Materiales

1. LOS MATERIALES DEL SISTEMA TIERRA:
MINERALES Y ROCAS
María del Carmen Cabrera Santana
Francisco José Pérez Torrado
Universidad de Las Palmas de Gran Canaria

2. 1. DEFINICIONES BÁSICAS
 Cristal, mineral, vídrio
 Roca, textura, paragénesis
 Sistema, fase
2. CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES
 Problemas taxonómicos y de nomenclatura
 Criterios de clasificación. La Clasificación de Dana
 Minerales formadores de rocas
3. CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS
 Problemas taxonómicos y de nomenclatura
 Los tres grandes grupos de rocas
 El Ciclo Petrológico moderno – Tectónica de Placas

3. DEFINICIONES BÁSICAS - I
• CRISTAL
Sólido resultado del ordenamiento de átomos, iones o moléculas que lo constituyen en las tres
dimensiones del espacio. Guardan una relación geométrica definida, aunque puedan tener
imperfecciones
• MINERAL
Sustancia sólida e inorgánica natural que posee una composición química fija o
variable dentro de unos límites estrechos y que posee un ordenamiento atómico
tridimensional y sistemático
• MINERALOIDE
Sólido o líquido natural inorgánico en estado amorfo
• VÍDRIO
Líquido polimerizado inorgánico (natural o no) en estado amorfo

4. DEFINICIONES BÁSICAS - II
• ROCA
Agregado natural, más o menos coherente y multigranular, formado por uno o más
componentes sólidos (minerales, clastos, fósiles, etc). Una roca es un sistema termodinámico
metaestable, cuyas fases minerales y sus relaciones texturales pueden reflejar los diferentes
ambientes físico-químicos por los que ha pasado el material hasta el momento actual
• TEXTURA
Conjunto de factores geométricos (tamaño de grano, grado de cristalinidad, forma, etc.) definidos por los
diferentes componentes (minerales, clastos, fósiles, etc) de una roca
• PARAGÉNESIS
Asociación mineral estable en una determinada roca condicionada por similares condiciones físico-químicas
(T, P, pH, Eh, etc)
• FASE
Toda parte homogénea de un sistema que puede extraerse de él mecánicamente
• SISTEMA
Fracción aislada del universo, en la que se analizan los cambios producidos por parámetros externos. Un
sistema puede ser:
Sistema cerrado: sólo transferencia de energía entre el exterior y el sistema
Sistema abierto: transferencia de energía y masa entre ambos
Sistema aislado: sin ningún tipo de transferencia. Utópico

5. PROPIEDADES PARA EL DIAGNÓSTICO
DE LOS MINERALES
MÉTODOS QUÍMICOS
 Provocar reacciones químicas para determinar elementos característicos
 Muy agresivas y en desuso
MÉTODOS FÍSICOS
 Mayor sensibilidad, rapidez y poco agresivos
 Muy diversos. Los más comunes: Ópticos, Difractométricos,
Espectroscópicos y Térmicos
Pasos y métodos físicos para el estudio de los
minerales
Tablas tomadas de
Galán y Mirete
(1979)

6. CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES
• Existen más de 4400 minerales (especies y variedades), pero aún se
siguen descubriendo nuevos
• Taxonomía: no hay orden jerárquico completo
 Clases, Subclases, Grupos, Especies [series isomorfas], Variedad
• Nombre de los minerales: no hay reglas
 Terminación “ita”
 Nombres tradicionales
• Criterios de clasificación: incompatibles entre sí
 Composición química
 Estructura cristalina
 Génesis (ambiente de formación)

7. J.D. Dana (1837) clasificó los minerales en base a sus radicales aniónicos.
Originalmente propuso 8 clases, pero en la actualidad se han elevado a 12
1. Elementos nativos
2. Sulfuros (S2-)
3. Sulfosales (combinación del S con As y Sb)
4. Óxidos e Hidróxidos (O2- y OH- )
5. Haluros (Cl -, F -, Br – , I -)
6. Carbonatos ([CO3] 2-)
7. Nitratos ([NO3] 2-)
8. Boratos ([BO3] 2-)
9. Fosfatos ([PO4] 3-)
10. Sulfatos ([SO4] 2-) y Cromatos ([CrO4] 2-)
11. Wolframatos ([WO4] 2-) y Molibdatos ([MoO4] 2-)
12. Silicatos ([SiO4] 4-)
CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES

