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petrología básica para los mineros
Tipo: Monografías, Ensayos
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Subido el 26/04/2020
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Autor: Ing. MSc. MARIO T. SOTO GODOY
Puno - PERU
PRÓLOGO
Una de las actividades más importantes de los profesores universitarios es la Investigación Científica; que depende fundamentalmente de los recursos económicos. Otra responsabilidad docente, de nivel universitario es la elaboración de guías, separatas, manuales y textos universitarios, para facilitar la tarea de enseñanza – aprendizaje.
La ley universitaria peruana 23733 (vigente), otorga facultades a los profesores universitarios, para que ejecuten estas acciones académicas importantes y un beneficio denominado año sabático. El año sabático es una licencia que obtiene un profesor nombrado de las universidades peruanas, con siete o más años de continuidad en la vida universitaria, para que desarrolle investigación o elabore un texto o libro, de su especialidad.
Haciendo uso del beneficio del año sabático, el Profesor Principal a D. E. Ingeniero Mario Soto Godoy, presentó un proyecto para elaborar un Texto Universitario de Petrología , en el período de abril del 2005 a abril del 2006. El autor de la presente obra académica ha sido profesor en la universidades de San Agustín de Arequipa (1977), San Antonio Abad del Cusco (1978 – 1983); actualmente se desenvuelve como profesor Principal A Dedicación Exclusiva de la Universidad Nacional del Altiplano – Puno (1983 -2006), en cursos de PETROLOGÍA.
El Texto Universitario de Petrología , se ha elaborado para los estudiantes de las universidades peruanas, que ejecutan sus estudios en las Carreras Profesionales de Geología, de Ingeniería Geológica, de Ingeniería de Minas, de Ingeniería Civil y de ramas afines. La labor de campo, para obtener ilustraciones fotográficas, se ha centrado en la Costa y Sierra del sur del Perú: departamentos de Cusco, Tacna, Moquegua, Arequipa y Puno, de manera especial. Con la experiencia adquirida a lo largo de casi 29 años de enseñanza universitaria y debido a su inquietud investigadora, el autor, presenta información asequible, clara y pragmática, de los conceptos, acápites y capítulos de la materia; con el objetivo de que los estudiantes puedan desenvolverse en el campo profesional, de manera objetiva y real; según las necesidades del país.
Para la elaboración del presente Texto Universitario, se ha compilado información de los autores que se señalan en el acápite de Bibliografía. La obra se basa principalmente en los contenidos e información del clásico de la Petrología el PhD Walter Huang.
Las ilustraciones de muestras de minerales y rocas corresponden al muestrario del laboratorio de Petrología de la Carrera Profesional de Ingeniería Geológica de la Facultad de Ingeniería Geológica y Metalúrgica de la Universidad Nacional del Altiplano – Puno; así como a las muestras particulares del autor.
Como cualquier obra creada por los seres humanos, el presente puede tener errores de forma o de apreciación; por lo que ruego hacérmelos conocer para enmendarlos en próximas publicaciones.
AUTOR DEL TEXTO UNIVERSITARIO DE PETROLOGÍA MOSTRANDO A SUS ALUMNOS EL CONTACTO ENTRE UN MANTO MINERALIZADO Y CALIZA (arriba). Visita de prácticas.
En el interior de la mina San Vicente (Valle de Chanchamayo) Junín.: 2003
INTRODUCCION
A continuación se ofrecen algunos párrafos tomados de publicaciones del Instituto Geológico Minero y Metalúrgico del Perú (INGEMMET), institución pionera en el avance científico y tecnológico de la geología en el Perú.
“Entre Paracas y Mollendo los afloramientos son discontinuos, comprende bloques fallados, levantados y hundidos, formando un complejo metamórfico cuyos relacionamientos son difíciles de precisar. Esta constituido por gneis, migmatitas, esquistos, filitas, anfibolitas y cuarcitas de color gris oscuro a verdoso y gris claro a rosado. Se reconoce su presencia en la unidad de granitos potásicos gneisoides con ciertas franjas milonitizadas ……” (pág. 46, 2º párrafo del Boletín 55 Serie A de la Carta Geológica Nacional – INGEMMET - 1995).
“ Calizas lutíticas y fangolíticas calcáreas mayormente gris claro; brecha calcárea intraformacional en lentes de 8 cm. de grosor cerca al tope…” (pág. 25, 2º párrafo del Boletín 42 de Serie A la Carta Geológica Nacional – INGEMMET - 1993).
“ Lava andesítica con plagioclasa porfírítica , color lila pálido, fresca en la base, fenocristales menores de 5 mm. de sección, vesículas elongadas hasta 5 mm. …” (pág. 87, 4º párrafo del Boletín 42 de Serie A la Carta Geológica Nacional – INGEMMET - 1993).
