Microsoft Word - 4-5 Minerales -Rocas BOSQUE 2007-2

8/12/2019 Microsoft Word - 4-5 Minerales -Rocas BOSQUE 2007-2

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Captulo 4

LOS MIERALES

1. GEERALIDADES

1.1 Elementos

Los 8 elementos elementos de la Tabla 1 integran el 98% en peso de la litsfera, y se mezclanpara formar los grupos de minerales de inters en ingeniera. (Tabla 1)

Tabla 1 Elementos y grupos minerales ms comunes

ELEMENTOS PORCENTAJE GRUPOS MINERALESOxgeno y Slice 74.3% SilicatosAluminio y Hierro 13.1% xidos, Sulfuros (Fe)Calcio, Sodio, Potasio y Magnesio 11.1% Carbonatos, Sulfatos

Los minerales se mezclan entre si a travs de procesos complejos para formar rocas decomposicin y caractersticas variables. En esta unidad se definen y se describen lascaractersticas de los minerales.

1.2 DefinicinLos minerales se definen como sustancias inorgnicas naturales, de composicin qumica yestructura cristalina definidas. Poseen caractersticas fsicas y qumicas distintivas que permitesu identificacin y determinan su comportamiento.

1.3 Estructura cristalina

En los minerales los tomos y molculas estn organizados de tal manera que se formanestructuras tpicas llamadas cristales. Un cristal se puede definir como un cuerpo homogneolimitado por superficies planas suaves que corresponde a la expresin externa de eseordenamiento interno de los tomos de un cristal.

La mayor parte de los cristales pueden formarse por solucin o por fusin. En el primer casolos iones se combinan cuando se segregan o se separan gradualmente de una solucin paraformar el cristal, como en el caso de la formacin de los cristales de sal; en el segundo caso,los cristales se forman a partir de enfriamiento gradual de un lquido inicialmente muycaliente. De esta manera la solidificacin de minerales-silicatos en estado de fusin (Magma)da lugar a las rocas gneas.


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Cuando se forma un cristal en un espacio abierto, los tomos de los elementos que loconstituyen se organizan, de tal manera que se desarrolla una forma caracterstica con ngulosiguales entre las caras que lo conforman. Las caras cristalinas se desarrollan a lo largo dedirecciones en las cuales se interceptan el mayor nmero de tomos.

Para estudiar los cristales minerales, se describen de acuerdo con ciertos elementos de simetrallamados ejes y planos de simetra.

La figura 1 ilustra los elementos de simetra de los cristales y la Figura 2 los sistemascristalinos, basados en dichos elementos.

Figura 1 Elementos de simetra en un cristal cbico

La forma cristalina influye de manera importante en la direccionalidad de ciertas propiedadesfsicas y mecnicas de las rocas. Estas son ms dbiles si los minerales son laminados,

tabulares o alargados, independientemente de la composicin qumica como tal.

1.4 Minerales amorfosEn algunos pocos minerales los tomos se disponen de manera desordenada y por esto se lesllama amorfos. El palo, la limolita y la calcedonia constituyen ejemplos de este tipo.

Los minerales pueden estudiarse al microscopio de luz polarizada, usando ciertas propiedadespticas que se derivan de su estructura cristalina la cual esta ligada a los elementos desimetra.

1.5 Susceptibilidad

La composicin qumica de los minerales determina la susceptibilidad de estos a combinarse oa descomponerse qumicamente. Las rocas que poseen minerales ricos en hierro magnesio ycalcio son ms susceptibles que las que poseen minerales ricos en slice, potasio, y sodio.


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Figura 2 Sistemas cristalinos

2.1Brillo o Lustre

Figura 2 Sistemas cristalinos y sus elementos de simetra.


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2 IDENTIFICACION

Los minerales se identifican de acuerdo con las siguientes caractersticas: Brillo o lustre,Color, Color de la Raya, Dureza Relativa, Clivaje, Fractura, Solubilidad en cidos, Peso

Especfico y otras como Diafaneidad, Maleabilidad, Elasticidad etc.

2.1 Brillo o lustre

Segn el aspecto del mineral frente a la luz reflejada en su superficie. Se describe comovtreo, perlado, sedoso etc.

2.2Color

Muy pocos minerales poseen un color caracterstico (ejemplo: la clorita siempre es verdeoscuro); por lo general el color observado es debido a impurezas, as, el cuarzo puro es

incoloro, pero por lo general se observa con colores gris, blanco o rosado.

2.3Color de la RayaCuando se practica una traza con un mineral, sobre una placa spera de porcelana, quedanadheridas pequeas partculas de ste, cuyo color es el caracterstico del mineral. Ejemplos: laraya delcuarzo, la calcita y la mica es incolora; la de lahematita esroja y la de lalimonita,es castao.

2.4Dureza RelativaSedefine como la aptitud de los minerales (tambin las rocas) a dejarse rayar o penetrar por

algn objeto. Los gelogos han establecido una escala de 1 a 10 denominada Escala de Mohsde Dureza segn la cual un mineral se deja rayar de los de mayor jerarqua o raya a los deinferior jerarqua. (Tabla 2)

Tabla 2 Dureza relativa de Mohs

Talco 1 Ortoclasa 6Yeso 2 Cuarzo 7Calcita 3 Topacio 8Fluorita 4 Corindn 9Apatito 5 Diamante 10

Con respecto a la dureza los minerales se pueden clasificar de acuerdo con la siguiente escalacomparativa como se muestra en la Tabla 3.

No debe confundirse la dureza, con la abrasividad,esta ltima propiedad referida al desgasteque produce un mineral sobre otro mineral u otro objeto por friccin, si bien, los minerales


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ms duros son por lo general ms abrasivos. El cuarzo es el mineral ms abrasivo y por esolas brocas que se usan en perforacin son de materiales ms duros como corindn o diamante.

Tabla 3 Dureza comparativa

MATERIALES DUREZAMuy blandos Se rayan con la ua 2.5Blandos Se rayan con el cobre (moneda) 3.0Duros Se rayan con el acero (navaja) 6.5Muy duros No se rayan con el acero

(navaja)>6.5

Por otra parte, la dureza se considera como una prueba ndice de resistencia en geotecnia, locual es apropiado, si se tiene en cuanta que, tal como se determina, muestra la relativa

facilidad para separar las partculas minerales de una roca, lo cual est ntimamente ligado consu resistencia.

2.5ClivajeSe dice que un mineral presenta clivaje, cuando rompe a lo largo de superficies de debilidadplanas, paralelas a las caras cristalinas. As, la mica, presenta un plano de clivaje perfecto yrompe en laminillas delgadas, elsticas.

2.6FracturaOtros minerales ofrecen fracturas irregulares, independientes de su arreglo cristalino:

Concidea, (como una concha), en el cuarzo o desigual, en la Hematita.

2.7DensidadLos minerales con abundante Ca, Fe y Mg son ms densos que los que contienen bastanteSlice, sodio y potasio.

2.8Efervescencia en cidosAlgunos minerales como la calcita efervecen en presencia de cidos diluidos.

2.9Otras CaractersticasAlgunos minerales presentan caractersticas particulares de diafaneidad, elasticidad y otras,

que ayudan tambin a identificarlos.


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3. CLASIFICACI

En la clasificacin de los minerales se debe hacer diferencia en primer lugar entre losminerales formadores de rocas o minerales petrogenticos y los restantes minerales entre los

cuales se deben destacar por su inters en ingeniera los minerales de alteracin como losminerales arcillosos y las micas hidratadas.

3.1 SILICATOS

3.1.1 Grupo Silicatos (Petrogenticos)

Constituyen combinaciones slice y oxgeno con cationes metlicos (Ca+2, Na+, K+, Mg+2,,Fe+2, Fe+3, A+3,) , en diferentes proporciones. Su unidad bsica estructural es el tetraedro de

slica, presente en el 90% de los minerales de la corteza terrestre. (Figura 3). Este tetraedroest conformado por un pequeo in de silicio (radio atmico 042 Amstrong), rodeado en laforma ms densa posible por 4 iones grandes (Radio Atmico 1,32 Amstrong) de oxgeno. Losiones de oxgeno aportan una carga elctrica de + 4, con lo cual el tetraedro posee una carganeta de (SIO4)

-4Algunos silicatos estn conformados por tetraedros individuales que alternancon iones metlicos positivos. En otros, los tetraedros se unen en cadenas, placas, oestructuras tridimensionales, para constituir diferentes tipos de silicatos ferromagnesianos y noferromagnesianos. En conjunto con la slica, estos minerales dan lugar originalmente a lasrocas gneas.

Figura 3 Tetraedro de slica

3.1.1.1 Subgrupo SILICA: Cuarzo, Opalo, Calcedonia

La slica constituye la unidad fundamental de los silicatos.CUARZO (SiO2) Slica cristalina. Est conformado exclusivamente por tetraedros de slica ysu peso especfico es de 2.65. Incoloro, blanco nublado o humo y fractura en formaconcoidea. Es insoluble en cido.


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El cuarzo est presente en la mayor parte de las rocas: gneas cidas, metamrficas ysedimentarias silceas; conforma venas y diques; es muy resistente tanto mecnicamente comofrente a la descomposicin.

CALCEDONIA: variedad de cuarzo (SiO2) Slica criptocristalina (partculas minerales muypequeas). Color gris claro, lustre opaco o seroso.Es un mineral secundario muy comn en rocas gneas silceas alteradas, especialmente lasvtreas de grano fino; tambin abunda en calizas y en rocas sedimentarias silceas como elchert. Es insoluble en cido.

PALO (SiO2 . H2O) Slica amorfa, hidratada. Generalmente incoloro o blanco. Y lustreseroso a vtreo. Es insoluble en cido.Mineral secundario por alteracin de silicatos formado muchas veces por alteracinhidrotermal que se introduce en grietas de las rocas. Se forma en ambientes donde la slicadisuelta es depositada rpidamente a partir de soluciones.

3.1.1.2 Sub-grupo FELDESPATOS: Comprende la Ortoclasa KAl Si3O8 y la serie de lasPlagioclasas: (Ab) a, Al Si3O8 - (An) Ca Al2 Si2 O8.

