Tipos de Rocas y Procesos Geológicos: Magmatismo, Metamorfismo y Tectónica de Placas

Las rocas son agregados naturales de minerales que forman parte de la corteza terrestre. Pueden estar constituidas por:

Un único mineral, se llaman rocas monominerales.
Varios minerales, se llaman rocas poliminerales.

En función del proceso petrogenético que las origine, se distinguen rocas:

Magmáticas o ígneas: formadas por magmatismo.
Metamórficas: formadas por metamorfismo.
Sedimentarias: formadas por diagénesis o litificación.

Magmatismo

El magmatismo es el proceso de generación y solidificación de un magma. Las rocas que se originan en este proceso se denominan rocas ígneas o magmáticas.

Rocas Ígneas o Magmáticas

Las rocas ígneas o magmáticas son aquellas formadas a partir de la solidificación del magma. Se clasifican en tres tipos dependiendo del lugar de enfriamiento del magma:

Plutónicas o intrusivas: se originan cuando el magma solidifica muy lentamente (tarda millones de años) en el interior de la corteza terrestre, y sus minerales también cristalizan lentamente.
Filonianas: se originan cuando el magma, al ascender, queda en grietas que irá rellenando y ampliando, y solidificando en ellas.
Volcánicas o efusivas: se originan cuando el magma llega hasta la superficie terrestre, solidificando allí, y apenas da tiempo a que cristalicen minerales. Son rocas muy porosas debido a la liberación de gases al enfriarse el magma.

Yacimientos de Rocas Ígneas

Las rocas ígneas se pueden encontrar en distintos yacimientos dependiendo de si son plutónicas, filonianas o volcánicas.

Yacimientos Plutónicos

Se forman lentamente en el interior de la tierra. Sin embargo, algunas salen a la superficie como resultado de los procesos erosivos. Los yacimientos de rocas plutónicas se pueden clasificar, atendiendo a su morfología, en concordantes o discordantes.

Concordantes: no rompen la estructura de las rocas en la que se encajan y se clasifican en:
- Lacolitos: intrusiones de forma lenticular (con base plana y techo convexo) que han intruido entre dos capas, de modo que la superior se puede levantar.
- Lopolito: son semejantes a los lacolitos, pero con forma de copa, es decir, cóncavos.
- Facolitos: intruyen en las zonas de las charnelas de las capas plegadas.
Discordantes: rompen la estructura de la masa de roca en la que penetran. Se clasifican en:
- Batolito: son enormes masas de rocas plutónicas cuya superficie tiene un contorno circular o elíptico.
- Stock: se forman a partir de los batolitos y son de menor tamaño.

Yacimientos Filonianos

Son aquellos que aparecen al solidificar el magma en grietas y pueden ser:

Diques: son formas verticales de gran recorrido y estrechas que cortan otras configuraciones rocosas y las atraviesan.
Filones (Sill): son formas concordantes horizontales.
Venas: son diques y filones de pequeño espesor.

Yacimientos Volcánicos

Se clasifican en función de su estado:

Lavas: son materiales en estado líquido cuya solidificación dependerá de si el magma es ácido (con alto contenido en sílice y muy viscoso) o básico (con poco contenido en sílice y muy fluido). Se distinguen tres tipos:
- En bloque (Aa): son lavas muy ácidas, por tanto, viscosas y de pequeño recorrido. Forman una costra rugosa y aparecen fragmentadas en la superficie con irregularidades y crestas que constituyen el llamado malpaís.
- Cordadas (pahoehoe): son típicas de magmas básicos, más fluidas y rápidas que las anteriores. Se reconocen porque su corteza solidifica antes que el interior y es arrugada por el fluido interno.
- Almohadilladas (pillow lavas): se originan en las erupciones submarinas cuando el agua del mar enfría bruscamente la lava muy fluida, cuya costra se solidifica con mucha rapidez y adquiere forma esférica o cilíndrica parecida a una pequeña almohada.
Yacimientos Piroclastos: son materiales en estado sólido cuya clasificación depende de su tamaño. Se distinguen:
- Cenizas y polvo volcánico: son partículas de menos de 2 mm de diámetro.
- Lapilli: son partículas de menos de 64 mm de diámetro.
- Rocas: son las de mayor tamaño y se distinguen a su vez:
  - Bloques volcánicos: si tienen fragmentos angulosos.
  - Bombas volcánicas: con forma redondeada.

