tema 4 rocas metamorficas

19/09/2011

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ROCAS METAMORFICASAPLICACIÓN DE LAS ROCAS A LA

INGENIERÍA

Profesor:

Ph.D. Manolo Galván Ceballos

Email: [email protected]

Universidad del ValleFacultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Civil y GeomáticaSegundo Semestre del 2011 1

TIPOS DE METAMORFISMO

METAMORFISMO LOCAL

• De contacto: Metamorfismo térmico de reducidaextensión, sin esquistosidad. Se debe a la intrusión demagmas.

• Cataclástico: Tiene lugar en zonas de falla ycabalgamientos (ya visto en tectónica)

• Hidrotermal: Cambios mineralógicos inducidos por lacirculación de disoluciones gaseosas calientes a través delas fracturas.

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TIPOS DE METAMORFISMO

METAMORFISMO REGIONAL

• De soterramiento: Producido en sedimentos y rocasvolcánicas que se intercalan en zonas geosinclinales,sufriendo un progresivo soterramiento por acumulaciónde sedimentos. Se conserva en parte la estructura de lasrocas originales, alterándose la composición mineralógica.

• Dinamotérmico: (Metamorfismo regional "sensu stricto")Relacionado geográfica y genéticamente con los grandescinturones orogénicos. Producido por altas presiones ytemperaturas. Las zonas metamórficas resultantes sonmuy extensas y las rocas que se forman presentanesquistosidad.

MINERALES DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS

-ESENCIALES MAGMÁTICOS: Cuarzo, Feldespatos,Micas, Piroxenos, Anfíboles, Olivino.-ESENCIALES SEDIMENTARIOS: Calcita, Dolomita,Sílice.-TÍPICAMENTE METAMÓRFICOS: Andalucita,Sillimanita, Estaurolita, Granate.-SECUNDARIOS O DE ALTERACIÓN: Clorita,Sericita, Epidota, Serpentina.-MINERALES MAS "ESTABLES": Circón, Turmalina,Corindón.

GEOLOGÍA - Profesor: Ph.D. Manolo Galván

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APLICACIONES DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS

CUARCITA

• Son rocas procedentes del metamorfismo de areniscas silíceas y, por tanto,presentan un comportamiento muy similar al de una arenisca silícea muycompacta.

• Suelen presentarse alternando con pizarras. Por su mayor competencia yresistencia a los agentes atmosféricos resaltan en el paisaje dándole aspectoruiniforme.

• Se pueden utilizar como áridos para hormigón con el inconveniente de su elevadocoste de extracción y desgaste de la maquinaria de machaqueo debido a sucomposición silícea.

• Pueden dar buenos áridos para firmes de carretera, pero suelen dar problemas deadhesividad a los ligantes bituminosos.

• Se han utilizado mucho como balasto por su resistencia, buen coeficiente de formay alto ángulo de rozamiento.

• Son frecuentes las pedreras y canchales producidas por gelifracción.



CUARCITA


La Cueva Mamut, se encuentra en el Macizo del Chimantá, al sur de Venezuela. Con una superficietotal de1.470 km2 y compuesto de 10 macizos mas pequeños con la altura de más de 2.000 m y lamontaña más alta llamada Murey-tepui con 2.698 m.

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MARMOL

• Por ser rocas resultantes de los procesos metamórficos sobre rocas carbonatadas,su comportamiento y aplicaciones son semejantes a los de una caliza muycompacta. Sin embargo, su uso prácticamente se reduce a las aplicacionesornamentales.



GNEIS (1)

Mineralógicamente muy similar al granito del que se diferencia por la orientación desus minerales, lo cual le confiere un bandeado característico y, por tanto, direccionespreferenciales de debilidad.

También es muy similar su comportamiento frente a los agentes atmosféricos, portanto:

• Muy impermeable

• Presenta ataques por hidrólisis de los feldespatos

• Formación de bolos (menos redondeados)

• Pedreras

• Fracturas subverticales


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GNEIS (2)

Como muchas rocas metamórficas suele presentar valles disimétricos (efecto tanto másacusado cuanto más foliada es la roca), con una ladera favorable (más abrupta) y otradesfavorable (mayor tendencia a los deslizamientos).

Los gneises se agrupan en dos tipos: glandular y micáceo.

-Gneis micáceo: Las micas alcanzan un desarrollo volumétrico importante, formandouna serie de bandas micáceas que representan una dirección de debilidad muy clara.

-Gneis glandular: Cuando los cristales de ortosa son de dimensiones apreciables,destacando entre los de cuarzo, micas y ferromagnesianos.

Su comportamiento y sus aplicaciones son semejantes a las del granito, aunque conmatices:

• Buen comportamiento como mampostería y tapiales.