La ortoclasa es un mineral de color blanco, rosado o grisceo y de lustre vtreo. Es insolubleen cido. Por alteracin da lugar a minerales arcillosos, sericita y cuarzo criptocristalino.(cristales muy pequeos).La serie de las plagioclasas est integrada por 6 minerales. Anortita (Ca), Bitownita (Ca >Na).Labradorita (Ca >Na), Andesita (Na=Ca), Oligoclasa (Na>Ca) y Albita (Na). En esta serie sepresenta una sustitucin isomorfa: La Anortita (Ca), que cristaliza a alta temperatura y laAlbita (Na), que cristaliza a baja temperatura, constituyen los extremos de esa serie, en la cualel calcio se sustituye gradual y progresivamente por sodio.Los feldespatos constituyen lon los minerales ms abundantes dentro de los silicatos yconstituyen el 50% de los minerales de la corteza terrestre.En estos minerales, todos los iones de oxgeno de los tetraedros, estn compartidos con los deoxgeno adyacentes, conformando retculos tridimensionales en los cuales el aluminioreemplaza parcialmente al silicio en diferentes proporciones segn el tipo de feldespatos.Debido a esta sustitucin, resulta una carga elctrica compensada por introduccin de iones depotasio K, sodio Na, o calcio Ca, en la estructura. Las proporciones de potasio, sodio, y calcioquedan determinadas por la temperatura a la cual ocurri la cristalizacin.

3.1.1.3 Sub-grupo MICAS

Moscovita (Mica Blanca) K Al3Si3 (OH)2Posee la misma estructura cristalina bsica de la biotita, pero cada par de lminas de tetraedrosde silica est fuertemente unida por iones de aluminio, lo cual la hace ms estable. Estaslminas dobles a su turno estn dbilmente unidas por iones positivos de potasio por lo cualpresentan un clivaje perfecto y fcil exfoliacin.


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En estos silicatos los tetraedros de slica se unen mediante iones de hierro y magnesio para darlugar a su estructura cristalina caracterstica. El hierro puede ser intercambiado por elmagnesio, gracias a que estos iones poseen el mismo tamao e igual carga negativa.

Biotita (Mica negra). K (Fe Mg)3 Al Si3O10(OH)2Tetraedros de slica dispuestos en placas o lminas, en las cuales cada in de silicio comparte3 iones de oxgeno con sus adyacentes de silicio, formando una malla, el cuarto in de oxgenono compartido de cada tetraedro, sobresale del plano cristalino entre todos los dems.

La unidad estructural bsica de esta mica est constituida por lminas dobles de tetraedros deslica unidas por iones positivos de hierro y magnesio, las cuales a su vez estn unidasdbilmente por iones positivos de potasio.

3.1.1 .4 Sub-grupo OLIVIO (Mg, Fe)2 SiO4.

En este mineral los tetraedros de slica, estn ligados con iones positivos de hierro y magnesio.

3.1.1.5 Subgrupo PIROXEO-AUGITA. ( Mg, Fe) SiO3

Conforma cadenas aisladas de tetraedros de slica enlazados mediante iones de hierro ymagnesio. En las rocas, la augita se presenta en forma de granos cortos y gruesos.

3.1.1.6 Subgrupo: AFIBOLES-HORBLEDA (Ca2 (Mg, Fe)Si8 O10 (OH)2

Cadenas dobles de tetraedro de slica, enlazados mediante iones de hierro magnesio calciosodio y aluminio. En las rocas se parece a la Augita pero sus granos son ms largos ydelgados.

3.1.2 Silicatos (Minerales de Alteracin )

El Ingeniero debe aprender a reconocer algunos minerales de alteracin, debido a queimparten inestabilidad, tales como la clorita, la vermiculita, el talco, la serpentina y la sericita.

Clorita (Mica hidratada de Aluminio y hierro)Silicato hidratado de aluminio con hierro ferroso y magnesio, formado por alteracinhidrotermal de algunas rocas gneas, (a partir de anfibol y piroxeno), o como mineralconstituyente de pizarras y esquistos principalmente. Se reconoce por presentarse en lminaso escamas de color verde.

Vermiculita (Mica hidratada de hierro y magnesio)Este mineral se forma por alteracin de la biotita y tiene tendencia a expandirse cuando secalienta. Su color es marrn bronceado o gris y se parece a la biotita pero su lustre es opaco yse presenta en lminas blandas, flexibles, no elsticas.


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Talco (mineral micceo de magnesio)Es un silicato hidratado de magnesio que se forma por alteracin de rocas gneas bsicas comoel basalto y la peridotita. Tambin puede ser un mineral constitutivo en esquistos talcosos. Sepuede rayar con la ua y es grasiento al tacto, su color vara entre blanco plateado a verde.

SerpentinaEs un mineral que resulta de la alteracin de rocas que contiene bastante magnesio como elolivino. Tambin es el mineral principal de las rocas llamadas serpentinita. Se parece algo altalco; al tacto es suave o grasiento y su color mancha las rocas de verde amarillento, marrn,rojizo y tintes oscuros.

Sericita (variedad de moscovita)Este mineral es una variedad de moscovita producto de alteracin hidrotermal de losfeldespatos. Se presenta en escamas o lminas de color blanco plateado. Algunos silicatospueden identificarse en muestras de rocas granticas, gracias a ciertos aspectos claves tal como

se indica en la Tabla XVII para el cuarzo y los feldespatos y en la Tabla 6 para los mineralesferromagnesianos.

Dentro del sub-grupo de los silicatos formados por alteracin se destacan los mineralesarcillosos (silicatos hidratados de aluminio, hierro, etc los cuales se estudian ms adelante.

3.2 xidos e Hidrxidos

Resultan de la unin directa de un metal con el Oxgeno en presencia o no del agua. Estos

minerales presentan estructuras ms simples. Son ms duros que cualquier otro mineral,exceptuando los silicatos y ms pesados exceptuando los sulfuros.

Los xidos ms importantes son el Corindn (Al2 O3) y la Hematita (Fe2 O3). Entre loshidrxidos se destacan el hidrxido de Hierro: Limonita o Goetita Fe (OH) y el Hidrxido deAluminio o Gibsita Al (OH)3 , minerales abundantes en los suelos laterticos.

3.2.1 Hematita (Oxido de Hierro) (Fe2O3)

Se presenta en forma de escamas de color rojizo marrn a negro y raya de olor rojo marrn.No presenta clivaje y su brillo es sub-metlico a terroso. Soluble en cido concentrado.

Abunda como mena o depsito concentrado de hierro y pigmenta las rocas que se oxidan.Abunda tambin en suelos laterticos y algunas rocas sedimentarias en forma de cementomineral.

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3.2.2 Limonita o Goetita (HIDRXIDO DE HIERRO) FeO (OH)

Este mineral se presenta en forma compacta, fibrosa. Es de color marrn amarillo rojizo yraya marrn rojiza. Abunda en suelos residuales y en forma diseminada o como cementante de

algunas rocas sedimentarias.3.2.3 Gibsita (hidrxido de aluminio)Al (OH)3

Es un mineral de grano muy fino que abunda en depsitos de bauxita.

3.3 CARBOATOSEn estos minerales el ion carbonato, que consta de un ion de carbono y 3 de oxgeno a sualrededor (CO3)2 -, se unen con el Ca o el Mg dando lugar a la calcita y a la dolomita.

Calcita Ca (CO)3Es un mineral muy abundante: componente de la caliza (roca sedimentaria) y el mrmol (rocametamrfica); cementante mineral muy comn y presente en venas y diques.En las rocas se presenta en forma granular; es incolora o de varios colores por impurezas;lustre vtreo y soluble en cido diluido. Tambin se puede presentar como cristalesrombodricos individuales.

Dolomita Ca Mg (CO3)2Es el principal componente mineral de la dolomita, las calizas dolomticas y algunosmrmoles. Es incolora o de varios colores por impurezas. Lustre vtreo. Disuelve condificultad en HCl diluido.

3.4 SULFATOS

Por su parte el ion sulfato consta de 1 ion de azufre y 4 de oxgeno = (SO4)2 - que secombinan con Ca en la anhidrita. El sulfato de calcio no hidratado se le llama yeso.

Anhidrita SO4 Ca

Mineral o roca del grupo de las evaporitas. Incoloro a blanco rosado; lustre vtreo. Se asociaen los depsitos con sal, yeso y carbonatos.Yeso SO4 Ca.2 H2O

Otro mineral o roca del grupo de las evaporizas donde se asocia con anhidrita o sal. Tambinabunda en venas o cavidades de rocas lodosas o depsitos de origen hidrotermal.


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.3. 5 SULFUROS

Resulta de la unin del Pb, el Fe, u otros elementos semejantes con el S.

El principal sulfuro es la pirita, (Sulfuro de Hierro).

Pirita Fe2S

Mineral amarillento con manchas gris, verde o rojizo; lustre resinoso; se asocia a lasevaporitas con el yeso, anhidrita o calcita. Tambien es frecuente como mineral accesorio dealgunas rocas lodosas u otras rocas.

4. IMPORTANCIA DE LA MINERALOGA EN INGENIERA

El inters del ingeniero por la composicin mineral e las rocas se sita en dos aspectos

generales de su inters.

La dureza de los minerales.

Si la mayora de los minerales son duros y resistentes, (con calcita, cuarzo o feldespato porejemplo), las rocas son muy resistentes y poco deformables (ej. Cuarcita). Rocas de ese tipose deforman muy poco cuando se someten a carga y fallan sbitamente.Si la roca posee solo minerales dbiles (micas, arcillas) cuando se somete a carga se comportadbilmente y su resistencia es baja (ej. Arcillolita).

El carcter de muchos minerales conduce a mltiples comportamientos.

Algunos minerales muestran comportamientos especiales: abrasivos (cuarzo); expansivos(montmorillonita); deslebles (clorita, sericita); solubles (caliza).Otros reaccionan de manera desfavorable frente al clima: las rocas cristalinas bsicas (ejbasalto, diabasa) son ms susceptibles que las rocas cristalinas cidas (ej granito)Otros reaccionan o se comportan desfavorablemente frente a ciertas solicitaciones: el cuarzorepele al asfalto en los pavimentos y no liga bien en esas estructuras; la slice amorfa(calcedonia, palo) reacciona con los lcalis de los cementos deteriorando los concretos.

En la tabla 4 se destacan algunas caractersticas de comportamiento de los minerales en

ingeniera.


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Tabla 4. IMPORTANCIA DE LA MINERALOGA EN INGENIERA

Comportamiento de algunos minerales en Ingeniera

Mineral Comportamiento

Cuarzo

Calcedonia (>5%), palo (> 0,25%),

cuarzo molido o muy fracturado, illita

Clorita, sericita, vermiculita, talco,Serpentina

Halita, Calcita

Pirita, marcasita

Yeso

Montmorillonita

Haloisita y Alofana

Muy abrasivo, (costo alto de perforaciones y excavacionesmecnicas)Las rocas con mucho cuarzo, especialmente si soncristalinas, poseen pobre adherencia con el asfaltoen lospavimentos.

