Introducción a la Geología de Materiales

Características de un Ciclo Geológico

Un ciclo geológico se caracteriza por ser:

1. Erosión de los materiales existentes en la superficie.
2. Evolutivo.
3. Repetitivo.
4. Lento.
5. Irreversible.

Minerales

Un mineral es un conjunto formado de manera natural de elementos químicos. Se pueden formar por:

1. Una solución.
2. De un gas.
3. De una masa en fusión.
4. Recristalización de minerales ya existentes.

Pueden ser cristalinos o amorfos.

Rocas

Una roca es un cuerpo originado de forma natural, constituido por minerales de la misma o distinta naturaleza (heterogéneas). Pueden ser simples o compuestas.

Se clasifican en:

• Ígneas: Intrusivas, filoneanas y extrusivas.
• Sedimentarias: Formación mecánica, química, orgánica o volcánica.
• Metamórficas.

Rocas Ígneas: Origen y Magma

Las rocas ígneas están ligadas a problemas complejos del origen de los magmas y la estructura de la Tierra. Cuando la temperatura desciende, el magma se cristaliza y da lugar a las rocas ígneas. La cámara magmática está a 50 k y el 95% de 10 k.

Minerales Principales

Cuarzo

Bióxido de silicio, muy resistente. Sus propiedades son:

• Dureza elevada.
• Resistencia a la compresión.
• Estabilidad ante los ácidos y la meteorización.

Es muy difícilmente atacable por vía mecánica o química, manteniéndose casi inalterable.

Feldespato

Son los silicatos más abundantes (elemento + silicio + oxígeno), muy difundidos, constituyendo 2/3 de la masa de la roca, presentes en rocas eruptivas y pizarras cristalinas.

Tipos:

• Ortosa.
• Plagioclasas (feldespato sódico, feldespato cálcico).

Son menos resistentes (d=6) y estables. Se alteran bajo la influencia del agua.

Micas

Filosilicatos. Tienen un espesor de hoja de 10∆. Son silicatos de estructura compleja e hidrófilos, con baja dureza (Moscovita, Biotita).

Efectos en las rocas:

• Disminuyen su resistencia mecánica.
• Aceleran su meteorización.
• Complican su pulimento.
• Se exfolian con facilidad.

La existencia de agua entre las hojas produce hinchamiento.

Rocas Ígneas Intrusivas o de Profundidad

Granito

Roca formada por un proceso de enfriamiento lento y a gran profundidad del magma, que llegó a la superficie de la corteza terrestre por destrucción de capas superiores.

Composición

• Cuarzo: Del 20 al 40 %. Comunica dureza. Se presenta en placas grisáceas.
• Feldespato: 15 al 55 %. Da color característico y facilidad para trabajarlo.
• Mica: 5 al 10 %.

Tamaño de Grano

• Grueso: ≤ 5 granos.
• Medio: 6 a 20 granos.
• Fino: ≥ 21 granos.
• Muy fino: No se puede contabilizar.

Denominación

Se basa en el Nombre tradicional o comercial, Familia o grupo petrológico, Color característico y Lugar de origen.

Propiedades

• Son duras (6-8).
• Se deja trabajar bien.
• Admite un duradero pulimento y brillo.
• Pequeña porosidad, por lo que su resistencia al frío es aceptable.
• Buena resistencia a los agentes atmosféricos.
• Resistencia débil a las variaciones bruscas de temperatura.

Se agrieta a temperaturas superiores a 600 ºC. El calor produce cambios de color.

Defectos del Granito

Incluyen la caolinización de los feldespatos. El anhídrido carbónico descompone la mica, transformándola en clorita. Se ven afectados al desplacado por cristalización de sales.

Datos Técnicos

• Resistencia a compresión: 80 a 270 N/mm².
• Resistencia a flexión: 10 a 20 N/mm².
• Absorción: 0,1 a 0,7 % en peso.
• Densidad aparente: 2,6 a 2,7 grs/cm³.
• Densidad real: 2,7 a 3,0 grs/cm³.

Aplicaciones

Cantería, piedra triturada, piedra serrada (losas), ingeniería.

Otras Rocas Granitoides

Sienita, Diorita, Gabro. Son rocas de estructura granuda, de grano medio a grueso, formadas del mismo magma que los granitos. También se incluye la Serpentina.

Rocas Ígneas Filoneanas

Presentan las mismas propiedades y aplicaciones que el granito.

Rocas Ígneas Extrusivas

Propiedades

• Manifiestan cierta anisotropía en las propiedades mecánicas.
• La masa fundamental es compacta (microcristalina) o amorfa.
• Abundancia de pequeñas cavidades con porosidad y superficies muy rugosas y ásperas.

