parala separación de fracciones del espectro de frecuencias y osciladores para la obtención de frecuenciassencillas). Se utilizan cristales de cuarzo sintéticos para relojes, microprocesadores, filtros de frecuenciasy osciladores. En Gemología se usan muchas de las variedades desde tiempos remotos.

● El corindón. Se emplea fundamentalmente como abrasivo para el pulido en todo tipo de procesos industriales.Esto se debe a su gran dureza y a su elevado punto de fusión.

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● El grafito. Su utilidad está relacionada con la fabricación de objetos y elementos ligeros pero de altaresistencia, como material deportivo (esquíes, raquetas), o piezas de automoción, y también como elementomoderador en reactores nucleares o como aditivo lubricante.

3. Minerales aprovechados para la construcción. Destacan sobre todo:

● El hierro, imprescindible en la fabricación del acero.

● El aluminio (que ha ido poco a poco sustituyendo al hierro en la construcción y en el transporte) y el titaniousado para pinturas (pigmento blanco), en la industria espacial debido a su bajo peso y gran resistencia ala deformación mecánica y a la corrosión.

● También podemos citar el grupo de minerales de la serpentina, que se usan en la decoración de interioreso como aislantes térmicos (la variedad asbesto).

4. Otros usos. En este grupo podemos incluir:

● La fluorita. Como ya hemos mencionado anteriormente, se utiliza en los altos hornos de acero como fundente.El fluor rebaja el punto de fusión del hierro.

● El corindón. También se usa en instrumentos científicos y en relojería.

● El diamante. Se utiliza desde la antigüedad como piedra preciosa; sin embargo la mayor parte de losdiamantes se emplean como abrasivo, para tallar materiales duros, para perforadores de sondeos… Lasnecesidades industriales de este mineral y su escasez han impulsado el desarrollo tecnológico hasta permitirsu fabricación industrial, sometiendo el grafito a enormes presiones.


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� Industria alimentariaLa halita (sal común) se utiliza como condimento, para la con servación delos alimentos e igualmente para abono, alimento de ganado y herbicida.

� Industria electrónicaEn la industria electrónica se utilizan los cristales de sólidosllamados semiconductores, para aparatos electrónicos, electro -magnéticos y ópticos (uno de ellos es el cuarzo).

� Industria farmaceúticaLa calcantita (en la fotografía) se utiliza como antiséptico,para hacer tintes y en la fabricación de pilas. La sepiolita seusa ha bitualmente como absorbente.

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1.4. Minerales petrogenéticos

La mayoría de los minerales se encuentran asociados a otros formando rocas. Losminerales que forman parte de las rocas se denominan minerales petrogené-ticos.Dentro de este grupo destacan los silicatos, por ser los componentes más abundantesde las rocas de la corteza terrestre (95 por ciento). Presentan, además, un gran númerode especies minerales.Los silicatos

Gracias a la difracción de rayos X y a otros métodos de estudio se ha conocido laestructura cristalina de los silicatos. La unidad estructural de los silicatos es el tetraedrode SiO4

–4, que presenta un átomo de silicio en posición central, unido mediante enlacesa cuatro átomos de oxígeno que ocupan los vértices del tetraedro imaginario.

Cada tetraedro de SiO4 se puede enlazar a otros compartiendo uno o más oxígenos;también se pueden unir los tetraedros mediante cationes distintos al silicio (como calcio,aluminio, sodio, potasio…). Este hecho ha dado pie a la clasificación estructural de los silicatos:

� MineríaEl diamante, además de como piedra preciosa, se usa comoabrasivo, para tallar materiales duros, como punta de perfo -radoras de sondeos…

� OrnamentaciónSe utiliza el alabastro –una variedad de yeso– en esculturasy en decoración. También se emplea el aragonito como materialornamental.

� JoyeríaEs una de las aplicaciones más conocidas de los cristales; su valor está en función de sus características físicas (color, brillo,transparencia…) y de su pureza, así como de su dificultad en encontrarlas de forma natural. Existe un gran número de especiesde cristales que son utilizadas en joyería como piedras preciosas. En la fotografía de la izquierda se aprecian unos granates; en lade la derecha, esmeraldas (una variedad de berilo).

Ilustración 1.9

Las aplicaciones de los cristales son múltiples y variadas, aunque actualmente están siendo reem-plazadas por los cristales sintéticos. En la imagen sedestacan algunos de sus usos.

Ilustración 1.10Estructura de un tetraedro SiO4 (con dos cargasnegativas en cada átomo de oxígeno y cuatropositivas en el silicio; en total, cuatro cargasnegativas).

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1. Nesosilicatos. Están formados por tetraedros aislados o independientes, y se unen a otros tetraedros mediantecationes distintos del silicio. Un ejemplo es el olivino.

2. Sorosilicatos. Dos tetraedros de SiO4 se enlazan compartiendo un átomo de oxígeno (Si2O7). Son poco frecuentes.Un ejemplo es la hemimorfita.

3. Ciclosilicatos. En este caso tres, cuatro o seis tetraedros se unen compartiendo oxígenos, dando lugar aestructuras en forma de anillos triangulares, cuadrados o hexagonales, respectivamente. El berilo, por ejemplo,consta de anillos de seis tetraedros.

4. Inosilicatos. Formado por cadenas de tetraedros de longitud no definida que comparten dos oxígenos. Enlos piroxenos las cadenas son sencillas, mientras que en los anfíboles las cadenas son dobles.

5. Filosilicatos. Los tetraedros de SiO4 comparten tres oxígenos y se enlazan formando láminas continuas. Estosminerales presentan una exfoliación básica muy marcada. Las micas constituyen un ejemplo de filosilicatos.

6. Tectosilicatos. En este caso todos los átomos de oxígeno están compartidos por tetraedros de SiO4 adyacentes.Esto da lugar a un armazón de tetraedros tridimensionales, y se produce la sustitución de un número relativamentealto (más de un 25 por ciento) de los átomos de silicio por otros de aluminio. El cuarzo y los feldespatosconstituyen ejemplos de tectosilicatos.

Ilustración 1.11

Algunas estructuras típicas de lossilicatos. Los nesosilicatos, norepresentados aquí, constan detetraedros sueltos. Los inosili-catos pueden ser de cadenasencilla, como el aquí represen-tado, o doble. Las esferas rosassimbolizan otros cationes.

Sorosilicato Ciclosilicato Inosilicato

Filosilicato Tectosilicato

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� CuarzoEstá formado por sílice (óxido de silicio). Su color puede variar bastante, aunque suele sertransparente o lechoso. Es muy duro –raya al vidrio–. (Su nombre deriva de un antiguotérmino minero alemán.)

� MicasSon aluminosilicatos complejos con potasio o magnesio-hierro. Son blandas –se rayan conuna moneda de cobre–. Sus coloraciones pueden ir desde casi transparentes (moscovita,en la figura) hasta negras (biotita). Se dividen fácilmente en láminas finas y elásticas, loque motiva su nombre (mica, en latín, significa "migaja" o "partícula").

� FeldespatosSon aluminosilicatos (esto es, el aluminio reemplaza en parte al silicio) con potasio (ortosa)o con sodio y calcio (plagioclasas). Su dureza es algo menor que la del cuarzo –se rayancon una lima de acero–. El color de la ortosa oscila desde blanquecino hasta rosa, mientrasque el de las plagioclasas es blanco lechoso o gris. Abundan en los campos del nortede Alemania, de ahí su nombre (feld significa "campo").

Ortosa

� PiroxenosSe trata de silicatos muy complejos con hierro, magnesio y, a veces, sodio o calcio.Son duros –no se rayan con una navaja, pero sí con una lima de acero– y su color esverde o negro. (Su nombre deriva del griego pyrós, "fuego", y xenos, "extraño".)

� AnfíbolesUn ejemplo es la hornblenda. Su composición es parecida a la de los piroxenos (aunquetambién poseen aluminio), al igual que su color y su dureza, lo que dificulta su diferenciación(precisamente, la palabra griega amphibolos significa "ambiguo").

� OlivinoEs un silicato con proporciones variables de magnesio y hierro, casi tan duro como el cuarzo,que tiene normalmente un color verde oliva (de ahí su nombre).

Ilustración 1.12

Algunos de los silicatos que se encuentran en las rocas de la superficie terrestre.

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2. Los Principios de la EstratigrafíaAl comienzo de la Unidad vimos que Linneo incluyó en el reino mineral (lapides) a los fósiles; la importancia de

estas estructuras sería vital para el nacimiento de la Geología histórica, como veremos a continuación. Es importantedestacar que, al decir fósiles (término que deriva del latín fodere, "excavar"), los naturalistas del siglo XVIII se referíana cualquier objeto de apariencia interesante que hubiera sido desenterrado, y no sólo a lo que hoy tomamos portales –esto es, impresiones o moldes de organismos muertos–. Por ejemplo, los Fossilia de Linneo [véase la ilustración1.1] comprendían objetos como las arcillas, las estalactitas, el mantillo, o la piedra pómez… junto con los que él llamabaPetrificata, cuya forma "simulaba" la de plantas o animales.