En el proceso de fraguado del concreto estos minerales

reaccionan con los lcalis de loscementos(Na2O, K2O), liberados en la hidratacin; seoriginan geles que provocan expansin y agrietamiento delconcreto1en lo que se conoce como reaccin lcali-agregado

Minerales desleiblesen presencia del agua

Minerales solubles

Cuando se emplean como agregados en concretos lossulfuros se oxidan y luego se hidratan, con un incremento

importante de volumen. Aparecen manchas y ampollas en lasestructuras.

Junto con otras sales puede producir dilatacin ydesintegracin del concreto.

Expandibleen presencia del agua

Minerales de alteracin de cenizas volcnicas en ambienteshmedos2, que se fluidifican cuando se remoldan.

1Cementos con menos del 0,6% de lcalis no reaccionan desfavorablemente. Tambin se evita la reaccin lcali-agregado

cuando el material reactivo est mezclado con bastante material inerte o si adiciono puzolanas. El chert y las limonitas silceas;las rocas volcnicas como riolita, dacita y andesita con abundante vidrio y las filitas con abundante illita, se cuentan entre lasrocas que poseen minerales reactivos; igualmente las rocas baslticas con ms del 5% de minerales secundarios comocalcedonia u palo, o algunas areniscas y cuarcitas con ms del 5% de chert.2Estos minerales propios de los suelos llamados andosoles, se forman por descomposicin de cenizas volcnicas. Con altocontenido de humedad, altos lmites lquido y plstico y bajo ndice de plasticidad. Son muy inestables cuando se remoldean,debido a que cuando se perturban (excavaciones, rellenos), su plasticidad se incrementa significativamente y entonces fluyen.Muchos problemas de estabilidad de taludes y de rellenos en el viejo Caldas, se deben a la presencia de estos suelos.


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Departamento de Ingeniera CivilFacultad de Ingeniera

LAS ROCAS

Juan Montero Olarte 200364

5.0 RECONOCIMIENTO DE LOS MINERALES EN EL CAMPO Y EN ELLABOTRATORIO.

Se adjuntan algunas tablas para facilitar el reconocimiento de los minerales en el Campo y enel laboratorio.

Tabla 5 Identificacin de Cuarzo y Feldespato

CARACTERSTICAS FELDESPATO CUARZOColor Blanco, o rosado Gris ahumadoTransparencia Opaco Translucido o transparenteClivaje Bueno. Dos caras formando

Entre ellas un ngulo de 90 Rotando lamuestra es fcil distinguir las caras.

No se identifican caras

Forma del cristal Paralelippedo Sin formaMaclado Frecuente: Con una lupa se observandiminutas lneas paralelas muy juntas

No se presenta maclado

Lustre Porcelanceo, algo opaco si la muestraest alterada.

Vtreo

Tabla 6 Identificacin de los minerales ferromagnesianos

Mineral CaractersticasAugita Color verde oscuro. Puede presentarse en granos o masas, o cristales cortos y

gruesos, con seccin cuadrada o rectangular.Horblenda Color verde oscuro como la Augita, pero generalmente los cristales son hojosos

delgados y largos, con extremos irregularesOlivino Raras veces forma cristales; se presenta como granos o masas y su color es

verde oliva a verde amarillentoMica Biotita Laminillas o escamas brillantes negras flexibles que se pueden separar con

facilidad de la muestra

En el Anexo 1 se describen los elementos y minerales ms comunes. Los Anexos 2 y 3

contienen tablas para identificacin de los minerales.


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LAS ROCAS


ANEXO 1 - ELEMENTOS Y MINERALES DE INTERS EN INGENIERA CIVIL

ELEMENTOS NATIVOS

Azufre S No metal, amarillento y frgil, fabricacin plvora negra, fsforos y cido sulfrico. Sepresenta en depsitos del tipo evaporitas, asociado con yeso, anhidrita, calcita, etc. yen depsitos fumarlicos asociado con rocas volcnicas, tambin como producto deoxidacin de sulfuros.

Cobre Cu Metal maleable, color rojo caracterstico, se usa en la fabricacin de monedas, vasijasy muchas artesanas, alambres de conduccin, aleaciones (latn es cobre con zinc,bronce es cobre con estao) como sulfato sirve para combatir los hongos de losviedos.

Diamante C No metal; carbono qumicamente puro; puede ser transparente, turbio u opaco; setalla en brillantes de gran valor; los diamantes turbios (bort) se usan para cortar vidrio,tornear piezas y estirar alambre fino; pulverizado se usa como esmeril para tallar

diamantes y otras piedras duras; el de tipo carbonado se usa para la fabricacin debrocas de perforacin.

Grafito C Forma de carbono de alta presin; se presenta en masas hojosas o granulares; esopaco, posee brillo metlico y es muy blando (tie con facilidad); el tipo hojoso se usapara crisoles y lubricantes, el terroso para fabricar lpices, electrodos, varillas negraspara pilas, colorante y en la industria del hierro, acero y fundicin.

Mercurio Hg nico metal lquido a temperatura ordinaria, color blanco, brillo metlico, se presentaen forma de goticas; se usa en la fabricacin de termmetros y barmetros, espejos,fieltros y pinturas de barco; se amalgama con el oro por lo que se emplea para

separarlo de los minerales que lo acompaan.

Oro Au Metal precioso maleable; se explota en minas de yacimientos primarios hidrotermalescombinado con cuarzo en rocas profundas, en eruptivas o en tobas, si bien la mayorparte procede de placeres (aluviones). Es muy conocido su uso en joyera ymonedas, aleado con cobre o como reserva bancaria en barras.

Plata Ag Otro metal maleable precioso; se explota en filones principalmente en menas degalena; tiene usos semejantes al oro pero es metal menos codiciado.

Platino Pt Tambin maleable, se presenta en granos o pepitas de color gris acero y brillo

metlico.


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LAS ROCAS


SILICATOS: COMPUESTOS DE SILICA AISLADA O COMBIADA COMETALES

MINERALESCuarzo SiO

2 El ms abundante y resistente a la

meteorizacinGeneralmente no se descompone; casos especiales da lugar a slidisuelta (ambientes con pH > 9)

Variedades: calcedonia y palo; en forma cristalina adhiere con dificultad con lasfaltos en los pavimentos; las variedades citadas reaccionan con los lcalis los cementos en los concretos, deteriorndolos.

Feld

espatos

Ortoclasa K, Na, Al Abunda en rocas gneas alcalinas,metamrficas y clsticas.

Se altera a arcillas (illita) y sericprincipalmente

Plagioclasa Ca, Na, Al Abunda en rocas gneas de cualquier

tipo y segn el tipo, ayuda aclasificarlas; la variedad clcica abundaen las metamrficas.

Se altera a minerales arcilloso

sericita y la variedad clcica a calcit

Micas

Moscovita(Mica blanca)

K, Al Abunda en rocas gneas alcalinas ymetamrficas como neises y esquistos yen algunas rocas clsticas.

Por hidratacin y lavado se puedconvertir en illita (arcilla). La sericse considera una variedad moscovita.

Biotita (Micanegra)

K, Mg; Fe;Al

Abunda en muchas rocas gneas ymetamrficas. En sedimentos comobiotita hidratada o vermiculita.

Por hidratacin y lavado pasa vermiculita. Tambin a cloriepidota y carbonatos.

Anfboles

Hornblenda Ca, Na,Mg, Fe,Mn, Al

Abunda en rocas intermedias comoDiorita y Andesita tambin en rocasmetamrficas como anfibolita y enalgunas clsticas.

Se altera a clorita, epidocarbonatos, xidos de hie(hematita).

PiroxenosAugita Ca, Mg,

Fe, AlAbunda en rocas gneas bsicas ymetamrficas mficas de alto grado.

Se altera a clorita, epidocarbonatos, y hematita.

Olivin

os

Olivino (Mg Fe)2

SiO4

Abunda en rocas gneas bsicas y

ultrabsicas y metamrficas de origencalcreo.

Junto con la augita se alteran

serpentina; tambin es comn alteracin a talco.

Nota: Las rocas ferromagnesianas en general en condiciones de buen drenaje, dan lugar a hidrxidos dealuminio (gibsita) y hierro (goetita o limonita), a partir de minerales como biotita, hornblenda, augita y olivino.


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LAS ROCAS


GRUPO ARCILLAS (SILICATOS HIDRATADOS)

Alofana

Substancia amorfa

Silicatohidratadode

Alluminio

Amorfa; frecuente en grietas y fisuras encapas de carbn y muchas rocasvolcnicas alteradas de la Cordillera

Central de Colombia.

Estructuras de las arcillascristalinas:

Caolinita

Substancia cristalina

SilicatohidratadodeAluminio

1:1 slice/almina; en ambientes biendrenados; procede de rocas cidas eintermedias (Cordillera Central), porhidrlisis o alteracin hidrotermal defeldespatos.

Haloisita (Al, Si) * Es una variedad de caolinita nohidratada, constituida por cristalestubulares, por lo cual es muy liviana.

Haloisita hidratada (*)4H2O Debido a su baja densidad einestabilidad en procesos de secado, esproblemtica en la construccin deterraplenes.

Metahaloisita (*)2H2O La forma hidratada de haloisita porsecado pasa irreversiblemente ametahaloisita.

Montmorillonita Al, Mg, Na,Si

2:1 slica/almina; se forma enambientes de pobre drenaje a partir derocas cristalinas bsicas como diabasas

y basaltos en zonas de la CordilleraCentral y regin norte del pas.

Illita Al, K 2:1 slica/almina, semejante a lamoscovita.

CAOLI NITA

1 : 1

ILLITA2 : 1

Potasio

Potasio

Agua

Lmina de Slica

Lmina deAlmina

MONTMORILLONITA

2 : 1


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LAS ROCAS


GRUPO XIDOS

Corindn Al2O3 Se forma en rocas metamrficas y algunos basaltos; los rubes y zafiros constituyenlas variedades nobles del corindn, en forma impura se usa como esmeril.

Hematita Fe2O3 xido color rojizo sangre; abunda en todo tipo de rocas como producto de alteracinde minerales primarios ferromagnesianos y como cementante en las lateritas.

GRUPO HIDRXIDOS

Gibsita Al(OH)3 Hidrxido de aluminio incoloro. Se le llama tambin Bauxita y se forma poralteracin de silicatos ricos en aluminio en ambientes clidos y hmedos.

Goetita

(Limonita)

Fe2O3n H2O Hidrxido color rojizo, marrn o amarillento ampliamente distribuido en

rocas descompuestas y en forma diseminada o como cementante en rocassedimentarias.

Nota: En condiciones de pobre drenaje el grado de meteorizacin es bajo y se forman minerales comoclorita, sericita, y vermiculita, a partir de minerales ferromagnesianos; con ms drenaje (meteorizacinmoderada), se forma la montmorillonita y en condiciones ptimas de drenaje, los suelos laterticos (ricos encaolinita, bauxita y goetita).