Rocas volcánicas: Riolita, Traquita, Fonolita.

Si el enfriamiento ha tenido lugar de un modo muy rápido, no se forma ningún cristal, la masa es amorfa, dando lugar a los vidrios volcánicos (Perlita, Piedra pómez, Basaltos).

Rocas Sedimentarias

Se forman siempre a partir de restos de materiales rocosos.

Fases de Formación

1. Meteorización: Destrucción de rocas sólidas.
2. Transporte.
3. Sedimentación.
4. Consolidación y formación de las rocas.

Formación Mecánica

Incluye procesos hidrógenos y eólicos, como los cantos estriados.

Tipos de Partículas

Las partículas pueden estar:

• Disgregadas.
• Semidisgregadas (terrenos).
• Compactadas por simple presión.
• Aglomeradas por cementos naturales.

Las partículas disgregadas o incoherentes incluyen:

• Cascajo: Guijarros de aristas afiladas.
• Cantos rodados: Material rocoso de aristas redondeadas.

El conjunto de rocas incoherentes se llama zahorra o revoltón.

Clasificación de Áridos

• Áridos Gruesos: Bloques, cantos o guijarros, grava, gravilla, garbancillo.
• Áridos Finos: Arenas.
• Sedimentos: Polvo y limo, arcilla, coloides.

Arenas

Granos inferiores a 4 mm.

Naturaleza

Cuarzo, Sílice, Feldespato, Caliza.

Tamaño

Arena gruesa, Arena media (de 1 a 2,5 mm), Arena fina.

Origen

• De mina, De río, Marinas.
• Las de duna son muy finas.
• Arenas virgen: Provienen de las rocas que se están desmenuzando en la actualidad.
• De miga: Arena algo arcillosa.
• Detrítica: Arena procedente de la desintegración de rocas.

Propiedades

Deben estar exentas de arcilla, mica y material orgánico.

Rocas Arcillosas

Se forman por la meteorización de las rocas feldespáticas.

Tipos

• Caoliníticas: La arcilla, cuando se encuentra en estado puro, se llama caolín y es de color blanco.
• Montmorillonita.
• Ilíticas: Son las más corrientes.
• Marga: Arcilla rica en cal.

Propiedades

Son untuosas, suaves al tacto y exhalan olor a tierra húmeda al echarles el aliento. Adquieren cierta cohesión y estructura hojosa paralela.

Aplicaciones

No tienen aplicaciones directas en la construcción, pero ayudan a fabricar productos cerámicos y cemento.

Rocas Coherentes (Por Compresión y Aglomeración)

• Arena → Arenisca.
• Canto rodado → Pudingas.
• Gravas y gravillas → Brechas.

Brechas

Se forman cuando los fragmentos son de aristas vivas.

Pudingas

Formadas por aglomeración de fragmentos redondeados, compactados por cementos naturales.

Areniscas

Es la roca sedimentaria más abundante.

Tipos:

• Silícea o cuarzosa.
• Calizas.
• Arcillosas.
• Ferruginosas.
• Arcosa.

Formación por Precipitación Química

Se forman por la precipitación de elementos o sales disueltas en la cuenca de sedimentación.

Yeso

Roca muy blanda (dureza 2). Es algo soluble en agua.

• Densidad aparente: 2.6 grs/cm³.
• Resistencia a compresión: 6 N/mm².

Caliza Química

• Travertinos: Formados en fuentes termales y arroyos ricos en calcio y vegetación, a partir de la calcita disuelta en agua.
• Margas.
• Dolomía.

Origen Orgánico

Incluye la Caliza Biológica.

Rocas Metamórficas

Son el resultado de las numerosas transformaciones que sufre una roca al verse sometida a un cambio (presión y/o temperatura).

Tipos de Metamorfismo

• Contacto: Se originan en contacto con material magmático.
• Regional: Se forman debido a la presión.

Ejemplos de Rocas Metamórficas

Gneis, Cuarcitas.

Pizarras

• Arcillosa.
• Cristalinas.
• Filita o pizarra satinada.

Mármoles

Características:

• Totalmente cristalinas.
• Grandes cristales.
• Brillo sedoso.
• Estructura paralela.
• No hay cavidades, son muy compactas.
• Sin fósiles.

Extracción de Rocas (Cantería)

Sistemas de extracción de bloques:

• Explosivos.
• Hilo diamantado.
• Rozadora de brazo.
• Extracción a la llama.
• Equipos de chorros de agua.
• Extracción por productos químicos.