1.2.- Areniscas

Junto con las arcillas y las calizas son las rocas sedimentarias más abundantes, presentándose a veces en grandes espesores. Provienen de la diagénesis de arenas. Su tacto es rugoso y su aspecto grasiento, disponiéndose en capas. Presentan elementos estructurales típicos: laminaciones, rizaduras,... que reflejan las condiciones de sedimentación.

·         Si las arenas son eólicas, los granos son redondeados y mates, presentando estratificación cruzada.

·         Si las arenas son marinas (costeras) los granos son angulosos, intercalados con conchas y con rizaduras de corriente (ripple-marks)

·         Si las arenas son fluviales, los granos son de distinto tamaño, más o menos angulosos según la duración del transporte. Suelen acompañarse también de depósitos de estratificación cruzada.

Según su origen se clasifican en:

 

Ortocuarcitas o cuarditas sedimentarias

Son arenas silíceas, de colores claros, que se forman a partir de arenas sedimentarias procedentes de ríos, playas, dunas,... Sus colores claros se deben a su alto contenido en cuarzo (>90%) y su cemento silíceo. No contienen feldespatos. Generalmente sufren un transporte largo y lento en un relieve débil, tipico de una región tectónicamente estable. Por eso los granos están muy seleccionados, siendo todos más o menos del mismo tamaño, redondeados y pulidos. En ocasiones proceden de  de otras areniscas que experimentan varios ciclos sedimentarios. Son las areniscas más maduras, con una gran alteración química.

Grauvacas

Proceden de arenas metamórficas o volcánicas. Son areniscas de colores oscuros, dado que contienen menos cuarzo que las anteriores (<75%) fragmentos de rocas metamórficas (pizarras) y un cierto contenido en feldespatos (<25%). La matriz es abundante (>15%), arcillosa. No tienen cemento, siendo unas rocas muy compactas pues la diagénesis es muy intensa y cristalizan completamente. Presentan muchos minerales autígenos, es decir, formados en el proceso de diagénesis. Los clastos están poco seleccionados y su madurez no es muy grande;  los cantos angulosos denotan un transporte corto y rápido.

Arcosas

Si las arenas de procedencia son graníticas o gneísicas se originan las arcosas, unas areniscas de colores claros, rosados o grises. Los clastos presentan un contenido en cuarzo relativamente bajo (<75%) y presentan una cierta abundancia en feldespatos (>25%). La matriz es escasa o nula (<25%), de naturaleza arcillosa, conteniendo de 3-5% de micas. El cemento es escaso, calcáreo. Se forman en clima seco y frío, que permiten la presencia de ese alto contenido en feldespatos no alterados, o en medios con un transporte rápido y corto, en zonas de fuerte relieve. Por este motivo la madurez de los sedimentos es pequeña, con una baja alteración química siendo los granos, angulosos y los de mayor tamaño entre las areniscas.

 

Se utilizan para:

·         Fabricación de vidrio: Se usan arenas cuarzosas puras, con pocos elementos colorantes (Fe, Cr, Co,...) y  un contenido en sílice alto (>93%)

·         Producción de hormigón. Para ello se necesita un 80-85% de gravas y arenas, de origen fluvial, ricas en cuarzo con feldespatos y calizas puras, que no reaccionen con el cemento, que al fraguar produce hidróxidos alcalinos y cálcicos que pueden atacar algunos minerales (por ejemplo el sílex, las calizas silíceas y rocas volcánicas poco cristalinas, formándose sílice coloidal en la periferia de los cantos que, al absorber agua, se hinchan originando tensiones y grietas que disminuyen la resistencia del agregado).

Fabricación de abrasivos, moldes, filtros,...

 

1.3.- Arcillas

Son el primer resultado de la alteración química superficial de otras rocas preexistentes debido a su alto contenido en minerales alumínicos, muy sensibles a las variaciones de las condiciones del medio ( pH , temperatura,...), cambiando la composición de los minerales arcillosos. Por eso, rara vez son rocas puras, bien porque contengan residuos inatacados o inatacables de la roca primitiva o porque al sedimentarse lo hacen conjuntamente con otras partículas arrastradas en suspensión.