• Muy mal como sillares, es difícil conseguir labrar caras planas bien por las micas opor las glándulas de ortosa. Algo mejor como sillarejo.

• Los micáceos tienen tendencia a formar losas que, cuando son finas, se hanutilizado para techar.



GNEIS (3)

• Buenas características como cimiento, ya que tiene alta resistencia. Hay que tener cuidado con las zonas alteradas (jabre) y con la orientación de los bandeados (sobre todo en los micáceos).

• Algunos gneises glandulares se han utilizado como árido para hormigón, pero suelen estar en el límite de posibilidad de aprovechamiento por el coeficiente de forma.

• Los mismos problemas presenta para su empleo como balasto, agravado por que suele tener un ángulo de rozamiento interno bastante bajo.

• En excavaciones por ser una roca dura requiere empleo de explosivos (cuidado con la anisotropía)Como los bandeados no son rectilíneos, en una perforación puede presentar comportamiento diferencial al pasar de materiales más blandos a otros más duros. (peor los micáceos que los glandulares)

• En las excavaciones siempre hay un talud más inestable que el contrario debido a la orientación de los bandeados, que representan planos de debilidad.


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GNEIS (4)

• El gneis masivo resiste las cargas transmitidas por todo tipo de presas, (incluidas las bóveda) aunque hay que tener cuidado con la dirección de la resultante de las cargas transmitidas y la orientación del bandeado,

• Como vaso de embalse tiene buen comportamiento por ser impermeable salvo en la zona decomprimida y por las fracturas.

• La disimetría del valle suele ser un problema para las presas bóveda, ya que éstas trabajan mejor con simetría.



MICACITAS

Son rocas formadas por bandas micáceas alternando con cristales de cuarzo. Estasbandas agudizan los problemas que presentan los gneises, resultando una roca blanday claramente exfoliable.

• Paisaje seco. Más impermeable que el gneis, ya que las fracturas se rellenan muypronto con productos de alteración.

• Problemas muy acusados de inestabilidad de laderas.

• Resiste cargas medianas, sobre todo porque se deforman y compactan.

• No se pueden utilizar como material de construcción.

• Da muchos problemas de inestabilidad en excavaciones, tanto a cielo abierto comoen túneles.


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ESQUISTOS

• Rocas de muy variada mineralogía, reciben diversos apellidos en función delmineral predominante.

• Presentan un alto grado de fracturación, elevada disimetría en el paisaje y uncomportamiento muy similar a las pizarras. Debido a esta semejanza sucomportamiento y utilización lo resumiremos conjuntamente con ellas.



FILITAS

Son rocas esquistosas, muy próximas a las pizarras. Suelen estar muy fracturadas.

• Muy impermeables e inestables.

• Se alteran con facilidad.

• Son muy abundantes en la Penibética, en donde reciben el nombre de Launas. Enesta zona se les ha llegado a utilizar como material impermeable para núcleo depresas de materiales sueltos e incluso en las Alpujarras es frecuente su uso comoimpermeabilizante y aislante térmico en las azoteas de las casas.

• Dadas sus características no son válidas para ninguna otra aplicación como materialde construcción.


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PIZARRAS (1)

Rocas de bajo grado de metamorfismo, tienen su origen en rocas pelíticas (de granomuy fino: arcillas, limos, etc.)

• Suelen presentar numerosas fracturas. Tienen direcciones preferentes de fracturadebido a los planos de esquistosidad.

• Presenta un paisaje característico con valles fuertemente disimétricos, con unaladera paralela a la dirección de esquistosidad (muy propensa a sufrirdeslizamientos) y la otra contraria (ladera favorable)

• Son característicos los deslizamientos intraformacionales.

• Rocas muy impermeables, el agua circula solamente por las fracturas que no esténrellenas con productos de alteración, dando escasas fuentes y de muy pequeñocaudal. Red de drenaje muy intensa adaptada a las líneas de fractura.

• Se forman abarrancamientos importantes, pues es fácilmente degradable porerosión fluvial.

• Suelen alternar con cuarcitas que, si están fracturadas, permiten el paso del agua yal llegar a las pizarras pueden producir deslizamientos.



PIZARRAS (2)

• Se utilizan para techar, aprovechando su impermeabilidad y su facilidad deseparación en lajas finas.

• Ortos usos tradicionales son su empleo en cercados y mampostería (mejores losesquistos que las pizarras).

