Czytaj książkę: «Tesoros fósiles de Firavitoba»

Sección I.

Conceptos generales

Esta sección presenta los conceptos relevantes sobre la temática de la investigación desde un enfoque diferencial entre los componentes geológicos y paleontológicos, complementados con ilustraciones que facilitan su comprensión. El primero, aborda conceptos petrográficos y estratigráficos como los minerales, las rocas, los principios básicos de estratigrafía y la jerarquización de unidades estratigráficas; el segundo, aborda conceptos sobre fósiles, su clasificación, los procesos de fosilización y los mecanismos de alteración.

Geología

La geología es la ciencia que estudia el origen, composición y evolución de la tierra. De acuerdo con su campo de estudio se apoya en diferentes disciplinas para comprender la complejidad del planeta, dentro de las cuales están la petrografía y la paleontología; la convergencia de estas dos disciplinas permite interpretar y reconstruir aspectos evolutivos de la tierra a partir del estudio y descripción de rocas, su composición mineralógica y su relación con los organismos del pasado.

Petrografía

La petrografía (del latín petrus: piedra, roca; y del griego γραφος, grafos: descripción), es la disciplina que describe y clasifica las rocas mediante la identificación macroscópica de los minerales constituyentes, su distribución, tamaño, selección, estructura y composición. Esta rama de la geología interpreta los tipos de rocas según su origen dentro del ciclo litológico. A partir de 1858 (Sorby, 1858) se introdujeron técnicas microscópicas y métodos cuantitativos que contribuyeron a la descripción de la estructura de las rocas y sus componentes minerales.

Los minerales son sustancias naturales de origen geológico con composición química definida, estructura interna ordenada —generalmente cristalina—, la mayoría en estado sólido y tienen propiedades físicas características: sistema cristalino, hábito, dureza, color, brillo, fractura y densidad. Los minerales se agrupan en ocho grupos químicos según la clasificación de Strunz (Figura 1), siendo el grupo de los silicatos —por su abundancia—, los que conforman la mayor proporción de rocas (>90 %) en la corteza terrestre.

Figura 1. Clasificación de Strunz

Nota. Fotografías de la colección de minerales del Museo Universitario de Ingeniería Geológica de la UPTC.

El magma producto de la fusión de las rocas en el manto, asciende por la corteza terrestre, se enfría y solidifica formando rocas ígneas. Cuando el enfriamiento sucede en el interior de la corteza se produce en forma gradual y da lugar a rocas cristalinas intrusivas —por ejemplo; granito—, mientras que cuando el enfriamiento es superficial se produce en forma abrupta y genera rocas volcánicas sin cristales identificables a simple vista, —por ejemplo: andesita—. El grupo de las rocas ígneas representan el 95 % del volumen de la corteza terrestre.

Las rocas expuestas en superficie están sujetas a los agentes atmosféricos que las modifican física y químicamente. Este proceso, conocido como meteorización, debilita la estructura mecánica de la roca y la desprende en fragmentos, luego, por medio de agentes atmosféricos —agua, aire, hielo, entre otros— los transporta, desgasta y reduce, hasta que finalmente se acumulan en forma de detritos conformando los depósitos sedimentarios. Posteriormente los depósitos de sedimentos sufren procesos de compactación y cementación dando origen a las rocas sedimentarias.

La exposición de rocas a altas temperaturas, actividad química de fluidos y/o presiones, conforma un proceso denominado metamorfismo; este proceso ocasiona cambios texturales, mineralógicos e incluso composicionales en las rocas originales y las convierte en rocas metamórficas. Rocas ígneas sometidas a alta temperatura y presión diferencial pueden producir alineación en sus minerales y generar apariencia de bandas o estructuras foliadas —por ejemplo: gneis—, mientras que rocas sedimentarias — por ejemplo: caliza— sometidas a temperatura o flujo hidrotermal sufren recristalización y presentan características que difieren de la roca original — por ejemplo: mármol—.

El ciclo litológico es un modelo que describe el proceso de las rocas a través del tiempo geológico y explica su transformación entre grupos de rocas; el ciclo inicia cuando cualquier roca queda expuesta en superficie o cuando se funde en el manto (Figura 2).

Figura 2. Bloque diagrama ciclo litológico

Las rocas sedimentarias cubren cerca del 75 % de la superficie de la tierra, se identifican fácilmente por estar estratificadas y en ocasiones, por contener fósiles. Existen tres grupos de rocas sedimentarias: detríticas, carbonatadas y químicas.