Son rocas blandas, que se rayan con la uña, y plásticas, al poder absorber mucho agua, pero que se endurecen enormemente al calentarlas o secarse, siendo útiles para la fabricación de cerámica o porcelana. Esta plasticidad se pierde con el tiempo, al transformarse los minerales arcillosos en otros incapaces de producir soluciones coloidales, que no pueden recuperar su estado primitivo hidratado. En realidad, la capacidad de absorber agua se produce como respuesta al desequilibrio de cargas eléctricas existentes en ellas, introduciéndose los cationes o las moléculas de agua entre las capas del mineral, de estructura laminar, produciendo una hinchazón de las partículas minerales. Esta misma propiedad es usada en algunas arcillas (montmorillonita) para eliminar de ciertos productos sustancias perjudiciales que quedan adsorbidas en el mineral.

 

Por aumento de la presión y la temperatura, por enterramiento o presiones orogénicas, sufren metamorfismo y se transforman en pizarras, primero, y si aumentan estas variables, pasan a micacitas, gneises hasta llegar a la fusión de la roca.

 

            La composición es compleja, conteniendo:

·         Aluminosilicatos hidratados del grupo de los filosilicatos, cuya estructura molecular consiste en láminas o fibras (caolinita, illita, montmorillonita, clorita, sepiolita, glauconita,...)

·         Hidróxidos de hierro, dando color a la arcilla:  rojo (óxido férrico), verde (óxido ferroso), amarillo (hidróxido de hierro), gris azulado (carbonatos, siderita). Por meteorización tienden a adquirir un color pardo.

·         Hidróxidos de aluminio (como la bauxita), de silicio (ópalo, calcedonia), de manganeso,...

·         Minerales insolubles de origen secundario, materia orgánica formada en condiciones reductoras que proporcionan un color oscuro o negro a la roca.

·         Carbonato cálcico como cemento, en ocasiones. En las lutitas formadas en ambientes evaporíticos el calcio aparece como sulfatos (yeso, anhidrita)

·         Granos de cuarzo y feldespatos procedentes de la alteración de la roca madre.

 

Algunos tipos de arcillas destacables son:

·         Margas . Son una mezcla de calizas y arcillas, formadas al depositarse conjuntamente carbonato cálcico y arcilla. Según la proporción de carbonato que contengan se subdividen en:

o        Margas arcillosas (20-35% de carbonato cálcico), empleadas en la fabricación de ladrillos.

o        Margas (35-65%): cemento “Pórtland”

o        Margas calcáreas (65-75%): “cales hidráulicas”.

 

·         Lateritas: arcillas ricas en magnesio e hidróxidos de hierro y aluminio, producidas en climas tropicales, con temperaturas y humedades elevadas.

·         Caolines y arcillas caolínicas. Se producen por la alteración de rocas ricas en feldespatos (granitos y gneises) en zonas continentales. Pueden ser residuales, es decir, resultado de una alteración “in situ”, sin transporte, superponiéndose a la roca original, o bien sufrir algún tipo de transporte. Se usan para elaborar cerámicas si cumplen unas condiciones suficientes de plasticidad, escasa contracción durante el secado, temperaturas apropiadas de cocción y vitrificación, pureza,... Las más puras se denominan caolín, produciendo, tras la cocción, materiales porosos blancos que, tras ser esmaltados, originan porcelana y loza. También se utilizan como carga en la industria papelera. Las más impuras (que contienen hidróxidos de hierro, sustancias detríticas, óxidos de hierro, sustancias orgánicas,...) para elaborar ladrillos, tejas, tuberías de conducción de agua, piezas refractarias para hornos,...

·         Bentonitas o arcillas montmorilloníticas. Se producen por alteración de materiales de origen volcánico por las aguas marinas o por acción hidrotermal en aguas profundas. Se utilizan como material absorbente de sustancias, para purificar gasolinas, lubricante en sondeos  ya que forman soluciones coloidales con el agua que reducen la fricción, como desengrasante de las lanas (tierra de batán),...

·         Loess. Arcillas de naturaleza silícea margosa que se depositan en extensas zonas de clima húmedo, formando una capa uniforme de un material poroso que genera excelentes tierras de labor.