GRUPO CARBONATOSCalcita Ca CO

3 Es un mineral incoloro o de colores variados, dependiendo de las impurezas q

contenga; es el principal componente de las calizas y mrmoles, y un cemenmineral de muy buena calidad, es muy frecuente como venas y otros rellenos grietas.

Dolomita Ca Mg (CO3)2 Aspecto semejante a la calcita; se presenta como mineral original en calizdolomitas y mrmoles o como mineral de reemplazo cuando estas mismas rocson dolomitizadas. Al igual que la caliza es un producto de alteracin minerales ferromagnesianos de rocas gneas y metamrficas e igualmente puede presentar como relleno de grietas.


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GRUPO SULFATOS

Anhidrita CaSO4 Mineral incoloro, blanco o rosado de lustre vtreo; se asocia con el yeso, sacarbonatos en depsitos de evaporitas.

Yeso CaSO4.2H2O Incoloro o blanco de lustre perlado; se presenta asociado en las evaporitas con sal y la anhidrita; tambin en venas de origen hidrotermal o formando capdelgadas en rocas sedimentarias.

GRUPO SULFUROSPirita FeS2 Mineral muy comn en venas reemplazos o diseminado en muchos tipos de roca

es perjudicial en los concretos al igual que el resto de sulfuros porque al oxidar

puede dar lugar al cido sulfrico que lo ataca y deteriora.

Calcopirita Cu Fe S2 Color amarillento y lustre metlico; ocurrencia y caractersticas semejantes apirita y otros sulfuros.

Galena Pb S Mineral grisceo y opaco de lustre metlico semejante a los dos anteriores cuanto a su ocurrencia y caractersticas.


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIADEPARTAMETO DE IGEIERA CIVIL

ANEXO 2

ALGUNAS CLAVES SENCILLAS PARA EL RECONOCIMIENTO DE MINERALES

SILICATOSOlivino, Augita y Horblenda Los tres poseen color verde a negro; se diferencian por su forma (olivino

y cortas; Horblenda barritas largas y delgadas. Su densidad vara entre Biotita, Moscovita Ambas se ven como laminillas flexibles. La biotita es de color verde oscu

de color amarillo claro o rojizo. En general no se dejan rayar con la ua

Feldespato, Cuarzo El cuarzo raya al feldespato y a cualquier otro mineral comn. Mientras e

rosado; el cuarzo es gris ahumado. Mientras el feldespato es transparen

el cristal de feldespato presenta bordes claros; el de cuarzo no los prese

Mientras el lustre o brillo del feldespato es como el de la porcelana; el d

Adems, el feldespato es ms abundante.

XIDOS E HIDR XIDOS

Hematina y Limonita La Hematina es de color rojo a pardo oscuro y su raya es rojiza parda

La limonita es de color amarillo a pardo y su raya es parda amarillenta

CARBONATOS

Caliza Se deja rayar con la navaja y muestra efervescencia en cido diluido; lo

SULFATOS

Yeso Es incoloro a blanco y se deja rayar con la ua; algo fibroso

SULFUROS

Pirita Color amarillo latn (oro de los tontos) y raya de color verde oscuro a ne

ANEXO 3 Tabla para identificacin de Minerales


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Captulo 5LAS ROCAS

1. ORIGEN Y CLASIFICACIN GENERALSe cree que la corteza terrestre se form por diferenciacin del Manto Superior de la tierra. Sellama ciclo de las rocas, al conjunto de procesos que dieron lugar a los 3 tipos de rocas que seconocen: gneas, sedimentarias y metamrficas.

Las roca GNEAS, las primeras en formarse, se originaron por enfriamiento y consolidacindel magma. Este material consiste en una masa viscosa de silicatos, en estado de fusin, contemperatura superior a 1200 C, que ascendi y asciende en el presente, desde el interior de lacorteza terrestre, y despus de emplazarse en otras rocas en profundidad, o ser arrojado asuperficie por los volcanes, se enfra y cristaliza, para formar diferentes tipos de rocas gneas.

Posteriormente estas rocas quedaron expuestas a los agentes atmosfricos (oxgeno, anhdridocarbnico, y vapor de agua) y a la accin de cidos orgnicos. Al contacto con el agua o bajoel efecto de la circulacin de sta por sus fracturas, experimentaron alteraciones fsicas yqumicas en el proceso de meteorizacin; luego, en el proceso de erosin, los productos deestas alteraciones son desalojados, acarreados y depositados transitoriamente en loscontinentes para formar suelos transportados o llevados a receptculos llamados cuencassedimentarias, donde se litifican, para formar ROCAS SEDIMENTARIAS CLSTICAS.ROCAS SEDIMETARIAS QUMICAS U ORGNICAS se originan en estas mismas cuencasa partir de sustancias precipitadas qumicamente en ellas.

En las races de las montaas, donde las rocas sedimentarias quedan sujetas a altas presionesde sobrecarga, o en las zonas de contacto de magmas ascendentes con las rocas emplazadas

por stos, ocurren cambios en estado slido que dan lugar a las ROCAS METAMRFICAS.Rocas semejantes se forman en las zonas de falla, por cizallamiento. El origen y ciclo deevolucin de las rocas y los procesos superficiales y profundos que intervienen en suformacin, se representan en la Figura 5.1. En la Tabla 5. I se muestra una clasificacingeneral de las Rocas.

2. DESCRIPCIN Y CARACTERSTICAS DE LAS ROCAS

Dos aspectos adems de su origen (gneas, sedimentarias o metamrficas), son de inters en elestudio de las rocas:

(1) Litologa: trmino referido a la composicin qumica y mineral de las rocas, y la

textura, que se define como el tamao, forma y disposicin de las partculas minerales.(2) Estructura: se relaciona con las formas de yacimiento de las rocas en la naturaleza,referidas a la geometra de los cuerpos rocosos generada en el momento de su formacin, oestructuras primarias; o a las estructuras resultantes de la deformacin y ruptura a que lasrocas estn sometidas en campos naturales de fuerzas, llamadas estructuras secundarias.


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FiguraFiguraFiguraFigura 5.15.15.15.1 Ciclo de las rocasCiclo de las rocasCiclo de las rocasCiclo de las rocas: Las rocas gneas se forman a partir de material sedimentario o metamrfico que: Las rocas gneas se forman a partir de material sedimentario o metamrfico que: Las rocas gneas se forman a partir de material sedimentario o metamrfico que: Las rocas gneas se forman a partir de material sedimentario o metamrfico que

funde y luego se cristaliza: las sedimentarias se forman a partir de otras rocas o de lasfunde y luego se cristaliza: las sedimentarias se forman a partir de otras rocas o de lasfunde y luego se cristaliza: las sedimentarias se forman a partir de otras rocas o de lasfunde y luego se cristaliza: las sedimentarias se forman a partir de otras rocas o de las sedimentarias mismas porsedimentarias mismas porsedimentarias mismas porsedimentarias mismas por

intemperismo o meteorizacin, trasporte (erosin) sedimentacin y mitificacin.intemperismo o meteorizacin, trasporte (erosin) sedimentacin y mitificacin.intemperismo o meteorizacin, trasporte (erosin) sedimentacin y mitificacin.intemperismo o meteorizacin, trasporte (erosin) sedimentacin y mitificacin. Finalmente las metamrficas, aFinalmente las metamrficas, aFinalmente las metamrficas, aFinalmente las metamrficas, a

partir de rocas sedimentarias o gneas sujetas a fuertes presiones y temperaturas (por debajo de la temperatura departir de rocas sedimentarias o gneas sujetas a fuertes presiones y temperaturas (por debajo de la temperatura departir de rocas sedimentarias o gneas sujetas a fuertes presiones y temperaturas (por debajo de la temperatura departir de rocas sedimentarias o gneas sujetas a fuertes presiones y temperaturas (por debajo de la temperatura de

2.1 Rocas gneas

2.1.1 Modo de formacin y clasificacin generalLas primeras rocas gneas se formaron por enfriamiento y solidificacin (con formacinde cristales) del magma proveniente de la zona subcortical o de la fusin de otras rocas.


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Tabla 5. I Clasificacin General de las Rocas

Clasificacin Proceso Ejemplos de rocas

IGNEAS - Enfriamiento y

consolidacin del magma

Si la consolidacin ocurre a gran profundidad las

rocas se llaman Intrusivas o plutnicas. (ejemplo,

Granito) Si se presenta en o cerca de superficie las

rocas se llaman Extrusivas o Volcnicas. Estas

ltimas pueden ser:

Efusivas (lavas, como el Basalto) o

Explosivas (Piroclastos como la Toba)

SEDIMENTARIAS

Dos clases:

1. Clsticas:

- Fragmentos (clastos) de

roca alterada de varios

tamaos, se acumulan, se

consolidan y se litifican

2. No clsticas

- Precipitados qumicos u

orgnicos que se acumulan y

litifican, o que se concentran

a partir de una solucin.

Si el tamao de las partculas clsticas es mayor

de 0.06 mm (fraccin gruesa), las partculas se

litifican debido principalmente a que se aglutinan

por un cementante. (ejemplo, Arenisca)

Si el tamao de las partculas clsticases menor de

0.06 mm (fraccin fina), las partculas se litifican

debido principalmente a que se consolidan

diagenticamente (ejemplo, Lutita) .

Si los precipitados se acumulan se forman rocas

como las Calizas o el Chert.

Si los precipitados se concentran por evaporacin

del solvente, se forman las evaporitas como la Sal

y el Yeso.

METAMRFICAS - Recristalizacin de otras

rocas (cambio en estado

slido) por accin de

elevadas temperaturas y

presiones.

Metamorfismo Regional: Grandes presiones

debidas a sobrecarga de sedimentos y fuerzas

desequilibradas de origen tectnico. (ejemplo

Pizarras, filitas, cuarcitas)

Metamorfismo de Contacto: por reacciones

qumicas en las aureolas de contacto de rocasplutnicas. (ejemplo, algunos tipos de Pizarras)

Metamorfsmo Dinmico: en zonas de falla

(ejemplo, Milonita)


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De acuerdo con su origen las rocas gneas se clasifican en (1) Plutnicas o Intrusivas:cuando el magma se emplaza o encaja en otras rocas y su enfriamiento ocurre a granprofundidad; (2) Volcnicas o extrusivas, en este caso se originan en erupcionesvolcnicas y pueden ser: (2.1) Efusivas, si el magma se enfra cerca de superficie o en

superficie despus de perder gran parte de sus gases (lava) y escurrir desde los aparatosvolcnicos; o (2.2) Explosivas, llamadas tambin Piroclsticas, a partir delenfriamiento y acumulacin de fragmentos incandescentes arrojados por los volcanes,principalmente los de actividad violenta. Las rocas intrusivas y efusivas son masivasen contraste con la piroclsticas que son fragmentarias semejantes a las sedimentarias.