Las rocas detríticas, formadas a partir de sedimentos terrígenos; están constituidas por clastos transportados, producto de la disgregación de otras rocas. Entre los clastos hay espacios ocupados parcial o totalmente por un mineral precipitado que funciona como cemento, o también, pueden ser rellenados por una matriz formada por los productos de alteración de rocas madres — por ejemplo: minerales arcillosos—. En algunos casos, esta matriz es inexistente y la roca es suficientemente porosa y permeable para almacenar fluidos como el agua o los hidrocarburos.

En general, existen tres grandes grupos de rocas detríticas: las lodolitas, las areniscas y los conglomerados (Figura 3). Su clasificación se basa en la descripción de las características de composición y textura de sus granos tales como la esfericidad, redondez, selección y empaquetamiento.

Figura 3. Principales tipos de rocas detríticas

Las rocas carbonatadas, conocidas comúnmente como calizas, se forman a partir de soluciones de carbonatos o por la acumulación de restos de organismos. Este tipo de rocas, más allá del uso industrial, tienen gran importancia a nivel geológico y estratigráfico debido a que suministran información complementaria sobre la secuencia litológica y permiten inferir aspectos tales como ambiente de depositación, paleoflora, paleofauna y profundidad de la cuenca. Estas rocas representan el 15 % de las rocas sedimentarias. Estas se catalogan como rocas autóctonas cuando su origen se debe a procesos químicos o bioquímicos en un determinado ambiente de depositación, principalmente marino. Estos componentes son los siguientes:

 Terrígenos. Corresponden a clastos derivados de la erosión y transporte de rocas preexistentes. Incluye los fragmentos líticos, cuarzo, minerales arcillosos y material fósil retrabajado— exhumado una o más veces—. Se les denomina extraclastos a los fragmentos redondeados o angulosos procedentes de la erosión de rocas carbonatadas más antiguas y externas al ambiente de depositación; e intraclastos, a los fragmentos de tamaños variables y generalmente angulosos compuestos por barro micrítico y/o fragmentos de bioclastos u otros granos, que provienen de la erosión de sedimentos calcáreos semiconsolidados de la misma cuenca de depositación.

 Aloquímicos. Son partículas carbonatadas de origen bioquímico o químico formadas en la cuenca de sedimentación. Incluyen los bioclastos, que son restos completos o parciales de esqueletos y exoesqueletos de organismos de cualquier ambiente marino o continental —por ejemplo: moluscos, equinodermos, foraminíferos, algas calcáreas—; y los agregados micríticos —pellets— con contenidos variables de materia orgánica, forma subesférica, sin estructura interna y tamaño inferior a 1 mm.

 Ortoquímicos. Corresponde al material granular formado por la precipitación química (agua hipersalina) o bioquímica (fotosíntesis de algas en agua dulce) dentro de la cuenca de sedimentación durante o después de la acumulación. Incluye las variedades micrita y esparita, que difieren en sus propiedades morfológicas y ópticas. La micrita es el lodo calcáreo o carbonático, criptocristalino a microcristalino (≤ 5 µm), de color gris pardo a negro, formado en ambientes protegidos y de baja energía; como material primario en la formación de la roca se puede transformar por diagénesis en cristales de calcita con bajo contenido de magnesio. La esparita es un tipo de calcita microcristalina (≥ 5 µm ), reconocible por su birrefringencia de tonos pasteles; se le denomina ortoesparita cuando se produce por la alteración del cemento carbonático precipitado en los espacios intergranulares y seudoesparita cuando es formada por procesos neomórficos de recristalización.

Las rocas químicas se forman a partir de la precipitación de soluciones sobresaturadas, derivadas de la disolución de minerales de los sedimentos transportados hacia los lagos o mares. Estos minerales son disueltos y concentrados por procesos físicos como la evaporación, dando origen a la acumulación y estratificación de sales de cloruro (halita), sulfatos (yeso), carbonatos, boratos y nitratos. Se denominan rocas bioquímicas, cuando además intervienen seres vivos en el proceso —por ejemplo: radiolaritas y diatomitas—.

Estratigrafía

Es la rama de la geología que interpreta, identifica y describe la secuencia (vertical y horizontal) de las rocas de la corteza terrestre y su relación con los diferentes eventos geológicos. Su estudio se basa en el concepto de estrato definido como un cuerpo tridimensional de forma tabular limitado por el techo (límite superior) y la base (límite inferior) (Figura 4).