8. SEGÚN LA PROPORCIÓN EN LA QUE APARECEN EN LAS ROCAS
MINERALES FUNDAMENTALES: Presentes siempre en las rocas en proporciones > 5%
MINERALES ACCESORIOS: Casi siempre presentes en las rocas pero en pequeñas proporciones (< 5%)
MINERALES ACCIDENTALES: Aparecen sólo ocasionalmente en las rocas y en escasas proporciones
SEGÚN EL MOMENTO DE FORMACIÓN
MINERALES PRIMARIOS: Formados en el mismo momento de generación de la roca
MINERALES SECUNDARIOS: Originados con posterioridad a la formación de la roca, a partir de la alteración de
minerales primarios
MINERALES FORMADORES DE ROCAS
Tablas tomadas de Galán y Mirete (1979)

9. PRINCIPALES MINERALES PETROGENÉTICOS
EN LA CORTEZA TERRESTRE
Tablas tomadas de Galán y Mirete (1979)

10. Distribución global de los minerales
en la corteza terrestre
PRINCIPALES MINERALES PETROGENÉTICOS
EN LA CORTEZA TERRESTRE
Figura tomada de Tarbuck y Lutgens (2005)

11. Tetraedro de Si: estructura
básica de los silicatos
LOS SILICATOS
MINERALES CONSTRUCTORES DE ROCAS
XmYn(ZpOq)Wr
• X = iones grandes, carga débil, con nº coordinación cúbica (8) o superior con el oxígeno (Na, Ca, K, Rb, Ba)
• Y = iones medianos, divalentes a tetravalentes, en coordinación octaédrica (6) (Al, Fe2+, Fe3+, Mg, Ti, Mn)
• Z = iones pequeños, con fuerte carga en coordinación tetraédrica (4) (Si, Al)
• O = es el oxígeno
• W = grupos aniónicos adicionales tales como OH, Cl, F, etc.
• p:q = subíndices que dependen del grado de polimerización de los silicatos
• m, n, r = dependen de la condición de neutralidad eléctrica de todo cristal
Figura tomada de Tarbuck y Lutgens (2005)
Tabla tomada
de Clein y Hurlbut (1997)

12. PROPIEDADES GENERALES DE LOS SILICATOS
CRISTALOGRAFÍA
• En general, simetría baja
• 45% monoclínicos; 20% rómbicos; 10% tetragonales; 9% triclínicos; 9% cúbicos; 7% hexagonales-trigonales
DENSIDAD
• En general, disminuye al aumentar el grado de polimerización
• Nesosilicatos pueden alcanzar valores de hasta 5 gr/cm3, mientras que en los Tectosilicatos de 2-3 gr/cm3
DUREZA
• En general, disminuye al aumentar el grado de polimerización
EXFOLIACIÓN
• Muy marcada en Filosilicatos (1 juego de planos) y en Inosilicatos (2 juegos de planos)
• Poco marcada o nula en Nesosilicatos y Tectosilicatos (3 juegos)
TEMPERATURA DE FORMACIÓN
• En general, disminuye al aumentar el grado de polimerización
• Los silicatos se encuentran en todos los ambientes petrogenéticos: magmáticos, metamórficos y sedimentarios

13. POLIMERIZACIÓN DE LOS SILICATOS
SUBCLASE ESTRUCTURA
RADICAL
ANIONICO
Si:O
NESOSILICATOS (SiO4)4- 1:4
SOROSILICATOS (Si2O7)6- 2:7
CICLOSILICATOS
Anillos de 3 (Si3O9)6-
1:3
Anillos de 4 (Si4O12)8-
Anillos de 6 (Si6O18)12-
INOSILICATOS
Cadenas Sencillas (Si2O6)4- 1:3
Cadenas Dobles (Si4O11)6- 4:11
FILOSILICATOS (Si4O10)4- 2:5
TECTOSILICATOS (SiO2) 1:2

14. POLIMERIZACIÓN DE LOS SILICATOS
Figura tomada de
Tarbuck y Lutgens (2005)

15. PASOS PARA EL ESTUDIO DE LAS ROCAS Y DISCIPLINAS INVOLUCRADAS
Figura tomada de Raymond (2002)
Figura tomada de Castro Dorado (1989)