2.1.2 Rocas Igneas Intrusivas y Efusivas

Segn una teora propuesta por N. L. Bowen, las rocas gneas se formaron en su mayorapor enfriamiento diferencial y cristalizacin fraccionada del magma.

La serie de Bowen (Figura 2) muestra el orden de cristalizacin de los minerales amedida que el magma se enfra. Los minerales que cristalizan primero y a altas

temperaturas (1200C), corresponden a los niveles superiores de la serie, en tanto que losde niveles inferiores lo hacen al final del proceso a bajas temperaturas (800C).

Los minerales ferromagnesianos, (olivino-biotita) constituyen una serie discontinua,producto de cambios abruptos en su composicin y poseen formas cristalinasindividualmente diferentes, en tanto que las Plagioclasas (albita-anortita) conforman unaserie continua, con la misma forma cristalina, resultado de un reemplazo progresivo deSodio (Na) por Calcio (Ca).

Figura 5. 2 Serie de reacciones de Bowen

Estamos familiarizados con la formacin de cristales de hielo cuando el agua se congela pordescenso de temperatura. En el caso de la cristalizacin diferencial del magma la situacin es

800C

1200C


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bastante ms compleja: abarca, segn se expuso, un intervalo de temperaturas entre 1200C y800C aproximadamente y se van formando minerales distintos a diferentes temperaturas.

A medida que disminuye la temperatura del magma los iones pierden progresivamente sumovilidad y se van acercando hasta que a una cierta temperatura se unen en forma ordenada

dando lugar a cristales. Los primeros tomos que se unen son los de silicio y oxgeno paraformar tetraedros de slica, estructura bsica de los silicatos. En la medida que la temperaturasigue bajando, los tetraedros se unen entre s o con otros tomos para formar diferentes tiposde cristales minerales. Cuando todo el magma se transforma en una masa slida de cristales (ovidrio), se habr formado una roca gnea.

A medida que se van formando rocas que contienen minerales de la parte superior de la seriede Bowen, la fase lquida residual del magma es cada vez ms pobre en hierro y magnesio yms rica en slice (SiO2) y lcalis (Na, K). De este modo, cuando predominan minerales de laparte superior de la serie de Bowen, se generan rocas plutnicas de tipo gabro si stas seforman a profundidades, o rocas volcnicas del tipo basalto, en el caso de que los cristaleshayan solidificado, en superficie.

De manera similar, si los minerales constitutivos de la roca pertenecen a los nivelesintermedios de la serie, las rocas resultantes son del tipo diorita,. si formadas en profundidad,o andesita si en superficie. Finalmente, cuando minerales de la parte baja de la serie deBowen son los dominantes, se produce Granito, si la cristalizacin ocurre a gran profundidad,o Riolitas si sta tiene lugar en superficie.

Composicin

La composicin qumica y mineral de las rocas gneas queda determinada por el nivel detemperatura a la cual se formaron los minerales, es decir hay una relacin estrecha entre lacomposicin del magma del cual se origin la roca y su composicin, independientemente dela profundidad a la cual ocurri la solidificacin. Desde el punto de vista qumico, las rocasgneas se pueden clasificar de acuerdo con el contenido de slice (Tabla 5. II).

Tabla 5. II Clasificacin qumica de las rocas gneas

SLICE % CLASIFICACI EJEMPLOS> 66 Flsica (cidas) Granito-riolita66 - 52 Intermedia Diorita-andesita52 - 45 Mfica (bsicas) Gabro-basalto


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Textura

En el caso de las rocas gneas, el trmino Textura se refiere al tamao de los cristales(granularidad3)y a las proporciones de cristales y vidrio que posean (grado de cristalinidad4),factores que dependen de la manera como ocurri la cristalizacin. La textura es relativamenteindependiente del la composicin del magma y ms bien guarda relacin con la profundidad ala cual ocurri la consolidacin del mismo.

La textura es un reflejo del grado de cristalinidad y la granularidad. A grandes profundidadesla cristalizacn cerca a 800C y fue lenta dando lugar a rocas con solo cristales. stos songrandes (grano medio y grueso), muy bien entrabados, con una porosidad mnima. En estecaso, se forman las rocas Plutnicas como el granito y la diorita las cuales poseen texturaFaneritica.

Figura 5. 3 Clasificacin qumica y mineral

Cerca de superficie o en superficie, el magma pierde sus gases -se le llama lava- y se enfra

muy rpidamente, a temperaturas cercanas a 1200C, dando lugar a rocas volcnicas como ladiabasa o el basalto, la mayor parte de las cuales posen una mezcla de cristales con texturaafantica, de cristales no observables a simple vista. Estas rocas pueden presentar una

3Segn el tamao de la mayora de los cristales de la roca: grano fino (< 1mm); grano grano medio (1mm-5mm); grano grueso(5mm-3cm) y grano muy grueso > 3cm). Petrografa de Howel, Turner y Gilgert, 1968.4Holocristalina: roca con solo cristales, ejemplo Granito; roca con solo vidrio: Holohialina, ejemplo, Obsidiana; roca con cristalesy vidrio: hipocristalina, ejemplo Basalto. Petrografa de Howel, Turner y Gilgert, 1968.


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porosidad relativamente alta, debido a que por enfriarse tan rpido, qued gas atrapado y alsalir ste quedaron muchos vacos.

Cuando por alguna razn el magma se enfra en dos tiempos, uno lento y uno rpido, las rocasgneas adquieren una textura Porfdica, con cristales relativamente grandes llamados

fenocristales, incluidos en una masa de cristales ms pequeos o en una pasta parcial ototalmente vtrea. A las rocas correspondientes se les denomina prfidos.

Las rocas gneas poseen una fbrica cristalina masiva, es decir, de cristales fuertementeentrabados, no orientados; lo cual les imparte alta a muy alta resistencia y rigidez, sindireccionalidad en sus propiedades mecnicas. Las de grano fino (< 1 mm. de dimetro) sonalgo ms resistentes (ej.: la diabasa es ms resistente que el granito).

Las rocas gneas en general son las ms resistente y menos deformables entre todas las rocas,pero debido a su mayor porosidad, la calidad de las rocas volcnicas es ms dispersa.

Se incluyen algunos ejemplos de microfotografas de secciones delgadas, donde se aprecia latextura de las rocas gneas (Figuras 5.4 y 5.5) y en la Tabla 5. III se incluye la clasificacin

general de las rocas gneas intrusitas y efusivas.

Figura 5.4 Granito biotita: Contiene cuarzo, feldespato, biotita y algo de hornblenda. Qu: Cuarzo, B: Biotita, F:Feldespato


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Figura 5. 5 Basalto olivino: Contiene plagioclasa clcica, olivino y augita. Pl: Plagioclasa Clcica; O: Olivino; A: Augita


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TablaTablaTablaTabla 5. III5. III5. III5. III. Clasificacin General de las Rocas gneas Intrusitas y E. Clasificacin General de las Rocas gneas Intrusitas y E. Clasificacin General de las Rocas gneas Intrusitas y E. Clasificacin General de las Rocas gneas Intrusitas y E

Composicinqumica

CIDAS INTERMEDIAS B

Si02 71.5% 65.3% 61.6% 60.4% 58.2% Al2O3 14.% 16.1% 16.2% 17.0% 17.0%

Fe O 2.9% 4.4% 6.3% 5.6% 6.9% Mg, Ca, Na, K (O) 9.9% 12.1% 13.7% 14.8% 15.4%

FORMASDEYACIMIENTO

BATOLITOSLACOLITOS

PLUTNICAS

O

INTRUSIVAS 1* Granito Granodiorita Cuarzodiorita

(Tonalita)Sienita Diorita

DIQUESLACOLITOS

MANTOS

2*Granitoporfrico

Granodioritaporfrica

Cuarzodioritaporfrica Sienita Porfrica

Dioritaporfrica Gabro

VOLCN

ICAS

O

EXTRUS

IVAS 2*

Riolitaporfrica

Dacita porfrica Traquitaporfrica

Andesitaporfrica

Bapor

COLADASMANTOS

1* Riolita Dacita Traquita Andesita

Minerales esenciales

Fd K > 2/3del total de

Fd

Fd K > 10% deltotal de Fd

Fd K < 10% deltotal de Fd

Fd K > 2/3del total de Fd Fd K 2/3 del total de Fd Fd Na-Ca > 2/3 de

Fd Na Fd Na

Cz > 10% Cz < 10%

Minerales accesorios caractersticos Augita,hornblenda,

biotita,moscovita

Augita, hornblenda, biotitaAugita,

hornblenda,biotita, moscovita

Augita,hornblenda,

biotitaOliv


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2.1.3 Rocas explosivas o piroclsticas

Estas rocas se forman por acumulacin de fragmentos de roca y trozos incandescentes delava arrojados por los volcanes de actividad explosiva. A los piroclastos tambin se lesconoce individualmente como Tefra

En la naturaleza, se disponen en forma muy similar a las rocas sedimentarias en capasrelativamente horizontales. Los fragmentos tambin en este caso se clasifican portamaoscomo se aprecia en la Tabla 5. IV

Tabla 5. IV Clasificacin de la Tefra y rocas correspondientes

Material no consolidadoMaterial no consolidadoMaterial no consolidadoMaterial no consolidado TamaoTamaoTamaoTamao Material consolidadoMaterial consolidadoMaterial consolidadoMaterial consolidado

.

Tobas y Tobas de LapilliCeniza volcnica < 2 mm

Lapilli 2 mm. - 64 mm.

Bombas > 64 mm.

Aglomerados y

Conglomerados

Bloques > 64 mm. Brechas

La diferencia entre bombas y bloques tiene que ver con su origen. Mientras que las bombasson eyectadas en estado casi fundido (su forma de huso se debe al estilo aerdinmicoadquirido por friccin con el aire); los bloques son fragmentos slidos con formas angulares.

Generalmente los depsitos piroclsticos de varios tamaos alternan con mantos de lava ypresentan espesores muy considerables. Sus acumulaciones pueden alcanzar varios cientsl demetros de espesor.

2.1.4 Formas Primarias de yacimiento de las Roca Plutnicas

Las formas de yacimiento que acompaan la formacin de las rocas plutnicas puedenser concordantes o discordantes, segn se acomoden entre las capas que intruyen o lasatraviesen. En cualquiera e los dos caso adems, se consideran tabulares o masivas, sisu espesor es o no considerablemente inferior a sus otras dos dimensiones.