 

2. De precipitación química o bioquímica

De precipitación química y bioquímica.

            Se forman por influencia del pH , fenómenos de oxidación-reducción, etc. sobre el medio de sedimentación, alterándose la solubilidad de los materiales. Se clasifican en:

o        Calizas o rocas carbonatadas

o        Silíceas

o        Fosfatadas

o        Ferruginosas

   o        Salinas o evaporitas

 

2.1.-Rocas calizas o carbonatadas

 Presentan más del 80% de carbonatos (calcita, aragonito, dolomita, siderita).

 El resto son otros componentes menores: cuarzo, sílice, óxidos, materia orgánica. Al disolverse las calizas los componentes insolubles se acumulan pudiendo alcanzar grandes espesores (arcillas residuales).

La forma de almacenamiento o de reserva de carbonato del planeta es la forma CO2aq, es decir el dióxido de carbono disuelto en los mares. Por ello, el origen más importante de las calizas es marino.

El carbonato cálcico precipita ante cualquier disminución del CO₂ lo cual ocurre si: aumenta la temperatura (mares cálidos), disminuye la presión (poca profundidad) o aumenta el pH .

La utilidad industrial de las calizas es variada. Por citar algunas:

·         Pinturas : el «Blanco de España» se obtiene a partir de calizas miocénicas muy blancas de La Roda (Albacete)

·         Ladrillos refractarios para hornos (dolomías puras

·         Decoración. En la diagénesis de algunas calizas la recristalización es muy intensa y los fósiles se eliminan, quedando cruzadas por venas de calcita de colores variados: falsos mármoles.

·         Antiguamente, en litografía, como planchas para la impresión gráfica.

·         Obtención de cal por calcinación a 1000ºC del carbonato cálcico:

CO3Ca→CaO + CO₂

·         Edificación, como cemento o directamente como material de construcción. El cemento es un producto artificial resultado de la mezcla de calizas dolomíticas  y arcillas o margas en porcentaje variable. Al calentar la mezcla a altas temperaturas se deshidrata y se pierde CO₂ obteniéndose el producto. Este puede corregirse en cuanto a sus propiedades añadiéndole algo de yeso ) que disminuye la retracción durante el fraguado. Es importante que la cantidad de carbonato magnésico sea pequeña (4%) ya que se hidrata y produce tensiones y dilataciones que disminuyen la resistencia del hormigón (mezcla de arena (50%), piedra triturada y cemento (<15%). Una buena localización para las cementeras son la base del páramo miocénico castellano con calizas pontienses y margas burdigalienses de la cuesta. Así ocurre en Colmenar de Oreja o Morata de Tajuña.

 

Los grupos principales de calizas son:

a) Calizas autóctonas o físico–químicas: formadas por precipitación química y bioquímica del carbonato disuelto en agua. Destacan:

·         Margas: de origen marino, proceden de la consolidación de barros calcoarcillosos. Según el porcentaje de caliza o arcilla existen distintos tipos ( ver arcillas)

·         Travertinos: precipitación bioquímica en zonas kársticas (cuevas, cascadas,…), al desprenderse espontáneamente el CO₂  sin intervención vegetal. Su carácter compacto las hace útiles como piedra de sillería en construcción. Es el caso de algunas de las calizas lacustres de los páramos miocénicos castellanos.

·         Estalactitas y estalagmitas. Por un proceso similar, en el interior de las cuevas se combinan una serie de factores que favorecen la precipitación: disminución de la presión del agua, aumento de la T y aumento de la evaporación.

·         Ónix: calizas traslúcidas en disposición concéntrica de gran belleza que aparecen en las fuentes termales.

·         Caliches: son costras calizas formadas en regiones áridas al ascender el agua por capilaridad y precipitar.

 

b) Calizas detríticas o alóctonas, formadas por fragmentación mecánica y sedimentación de otras calizas. El transporte ha de ser corto pues el carbonato se altera fácilmente (calcirruditas, calcarenistas o calcilutitas).