1UNIDAD

1. Explica los mecanismos por los que se forman:

a) los cristales de sal común en las salinas de Torrevieja;b) las estalactitas y estalagmitas en una cueva calcárea;c) los cristales de olivino en un basalto;d) los cristales de azufre a partir de emanaciones volcánicas.

2. ¿El crecimiento de los cristales tiene lugar desde el núcleo de cristalización o sobre la superficie externa del cristal?Razona la respuesta.

3. La sílice libre cristalina puede presentar tres estructuras cristalinas diferentes dando lugar a tres minerales distintoscon la misma composición (cuarzo, cristobalita o tridimita). ¿Cómo se llama esta propiedad? ¿A qué factores puedendeberse las distintas formas cristalinas?

4. ¿Qué diferencia existe entre la recristalización sólida y la recristalización que tiene lugar durante el metamorfismo?

A c t i v i d a d e s

R E C U E R D A

� Casi todos los minerales que se encuentran en la naturaleza están formados por cristales. � La estructura cristalina supone una ordenación tridimensional de los átomos, moléculas e iones que constituyen el

mineral. � Los cristales se forman a partir de un núcleo de cristalización en un proceso denominado cristalogénesis. Para que ésta

se lleve a cabo es necesario que se den ciertas condiciones de espacio, tiempo y reposo. Los cristales se formanprincipalmente por precipitación de sustancias sobresaturadas y por enfriamiento del magma.

� El crecimiento de un cristal tiene lugar alrededor de un núcleo de cristalización; éste se puede formar por nucleaciónhomogénea o por nucleación heterogénea.

� Los minerales que forman parte de las rocas se denominan minerales petrogenéticos, de los cuales, los más importantesson los silicatos, cuya unidad básica es el tetraedro de SiO4.

� Los silicatos se clasifican en nesosilicatos, sorosilicatos, piroxenos, anfíboles, filosilicatos y tectosilicatos.

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En 1666 el naturalista danés Niels Steensen (1638-1686), más conocido como Nicolaus Steno,estudió la cabeza de un tiburón de 1700 kg capturado frente a la costa de Livorno por unospescadores y que le fue enviado por el duque Fernando II de Florencia para que procediera aun estudio anatómico. Mientras examinaba los dientes del animal, le llamó la atención su similitudcon ciertos objetos enormemente abundantes en Malta, las llamadas glossopetræ, o "lenguas depiedra".

Steno llegó a la conclusión de que las glossopetræ parecían dientes de tiburón porque erandientes que cayeron de la boca de tiburones –vivos en su momento– y que fueron enterrados enbarro o arena que ahora está seca. Había diferencias de composición entre las glossopetræ y losdientes de tiburones vivos, pero Steno se valió de la teoría corpuscular de la materia (un tempranoprecursor de la teoría atómica) para argumentar que la composición química de los fósiles podíavariar sin que lo hiciese su aspecto externo.

Hay que insistir en que esta conclusión no era en absoluto trivial. En efecto, las glossopetræ eran fáciles de equiparara partes de seres vivos conocidos, pero la mayoría de los fósiles no resultaban tan "cómodos" (por representar sóloun fragmento irreconocible de un organismo, por pertenecer a seres vivos hoy extinguidos, o por cualquier otra razón).El mérito de Steno radica en haber sido capaz de establecer un método general para poder decidir si la ocasionalsimilitud de un cuerpo rocoso con un ser vivo era, o no, accidental.

El criterio del moldeado y el criterio de la similitud

Básicamente, Steno cayó en la cuenta de que las glossopetræ pertenecían a una categoría que abarcaba atodos los objetos interesantes de la Geología: no sólo los fósiles tal y como los definimos hoy, sino también los cristales,las incrustaciones rocosas, las vetas minerales, e incluso las capas de roca o estratos. La característica común atodos ellos era que consistían en cuerpos sólidos incluidos en el interior de otros sólidos. ¿Cómo habían llegado hastaallí?

Steno publicó sus conclusiones en 1669, en un libro titulado Prolegómenos a una disertación acerca de un cuerposólido contenido de forma natural en otro sólido. Se trata en esencia de un ensayo acerca de cómo clasificar a estosobjetos con arreglo a las causas que los originaron. Para ello utilizó Steno dos criterios, que posteriormente sedenominaron criterio del moldeado y criterio de la similitud:

● Criterio del moldeado. Si un objeto sólido está contenido en el interior de otro, el que solidificó en primerlugar habrá dejado impresa su "huella" en la superficie del segundo; por el contrario, el que solidificó ensegundo lugar lo hizo acomodando su forma a la ya existente del primero. La ilustración 1.14 muestraejemplos de aplicación de este principio.

● Criterio de la similitud. Si dos cuerpos sólidos son similares en su aspecto externo y en su estructurainterna, también serán similares el ambiente y el modo en que se formaron. Podemos así hacer inferenciashistóricas acerca del origen de objetos geológicos: los estratos de roca sólida son similares a las capas desedimentos depositados por aguas turbias de ríos o mares; por tanto, deben ha berse originado tambiénpor deposición de antiguos sedimentos –que más tarde se endurecieron–.

La consecuencia lógica del ejemplo anterior es que no todas las rocas se formaron simultáneamente a la creación dela Tierra: al menos, las que forman los estratos lo hicieron mediante procesos que ocurren aún hoy en día. Si las "lenguasde piedra" hubiesen crecido en el interior de rocas existentes con anterioridad, la apariencia y proporciones de aquéllasdeberían amoldarse a las de éstas, igual que las raíces de las plantas se amoldan a las fisuras del terreno en el quecrecen. Pero todas las glossopetræ tienen un aspecto similar y, además, imprimen su forma a las rocas que las rodean;así pues, deben haber sido enterradas en sedimentos que luego, al endurecerse, formaron dichas rocas.

Ilustración 1.13

Ilustración de Steno de una cabe-za de tiburón y sus dientes.

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Más aún, los fósiles de una roca son indicadores del ambiente en que se formó: si se asemejan a restos de animalesmarinos, como las glossopetræ, la roca que los contiene se formó a partir de sedimentos depositados en el mar.

Steno, "padre" de la Estratigrafía

La Tierra, pues, tiene una larga historia que se puede reconstruir, ya queha dejado estampadas sus huellas en estratos, como los de la ilustración 1.15.A partir de los criterios del moldeado y de la similitud, Steno fue capaz deestablecer los principios básicos de la Estratigrafía, la ciencia cuyo objetivo esaveriguar el orden en que han ido sucediéndose los acontecimientos geológicosde una región:

1. Principio de la horizontalidad original. Puesto que un estrato se formaal depositarse sedimentos, que se reparten homogéneamente sobre lasuperficie de la roca subyacente, su superficie superior o techo ha de serparalela al horizonte; lo contrario indicaría que, después de su formación,ha experimentado procesos que han alterado su disposición primitiva.

2. Principio de la superposición de los estratos. Steno observó que enuna secuencia vertical de estratos, la base (o muro) de cada uno de ellosadopta la forma de las irregularidades y pliegues del techo de la capasubyacente… así que, por el criterio del moldeado, los estratos inferioresde la serie deben ser los más antiguos, y los superiores los más modernos.

3. Principio de la continuidad lateral. Afirma Steno que, “en el momento en que se formaba un estrato cualquiera,o bien estaba circunscrito en sus lados por otro cuerpo sólido o bien cubría toda la Tierra", y señala la necesidadde buscar la continuación de los estratos allá donde procesos como la erosión los han convertido en discontinuos[véase la ilustración 1.16].

4. Principio de las relaciones de corte. Si una veta mineral atraviesa o "corta" un estrato ha de haberse formadodespués que éste. Podemos generalizar esta conclusión y afirmar que todo proceso geológico (plegamientos,

Ilustración 1.14

Izquierda: Las vetas minerales se deben haber formado después que la roca que las rodea, ya que "encajan" en las grietasy cavidades preexistentes —lo que se debe, según Steno, a que el líquido a partir del cual han cristalizado se ha visto obligadoa fluir por ellas, rellenándolas—.Derecha: Este fósil de trilobites del género Flexicalymene debía ser sólido antes que la roca que lo envuelve, ya que haimprimido su forma en los sedimentos que la han originado –del mismo modo que nosotros dejamos nuestras huellas sobrela arena de una playa–.


1UNIDAD

Ilustración 1.15

Un estrato es un cuerpo generalmente deforma tabular, homogéneo en cuanto a sucomposición, y separado de los estratosadyacentes por dos planos de estratifi-cación, correspondientes a su techo y asu muro. Se llama potencia al espesor deun estrato.

techo

muropo

tenc

ia

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fallas, intrusiones de rocas, encajamiento de valles fluviales o glaciares…) es posterior a los estratos a los queafecta, y anterior a los que no han sido afectados por él [véase la ilustración 1.17].