Magma

El magma se produce gracias al proceso de formación y solidificación de magmas. El magma es una mezcla de entre 700-1200 ºC de silicatos fundidos, gases y fragmentos sólidos.

Origen del Magma

Para que se forme el magma a partir de una roca próxima a su punto de fusión, es necesario que se dé al menos una de estas tres circunstancias:

Aumento de temperatura: esto puede deberse a una concentración de elementos radiactivos o a la fricción en un borde de placa (en los bordes destructivos o pasivos).
Disminución de la presión: si esta disminuye, baja el punto de fusión de los minerales. Esto sucede en los bordes constructivos o dorsales oceánicas, donde, al expandirse el fondo oceánico, la presión disminuye y las rocas pueden fundirse sin necesidad de que aumente la temperatura.
Presencia de fluidos: el agua reduce el punto de fusión de los minerales en algunos cientos de grados. Esto permite su fusión sin necesidad de aumento de temperatura. Esto ocurre en las zonas de subducción.

Evolución del Magma

En el proceso de solidificación de un magma se pueden considerar las siguientes fases:

Fase Ortomagmática (1200-700 ºC)

En ella tienen lugar, a su vez, dos procesos:

Cristalización fraccionada: en ella se produce la cristalización de los minerales de manera escalonada, definida en la serie de Bowen, dando lugar a los distintos tipos de rocas ígneas. La cristalización comienza en el interior del magma con la formación de silicatos de alto punto de fusión y bajo contenido en sílice (como el olivino y piroxeno). Debido a ello, se forman rocas plutónicas (dunitas y peridotitas), ultrabásicas por tener minerales pobres en sílice. En una fase más avanzada, cuando disminuye un poco el punto de fusión, se forman los siguientes minerales: plagioclasas ricas en calcio, que, junto a los olivinos y piroxenos anteriormente formados, constituyen las siguientes rocas básicas, pobres en sílice: plutónicas (gabro), volcánicas (basalto) y filonianas (diabasa). Si la temperatura del magma sigue descendiendo, pueden cristalizar minerales de menor punto de fusión y con un contenido medio de sílice, como son anfíboles, biotitas o plagioclasas de sodio. Esto da lugar a rocas plutónicas (diorita), volcánicas (andesita) y filonianas (pórfido diorítico). Al final de la fase ortomagmática, cristalizan los silicatos de menor punto de fusión y mayor contenido en sílice: feldespato potásico, biotitas, moscobita y cuarzo. De esta manera, se originan rocas ácidas como las volcánicas (riolita), plutónicas (granito) y filonianas (pórfido granítico).
Diferenciación magmática: la cristalización de los minerales del magma tiene lugar siempre en este orden (serie de Bowen) si no es que se ha producido una diferenciación magmática. Si los cristales ya formados se separan del magma residual por alguna causa, pueden crear una roca cuya composición incluya solo una parte del magma inicial, mientras que el resto, al terminar de solidificarse, dará lugar a una roca diferente. Entonces, es posible que a partir de un mismo magma primario se generen dos o más rocas distintas. Este proceso se denomina diferenciación magmática y se puede llevar a cabo de varias maneras:
- Diferenciación gravitatoria: los primeros minerales en cristalizar son más densos y pueden acumularse en el fondo de la cámara magmática, con lo que queda un magma residual empobrecido en dichos minerales.
- Filtrado por presión: una vez que han cristalizado parte de los minerales, el resto del magma puede migrar de la cámara si esta es comprimida.
- Asimilación magmática: un magma engloba y asimila fragmentos de las rocas encajantes, lo que altera su composición.