Puede notarse claramente que la Petrología tiene un lenguaje propio, que requiere precisarse y profundizarse para una comprensión absoluta de las descripciones estratigráficas, geológicas, estructurales, que se derivan de la ciencia que estudia las rocas.
El Texto Universitario de Petrología , que se entrega a los lectores, es un trabajo que se ajusta a la realidad peruana, ya que busca encauzar el conocimiento de la petrología al lenguaje técnico y las clasificaciones de rocas que emplea el INGEMMET, para el Perú, que coincide con el léxico geológico internacional, en alto porcentaje. La petrología, sus conceptos, clasificaciones y descripciones son de
CAPÍTULO Nº I
ALGUNAS CARACTERÍSTICAS DEL PLANETA TIERRA
El universo esta constituido por una infinita cantidad de estrellas. Muchísimas estrellas, por misteriosas fuerzas, se agrupan formando gigantescos cúmulos de ellas junto a polvo cósmico, esas agrupaciones se denominan galaxias y pueden tomar diversas formas; pueden presentarse en forma de espiral, con formas irregulares o con formas elípticas. El Sistema Solar forma parte de una de esas galaxias llamada Vía Láctea. Si se observa el cielo en una noche sin Luna y totalmente despejada, se tendrá una idea objetiva de esta afirmación, ya que se puede ver muchísimas estrellas y en algunos casos grupos de ellas con aspecto de nube, a lo lejos.
1.1.1. La Vía Láctea es una gran galaxia que tiene la forma lenteja en espiral; se calcula que puede tener 100 mil millones de estrellas, dentro de las que se encuentra el Sol; mide un total de 100 mil años luz de diámetro; es dos billones de veces más grande que el Sol. Se cree que el centro de ella es un inmenso agujero negro. El sistema solar gira alrededor de la Vía Láctea, casi en la parte exterior, a una velocidad de 972 000 Km. por hora; tardando 225 millones de años en completar un giro, según cálculos astronómicos. ILUSTRACIÓN Nº 1: LA VÍA LACTEA
Fuente : Windows to the universe; 2004
Para observar el cosmos o universo se inventaron diversos instrumentos que fueron perfeccionándose con el tiempo, desde telescopios simples como el que aparece en la ilustración 2 (lado izquierdo), hasta complicados sistemas satelitales del actual siglo XXI.
ILUSTRACIÖN Nº 2: OBSERVACIÓN DEL ESPACIO EXTERIOR A TRAVÉS DE UN TELESCOPIO Y DE UN SATÉLITE ESPECIAL.
Fuente : Windows to the universe; 2004
1.1.2. El Sistema Solar esta formado por una estrella central que es el Sol, por planetas que giran alrededor de el; por satélites que giran alrededor de algunos planetas; cometas que se presentan periódicamente cerca de la Tierra; asteroides (restos de algún planeta), que se encuentran en movimiento rotacional entre la órbita de Marte y Júpiter y cometas, entre otros cuerpos cósmicos. Los planetas son nueve: Mercurio, Venus, Tierra , Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno y Plutón (en el orden en el que se alejan del Sol).
Si se observará desde la parte alta del polo Norte del Sol, podría verse que los planetas giran en dirección contraria a las agujas del reloj, en orbitas casi circulares, salvo Plutón que tiene una trayectoria orbital elíptica y ligeramente inclinada, con respecto al plano que conforman las orbitas de los otros planetas (eclíptica).
Planetas
Radio ecuatorial
Distancia al Sol (km.) Lunas
Periodo de Rotación Órbita
Inclinación del eje
Inclin. orbital Mercurio 2.440 km. 57.910.000 0 58,6 días 87,97 días 0,00 º 7,00 º Venus 6.052 km. 108.200.000 0 -243 días 224,7 días 177,36 º 3,39 º La Tierra 6.378 km. 149.600.000 1 23,93 horas 365,256 días 23,45 º 0,00 º Marte 3.397 km. 227.940.000 2 24,62 horas 686,98 días 25,19 º 1,85 º Júpiter 71.492 km. 778.330.000 63 9,84 horas 11,86 años 3,13 º 1,31 º Saturno 60.268 km. 1.429.400.000 33 10,23 horas 29,46 años 25,33 º 2,49 º Urano 25.559 km. 2.870.990.000 27 17,9 horas 84,01 años 97,86 º 0,77 º Neptuno 24.746 km. 4.504.300.000 13 16,11 horas 164,8 años 28,31 º 1,77 º Plutón 1.160 km. 5.913.520.000 1 -6,39 días 248,54 años 122,72 º 17,15 º Fuente : Windows to the universe; 2004
1.1.3. La Tierra es el planeta del Sistema Solar en que vivimos, recibe las radiaciones que provienen del Sol, compuestas de luz, ondas caloríferas y viento solar que esta compuesto de protones en un 95%, partículas α en un 4%; el 1% restante esta compuesto por iones de Carbono, Nitrógeno, Oxígeno, Neón, partículas β, rayos x, Neutrino (200 mil veces más pequeñas que un electrón) y otros. Las ondas luminosas y caloríferas, que dan vida, al igual que algunas otras radiaciones llegan hasta la superficie rocosa; otras en cambio son repelidas por el campo magnético y la capa de Ozono, impidiendo que hagan daño a los seres vivos.