Con el apoyo de tales leyes, Steno se propuso reconstruir la historia geológica de la región de Toscana.

Es evidente que podía averiguar la edad relativa de dos estratos superpuestos –esto es, cuál se formó antes y cuáldespués–, pero no su edad absoluta: en principio, podían haberse originado con una diferencia de pocos días o demillones de años. A falta, pues, de más datos, y como hombre de su tiempo que era, se atuvo a la cronología bíblica.

No obstante, observó que, en los montes Apeninos, cerca de Florencia,las capas de roca inferiores carecían de fósiles, mientras que éstos abundabanen las superiores. El danés concluyó que habían existido dos etapas desedimentación: una anterior a la creación de la vida y otra posterior causadapor las aguas del Diluvio, que afloraron a la superficie tras horadar lossedimentos acumulados inicialmente. Fue la primera vez que alguien usólos principios de la Estratigrafía para distinguir (aunque fuese erróneamente,según sabemos hoy) diferentes períodos en la historia de la Tierra.

Ilustración 1.16Corte geológico obtenido al construiruna carretera. El estrato A –el inferioren la serie izquierda del dibujo– es elmás antiguo; le siguen, por este orden,los estratos B, C y D. Sin embargo, a laderecha del dibujo el orden de losestratos está invertido. Adviértase quelos estratos están plegados (han sidodesviados de su posición horizontal).

Ilustración 1.17

Principio de las relaciones de corte. En el siguiente bloquediagrama, la falla (una fractura del terreno con deslizamientode los bloques) afecta a los estratos A, B y C, pero no al D;así pues, ha tenido lugar antes que el depósito de este último,pero después que el de los tres primeros.

5. A menudo se hallan fósiles marinos en las montañas, lejos del mar, ¿qué significado tiene este suceso?

6. Steno era consciente de que diversos procesos geológicos podían conducir a excepciones aparentes de su principiode superposición. Observando la ilustración 1.16, ¿serías capaz de explicar alguno de dichos procesos?

7. a) En el estrato C de la ilustración 1.17, ¿cuál es el techo?, ¿y el muro? Si la escala de la imagen es 1:1000, ¿cuálserá la potencia del estrato?

b) Observa la ilustración 1.17 y aplicando el principio de las relaciones de corte, establece la edad relativa de laintrusión de granito.


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1UNIDAD

3. Los procesos de la geodinámica externaLos Prolegómenos de Steno supusieron una revolución porque incorporaron los dos requisitos imprescindibles para el

reconocimiento de la historia geológica y, en realidad, para cualquier reconstrucción histórica: la posibilidad de determinarel modo y las circunstancias en las que se forman los objetos, y la facultad de ordenar sucesos en el tiempo. El mérito delgenial naturalista danés descansa en que supo establecer un nuevo marco conceptual para la observación geológica, noen sus interpretaciones de ciertos fenómenos que, vistas en retrospectiva, podrían resultar incorrectas.

Steno, por ejemplo, pensaba (erróneamente) que todos los objetos sólidos se generaban a partir de líquidos. Peroacertó al argumentar que los estratos rocosos se habían formado a partir de materiales "depositados por las aguasturbias" que más tarde se endurecieron. Hoy, a más de tres siglos y medio de distancia, los geólogos han podido fijarcon bastante precisión los detalles de los procesos responsables de modificar el relieve terrestre, y han fundado unaciencia, la Geodinámica externa, encargada de estudiar todos aquellos procesos que tengan incidencia sobredicho relieve —estudiando cualquier fenómeno del pasado podemos comprender los que se producen en la actualidady predecir aquellos que sucederán en el futuro—. Sabemos ahora que la historia de un estrato rocoso comienza muchoantes de su consolidación y, generalmente, bastante más lejos: cuando una roca que ya existía con anterioridad resultaerosionada.

3.1. Los procesos sedimentariosEl término erosión deriva de la voz latina erodere, que significa "roer". Desde luego, no estamos sugiriendo que las

rocas sean roídas por animal alguno. El vocablo se usa en sentido figurado para indicar el desgaste que experimentanlos materiales de las tierras emergidas como consecuencia del impacto que ejercen los ríos, los glaciares, el oleaje, losdeslizamientos de tierras y, en menor medida, el viento; a todos ellos podemos llamarlos colectivamente agentes de laerosión1. Normalmente el proceso de erosión va asociada a un proceso de transporte del material arrancado por lospropios agentes de la erosión, incluyendo corrientes de agua como las de los mares e incluso las de los lagos [véasela ilustración 1.18]. El material sólido transportado por un fluido, sea cual fuere su origen, recibe el nombre de sedimento.Su composición dependerá, lógicamente, de la de su fuente de procedencia, que puede ser muy variada. En bastantesocasiones se trata de restos de seres vivos, y a veces se aprecian en el sedimento sus partes duras aún no descompuestas.Otras veces son rocas erosionadas, y el sedimento podrá incluir a los minerales que las formaban; cada uno de ellostendrá una composición química definida y ciertas cualidades distintivas, así el color o la dureza.

El sedimento llega, tarde o temprano, a zonas en donde se deposita (proceso conocido como sedimentación)porque así alcanza una estabilidad compatible con las condiciones del entorno. El resultado es la acumulación desedimentos sucesivos que originarán estratos; y que darán lugar, si se presentan las apropiadas circunstancias, a lasllamadas rocas sedimentarias:

1 Actualmente un agente de la erosión de primera magnitud es el ser humano. Sheldon Judson y Marvin Kauffman han estimado (1990) que, con anterioridad ala revolución industrial, el ritmo de erosión continental correspondía a una disminución del nivel del terreno de unos 2,5 centímetros cada 1 000 años, portérmino medio; en la actualidad la cifra alcanza los 6 centímetros por milenio. En nuestro país, clasificado como de alto riesgo, la erosión antrópica elimina cadaaño 1 150 millones de toneladas de suelo fértil.

R E C U E R D A

� Para clasificar a los seres inertes hay que tener en cuenta su origen: los fósiles proceden de organismos muertos, muchas vetasminerales se forman a partir de líquidos que se filtran por los intersticios de las rocas. Steno supo deducir el orden en que se originaron.

� Mediante los principios de superposición de los estratos, horizontalidad original, continuidad lateral y relaciones de corte esposible reconstruir la historia geológica de una región.

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● En primer lugar, los materiales transportados en suspensión o por tracción se depositan allá donde la efectividadde los mecanismos de transporte se reduce, bien porque pierden energía y abandonan una parte de la cargaque transportan (como ocurre en el curso bajo de un río), bien porque alcanzan zonas deprimidas (que recibenel nombre de cuencas sedimentarias) en las que cesa el transporte. Los sedimentos así acumulados puedenoriginar las llamadas rocas sedimentarias detríticas, formadas por fragmentos rocosos (clastos) más omenos desgastados, aglutinados por un cemento fino (matriz) a base de sílice o carbonato de calcio; algunasde ellas pueden apreciarse en la ilustración 1.37.

● Por su lado, los materiales disueltos en el agua pueden precipitar cuando la disolución se satura, esto es,cuando su concentración sobrepasa un nivel crítico llamado solubilidad; también pueden hacerlo gracias aseres vivos que toman de las disoluciones los elementos precisos para la construcción de sus caparazones oesqueletos. Estos materiales precipitados podrán cementarse y originar rocas como las mostradas en la ilustración1.38 habitualmente designadas como rocas sedimentarias no detríticas.

Diagénesis

Los sedimentos poseen muchos poros llenos de agua, lo que les otorga un aspecto poco consistente; en cambio,las rocas sedimentarias son escasamente porosas, retienen poca agua y son muy consistentes.

Ilustración 1.18

El agua puede transportar materiales en disolución,en suspensión y mediante tracción (deslizándose,rodando o saltando). Como se indica en el diagrama(elaborado con datos obtenidos por Ulrich Zanke en1977), si la velocidad del agua disminuye eltransporte granular cesa y los materiales sedepositan (sedimentación).

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1UNIDAD

Está claro que para convertir un sedimento en una roca sedimentaria aquél tiene que sufrir profundas transformaciones.La comprensión de las mismas no llegaría hasta 1893, fecha en que Johannes Walther (1860-1937) las incluyó dentrodel concepto de diagénesis (palabra derivada del griego dia, "separación", y genesis, "nacimiento"; es decir, "nacimientode rocas por separación de su medio de origen"). La diagénesis abarca todos los cambios que tienen lugar en lossedimentos tras su deposición y que afectan tanto a las partículas minerales como al agua intersticial; estos cambiosse resumen a continuación [véase la ilustración 1.19]:

1. En el sedimento recién depositado, el agua penetra por los poros cargada de oxígeno, y la actividad bacterianaes intensa: las pequeñas conchas calcáreas son destruidas y el calcio que se libera reacciona con sulfuro dehidrógeno para formar yeso (sulfato de calcio); es decir, tiene lugar la neoformación (formación “de nuevo”)oxidante de minerales. Pero el oxígeno consumido por la actividad bacteriana no se repone debido al nuevosedimento que se deposita encima. En estas condiciones intervienen bacterias que no toleran el oxígeno y queoriginan una neoformación reductora: los sulfatos se convierten en sulfuros (parte de los cuales asciendenpara dar yeso), apareciendo minerales como la pirita (sulfuro de hierro). También puede movilizarse la sílice(óxido de silicio).