16. • 3 grandes clases: Ígneas o Magmáticas,
Sedimentarias y Metamórficas
• Criterios de clasificación: independientes entre
cada clase de roca (incluso entre subclases)
• Nombre de las rocas: no hay reglas
Sedimentarias
Magmáticas
Metamórficas
Distribución proporcional en áreas
Sedimentarias
Magmáticas
Metamórficas
Distribución proporcional en volúmenes
DISTRIBUCIÓN EN LA CORTEZA
• Los afloramientos de rocas sedimentarias
suponen, aproximadamente, el 66% de la superfice
total de la corteza. El restante 34% se lo reparten
casi por igual rocas magmáticas y metamórficas.
• Si se considera el volumen, las rocas
sedimentarias solo suponen el 4,8% de la corteza.
• En el global de La Tierra, este volumen de rocas
sedimentarias se reduce a un 0,013 - 0,027%
CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS

17. PATRONES TEXTURALES COMO BASE PARA LA CLASIFICACIÓN DE ROCAS
Figura tomada de Castro Dorado (1989)

18. LÍMITES
Figuras tomadas de Liesa y Alías (1999)
• SEDIMENTARIAS – METAMÓRFICAS: final diagénesis – metamorfismo grado muy bajo. En la
mayoría de los protolitos entre 100-150ºC (línea muerta: desaparición hidrocarburos y
transformación restos vegetales en carbón) – Minerales índices: zeolitas (pero algunas zeolitas
son metamórficas y otras sedimentarias)
• METAMÓRFICAS – ÍGNEAS: inicio de la anatexia entre 700-900ºC a P corticales (curva Q-Ab-Or
en presencia de agua) - Extracción del líquido magmático > 7% fusión parcial (gradación
imperceptible entre migmatitas y granitos) – Para protolitos máficos, el inicio de la fusión se
retrasa a mayores temperaturas

19. EL CICLO PETROGENÉTICO ACTUAL

20. • PLUTÓNICAS: Solidificación del magma en el subsuelo (altas T y P) en periodos dilatados de tiempo
• VOLCÁNICAS: Solidificación del magma en la superficie (T y P ambientales) de forma muy rápida
• SUBVOLCÁNICAS (FILONIANAS): Conductos de emisión del magma hacia la superficie. Características
intermedias
ROCAS MAGMÁTICAS

21. ROCAS MAGMÁTICAS
Fotos tomadas de http://www.ucm.es/info/diciex/programas/las-rocas/
Lava pahoe-hoe (Hawai)
Dique (La Gomera)

22. Olivino Mg - Fe Ca plagioclasa
Mg piroxeno
Mg-Ca piroxeno
anfibol
biotita
(Espinela)
Feldespato K
moscovita
Cuarzo vs Feldespatoides
Na plagioclasa
Ca-Na plagioclasa
Na-Ca plagioclasa
CRISTALIZACIÓN FRACCIONADA DE LOS MAGMAS
SERIES DE REACCIÓN DE BOWEN (1922)
ROCAS MAGMÁTICAS

23. ROCAS MAGMÁTICAS
Figura tomada de Schmincke (2004)
Holocristalina Hialocristalina
Figura tomada de Davidson et al. (2001)
DIFERENCIACIÓN y AMBIENTE DE
CONSOLIDACIÓN MAGMÁTICA
Causas de la variedad petrológica

24. ROCAS MAGMÁTICAS
Figura tomada de Davidson et al. (2001)
DIFERENCIACIÓN y AMBIENTE DE
CONSOLIDACIÓN MAGMÁTICA
Causas de la variedad petrológica

25. ROCAS MAGMÁTICAS
Figuras tomadas de Castro Dorado (1989)
CLASIFICACIONES EN BASE AL CONTENIDO MODAL DE
DETERMINADOS MINERALES
• Diagrama específico para rocas básicas, intermedias y ácidas
• Diagramas propios para rocas ultrabásicas

26. ROCAS MAGMÁTICAS
CLASIFICACIÓN BASADA EN LA PROPORCIÓN DE CIERTOS
ELEMENTOS QUÍMICOS MAYORES
• Para las rocas piroclásticas se les añade, además, proporción y
tamaño de partículas
Figura tomada de Castro Dorado (1989)
Figura modificada de Le Maitre (1989)