Fase Pegmatítico-Neumatolítica (700-400 ºC)

Esta fase se produce entre los 700-400 ºC. La fluidez y la presión del magma residual son muy grandes debido a la cantidad de gases que poseen, por lo que este se expande y penetra por las grietas, dando lugar a una roca filoniana llamada pegmatita.

Fase Hidrotermal (400-100 ºC)

Se produce entre los 400-100 ºC. A estas temperaturas, el agua disuelve gran cantidad de los metales que puedan quedar en el magma y los transporta a través de grietas a lugares lejanos en los que llegan a constituir los yacimientos minerales de mayor interés, como son los de plata, oro, estaño, mercurio y plomo.

Manifestaciones del Magmatismo Provocadas por la Tectónica de Placas

Existen distintas situaciones en relación con los límites de placas que pueden generar magmas. En cada una de ellas varían las condiciones de presión y temperatura, así como el tipo de roca que se funde, con lo que se generan varios tipos diferentes de magmas primarios, dependiendo de si los bordes son constructivos, destructivos o pasivos.

Magmatismos en los bordes constructivos (dorsales): en estos bordes, los materiales que ascienden desde la astenosfera a altas temperaturas se funden al disminuir drásticamente la presión. Estos materiales presentan una composición peridotítica (mezcla de minerales como el olivino y los piroxenos, con poco contenido en sílice y alto punto de fusión) cuya fusión forma el magma toleítico (básico). Su cristalización origina los basaltos y gabros que constituyen la mayor parte de la corteza oceánica.
Magmatismos en los bordes destructivos: en estos bordes, la subducción crea un magmatismo de tipo intermedio (ácido) originado por la presencia de fluidos, ya que, al subducir la litosfera oceánica, se reduce el punto de fusión por la presencia de líquidos en esta zona. Esto da lugar a gran variedad de rocas plutónicas (batolitos graníticos) y volcánicas (andesita y riolita).
Magmatismos en los bordes pasivos: aquí hay una baja actividad volcánica que se produce por el aumento de la temperatura debido a la fricción entre placas, originando las escasas lavas basálticas (básicas) que se producen.
Interior de las placas: el magmatismo en estas zonas se debe a la existencia de un punto caliente (Hawaii), cuyos edificios volcánicos están alimentados por magmas toleíticos (básicos) que dan lugar a los basaltos y gabros.

Metamorfismo

El metamorfismo es un conjunto de procesos por los cuales una roca (ígnea, sedimentaria o incluso metamórfica) experimenta (sin llegar a fundirse) el efecto de grandes presiones y altas temperaturas, transformando la roca primitiva en otra distinta: las rocas metamórficas. La presión a la que está sometida la roca puede ser:

Litoestática: es la presión que actúa por igual en todas las direcciones y que se debe al peso de materiales que tiene la roca por encima y alrededor. Esta aumenta con la profundidad.
Dirigida: es la presión causada por las fuerzas constantes originadas por los movimientos de placa que actúan en una dirección determinada.
De fluidos: es la presión que ejercen los fluidos en los poros intersticiales de la roca.

El aumento de temperatura que interviene en el metamorfismo se debe fundamentalmente a tres causas:

Proximidad de la roca inicial a un foco magmático.
El gradiente geotérmico (aumento de 3 ºC cada 100 m de profundidad).
El rozamiento o fricción que se produce entre los bloques que se desplazan.