2. Desde los sedimentos más profundos asciende aguatemplada cargada con calcita (carbonato de calcio), sílicey otros minerales. Pero el agua se enfría al subir, ydisminuye la solubilidad; en consecuencia, la soluciónse sobresatura: los minerales precipitan en los poros delsedimento y actúan como aglutinante (cementación).

3. Al aumentar la presión de carga debida al peso delsedimento que se va acumulando se produce lacompactación (es decir, disminución del volumen delsedimento); al comprimirse el agua, se calienta y esexpulsada en todas las direcciones (arrastrando el materialque origina la cementación). Al ser la presión mayor enlas áreas de contacto entre clastos (flechas gruesas),los minerales de dichas zonas sufren una disolución. Elmaterial disuelto tiende a depositarse en zonas con menorpresión, (flechas finas) donde se da su recristalización:los granos se redondean y los espacios vacíos se rellenan.

4. Si la roca queda expuesta cerca de la superficie, disminuyela carga de sedimentos que ha de soportar y se danprocesos de algún modo inversos a los anteriores. Así, sedesarrolla una porosidad secundaria por la que puedeinfiltrarse el agua de lluvia y abrir camino a lameteorización.

3.2. El modelado del relieveNuestro planeta está bajo el dominio de la energía solar. La energía solar pone en marcha el ciclo del agua, gracias

al cual la lluvia, el viento y el hielo labrarán la superficie terrestre creando un modelado característico. Este modelado

Ilustración 1.19

Procesos más importantes de la diagénesis y ambientes enlos que tiene lugar.

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viene determinado por tres factores: el clima, la litología (esto es, el tipo de roca presente) y la estructura. Dichosfactores se hallan íntimamente vinculados, aunque, por razones prácticas, estudiaremos su influencia por separado.

1. El modelado en función de las zonas climáticas. El clima determina ciertos modelados, que se agrupan enzonas morfoclimáticas, como por ejemplo:

● El modelado glaciar. Se presenta en zonas morfoclimáticas glaciares, que están situadas en áreas polarescomprendidas entre 60º y 90º de latitud, aunque también se incluyen zonas de alta montaña. Ambas zonasse caracterizan por la ausencia de vegetación.

En estas zonas el principal agente geológico es el hielo. Aunque su velocidad de avance es pequeña, laerosión mecánica por abrasión, o rozamiento, de los fragmentos rocosos sobre la superficie de deslizamientoy por el arranque de fragmentos rocosos del sustrato es muy grande.

Como consecuencia de estos procesos se generan circos glaciares (grandes concavidades excavadas enlas partes altas de las montañas), lagos y valles glaciares, estos últimos con su perfil transversal típico enforma de U; además, se produce una abrasión en el lecho de cauce y en sus paredes dando lugar a estríasglaciares (arañazos que produce la carga sobre el lecho rocoso) que indican la dirección y el sentido dedesplazamiento del hielo y el pulimento glaciar, originada por el rozamiento de las paredes rocosas con lafracción más fina de la carga.

Los materiales arrastrados por un glaciar son de tamaño muy dispar, desde harina glaciar (polvo muy finoprocedente de la trituración de las rocas) a cantos erráticos. Su depósito origina morrenas —carga delglaciar formada por materiales arrastrados por el hielo—, tillitas —morrenas consolidadas— y drumlins —agrupación de sedimentos glaciares en montículos que, en ocasiones, pueden tener un gran tamaño, [véasela ilustración 1.20]—.

● El modelado periglaciar. La denominación periglaciar (de la raíz griega perí, que significa “alrededorde”) no es muy acertada, ya que estas regiones no siempre rodean a los glaciares; más bien se trata dedesiertos fríos comprendidos entre los 60º y 90º de latitud y en zonas de alta montaña.

El proceso fundamental de este modelado se debe a la acción que ejerce el hielo-deshielo. Así, el aguapenetra en los poros o en las grietas de las rocas y se hiela en épocas frías o por la noche y se deshiela enépocas cálidas o por el día. El aumento de volumen que experimenta el agua al congelarse altera la disposiciónde la roca (fenómeno conocido como gelifracción), originando un modelado peculiar caracterizado por

Ilustración 1.20

En la fotografía de la izquierda se observa un valle glaciar con la forma característica de U; en primer término sepueden ver varios drumlins y a la derecha de la imagen un lago glaciar. En la fotografía de la derecha se apreciansuelos poligonales; alrededor de los polígonos se ven acumulaciones de fragmentos rocosos.

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canchales (depósitos caóticos de fragmentos de rocas), suelos poligonales (formados por desecación ensuelos, lo que origina grietas poligonales en el mismo, como se aprecia en la ilustración 1.20) y cuñas depiedra (que rellenan las grietas de los suelos desecados). En las zonas periglaciares también se producedepósito de loess, procedente de las zonas glaciares, arrastrados por los vientos hasta estas regiones.

● El modelado de clima templado. Se produce en zonas de clima templado y húmedo con precipitacionesfrecuentes, aunque moderadas.

En estas regiones se origina una intensa meteorización química y una intensa erosión fluvial que provocafenómenos de desprendimiento, deslizamiento y reptación del manto de alteración de las vertientes; comoconsecuencia, se ocasiona un ensanchamiento de los valles fluviales.

Los interfluvios (espacios situados entre los cauces de los ríos) adquieren formas convexas en las cumbresy cóncavas en las laderas bajas, que, como resultado, originan un allanamiento de desniveles y unencajamiento de los valles.

● El modelado de zonas áridas. Se sitúa en las zonas cálidas y secas, como las regiones estepariascontinentales, los desiertos y las zonas semiáridas de clima mediterráneo.

Los fuertes cambios de temperatura entre el día y la noche provocan una fuerte meteorización física queda como resultado el desmoronamiento progresivo de las laderas y su retroceso. Se forman así extensasllanuras sobre las que sobresalen restos de antiguos macizos montañosos), llamados montes-isla.

Los materiales sueltos que resultan de estos procesos son arrastrados por los vientos desde la zonamontañosa, o de alta presión atmosférica, hasta zonas situadas en la periferia, o de bajas presiones. Segúnel viento va perdiendo velocidad, los materiales van depositándose en forma de bandas concéntricas, dandolugar a los desiertos de tipo Sahara. La estructura típica de este tipo de desierto es la siguiente: alrededorde la cadena montañosa central se encuentra el desierto de piedra o reg, a continuación el desierto de arenao erg y finalmente el desierto arcilloso y limoso o loess.

En los desiertos, la lluvia esporádica da lugar a corrientes de agua, que discurren por los uadis (caucesestacionales de las zonas áridas; las ramblas mediterráneas son comparables a los uadis), y arrastran losmateriales debilitados por la meteorización mecánica.

Ilustración 1.21

A la izquierda, el Rollo de Calomarde (Teruel), un arco natural producido por la erosión fluvial de rocas calcáreas (dolomías). Ala derecha, vista aérea de Ayers Rock (Australia), posiblemente el monte-isla más espectacular; está constituido por arenisca.


1UNIDAD

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● El modelado intertropical. Se presenta en zonas cálidas y húmedas de sabana y de selva ecuatorial,situadas entre los trópicos. La exuberante vegetación, las lluvias frecuentes y el agua tibia de estos climasocasionan una meteorización química muy intensa, que origina relieves-isla redondeados y abruptos,denominados inselberg, que sobresalen en una superficie plana con abundante vegetación. Un ejemplonotable son los panes de azúcar originados por alteración de feldespatos.

2. El modelado en función de la litología. La composición química y mineralógica de una roca determina sumayor o menor resistencia a la erosión. Esta resistencia depende de la cohesión (grado de unión entre losminerales) y de la resistencia de sus componentes minerales a la alteración. Algunas rocas son muy coherentes,como es el caso de las rocas cristalinas (granitos) y de rocas de precipitación; por el contrario, las rocas pococoherentes, o deleznables, como las detríticas (areniscas), tienen una matriz de unión más fácil de alterar.La cohesión y el grado de alterabilidad de las rocas, así comoel residuo resultante del transporte de los materiales, condicionanun paisaje litológico.