27. ROCAS MAGMÁTICAS

28. MAGMATISMO Y TECTÓNICA DE PLACAS
Figura tomada de Schmincke (2004)

29. AMBIENTES
GEOTECTÓNICOS
BORDES DE PLACAS INTRAPLACAS
CONVERGENTES
(DESTRUCTIVOS)
DIVERGENTES
(CONSTRUCTIVOS)
INTRA-OCEÁNICA
INTRA-
CONTINENTAL
MANIFESTACIONES
Arcos Islas; Márgenes
continentales activos
Dorsales; Dorsales en
cuencas tras-arco
Islas volcánicas
Rift intracontinentales;
Provincias basálticas
SERIES
MAGMÁTICAS
Calco-alcalina;
Tholeítica; Alcalina
Tholeítica Alcalina; Tholeítica Alcalina; Tholeítica
MAGMATISMO Y TECTÓNICA DE PLACAS

30. ROCAS SEDIMENTARIAS
Tabla y Figura tomadas de Corrales et al. (1977)

31. ROCAS SEDIMENTARIAS
Fotos tomadas de http://www.ucm.es/info/diciex/programas/las-rocas/

32. ROCAS SEDIMENTARIAS

33. Figuras tomadas de Tucker (2001)
SEDIMENTACIÓN Y TECTÓNICA DE PLACAS

34. ROCAS METAMÓRFICAS
Tabla tomada de
Castro Dorado (1989)

35. ROCAS METAMÓRFICAS
Fotos tomadas de http://www.ucm.es/info/diciex/programas/las-rocas/

36. ROCAS METAMÓRFICAS

37. SEGÚN EL AMBIENTE GEOLÓGICO
• De impacto: Predominio P pero puede llegarse a fusión
• Metamorfismo de contacto: Predominio T. Reajustes mineralógicos
• Hidrotermal: Predominio T y fluidos. Reajustes mineralógicos y químicos (Metasomatismo)
• Dinamometamorfismo (Fallas): Predominio P. Reajustes texturales
• De enterramiento: Cuencas subsidentes
• Regional (Orogénico): Doble cinturón (Alta y baja relación P/T)
• Fondo oceánico: Predominio T y fluidos. Metasomatismo (aloquímico)
BORDES
PLACAS
Figura tomada de
Liesa y Alías (1999)
METAMORFISMO Y TECTÓNICA DE PLACAS

38. TECTÓNICA DE PLACAS: CONTROL DE LA PETROLOGÍA
Figura tomada de Raymond (2002)

39. REFERENCIAS
• Castro Dorado, A. (1989): Petrografía Básica. Texturas, Clasificación y Nomenclatura de rocas. Ed.
Paraninfo, Madrid. 143 pp.
• Clein, C. y Hurlbut, C.S. (1997): Manual de Mineralogía de Dana (4ª Edición, vol. 1 y 2). Ed. Reverté,
Barcelona. 362 y 438 pp.
• Corrales, I.; Rosell, J.; Sánches de la Torre, L.; Vera, J.A. y Vilas, L. (1977): Estratigrafía. Ed. Rueda,
Madrid. 718 pp.
• Davidson, J.P.; Reed, W.E. y Davis, P.M. (2001): Exploring Earth. An introduction to Physical
Geology (2nd edition). Ed. Prentice Hall, Londres. 549 pp.
• Galán, E. y Mirete, S. (1979): Introducción a los minerales de España. Ed. IGME, Madrid. 420 pp.
• Le Maitre, R.W. (1989): A classification of igneous rocks and glossary of terms. Ed. Blackwell
Scientific, Oxford, 193 pp.
• Liesa, M. y Alías, G. (1999): Petrologia de les Roques Metamòrfiques. Ed. Universitat de Barcelona,
Barcelona. 132 pp.
• Raymond, L.A. (2002): Petrology. The study of igneous, sedimentary & metamorphic rocks. Ed.
McGraw Hill, Boston. 720 pp.
• Schmincke, H.U. (2004): Volcanism. Ed. Springer-Verlag, Berlín. 324 pp.
• Tarbuck, E.J. y Lutgens, F.K. (2005): Ciencias de la Tierra. Una introducción a la Geología Física (8ª
edición). Ed. Pearson-Prentice Hall, Madrid. 710 pp.
• Tucker, M.E. (2001): Sedimentary petrology (3ª edición). Ed. Blackwell Science, Oxford, Reino
Unido. 262 pp.