Proceso de Formación de Rocas Metamórficas

Brecificación: es la rotura y trituración de los minerales que se produce cuando una presión dirigida actúa sobre las rocas. Se presentan en los planos y superficies de falla.
Reorientación: consiste en la disposición de los minerales en bandas paralelas, lo que confiere a la roca una disposición laminar de los minerales denominada esquistosidad o foliación. Se debe a la presión dirigida. Son típicas rocas con esquistosidad los esquistos, pizarras o gneises.
Deshidratación: es la pérdida de agua en la estructura de los minerales causada principalmente por la temperatura.
Recristalización: es el crecimiento de los minerales de una roca a partir de otros. Esto se produce por el aumento de temperatura y presiones dirigidas.
Cambios polimórficos: es el cambio de la estructura cristalina de un mineral estable a unas determinadas condiciones de presión y temperatura que, al variar estas, varía su estructura por otra más acorde con las nuevas condiciones de presión y temperatura. Se produce, por tanto, por temperatura y presión dirigida. Este es el caso del grafito y el diamante, ambos minerales tienen igual composición química (carbono), pero distinta estructura cristalina.
Reajustes mineralógicos: es la formación de nuevos minerales a partir de otros preexistentes debido a la confluencia de la presión y temperatura al mismo tiempo y a las reacciones químicas que se producen entre ellos.

Tipos de Metamorfismos

Los tipos de metamorfismos dependen del factor dominante del metamorfismo:

Metamorfismo de presión: se produce por la actividad de las presiones dirigidas como consecuencia de los movimientos de bloques o placas. Las rocas formadas de esta manera muestran fundamentalmente los efectos de brecificación y reorientación (esquistosidad). Se suelen distinguir dos facies metamórficas (conjunto de rocas metamórficas que han sufrido presiones y temperaturas similares): brechas (a profundidades relativamente pequeñas) y milonitas (a profundidades mayores).
Metamorfismo térmico: se produce cuando aumenta la temperatura a la que está sometida la roca original, siempre que dicho aumento no vaya acompañado de una elevación considerable de la presión. Este tipo de metamorfismo se da cuando una roca magmática entra en contacto con otra generada a baja temperatura, lo cual ocurre por intrusión de un magma (como sucede alrededor de los grandes batolitos). En estos casos, el metamorfismo térmico se denomina metamorfismo de contacto, ya que se producen los procesos metamórficos típicos de altas temperaturas, fundamentalmente deshidratación, aunque también, si la presión no es muy alta, se producen recristalización y reajustes mineralógicos. Estos procesos metamórficos van teniendo una intensidad descendiente según nos alejamos de la intrusión magmática, es decir, se ha formado una aureola de contacto, en la que se forman las rocas metamórficas.
Metamorfismo regional o dinamotérmico: se produce cuando actúan de forma simultánea los agentes causantes del metamorfismo (temperatura y presión), mineralógicos, cambios polimórficos y también por reorientación. Como consecuencia de este tipo de metamorfismo, se originan rocas con una mineralogía típicamente metamórfica y textura esquistosa, como, por ejemplo, pizarras y esquistos.

Metamorfismo y Tectónica de Placas

El metamorfismo tiene lugar de diferentes formas, según los lugares donde se produzca.

Corteza continental: puesto que el espesor de la corteza es muy variable, se pueden dar varios tipos de metamorfismos. En las regiones más profundas, las presiones y temperaturas pueden ser muy altas y el metamorfismo se denomina de enterramiento.
Metamorfismos de bordes constructivos: en las dorsales, el flujo térmico originado por la salida de basaltos a través del rift genera un metamorfismo esencialmente térmico.
Metamorfismo de bordes destructivos: en estos límites de placa, la corteza oceánica subduce bajo otra corteza, lo que propicia las condiciones para un intenso metamorfismo regional. A lo largo del plano de Benioff, las presiones y las temperaturas van aumentando con la profundidad, desde una zona de alta presión y baja temperatura (afecta a los materiales acumulados en la fosa), pasando por facies de mayor temperatura y presión, hasta alcanzar la fusión y generar actividad magmática. En este punto, se genera una aureola de contacto y, por lo tanto, un metamorfismo térmico en la placa cabalgante.
Metamorfismo de bordes pasivos: dado que en este tipo de límite entre placas los bloques se desplazan horizontalmente, se genera un metamorfismo de presión donde las facies de menor presión (brechas) se encuentran próximas a la superficie de la falla, mientras que las de mayor presión (milonitas) aparecen en la zona más profunda.