 

c) Calizas metasomáticas , producidas por metasomatismo de sustitución durante la diagénesis . El caso más representativo es el de la formación de dolomías , por sustitución de Ca por Mg en calizas ya consolidadas, enriqueciéndose la roca en Mg. Según el porcentaje de Ca, tenemos la siguiente escala:

100%	95	90	50	10
Caliza	Caliza magnesiana	Caliza dolomítica	Dolomía Calcárea	Dolomía

Según el origen, se habla de paradolomías (formadas durante la diagénesis de una roca caliza), ortodolomías (origen no metasomático por precipitación directa  de dolomita) o bien un origen singenético metasomático, produciéndose la sustitución previa a la consolidación. Ocupan grandes extensiones como las potentes capas de más de 70 m del cretácico superior de las Serranía de Cuenca que, por tener más resistencia a la erosión, forman relieves que destacan en el paisaje.

 

d) Calizas orgánicas. Formadas por la intervención de los seres vivos.

            d.1.) Bioquímicas. El carbonato precipita como resultado de la intervención metabólica de ciertos organismos: bacterias en distintas reacciones, vegetales por fotosíntesis o animales que por intervención de la enzima anhidrasa carbónica descomponen el bicarbonato:  CO₃H₂ →H₂O + CO_2.

Así se forman: los estromatolitos (acumulaciones calcáreas debido a algas fotosintéticas) y las tobas calcáreas, (calizas porosas alrededor de restos vegetales resultado de la fotosíntesis en vegetales subacuáticos continentales alrededor de tallo y hojas y que encierra restos fósiles de otros vegetales y moluscos que vivían en el lago o río donde se formó la toba.)

            d.2.) Organógenas. Por acumulación de esqueletos de seres vivos. Pueden ser:

            a) De construcción. Las calizas coralinas se forman por crecimiento de corales, de esqueleto calcáreo,  en mares cálidos, de aguas tranquilas y limpias, poco profundas y a cierta distancia de la costa.

            b) De acumulación. Son calizas pelágicas debidas a acumulación de caparazones de seres vivos: encrinitas (equinodermos), calizas conchíferas (fusulinas, orbitolinas, nummulites –como las de la pirámide de Keops–), creta (organismos planctónicos: globigerinas, foraminíferos, …)

 

2.2.-Rocas silíceas

 

            Contienen del 75–95% de sílice criptocristalina o amorfa . Esta sílice proviene de los minerales ígneos depositándose tras su erosión y disolución directamente, o a través de la fijación bioquímica de organismos acuáticos en sus esqueletos.

            Existen varios tipos:

            a) Organógenas. Acumulación de caparazones o esqueletos silíceos de organismos marinos. Así: Radiolaritas (caparazones de protozoos radiolarios) que por diagénesis dan los jaspes de uso en bisutería; diatomitas (procedentes de algas diatomeas) una de cuyas variedades –trípoli o harina fósil– se usa como adsorbente de la nitroglicerina en la dinamita; espongiolitas (acumulación de espículas de esponjas).

            b) Físico–químicas, por precipitación de sílice disuelta: sílex, tobas silíceas, geiseritas (blancas), ágata (coloreadas), o precipitación conjunta con otros materiales: gaizés, con areniscas, o hierros bandeados, con óxidos de Fe.

            c) Metasomáticas. Silificación de caliza (asperón) o de fósiles calcáreos (xilópalo = madera silicificada).

3. Rocas orgánicas o carbonosas 

Son rocas formadas por restos de seres vivos cuya materia ha sido transformada por la acción de bacterias. Son por lo tanto, diferentes de las rocas sedimentarias formadas por la simple acumulación de restos orgánicos o por interacción bioquímica de seres vivos (bacterias, algas, …) como en la precipitación de ciertas calizas. Así se originan los combustibles minerales o fósiles (carbón y petróleo) o formas intermedias con otros tipos de rocas sedimentarias (pizarras bituminosas, calizas carbonosas…) por acumulación de estos restos orgánicos en condiciones anaeróbicas y descomposición bacteriana posterior que enriquece en carbono e hidrocarburos la materia orgánica hasta un porcentaje del 60% de carbono como formas reducidas (hidrocarburos). El resultado de esta alteración es un paleosuelo muy rico en materia orgánica conservada por enterramiento rápido.