● Las rocas deleznables como la arcilla dan lugar, en climastemplados y húmedos, a relieves aplanados y suavementeredondeados cubiertos de vegetación. Pero si el clima esárido o subárido, las lluvias torrenciales y la escasavegetación originan arroyuelos, que ejercen una fuerteerosión lineal, encajándose rápidamente en redes de drenaje.Así se origina una topografía muy quebrada, incultivable eintransitable que se conoce como badlands (tierras malas);si el terreno presenta una gran inclinación, recibe el nombre de cárcavas.

En zonas arenosas, a causa de la gran permeabilidad del terreno y a la pequeña escorrentía superficial,la erosión es más lenta. Por ello, además de cárcavas, pueden aislarse torres, o chimeneas de erosión cuyacima aparece protegida por algún fragmento rocoso más resistente, dando lugar a las llamadas chimeneasde hadas.

● El granito es una roca muy coherente —como estudiaremos en la Unidad 4, es una roca magmática formadaen las profundidades de la Tierra; por esta razón, al aflorar a la superficie, experimentan una descompresiónque ocasiona un sistema de diaclasas ortogonales o fracturas que dan lugar a cubos de roca—. En climasglaciares o periglaciares, los granitos están sometidos a una gelifracción que origina canchales; por el contrario

Ilustración 1.23

A la izquierda, cárcavas de Castrejón (Toledo). A la derecha, piedras caballeras y bloques separados en la Sierra de Guadarrama.

Ilustración 1.22

Inselberg en Wase (Nigeria)

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en zonas frías y húmedas, el agua de lluvia se infiltra por las fracturas y ataca la roca hidrolizándola (la ortosala transforma en arcilla y el resto de los componentes quedan in situ como residuo). Los bloques y torres degranito aislados van redondeando sus aristas hasta adquirir formas pseudoesféricas, que se encuentran enun equilibrio inestable: son las llamadas piedras caballeras. Cuando éstas rompen el equilibrio, caen formandoel caos de bolas. En Castilla este paisaje recibe el nombre de berrocal.

En los climas tropicales-húmedos se da una hidrólisis completa de la roca y se forman los inselberg [véasela ilustración 1.22].

● Las rocas solubles formadas por carbonato cálcico, como las calizas y los mármoles, originan un modeladomuy peculiar, ya que el desgaste erosivo no se realiza de fuera a dentro, como en los demás casos, sinoque la meteorización se lleva a cabo tanto desde el exterior como desde el interior. Así, el agua de infiltraciónproduce un ensanchamiento de las cavernas.

La caliza presenta fisuras por las que el agua de lluvia se infiltra y, en contacto con el dióxido de carbonode la atmósfera, produce una disolución de los carbonatos que forman la caliza, denominada carbonatación.Este proceso da lugar a diversas formas erosivas, como las dolinas (sumideros en forma de embudo), lospoljes (depresiones planas de paredes escarpadas), las simas y las galerías (sistema de pozos verticalesy horizontales por las que el agua circula libremente). El nivel de las aguas subterráneas va descendiendohasta llegar a una capa impermeable (el proceso de disolución será más rápido conforme más cerca de lasuperficie original se encuentre la roca impermeable que frene la infiltración). Las impurezas de la caliza,como las arcillas, se depositan formandola denominada terra rossa o tierra rojamediterránea. Si el dióxido de carbono seevapora, el bicarbonato deja de ser solubley precipita en forma de travertinos (como,por ejemplo, las estalactitas yestalagmitas), cuya característica comúnes su estructura interna en bandas.

En climas templados, la evolución kársticada lugar a los desplomes de las cuevas ygalerías que provocan un paisaje ruiniformedenominado torcal [véase la ilustración1.24]; en climas ecuatoriales las aguas sonmás agresivas y la evolución del karst esmucho más rápida, originando los karst detorres.

3. El modelado en función de la estructura.Por último, hemos de mencionar que, enocasiones, la morfología del paisaje tiene unaclara influencia estructural (debido a laresistencia de las rocas y a su disposición enel terreno). En estos casos se produce unaerosión diferencial que hace que resalten losmateriales más fuertes, o competentes, y quese rebajen los más débiles o incompetentes.Podemos tener varias situaciones:


1UNIDAD

Ilustración 1.24

En la imagen superior, Torcal de Antequera (Málaga). En la imagen inferior,La Peineta (playa de Mónsul, Almería).

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● En las superficies estructurales sin deformar, o mesetas, la erosión lineal excava cañones, que evolucionanoriginando mesas y cerros testigos.

● La superficie estructural plegada origina relieves en cuesta, en los cuales se instala una red fluvial,determinada por la pendiente y por la erosión diferencial.

● En las zonas falladas, los bloques desplazados se rebajan alternativamente a causa de la erosión remontantey de la erosión diferencial.

● En el modelado costero, el clima no es un factor determinante y es el tipo de costa el que va a condicionarsu relieve. Así, las costas de tipo atlántico son muy recortadas y sus acantilados retroceden hasta formaruna plataforma de abrasión si se trata de costas altas [véase la ilustración 1.24], o evolucionan hasta formarplayas si se trata de costas bajas.

8. ¿Cuáles son los procesos de la geodinámica externa estudiados en esta Unidad? ¿Y los principales agentes?9. Para comprobar que el transporte granular depende del tamaño de las partículas y de la turbulencia del agua (como

se simboliza en el diagrama de la ilustración 1.18), añade arena gruesa y arena fina a sendos recipientes con agua yagítalos. a) ¿Cuál se deposita primero al cesar la agitación? ¿Por qué?b) Si repetimos la experiencia con arcilla observaremos que ésta se mantiene en suspensión durante muchas horas,

incluso aunque no se agite. ¿Podrías explicar este fenómeno (conocido como efecto de Hjulström) teniendo encuenta las propiedades de las arcillas expuestas en la ilustración 1.37?

10. Pon un poco de agua de mar –o, en su defecto, agua del grifo a la que previamente hayas añadido un poco de sal decocina y hervido– en un recipiente ancho y caliéntalo suavemente al sol o en un radiador. Observa dónde se deposi-ta la costra blanquecina que se ha formado. Interpreta los resultados.

11. ¿Por qué los valles sobre los que discurren los ríos son tan amplios, siendo los cauces tan estrechos?12. Suponiendo una costa rectilínea constituida por zonas de rocas competentes, como las calizas, y otras que no lo son,

como las margas, ¿qué forma tenderá a adquirir la costa tras la acción del oleaje? ¿Y si existiera un solo tipo de roca?


R E C U E R D A

� Los procesos de la geodinámica interna abarcan procesos erosivos y sedimentarios. Como consecuencia de estosprocesos se depositan los sedimentos en las cuencas sedimentarias y se transforman en rocas sedimentarias graciasa la diagénesis.

� La diagénesis comprende la compactación y la cementación de los sedimentos.� Los agentes erosivos y sedimentarios modelan el relieve.� El modelado del relieve depende del clima, de la litología y de la estructura geológica; todos estos factores se hallan

estrechamente vinculados.� La composición química y mineralógica de una roca determina su mayor o menor resistencia a la erosión, y da lugar a

que las rocas sean coherentes o deleznables.

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4. Las rocas sedimentariasLos procesos sedimentarios pueden dar lugar a rocas de muy diferentes características, como acabamos de

comprobar. ¿Existe algún límite al "poder" de la sedimentación y de la diagénesis? Dicho de otra forma, ¿todas lasrocas se han formado de esa manera? Hoy sabemos que no es así, pero llegar a esta conclusión requirió muchoesfuerzo, más de un siglo y buenas dosis de ingenio. Y, como a menudo sucede en la historia de la ciencia, comenzócuando varios naturalistas intentaron establecer una clasificación de las rocas.

Tras esos intentos se reconocen nombres como los del veneciano Giovanni Arduino (1714-1795), un ingenierode minas que, en la segunda mitad del siglo XVIII, detectó una sugerente relación entre los tipos de rocas y su localizaciónen las montañas de la región de Toscana. Observó, en efecto, que:

● Las rocas que forman el núcleo de las grandes montañas se presentan a menudo en forma de masas enormesque se extienden por áreas de hasta miles de kilómetros cuadrados y que penetran a profundidades de muchoskilómetros. Recibieron el apelativo de rocas cristalinas porque sus minerales forman con frecuencia cristalesgrandes, observables a simple vista, si bien su textura –esto es, el tamaño y la disposición relativa de suscomponentes puede variar bastante—. Ninguna de ellas muestra traza alguna de fósiles. (Estudiaremos estetipo de rocas en la Unidad 4).

● En las faldas de las montañas, recubriendo las rocas cristalinas –y, por tanto, según el principio de superposiciónde Steno que vimos en el epígrafe 2, con una edad más moderna que éstas– se hallan rocas estratificadas conuna buena presencia de fósiles. En las capas más antiguas predominan rocas no detríticas, pero van siendopaulatinamente sustituidas por rocas detríticas en formaciones progresivamente más modernas. Arduino observótambién que, cuanto más antiguos son los estratos, más tienden a estar plegados y menos fósiles contienen.