El Batolito (discordante-macizo) constituye la estructura plutnica de origen primarioms importantes; es de tamao muy considerable5, constituye por lo general la espina

dorsal de las cordilleras de plegamiento, est constituidos por material grantico (granito,granodiorita) y se form despus que las capas sedimentarias donde se inyect se pleg.Parece que se origina por escalonamiento del magma6o por granitizacin7.

5Mayores a 100 Km2 , si menores se les llama troncos6El magma asciende a travs de las fracturas fundiendo parte de la masa intruda en las zonas ms profundas.7Cuando la solucin magmtica se inyecta, se produce un intercambio catinico y la roca intruida se granitiza.


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Otra estructura de inters es el Dique. Es una estructura discordante-tabular compuestade generalmente de cuarzo, calcita, o algn tipo de lava. Los diques se ven expuestos enexcavaciones de taludes o tneles con mucha frecuencia.

Las restantes estructuras plutnicas: Lacolitos (macizos y concordantes) y los Mantos

(tabulares y concordantes), son ms difciles de identificar en el campo; litolgicamentese asemejan a los batolitos. En la Figura 5.6 se muestran las relaciones estructurales delas masas gneas.

Figura 5.6. Formas de yacimiento de rocas gneas

2.1.5 Estructuras primarias de las rocas gneas volcnicas

Origen

Cuando el magma asciende por fracturas u otros conductos pierde sus gases y se convierte enlava, la cual da origen en o cerca de la superficie de la tierra a las rocas volcnicas.Comprende las rocas formadas en procesos de erupciones violentas de fragmentos, conocidascomo rocas piroclsticas- o emisiones de lava que dan lugar a las rocas efusivas.

Las lavas varan en fluidez y viscosidad, segn su composicin de la lava, lo cual habr de

reflejarse en el carcter de los productos y en la expresin morfolgica de las masassolidificadas.

Las lavas cidas como la riolita, proceden de magmas ricos en slice y voltiles y son decarcter explosivo, por lo que son expulsadas con gran violencia, desprendiendo fragmentosde roca de los bordes de los conductos y arrojando muy alto y muy lejos los productospiroclsticos asociados. Por su menor fluidez -mayor viscosidad- originan geoformas derelieve fuerte.


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Con mucho mayor frecuencia, las rocas piroclsticas se originan en erupciones explosivas, esdecir, expulsin de fragmentos incandecentes que vara segn su carcter y tamao y seacumulan en capas originando depsitos consolidados, que corresponden propiamente a lasRocas Piroclsticas. (Tabla 5. IV)

En contraste las lavas bsicas como el basalto, provienen de magmas pobres en slice yvoltiles, por lo que las erupciones son tranquilas y originan geoformas suaves, dada sumayor movilidad.

Tipos de estructuras primarias

Las formas bsicas de las estructurasprimarias de las rocas volcnicas efusivasse conocencomo Mantos y Coladas.

Los Mantos son formaciones estratiformes producidas en efusiones terrestres o submarinas,en tanto que las Coladas son formaciones originadas como rellenos de valles u hondonadas.

Estructura interna de los mantos y coladas

Durante la solidificacin y enfriamiento de las lavas se forman grietas de retraccin las cuales,en el caso de los mantos y coladas de basaltos dan origen al Disyuncin columnar debido aque en este caso la lava se enfra y se contrae a partir de centros de enfriamiento en tresdirecciones convergentes a 120. (Figura 5.7)

Figura 5.7 Disyuncin columnar de los basaltos

Mantos de PiroclastosResultan de erupciones explosivas asociadas principalmente a lavas cidas, con expulsin debombas, escoria, pmez, lapillis, arena volcnica, ceniza y fragmentos de roca arrancados delas paredes de la chimenea volcnica; asociadas principalmente a erupciones terrestres. En laserupciones marinas la carga de masa de agua impide la difusin de los piroclastos; se cree que


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a ms de 2 Km de profundidad la presin de la columna de agua supera la presin crtica delvapor de agua que moviliza la masa de piroclastos. En la eyeccin al aire, debido a unmecanismo de diferenciacin gravitacional, cerca del crter se acumula la porcin mas pesadade bloques y fragmentos; ms tarde y ms lejos los trozos menudos y livianos vitrificados

como la cenizas. Se forman as mantos estratiformes de gran espesor cuyas dimensionesdisminuyen a partir del centro de erupcin; para cada manto la dimensin de las partculasdisminuye hacia el tope en forma menos precisa que en las capas sedimentarias. En eldepartamento de Nario, estas acumulaciones en la Meseta de Cano, se presentan una potentesecuencia de aglomerados y tobas bien cementadas expuestas en los cortes de la carreteraPasto- Popayn, a 50 km de Pasto.

Se pueden tambin formar acumulaciones tobaceo-sedimentariascomo consecuencia decombinaciones de transporte areo y terrestre que permite la incorporacin de materiales deorigen detrtico asociado a procesos de avalanchas y fenmenos parecidos como es el caso delas avalanchas de lodos y piedras (lahares) originadas en el Nevado del Ruiz, que sepultaronla poblacin de Armero en noviembre de 1985. Los lahares volcnicoscorresponden

entonces a un tipo especial de depsitos mezclados, que se forman despus de las erupciones,por lluvia o descongelamiento de los casquetes nevados, dando lugar a grandes masas de lodo,que forman flujos y avalanchas muy peligrosas. Pueden contener fragmentos gruesos opartculas pequeas, generalmente en matriz de cenizas, las cuales conforman con otrosmateriales finos, las coladas de barro que le dan gran energa a estos movimientos.

o Mantos y Coladas de Tobas e IgnimbritasEn erupciones terrestres de magma cido o intermedio tipo Dcita y Traquita, se formanaludes o riadas de emulsiones calientes de gases y piroclastos que contienen gotas, cogulos ylava saturada de voltiles, con fragmentos incandescentes de cenizas, que se mantienen ensuspensin en una nube densa de vapores de agua y gases, expulsada a gran presin por lachimenea volcnica. Estos aludes se desparraman a gran velocidad por los flancos del volcn,dando lugar a depsitos heterogneos no estratificados, acumulados como lluvias de fuego, yconstituidos por tobas. Se les conoce como IGNIMBRITAS y son frecuentes en nuestracordillera Central.

Aparatos volcnicos y tipos de volcanes

En los volcanes de Tipo Central la erupcin se produce puntualmente desde una chimenea, lacual coincide por lo general con la interseccin de grietas abruptas; estos volcanes, los mscomunes, tienen forma de cono.

En los volcanes de Tipo Fisural; la erupcin se produce linealmente desde fisuras o grietasmuy largas.

Morfologa

Las formas de los volcanes dependen principalmente del tipo de magma que los origina,(Figura 5.8). Como los magmas bsicos son ms fluidos que los cidos, los productos de laserupciones de este tipo, conforman coladas y mantosde morfologa muy suave y tipo escudo,frecuentes en Hawai. Si son de tipo fisural (frecuentes en Islandia), se forman colinas suaves


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en forma de caballete, con pequeos conos dispuestos a lo largo de las fisuras o grietas. Sellaman estratovolcanes,aquellos que arrojan mezclas de lava y piroclastos.

Por su parte los magmas cidos e intermedios, ms viscosos, son de carcter explosivo, y poresto dan lugar a conos y otras acumulaciones ms prominentes. En el cinturn de fuego del

Pacifico, es caracterstico este tipo de actividad, explosiva, asociada a la zona de compresinterrestre donde colisionan las placas tectnicas de Nazca y Amrica.

Figura 5.8 Ejemplos de morfologa volcnica: (a) Volcn en forma de escudo; (b) Estrato volcn 9 (1

lava; 2 centros parsitos de erupcin; 3 cpula; 4 capas de piroclastos).

2.1.5 Algunos comentarios sobre la calidad y el comportamiento de las rocas gneas en ingeniera

o La composicin qumica y mineral de las rocas gneas est reflejada de manerahorizontal en el cuadro de clasificacin. Las rocas cidas, como el granito y la riolita, ylas algunas intermedias como la granodiorita o la dacita, ricas en slice y lcalis,poseen tonos ms claros, son ms livianas y menos susceptibles a la meteorizacinqumica; en contraste las rocas bsicas como el basalto y la diabasa, y algunasintermedias como la diorita, ricas en hierro, magnesio y calcio, presentan coloresclaros, son ms pesadas y se altera ms fcilmente en proceso de descomposicin.Estas rocas poseen ms minerales de alteracin como clorita, sericita, talco etc),cuando estn qumicamente descompuestas y en esta condicin son ms dbiles einestables.

o En cuanto a su comportamiento frente a los agentes climticos, se debe tener en cuentael grado de meteorizacin que han alcanzado al presente. Las rocas condescomposicin avanzada, pueden contener caolinita, clorita, sericita, talco, sepentina,caolinita, ilita, montmorillonita, u otros minerales que le imparten debilidad y pobrecalidad en general, que no permiten recomendarla como material de construccin ydesmejora notablemente su estabilidad en fundaciones o excavaciones.

o La abundancia de cuarzo en el caso de los granitos, las granodioritas, las riolitas yrocas flsicas mejantes, limita su uso como materiales para carpetas asflticas, debido a


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que el cuarzo posee alta afinidad por el agua y repele los asfaltos, originndose asproblemas de adherencia.

o Rocas plutnicas o volcnicas como las anteriores (ricas en cuarzo) son muy abrasivaslo cual encarece su perforacin y excavacin.

o

Muchas lavas como las andesitas y riolitas y algunos basaltos, contienen cantidadesimportantes de vidrio lo cual las demerita para su uso en concretos, dado a la tendenciade los lcalis de los cementos a reaccionar con la slice y producir expansin ydeterioro del concreto.

o Tambin el alto contenido de vidrio afecta el ndice de forma de las rocas volcnicas,algunas de las cuales producen fragmentos astillosos y alargados en la trituracin.

o En realidad, en el caso de ambos tipos de rocas se desarrollan perfiles de meteorizaciny stos son ms espesos y diferenciados en nuestro medio, en el caso de las rocasgneas plutnicas cidas, como las expuestas en el Batolito Antioqueo. Es en estecaso donde con ms frecuencia se presentan situaciones particulares de inestabilidad enlas excavaciones, debido principalmente al patrn particular de flujo de agua en loshorizontes saprolticos.

o Las rocas gneas poseen en general una textura cristalina masiva, con cristalesenrgicamente entrabados, y con una muy limitada presencia de poros intergranulares,lo que les confiere alta resistencia y poca deformabilidad. Bajo estas circunstanciasestas rocas en estado fresco (no descompuestas) y sano (no degradadas mecnicamenteen zonas de falla) constituyen excelentes fundaciones para obra de ingeniera y engeneral materiales de buena calidad para pavimentos, concretos y otros usos, salvo elcaso de las limitaciones expuestas anteriormente.