• No valen como áridos para firmes debido al elevado coeficiente de desgaste quepresentan. Sin embargo, algunos esquistos pueden llegar a dar característicasaceptables (sobre todo aquellos en los que las micas han sido sustituidas por otrosminerales metamórficos). Los planos de esquistosidad determinan además la formalajosa de estos áridos, por lo que se hace necesario un cuidado especial en sumachaqueo, del que además puede resultar una elevada cantidad de finos.

• Algunas pizarras y esquistos contienen pirita que puede descomponerse dandoorigen a limonita o sulfato de hierro, provocando la desintegración del árido.

• No dan buen resultado como balasto ni como escollera, aunque se han utilizado enespaldones de presas de materiales sueltos.


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PIZARRAS (3)

• Las pizarras más arcillosas se pueden utilizar como elemento impermeable ennúcleos de presas de materiales sueltos. Hay que triturar mucho la roca, siendodifícil alcanzar el óptimo de humedad para su compactación.

• Las presas bóveda suelen dar mal resultado en este tipo de terreno, ya que lascargas transmitidas en la cerrada, por ser esta disimétrica, pueden coincidir en unade las laderas con la dirección de esquistosidad, resultando muy desfavorablemientras que, en la otra, ser muy estable.

• Como árido para hormigones suelen ser inutilizables por su bajo coeficiente deforma y su reducida resistencia a la compresión. Sin embargo, algunos esquistos sehan utilizado como áridos para hormigón en presas de gravedad, pero siempre conmuchas precauciones y a falta de otro material mejor.

• Pueden admitir cargas altas si su dirección es perpendicular a la de esquistosidad.

• La deformación en pizarras puede ser muy grande, sobre todo en zonas próximas alas laderas que han sufrido decompresión (fracturas abiertas y rellenas conmateriales arcillosos procedentes de su alteración)



PIZARRAS (4)

• Las excavaciones aceleran los procesos de inestabilidad en la ladera desfavorable,siendo los deslizamientos, caso de producirse, muy repentinos.

• Al no ser rocas ni muy duras ni muy abrasivas, se excavan con facilidad, aunquesuelen ser bastante tenaces.

• En túneles los problemas de inestabilidad se agudizan. Hay que procurar evitar laperforación paralela a la orientación de la esquistosidad. Cuando no haya másremedio se ha de avanzar muy despacio, llevando muy próximo el sostenimiento ala excavación.

• Las rocas de más bajo grado de metamorfismo están muy expuestas a ladegradación por los agentes atmosféricos (venteo), procesos potenciados por laexistencia de superficies de debilidad debidos a los planos de esquistosidad.

• Los bulones suelen dar mal resultado en pizarras porque tienden a soltarse alavanzar la descompresión hacia el interior del macizo.

• Los derrubios de ladera procedentes de pizarras y esquistos son todavía másinestables, especialmente en los fondos de valle.


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ROCAS METAMÓRFICAS EN COLOMBIA

LOCALIZACIÓN DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS EN COLOMBIA

Rocas metamórficas con grado de metamorfismo, bajo a alto, se encuentrandistribuidas en las tres cordilleras, en el Escudo de Guyana, en la Sierra Nevada deSanta Marta y en la península de La Guajira. Sus edades varían desde elPrecámbrico hasta el Cretácico; su distribución se muestra en el mapa adjunto. En elEscudo de Guaya estas rocas afloran en la región oriental entre el río Guaviare y elrío Caquetá, en los límites con Brasil y Venezuela, y en la parte occidental en laSerranía de La Macarena. Están compuestas por metamorfitas de protolitodominantemente sedimentario, que dan lugar a neis cuarzo feldespático, neismicáceo, migmatitas, anfibolitas y cuarcitas pertenecientes al complejo Migmatíticode Mitú y al grupo de la Serranía de Naquén. Para el complejo Migmatítico de Mitúse ha dado una edad de 1.780 millones de años.

ROCAS METAMÓRFICAS EN COLOMBIALOCALIZACIÓN DE LAS ROCAS METAMÓRFICAS EN COLOMBIA

Tomado de: Ingeominas

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ROCAS METAMÓRFICAS EN COLOMBIARocas de Suesca

ROCAS METAMÓRFICAS EN COLOMBIARocas de Suesca

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Cuarcitas Valdavido (León)

Cuarcita armoricana Peña Falcón

Parque nacional Monfragüe. Cáceres

Cantera marmol Carrara

Cantera mármol La Algueña

Cantera mármol Macael

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Filitas, Mantos Alpujarrides

Pizarras

Pizarras y esquistos

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Esquistos y cuarcitas (Sierra Curel, Lugo)

Sondeos pizarras Río Nacimiento

Migmatita

Ortogneis migmatitico

Bloque de migmatita en morrena frontal (lagunas de Peñalara, Guadarrama)

tema 4 rocas metamorficas

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