● Por último, en las áreas de tierras bajas más recientes, situadas en las estribaciones de las montañas, predominanlos aluviones, esto es, materiales detríticos escasamente consolidados (sin cementar).

Otros naturalistas europeos, estudiando los Urales, los Alpes o las montañas del Harz, entre otras, habían llegadoa conclusiones similares a las obtenidas por Arduino en las del norte de Italia. Uno de ellos, el alemán Abraham GottlobWerner (1749-1817), profesor de Ciencias Minerales de la Academia de Minas de Freiberg, aunó todas esas observacionesy propuso una clasificación universal –aplicable a toda la Tierra– de las rocas según el orden en que supuestamentese formaron. Clasificación que se impuso rápidamente gracias al enorme carisma de Werner y a que construyó unateoría para explicarla.

El neptunismo

Para Werner y sus discípulos, inicialmente la Tierra estuvo totalmente cubierta por un profundo y turbio océanoprimordial en cuyas aguas se encontrarían todos los minerales que más tarde formarían las rocas. A lo largo de cincoetapas los minerales del océano se fueron depositando y dando lugar a cinco tipos de rocas (un tipo por cada etapa).En consecuencia, todas las rocas de cada uno de los cinco depósitos sedimentarios tendrían la misma edad ypertenecerían a la misma clase.

Debido al papel primordial que Werner concedía al océano, a él y a sus acólitos enseguida se les empezó a conocercomo neptunistas (nombre que evocaba a Neptuno, el dios romano del mar). La sencillez de su teoría, así como sucapacidad explicativa, encandilaron a un numeroso grupo de adeptos. Sin embargo, muy pronto comenzaron a recibirfuertes críticas por parte de un creciente número de escépticos que plantearon dos cuestiones fundamentales:


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¿Dónde está el agua?

Uno de los más implacables detractores del neptunismo fue el geólogo italiano Scipione Breislak (1748-1826), quienafirmaba que por muy grande que fuese ese inmenso océano primordialno podría haber contenido en suspensión o en disolución todos losminerales constituyentes de la corteza terrestre, y se preguntaba dóndese habría escondido toda su agua. ¿Estaría en las entrañas de la Tierra?¿O se habría evaporado al espacio exterior, como creía Werner?

¿Por qué se parece el basalto a una lava solidificada?

El basalto, conocido por tal nombre ya en tiempos de Plinio, es unaroca cristalina de color oscuro que a menudo presenta disyunción (esdecir, separación) en forma de prismas hexagonales, como en la conocidaCalzada de los Gigantes, en el norte de Irlanda [véase la ilustración 1.26].Werner lo consideraba como una de las clases de roca formadas porprecipitación química, en contra de muchos de sus contemporáneos, ycircunscribía la evidente presencia de los volcanes a tiempos muyrecientes.

Además, los basaltos estudiados por Werner estaban intercaladosen secuencias de estratos claramente sedimentarios, y en un caso –lacolina sajona de la ilustración 1.25–, la transición entre unos y otros era completamente gradual, lo que, para los

neptunistas, era una clara prueba del origen sedimentario delbasalto. Por el contrario, Breislak y muchos otros autores —conocidos como vulcanistas—, sostenían que los basaltostenían un origen volcánico y procedían del enfriamiento decoladas de lava, dando lugar a corteza terrestre; asimismo, lainclinación de los estratos se explicaba mejor como debida aun levantamiento de tierras –similar a los que producían ciertosvolcanes–, y no al hundimiento de un océano comopreconizaba Werner.

Así, el neptunismo empezó a declinar por abandono desus mejores paladines, que pasaban a engrosar las filasvulcanistas.

Ilustración 1.25

Interpretación neptunista del origen de sus rocas, como depósitos sedimentarios en el océano primordialen descenso (aunque el basalto se depositaría durante un retorno temporal del mismo).

Ilustración 1.26

Disyunción prismática en la Calzada de los Gigantes, en Irlanda delNorte, originada porque, al enfriarse el basalto recién formado, secontrae y se fractura en planos verticales.

Ilustración 1.27

La colina de Scheibenberg en las Erzgebirge (Sajonia), con susfamosas columnas de basalto de 40 metros de altura.

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Werner trató de defenderse argumentando que los citados hallazgosmostraban tan sólo que el basalto preexistente se había fundido con lalava alimentada por la combustión de lechos de carbón subyacentes.De aquí se desprendía que debería existir una estrecha relación entrela distribución del basalto y la del carbón; relación que, en vano, buscaronWerner y sus alumnos.

¿Todas las rocas similares se formaron al mismo tiempo?

Un ilustre vulcanista, el francés Nicholas Desmarest (1725-1815),hizo algo más que reconocer en el basalto a una antigua lava. Estudiórestos de escorias y de rocas volcánicas y vio en ellos señales de habersido arrancados de cráteres erosionados por la acción de torrentes yríos –que podían llegar a seccionar coladas volcánicas, dejando aisladascapas de basalto como las que encontraba Werner– y de su posteriortransporte por el agua de lluvia o de deshielo. Daba la impresión de quela excavación de valles y su ulterior relleno por sedimentos quedevendrían rocas no era un trabajo exclusivo de corrientes marinasprofundas, como preconizaban los neptunistas.

Impresión que quedaría reforzada con el único trabajo geológico del padre de la Química, Antoine-Laurent Lavoisier(1743-1794), publicado en 1789. El ilustre francés estudió unos acantilados próximos a París y comprobó que en ellosalternaban estratos calizos ricos en conchas fósiles, apenas desgastadas (a los que llamó pelágicos), con capasformadas por guijarros pulidos por el continuo desgaste, de tamaños diversos y sin traza de fósiles (litorales). ¿Cómopodía un mismo mar en continuo retroceso producir efectos tan opuestos?

Lavoisier se dio cuenta de que dos sedimentos depositados en la misma época podrían tener característicasmuy diferentes, como es el caso de los lechos litorales que muestran los "cortes geológicos" A y B de la ilustración1.28 –que es una reproducción simplificada de una lámina dibujada por el propio Lavoisier–: el primero de ellos estáformado por guijarros y el segundo por arcilla (además, la sección B presenta un depósito pelágico como estratosuperior). Complementariamente, sedimentos con rasgos similares podían haberse depositado en períodos muydistantes, lo que conllevaba la necesidad de desligar el tipo de roca y su edad. Lavoisier zarandeaba así a la esenciamisma de la clasificación werneriana.


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Ilustración 1.28

Lavoisier definió los sedimentos pelágicos (formados en alta mar),y los litorales (en la costa). El tamaño y la redondez de los clastosde estos últimos indican la distancia a la que estaba la costa cuandose depositaron. En varios lugares observó secuencias verticales enlas que alternaban uno y otro tipo.

13. Si el basalto de la colina de Scheibenberg fluyó en forma de lava fundida sobre las restantes rocas antes de solidifi-car al contacto con el exterior, ¿cómo puede explicarse que, en palabras de Werner, "la arena se volvía más fina haciala parte superior… y terminaba convirtiéndose en auténtica arcilla, así como la arcilla se transformaba gradualmenteen limo y, finalmente, el limo en basalto"?

14. Observando la ilustración 1.28, ¿serías capaz de contestar a la pregunta planteada por Lavoisier y referida a la teoríade Werner: ¿cómo podía un mismo mar en continuo retroceso producir efectos tan opuestos? ¿Qué repercusionestiene sobre la teoría neptunista?


R E C U E R D A

Werner y sus seguidores (neptunistas) pensaban que todas las rocas se habían originado merced a procesos sedimentarios en unocéano primordial, siguiendo un rígido orden temporal, pero los vulcanistas demostraron que, por lo menos, el basalto era el resultadode otro tipo de procesos, como el enfriamiento de lavas.

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4.1. Depósitos superficiales y ambientes sedimentariosLa teoría que Werner quedaría definitivamente rota en 1838; en ese año, el geólogo suizo Amanz Gressly (1814-1865)

estaba intentando desenmarañar la compleja paleogeografía de las montañas del Jura, en Francia y Suiza, y necesitabaobtener una descripción objetiva de los estratos deformados que le permitiera comparar sus diferentes tipos. Para ello,estableció una nueva metodología para el análisis estratigráfico que reemplazó al neptunismo de Werner.

Al conjunto de propiedades litológicas (composición, textura, estructuras sedimentarias…) y faunísticas (fósiles)de las rocas [véase la ilustración 1.29] lo denominó facies (en latín, "forma impuesta a algo").

Gressly cayó en la cuenta de que las facies de algunos estratos que tenían la misma edad eran distintas; además,se advertían facies similares en estratos de edad diferente, contrariamente a lo postulado por Werner. En cambio,observó que las facies de las unidades estratigráficas de una determinada región estaban estrechamente relacionadascon los ambientes (esto es, los diferentes conjuntos de condiciones físicas, químicas y biológicas) en los que seproducía el depósito de sedimentos de esa región.