o En muchas lavas, el enfriamiento fue tan rpido que no permiti el escape de gas, y lasrocas formadas, es el caso de algunos basaltos y riolitas, pueden poseer una porosidadrelativamente alta, que reduce su resistencia y su calidad en general.Solo las diabasasson muy poco porosas y en consecuencia, ms resistentes y menos deformables entrelas volcnicas e gneas en general.

o Debido a su carcter masivo las rocas gneas plutnicas y las diabasas entre lasefusivas, poseen un alto ndice de forma, es decir que producen agregados de tamao yforma uniformes cuando se trituran para se usados en pavimentos o concretos. Se haobservado sin embargo que el basalto, si est algo descompuesto, se astilla en latrituracin, lo cual desmejora su ndice de forma.

o Entre los depsitos volcnicos de edad reciente se pueden presentar situaciones decomportamiento, en principio inesperadas, debido a la marcada anisotropa que ofrecenlas secuencias de lavas, piroclastos y flujos de lodo de origen volcnico. En estascircunstancias estos depsitos podran no soportar cargas desadas como presas u otrasestructuras grandes. (F. G. Bell, 1992). Estas mismas secuencias originan laderas muyinestables, especialmente si las rocas estn descompuestas y afectadas tectnicamente.

o Los depsitos piroclsticos en particular proveen condiciones extremadamentevariables en su comportamiento geotcnico debido a sus altas variaciones deresistencia, durabilidad y permeabilidad. As por ejemplo, mientras muchosaglomerados poseen alta capacidad portante y baja permeabilidad, las cenizasvolcnicas son siempre dbiles y en algunos casos muy permeables. Una situacinparticularmente desfavorable se presenta en cenizas previamente secas que se saturen;


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en esa condicin la relacin de vacios decrece significativamente y se convierte en unmaterial muy inestable en fundaciones y excavaciones.

o En las lavas de basaltos se presentan rasgos estructurales como diaclasamientocolumnar (asociado a los mantos de lava), cavidades, inclusive tneles (asociadas a

coladas de lava) y estructura interna vesicular, en la parte superior de los cuerpos delava, los cuales deben ser adecuadamente considerados en los diseos geotcnicos delos proyectos.

2.2 Rocas SedimentariasLas rocas sedimentarias son de dos tipos: Clsticas y no Clsticas. Las rocas clsticasse formaronpor alteracin fsica o qumica de rocas preexistentes (incluyendo las sedimentarias mismas), eltransporte por accin del agua, el viento o el hielo de trozos desgastados de cristales y rocaspreexistentes, o pedazos de conchas, y su posterior sedimentacin y litificacin. Por su parte lasrocas no clsticas, se originaron de compuestos qumicos y orgnicos, que precipitaron formandocristales o una combinacin de cristales y restos orgnicos preservados, o a partir de procesos de

evaporacin en medios acuosos ricos en sulfatos y carbonatos disueltos.

ROCAS CLSTICAS

2.2.1.1 Meteorizacin y Erosin

Los productos de desintegracin mecnica (fragmentos de roca, cuarzo, o feldespato, por ejemplo), ydescomposicin (caolinita, clorita, sericita, y otros minerales provenientes de la descomposicin deotras rocas), quedan expuestos a los agentes de erosin y transporte, que los acarrean hasta las cuencassedimentarias.

En el proceso de transporte los fragmentos de la fraccin gruesa son desgastados y redondeados,adems de que se seleccionan por tamaos y se segregan qumicamente de las partculas de la fraccin

fina, ms livianas y por lo general laminares. En esta condicin se acumulan selectivamente junto conlas sustancias disueltas evacuadas de la fuente. La sedimentacin ocurre gradualmente, y los clastos sedepositan en capas horizontales, donde alternan clastos de diferente composicin y la gradacin.(Tabla 5. V)

Tabla 5. V . Clasificacin de los clastos por tamao

ombre e integracin del sedimento Dimetro (mm)

Fraccin Gruesa: ej: pequeos fragmetos decuarzo, feldespato y otros productos dedesintegracim mecnicaGrava > 2 mmArena 2 mm a 0,06 mmFracccin Fina: ej: caolinita, clorita, sericita yotros productos de descomposicin

Limo 0,06 mm a 0,002mm

Arcilla < 0,002 mm


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2.2.1.2 Litificacin

Este proceso comprende un conjunto de transformaciones conocidas como cambios diagenticos, loscuales comprenden: cementacin, consolidacin y/o compactacin y recristalizacin. Aunque puedepredominar un de estos cambios en la litificacin, se les debe considerar concurrentes.

Cementacin: Comprende el aglutinamiento de los clastos o detritos mediante algn cementomineral, el cual puede ser silceo, calcreo, o ferruginoso, en orden decreciente de calidad. Elcemento mineral cristaliza en los vacos de los fragmentos, precipitndose primero sobre lasuperficie de los granos y rellenando despus los vacos entre ellos.

Consolidacin y/o Compactacin: Estos cambios se deben al efecto de la sobrecarga por losedimentos que se van acumulando, obligando a que las capas, unas ms que otras, se densifiquenexpulsando el agua a lo largo de las capas ms permeables. Recristalizacin: Comprende la formacin de nuevos minerales en los vacos, mejorando el

contacto entre las partculas mediante un efecto de soldadura que sutura los granos, y elprecipitado de soluciones minerales que recristalizan en forma de slice provocando unsobrecrecimiento de los granos y una cementacin adicional muy efectiva, a travs de suentrabamiento.

Los cambios diagenticos afectan de manera diferente a los sedimentos de la fraccin gruesa y a lossedimetos de la fraccin fina, como se explica y aprecia en las Figuras 5.9 y 5.10.

Figura 5.9. Esquema que muestra la fbrica de depsitos naturales de arcilla y arena. (a) Arcilla ensuspensin durante el transporte; (b) Depsitos de arcilla sujetas a atraccin cara-borde en depsitosmarinos; (c) Estructura floculenta de algunas arcillas marinas; (d) Estructura dispersa de sedimentosconsolidados de arcilla; (e) Granos de arena con matriz fina; (f) Arena uniforme; (g) Granos de arenabien empaquetados; (h) Contactos de granos de arena suturados en un depsito profundo.


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Figura 5.10. Arenisca cuarzosa, se muestra el entrabamiento entre los granos causado por disolucinde slica en los contornos entre los granos originales de cuarzo (g) durante la diagnesis. Los materiales

disueltos son precipitados como slica la cual se aglutina alrededor de los granos, formando nuevocemento (sc), y reduciendo de esa manera la porosidad original. La porosidad original tambin sepuede reducir por revestimientos de hematita alrededor de los granos originales (h). De todas manerasquedan vacos (p).

Tipos de rocas clsticasLos tipos de rocas clsticas difieren segn la fracin de donde provienen los clastos.Fraccin gruesaLa mayor parte de los clastos de esta fraccin son tridimensionales y poseen un tamao superior a 0.06mm; provienen de meteorizacin mecnica o fsica de otras rocas y por lo tanto guardan mucharelacin mineralgica con la roca parental. A partir de fragmentos tamao grava (tamaos defragmentos mayores de 2 mm), constituidos por fragmentos de roca, cuarzo, minerales

ferromagnesianos, feldespato, mica y algunos minerales de alteracin, se forman los conglomerados,poraglutinamiento de clastos redondeados con algn cemento mineral, (el redondeamiento revela unbuen desgaste en el proceso de transporte) y las brechas, por aglutinamiento de clastos angularestamao grava por algn cemento mineral (la falta de redondeamiento revela poco desgaste en elproceso de transporte).

A partir de fragmento tamao arena, constituidos mineralgicamente de modo similar a lasconglomerados, se forman las areniscas.Estas pueden ser de 3 tipos: ortocuarcita, conformada porgranos de cuarzo unidos fuertemente con cemento silceo, es la de mejor calidad; arcosa, es unavariedad de arenisca rica en feldespato, el cual no ha alcanzado a descomponerse a arcilla en el procesode meteorizacin; en tanto que la grawaca,es una arenisca formada a partir de cuarzo, feldespato yfragmentos de roca, en una matriz de grano fino.

Los conglomerados, las brechas y las areniscas derivan su calidad y comportamiento en ingenieraprincipalmente, de la calidad del cementante(slice, calcita, xidos de hierro en orden decreciente decalidad) y del grado de empaquetamient; con un buen empaquetamiento los clastos se agrupan de talmanera que estn muy juntos, lo que se traduce en mayores reas de contacto entre las partculas y unaporosidad relativamente baja, lo cual les confiere mayor resistencia y coherencia.


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o Fraccin FinaLos clastos de esta fraccin poseen un tamao menor a 0.06 mm. Fraccin limoentre 0.06 mm y 0.002mm (partculas redondeadas) y fraccin arcilla, menor de 0.002 mm (lminas). La mayor parte de laspartculas de esta fraccin, en especial las lminas de arcilla, provienen de meteorizacin qumica deotras rocas; en consecuencia su composicin mineral es diferente a la de la roca parental (caolinita,

illita, montmorillonita) o hidromicas (clorita, sericita), principalmente.

A esta fraccin fina se le denomina lodo por los gelogos, y rocas lodosas o lutitas a las rocassedimentarias provenientes de su consolidacin diagentica. Con baja consolidacin diagentica seforman las arcillolitas, lodolitas y limonitasde baja consolidacin; con alta consolidacin diagenticase forman los shales arcillosos y lodosos y limonitas de alta consolidacin; y en la transicin almetamorfismo se forman las argilitas

Con respecto a la calidad y comportamiento de las lutitas en ingeniera, se debe considerar dosaspectos: sus caractersticas mecnicas (resistencia, deformabilidad, permeabilidad) y su durabilidad.

Las arcillolitas, lodolitas y limonitas, comunes en el Terciario, son poco resistentes y son muydeformables. Los shales y las limonitas silceas, abundantes en el Cretaceo, son ms resistentes y

menos deformables; y las argilitas, comunes en el Paleozoico, son las de mejor calidad ycomportamiento, si bien no se les considera lutitas, en sentido estricto.

Las ms durables entre las rocas lodosas o lutitas, son los shales lodosos cementados con slice ocalcita y las limonitas silceas, es decir que la durabilidad de las lutitas depende principalmente de lacalidad del cemento mineral. En la tabla 5. VI se muestra la relacin entre las fracciones clsticas ylas rocas derivadas

Tabla 5. VI. Clasificacin de los clastos por tamao

ombre e integracin del sedimento Dimetro (mm)

Fraccin Gruesa

Grava > 2 mm Conglomerado y

brechaArena 2 mm a 0,06 mm Arenisca

Fracccin Fina:

Limo 0,06 mm a 0,002 mm Lutita oroca lodosaArcilla < 0,002 mm

En la Figura 5.11 se comparan diferentes texturas de rocas sedimentarias. En el caso de la ortocuarcita(a) se presentan casi exclusivamente, granos de cuarzo con un buen entrabamiento mientras que en lagrawaca (b) hay variedad mineralgica y abundante matriz, lo cual puede reducir la calidad de la roca.