En definitiva, pues, el estudio de la facies de una roca sedimentaria permitiría inferir el ambiente (lugar y condiciones)en que se formó hace miles o millones de años, pero no el momento en que lo hizo. Más exactamente, lo haría si previamentehubiésemos podido establecer una relación causa-efecto entre los ambientes sedimentarios actuales y las facies de losdepósitos que se forman en ellos; la aplicación del criterio de similitud de Steno nos permitiría entonces extender eseconocimiento a las rocas sedimentarias consolidadas para reconstruir los ambientes sedimentarios del pasado.

De ahí la gran importancia que tiene el estudio de los depósitos cuaternarios, relativamente intactos, cuya clasificaciónes reflejo de los ambientes de deposición, los cuales resumimos a continuación siguiendo la clasificación tradicionalde los mismos:

Ilustración 1.29

Algunos indicadores que sirven para definir la facies de una roca. Izquierda: los fósiles permiten distinguir si la roca se formó enambientes marinos o continentales. Derecha: a partir de las marcas en el suelo se puede reconstruir la red de paleocorrientes, estoes, la geografía de las corrientes de agua que transportaron los sedimentos.

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1UNIDAD

� Ambientes continentalesEn los ambientes continentales la sedimen tacióntiene mucha menos importancia que la erosión,por lo que estos medios sedimentarios suelentener escasa extensión, tanto en el espacio comoen el tiempo. Entre ellos figuran:1. Ambiente eólico. Se distingue por la

escasez de agua y, consecuentemente, porel papel preponderante del viento. Se hallaen zonas desérticas y costeras, originandoformas onduladas (rizaduras) y dunas.

2. Ambiente aluvial. El material en el que tienelugar el depósito es agua en movi miento ycoladas de fangos. Se incluye en los depósitosaluviales a los abanicos aluviales con el ápiceencajado en zonas montañosas y a losdepósitos fluviales, tales como las llanurasde inundación del curso bajo de los ríos y lasterrazas fluviales.

3. Ambiente lacustre. Los materiales sedepositan en agua dulce; la biología juega unpapel importante, variable con la profundidad.Los depósitos lacustres comprenden desdesedimentos aportados por los ríos (quepueden llegar a formar deltas) hasta salesque precipitan con o sin la ayuda de los seresvivos.

4. Ambiente glacial. Abarca en realidad dosambientes distintos, según el agentepreponderante sea el hielo (depósitosglacigénicos) o agua de fusión (depósitosproglaciales). Los depósitos acumulados(morrenas y tillitas) contienen clastosangulosos no ordenados por tamaños.

Ilustración 1.30

Dunas en el Valle de la Muerte, en Cali fornia.

Ilustración 1.31

Depósitos fluviales recientes (menos de800 años) en el río Paria, en Arizona.

Ilustración 1.33

Derrubios transpor tados por glaciares.

Ilustración 1.32

La sedimentación lacustre ha llegado acolmatar algunos de los lagos de Salien -cia, en Somiedo (Asturias).

� Ambientes de transiciónIncluyen ambientes situados en la frontera entrelos continentes y los mares y que, por lo tanto,reciben aportes sedimentarios de ambos me dios.Son muy complejos e inestables, y los de pósitosque acumulan (depósitos costeros) incluyendeltas, playas y barras de arena que aíslan amasas de agua marina (albuferas y marismas).

Ilustración 1.34

Delta del río Mississippi.

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4.2. Clasificación de los sedimentos y rocassedimentarias

Las rocas sedimentarias presentan una serie de características que van a permitir su diferenciación y, en consecuencia,su clasificación. Entre estas características destacaremos:

● El color de los sedimentos y de las rocas sedimentarias. Nos proporciona información acerca de lascondiciones de oxidación del ambiente sedimentario (por ejemplo, la presencia de humus proporciona un coloroscuro; si hay Fe3+, el sedimento adquiere tonos marrones y rojos…).

● La textura. Viene dada por las características de los componentes de la roca y sus relaciones recíprocas; esdecir, para las rocas detríticas hay que considerar la forma y el tamaño de los cristales o de los clastos, suorientación espacial, el grado de empaquetamiento… En el caso de las rocas no detríticas, es importante teneren cuenta las características del organismo formador (en las rocas creadas por acumulación de organismos) ode los cristales creadas (en las rocas formadas por precipitación).

� Ambientes marinosEl mar siempre ha sido el medio de sedi men taciónmás importante. Los depósitos suelen llegar através de ambientes de tran sición, y suacumulación depende de la profundidad:1. Ambiente de plataforma. La plata forma

continental es una franja que prolonga alcontinente bajo el mar, cuya pendiente nollega al uno por ciento. Los aportes detríticosde los ríos se redistribuyen por corrientes dederiva y originan grandes ondula cionesalargadas u ovaladas. Si no se dan dichosaportes y la temperatura es alta, la actividadorgánica deposita caliza que, en los fondossomeros bien oxigenados, puede originararrecifes de coral.

2. Ambiente de pie de talud. El talud es unapronunciada pendiente que co necta laplataforma con los fondos abisales. Losdepósitos acumulados en la plataforma llegana caer en avalanchas a través de cañonessub ma rinos provocando corrientes deturbidez, que dan lugar a los llama dosabanicos submarinos.

3. Ambiente de llanura abisal. En los fondosmarinos predominan los sedi mentospelágicos, sobre todo silí ceos, originadospor la acumulación de restos de protoctistas.

Ilustración 1.35

Perfil batimétrico (los distintos coloresrepresentan diferentes profundidades) delarrecife Alpes de Alabama, en el Golfo deMéxico.

Ilustración 1.36

Arriba: Vista en perspectiva del margen dela península de Palos Verdes, en la costade Los Ángeles (California). A: el talud, deunos 700 metros de altura, repleto decañones submarinos; B: bloque de 15metros de altura y 325 metros de longitudemplazado sobre el fondo abisal (azuloscuro) por los deslizamientos de tierras;C: avalancha gigantesca ("megaslump").Abajo: También en los lagos, como elTahoe, pueden apreciarse abanicos gene-rados por mecanismos similares a los delas corrientes de turbidez.

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● La estructura. Es la disposición geométrica de los constituyentes. El análisis de la estructura de un sedimentonos va a dar una valiosa información sobre las condiciones existentes en el momento de la sedimentación y desus variaciones posteriores. Como veremos en próximas unidades, el estudio de la estructura de los sedimentosnos va a permitir realizar estudios de estratigrafía y de correlación estratigráfica.

Aunque el criterio principal para clasificar a las rocas sedimentarias es su composición, la mayoría de los gruposse definen por el componente dominante en el momento del depósito (no se atiende, pues, a la composición del cemento,que aparece posteriormente a la sedimentación: cuando el sedimento experimenta consolidación y se transforma enuna roca sedimentaria). Es evidente que habrá rocas con varios componentes dominantes, ninguno de los cualesalcanza el 50 por ciento en volumen, o incluso algunos de composición desconocida.

A continuación se resumen las características de los principales grupos:

1. Sedimentos y rocas detríticas o siliciclásticas. El 50 por ciento de los clastos de este grupo deriva de rocassilíceas preexistentes, y es precisamente el tamaño de dichos clastos el criterio que se utiliza para clasificar aestas rocas, tal y como se muestra en la ilustración 1.37.

2. Sedimentos y rocas carbonatadas. Poseen al menos un 50 por ciento de carbonatos, excluidos los que formanel cemento. Las más importantes son las calizas, compuestas mayoritariamente por carbonato cálcico (o calcita)precipitado en el agua por mecanismos químicos o biológicos. También destacan las dolomías formadas porcarbonato cálcico magnésico (o dolomita).

3. Sedimentos fosfatados (si no están consolidados) y fosforitas (si están consolidados). Se trata de un grupode rocas muy poco abundantes y de elevado interés económico, ya que constituyen una de las principalesfuentes de fósforo. Se originan por la precipitación de fosfato cálcico. Un ejemplo es el guano, formado poracumulación de excrementos de aves marinas.

4. Sedimentos y rocas ricos en materia orgánica. Incluyen a los carbones (formados a partir de depósitosde restos vegetales) y a los fangos sapropélicos (sedimentos orgánicos que contienen esporas, polen o restosde algas como las diatomeas); de estos últimos derivan los petróleos y betunes.

5. Sales no carbonatadas. Son rocas formadas por precipitación química de soluciones saturadas de sales (queno sean carbonatos: principalmente incluyen sulfatos, cloruros y boratos). Se corresponden con las evaporitas [véasela ilustración 1.38]. El proceso se da comúnmente por evaporación de cuencas marinas someras o de lagos salados.


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� ArcillasSe denominan arcillitas cuando están cementadas y no presentan una estratificación neta.Están formadas por granos cuyo diámetro es inferior a 1/256 milímetros. Dichos granosson silicatos alumínicos (como la caolinita o la clorita) en forma de láminas con cargaseléctricas superficiales, razón por la cual presentan gran afinidad por el agua (una arcilla,aunque no una arcillita, se reblandece y se hincha cuando se sumerge en agua).

� LimolitasEstán formadas por limos (palabra que procede del latín limus, "barro"), es decir, por clastoscuyo diámetro está comprendido entre 1/256 y 1/16 de milímetro.

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En necesario hacer hincapié en la diferencia existente entre sedimentos y rocas consolidadas: las gravas y arenasson sedimentos (materiales sueltos), mientras que los conglomerados (o brechas) y areniscas son rocas compactas,en las que los granos o clastos están más o menos sólidamente cementados. En las variedades con menor tamañode grano, los sedimentos no consolidados reciben el nombre de limos, arcillas o lutitas, mientras que las rocas sedenominan limolitas o arcillitas respectivamente. Esta diferenciación va a ser clave en el desarrollo y evolución delos suelos, como estudiaremos en la próxima Unidad.

Ilustración 1.37

Las distintas categorías de rocas sedimentarias detríticas, junto con los ejemplos más notables.

� AreniscasTambién llamadas arenas cementadas. El diámetro de sus granos oscila entre 1/16 y 2milímetros. Cuando se encuentran mezcladas con arcillas y fragmentos de rocas que lesconfieren un color oscuro se llaman grauvacas; cuando están formadas por feldespato ycuarzo en proporción de 1 a 2 se denominan arcosas; y cuando están formadas casiexclusivamente por cuarzo se llaman ortocuarcitas.

� Conglomerados(Del latín cum, "con", y glomus, "pelota"). Están formados al menos en un 50 por ciento porclastos cuyo tamaño está comprendido entre 2 y 256 milímetros (cantos o guijarros) o essuperior a 256 milímetros (bloques). Abarcan desde las brechas (con clastos mayoritariamenteangulosos), hasta las pudingas (con todos los clastos redondeados, como la de la figura).

� CalizasEstán formadas mayoritariamente por calcita, un mineral blando de carbonato de calcio que,al añadirle unas gotas de limón, reacciona con una fuerte efervescencia. A veces son de uncolor blanco puro, como es el caso de la variedad llamada creta, pero generalmente tienenel color más o menos grisáceo que puede apreciarse en las estalactitas y estalagmitas delas cuevas.

� EvaporitasAsí llamadas por haberse formado por evaporación de agua de mar, y más conocidas comorocas salinas. Entre ellas cabe mencionar al yeso (sulfato de calcio hidratado, en la imagen),muy blando –se raya con la uña– y de color a veces transparente, a veces blanco, gris o rosa-do, y la halita o sal gema (cloruro de sodio), también muy blanda y con un característico sa-bor salado.

� Carbones y betunesLos carbones, como el que muestra la ilustración, poseen abundantes restos de plantas. Losbetunes o asfaltos naturales están constituidos por hidrocarburos –son básicamente, pues,petróleo sólido–. Ambos tienen gran poder calorífico.

Ilustración 1.38

Algunas de las rocas sedimentarias no detríticas más abundantes.

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4.3. Interés económico de las rocas sedimentariasEl desarrollo de nuestra civilización está ligado sin remedio a la modificación de nuestro entorno y al aprovechamiento

de las rocas y minerales que hay en él; en Oriente se han encontrado vestigios de que ya en el siglo VIII a.C. se usabanlas rocas en los cimientos de las casas de madera. También en Egipto se encuentran huellas de su empleo como elementoornamental en el siglo V a.C.

Los usos de las rocas sedimentarias son múltiples y variados, dependiendo de las características de cada unode los tipos litológicos que acabamos de describir:

1. Las rocas sedimentarias de origen orgánico son la base de los llamados combustibles fósiles (carbones ypetróleo). Su importancia radica en que proporcionan la mayor parte de la energía que utilizamos (ya desdela edad de bronce), puesto que se requieren pocas transformaciones para que puedan ser usados —sobre todoel carbón— y su combustión genera gran cantidad de energía.

2. Las rocas sedimentarias detríticas se utilizan principalmente en la construcción o en procesos industriales.Entre los diversos usos de estas rocas podemos destacar:

● Las gravas sueltas (trituradas) y las arenas, extraídas sobre todo las de las riberasde ríos y de los canchales de laderas, se utilizan directamente o en combinacióncon otros materiales —como el cemento o material bituminoso— en la construcción(edificaciones, obras públicas, aglomerantes asfálticos…).

● Las arenas y areniscas más puras (arenas silíceas) participan en las industrias delvidrio y del silicio.

● Las distintas variedades de arcilla son la principal materia prima de la producciónde: ladrillos, tejas, gres... Sin embargo, en la fabricación de loza o porcelana sonnecesarios, además, feldespato y cuarzo.

● Las rocas ya consolidadas, como las areniscas bien cementadas, son duras y resistentesy se emplean también en construcción, especialmente como "piedra de corte", debidoa que son fáciles de trabajar. No obstante, tienen el inconveniente de que son rocasque pueden alterarse más fácilmente que otras [véase la ilustración 1.39].

● Las pizarras, por su parte, como rocas intermedias entre sedimentarias ymetamórficas procedentes de la consolidación de lutitas, se emplean para cubiertas(las de mayor calidad) y para solados y zócalos rústicos (las de menor calidad).

3. Las rocas sedimentarias de origen químico admiten un amplio número de formasde utilización, entre las que caen destacar:

● La caliza se usa mayoritariamente en la fabricación de cemento Portland.● También se emplea la caliza en la fabricación de azúcar (sirve para precipitar impurezas del azúcar).● En la agricultura, se recurre a la caliza y la dolomita trituradas no solo para reponer el calcio y magnesio

extraído y lavado de los suelos, sino también para corregir la acidez del suelo y mejorar las condicionesfísicas y microbiológicas del suelo.

● En la elaboración del vidrio de botellas y ventanas, se utiliza cal (óxido de calcio) y calizas con alto contenidoen calcio, así como dolomías para vidrios especiales.

● El yeso se usa como fundente cerámico, para la fabricación del yeso de la construcción y como retardantede la solidificación del cemento Portland.

● La halita es uno de los minerales más utilizados en la vida cotidiana. Es un aditivo indispensable en laindustria alimentaria (como condimento y conservante), en la industria química (procesado de la sosa, delbicarbonato sódico, del ácido clorhídrico…) y en tecnología (por ser conductora de radiaciones infrarrojas);también interviene en otras industrias como la textil, la maderera y el curtido de piel. Y no olvidemos un usomuy simple pero a la vez muy importante: elimina el hielo y la nieve de las carreteras.


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Ilustración 1.39

Esfinge de Abu el-Hol o "padre del terror". Estárealizada en arenisca. Como se puede apreciar,la parte inferior está visiblemente erosionada(por el viento).

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Ilustración 1.40

Producción y demanda de cemento en España. La caliza, la arena y el yeso, junto con el mineral de hierro, constituyen la materia prima para la fabricación del cemento.

15. A continuación se describen las facies de una serie de sedimentos. Intenta decidir en qué ambiente se han deposita-do, justificando la respuesta:a) Depósito arriñonado formado por clastos angulosos, desde bloques a arcillas, dispuestos caóticamente; sin fósiles.b) Depósito en el que predominan limos y arcillas; la base del sedimento no presenta rizaduras, pero sí fósiles mari-

nos, mientras que el techo presenta rizaduras y fauna dulceacuícola con señales de vegetación.c) Abanicos formados por cuñas de cantos y conglomerados, arenas y arcilla, dispuestos de forma masiva; fósiles

muy escasos.16. Relaciona las siguientes características con alguno de los tres tipos de rocas sedimentarias (detríticas, no detríticas o

de origen orgánico): con clastos; con fósiles frecuentes; se queman; raramente estratificadas; no clasificadas; com-pactas y rara vez porosas.


R E C U E R D A

� Las rocas superficiales tienden a clasificarse en función de sus características observables. Pero los depósitos superficialesnaturales se clasifican según el ambiente sedimentario en el que se han formado, ambiente que queda reflejado en su facies.

� Los ambientes sedimentarios se pueden clasificar en continentales, marinos y de transición.� Las rocas sedimentarias presentan unas determinadas características de color, textura, estructura y composición. � En función de la composición, los sedimentos y las rocas sedimentarias se clasifican en: sedimentos y rocas detríticas

o siliciclásticas, sedimentos y rocas carbonatadas, sedimentos fosfatados y fosforitas, sedimentos y rocas ricos en materiaorgánica y sales no carbonatadas.

� Las utilidades de las rocas sedimentarias son múltiples, destacando su uso en la construcción.

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UNIDAD 1 Principios de la Estratigrafía - PARAMERA · 10 Las rocas sedimentarias. 1 Principios de la Estratigrafía UNIDAD e un modo general podemos considerar que todos los minerales