La cementacin es el factor ms importante para la litificacin, en el caso de la fraccin gruesa que da

lugar a los conglomerados y las areniscas, en tanto que, la consolidacin es ms efectiva en la fraccinfina de los limos y las arcillas, de la cual se originan las lutitas. En ambos casos los clastos seaglutinan con algn cemento mineral.


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(a)

(b)

Figura 5. 11. Contraste textural entre (a) Ortocuarcita -arenisca madura- y (b) Grawaca -areniscainmadura-

En la Tabla 5. VII se presenta la clasificacin de las rocas lodosas o lutitas segn el grado deconsolidacin diagentica. Se incluye la argilita que en realidad se debe considerar como una roca detransicin al metamorfismo.

Tabla 5. VII. Clasificacin de las lutitas, segn el grado de consolidacin diagentica

Material no consolidado

Arcilla Lodo LimoGrado de consolidacin

Baja consolidacin Arcillolita Lodolita LimolitaAlta Consolidacin Shale arcilloso Shale lodoso LimolitaMuy alta consolidacin Argilita

En los shales, la consolidacin es tan fuerte que se presentan fenmenos de flujo plstico de los cualesse deriva la laminacin. Estas rocas presentan lminas entre 5 mm. y 1 cm. de espesor. En laslodolitas y arcillolitas, la consolidacin es inferior, las lminas son ms gruesas y se aprecia un patrnde degradacin mecnica muy particular, debido a la presencia de fragmentos subesfricos queconstituyen elementos dbiles. (Figura 5.12)


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Figura 5.12 (a) Shale; se aprecia muy bien la laminacin. (b) Lodolita o arcillolita. Adems de ladebilidad a lo largo de los planos de las capas, estas rocas poseen estructuras esfricas que dan lugar auna fragmentacin que produce nueces al desmenuzar muestras alteradas hdricamente. Estasestructuras revelan su contenido calcreo o silceo.

2.2.2 Rocas sedimentarias no clsticas

Rocas sedimentarias no clasticas (orgnicas o qumicas) se forman a partir de acumulaciones deorganismos o por accin de precipitados qumicos de soluciones en cuencas sedimentariascontinentales y marinas. De estas rocas son importantes las siguientes:

Calizas Orgnicas (Biomicrita o Bioesparita)

Son calizas formadas por la acumulacin de restos orgnicos, principalmente calcreos, que no hansido transportados previamente. Existen numerosas variedades segn el constituyente principal:calizas de algas, calizas coralinas, etc. Estas calizas fueron creadas por la accin de plantas y animalesque extraen carbonato de calcio del agua, el cual es posteriormente incorporado a su esqueleto ycuando el organismo muere, este carbonato de calcio preservado se acumula. Los arrecifes coralinos dehoy, de algas, moluscos y corales, constituye la materia prima de tales acumulaciones.

Calizas Cristalinas (Micritas)

Son calizas de grano sumamente fino de carbonato de calcio (calcita microcristalina) depositadoqumicamente como lodo en lagos y mares. La pricipitacin inorgnica de carbonato de calcio puedeproducirse por cualquier fenmeno que reduzca el contenido de anhidrido carbnico del agua, comouna disminucin de la presin o el incremento de temperatura por ejemplo. Los pequeos cristales sepresentan enrgicamente entrelazados, como en el caso de las rocas plutnicas, ensamblados de talmanera que quedan muy pocos poros intergranulares visibles.

Dolomitas y Calizas Dolomticas.

Formadas apartir de calizas o lodos calcreos no consolidados y alterados; compuestos por uncarbonato doble de magnesio y calcio.

MargasSon calizas que contienen cantidades importantes de arcilla.

Lidita.

Esta roca silcea se presenta de dos maneras: en forma de sedimentos compactados de palo,calcedonia y cuarzo criptocristalino o microcristalino, en cuyo caso se trata de la variedad llamada


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Chert; o como Flint que consiste en mdulos de calcedonia y cuarzo criptocristalino frecuente encalizas y lutitas. Tambin el Flintcomo el Chertprovienen de caparazones y precipitados qumicossilceos.

Plner

Esta roca abundante en secuencias sedimentarias el cretceo en Colombia, corresponden a liditascontaminadas con arcilla.

Evaporitas:

Rocas sedimentarias que contienen sales solubles de precipitacin formadas por evaporacin. Las rocasms comunes de este tipo son el yeso, la anhidrita (sultafo de calcio hidratado y no hidratado,respectivamente) y la sal comn .(cloruro de sodio)

En la Tabla 5.VIII se presenta la clasificacin de las rocas sedimentarias, donde se destacan algunascaractersticas mineralgicas y de importancia en ingeniera de mucho inters.

2.2.3 Formas de yacimiento

Las rocas sedimentarias en el momento de su formacin forman estratos o capas las cualesposteriormente se pliegan para formar montaas de plegamiento. Las capas presentan diferente espesory composicin lo cuan desde el punto de vista de ingeniera se traduce en marcar contrastes de rigidezo ductilidad, permeabilidad y resistencia. Los buzamientos de las capas son variables pero en generalentre ms jvenes, los estratos tienen inclinaciones ms suaves y en general estn menos deformados.. La estratificacinconstituye la forma de yacimiento bsico de las rocas sedimentarias, es decir, ladisposicin de stas en estratos o capas superpuestas, con espesor y litologa relativamente uniforme.La separacin entre estratos puede definirse por la presencia de granos minerales de diferentecomposicin o tamao, o cierto tratamiento del tope o la base de cada estrato, adquiridos en los brevesintervalos en que se interrumpe el depsito; tales como ligera oxidacin o la impregnacin de salesferruginosas.

Los estratos son originalmente horizontales pero pueden ser algo inclinados en los bordes de las

cuencas, donde adems se pueden acuar o ser lentiformes. Su espesor es muy variable; en el caso deque no sobrepasen un centmetro de espesor se les denomina laminas. Los shales o alguna areniscascon muchas laminas, se describen como rocas laminadas.

Estructura Interna.

En un estrato los fragmentos minerales alargados o planares de las rocas clsticas (micas o hidromicaspor ejemplo), pueden tener una cierta orientacin preferencial, o presentar microestratos, es decircapitas muy delgadas en disposicin paralela. Cuando estos microestratos se presentan en posicinoblicua respecto de la disposicin paralela general, se dice que el estrato posee estratificacin cruzada.

En la superficie de algunos estratos se observan huellas que esculpen las olas o marcas de oleaje; enotros, vestigios del secado ogrietas de desecacin.


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ombre de la rocaTamao departculas

Material no consolidado Caractersticas de ingeniera

ROCASSE

DIMETARIASCLSTICAS

COGLOMERADO64 mm.A2 mm.

Detritos de cuarzoy fragmentos deroca tamao grava,

cementados

FragmentosRedondeados La calidad de las areniscas y los

conglomerados es mejor en la medida queestas rocas estn mejor cementadas(cemento silceo/calcreo/ferruginoso),

posean mayor proporcin de granos deesqueleto/matriz y mejor empaquetamiento(si los granos del esqueleto componen msde 2/3, hay entrabamiento). Las areniscasson de mejor calidad mientras ms antiguas

BRECHA

Fragmentos

Angulosos

AREISCA2 mm.A0.06 mm.

Detritos de cuarzo y otros mineralestamao arena cementados

AREISCA CUARZOSA Cuarzo predominanteAREISCA ARCOSICA Cuarzo y feldespato Na-Ca > 25%

GRAWACAFragmentos de roca, cuarzo yfeldespato Na - Ca > 10%

LUTITA

A

umentalaconsolidacindiagentica

(Partculasdelimoylminasdearcillaconsolidadas-

cementada

s)

ARCILLOLITA

LODOLITA

LIMOLITA

Arcilla

Limo

0.06 mm a0.002mm

< 0.002mm

Baja consolidacindiagentica < 10%lminas

Arcilla

Limo-arcilla

Limo

La calidad de las lutitas es mejor mientrasmayor sea la consolidacin diagentica.

Las ms consolidadas son ms resistentes.La laminacin de estas rocas producedireccionalidad de las propiedadesmecnicas. Su durabilidad depende de lacalidad del cemento. Las ms antiguasestn por lo general ms consolidadas.

SHALE

ARCILLOSO

SHALELODOS

O

LIMOLITA

Alta consolidacindiagentica > 10%lminas

Arcilla

Limo-arcilla

Limo

ARGILITA

Muy altaconsolidacindiagentica.

No laminada

Transicin ametamor-fismo

CALIZA CLSTICA Clastos calcreos Buena calidad si no contiene arcilla

ROCASSEDIMETAR

IAS

QUMICASYORGICAS CALIZA AFATICA

CALIZA BIGEA

DOLOMITA Y CALIZA DOL.

Cristales diminutos de calcita, restosde esqueletos orgnicos, reemplazo

de Ca por Mg en calizas

Son rocas de buena calidad; la variedadafantica constituye un excelente material

de construccin si no posee impurezasCHERT (Lidita)

Precipitados silceos de palo,calcedonia y cuarzo afantico.

Muy frgil y con frecuencia poroso; usomuy limitado; abrasivo

EVAPORITAS SAL

Concentracin por evaporacin delagua en el medio marino.

Las propiedades geotcnicas de estas rocasson poco conocidas. Son por lo generalsolubles principalemente la sal.

YESO

AHIDRITA

OTRAS

VARIEDADES

DE

ROCASSEDIMETARIA

PLER

Mezclas de slice y sedimentos finos; semejantes a las liditas pero de inferiorcalidad

MARGA Roca de composicin y calidad intermedia entre la caliza y la lutita

CARBRestos vegetales y orgnicos turba/hulla/lignito/antracita (De menor a mayorcalidad)

Tabla 5. VIII Clasificacin de las Rocas Sedimentarias


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En la Tabla 5. IX se presenta una clasificacin simplificada de las rocas sedimentarias

Tabla 5. IX Clasificacin simplificada de las rocas Sedimentarias

Clasificacin/Yacimiento

Proceso Ejemplos de rocas

SEDIMENTARIAS

EstratosLminasLentes

- Fragmentos (clastos):Fraccin gruesa FG- >0.06mm: de roca fresca oFraccin Fina FF- 0.002mm-0.06mm de rocadescompuesta), a seacumulan y se litificanpredomina

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