Algunas medidas importantes de la Tierra a tenerse en cuenta son (Bruño; 2000):
Diámetro ecuatorial 12 756,77 Km. Diámetro polar 12 713,82 Km. (Diferencia entre ambos 43 Km. aproximadamente). Circunferencia ecuatorial 40 075,51 Km. Masa 5,976 x 10 27 g. (Cerca de 598 mil trillones de Kg.). Volumen 1,083 x 10 27 cc. (Más de 188 trillones de m 3 ). Área 509 950 000 Km^2 Área de los continentes 148 822 602 Km^2 Mayor altitud (monte Everest) 8 848 m. s. n. m.
Mayor profundidad (fosa Challenguer) 10 912 m. b. n. m. Profundidad media del mar 3 800 m. b. n. m.
(Misión espacial Apolo XI: julio de 1969)
Fuente : National Aeronautics and Space Administration (NASA), en Windows to the universe; 2004
Los estudios que astrónomos, geólogos, meteorólogos y otros científicos han desarrollado en el planeta y en su atmósfera, hacen prever una sucesión de capas, por encima de la superficie pétrea y por debajo de ella. Un corte de arriba a abajo permitiría ver, claramente, la estructura de la Tierra; de la siguiente manera:
1.2.1. La Atmósfera: Es una masa de gases que rodea la Litósfera, que puede alcanzar un espesor superior a los 520Km. (Marcano; 2001); se va enrareciendo a medida que se aleja del planeta hasta confundirse con el vacío, muy lejos de la superficie; la atmósfera tiene a su vez otras capas que se citan a continuación (Enciclopedia Sopena; 1983):
La exosfera es la última capa de gases enrarecidos que paulatinamente se extendería hasta los 9 mil Km. de distancia de la superficie, donde se encontraría el vacío.
La magnetósfera o campo magnético de la Tierra se extiende desde los 120 Km, hacia el espacio; es muy importante porque repele el viento solar dañino para cualquier tipo de vida.
ILUSTRACIÓN N º 4: ESTRUCTURA DE LA ATMÓSFERA
Fuente : El Planeta Tierra: Marcano; 2001
1.2.2. La Hidrosfera: Es la parte acuosa de la Tierra, compuesta por las aguas oceánicas, las de los río, lagos, lagunas y otros depósitos acuosos superficiales, también por las aguas subterráneas que circulan por los poros y fisuras de las rocas.
La necesidad de agua en el hombre, los animales y las plantas es bien conocida. Coincidiendo con la Biblia, el evolucionismo afirma que la vida se originó en los océanos. Los seres humanos demandan un promedio de 2.4 litros diarios de agua
dulce (en climas templados), pudiendo llegar hasta 7 litros por día en ambientes muy calurosos y secos. El agua se está convirtiendo en un bien escaso, ya que no cesa de aumentar su consumo como resultado del crecimiento de la población y el incremento del nivel de vida. En el tercer mundo, el consumo medio de agua por habitante es del orden de 50 litros diarios, mientras que en las naciones industrializadas sobrepasa los 500 litros por día (estos datos comprenden todos los usos) (Marcano; 2001).
La hidrosfera agrupa todas las formas de agua que hay en nuestro planeta (océanos, mares, ríos, agua subterránea, el hielo y la nieve). El agua de los océanos es aproximadamente el 97% del total; el agua dulce representa solo el 3%. El 98% de este porcentaje es agua congelada; eso significa que solo tenemos acceso únicamente a 0.06% de toda el agua del planeta. Se estima que el 97,1% de agua esta en los océanos; el 2.24 % en los glaciares y casquetes polares; el 0,61% en los depósitos subterráneos; el 0,016% en los lagos; el 0,001% en la humedad de la atmósfera y el 0,0001% de agua en todos los ríos. (ILCE; 2006)
El agua permanece en constante movimiento , conformando un ciclo: el vapor de agua de la atmósfera se condensa y cae sobre continentes y océanos en forma de lluvia o nieve, desciende de las montañas en ríos que muchas veces terminan en los mares o en lagos, o se infiltra en el terreno acumulándose en forma de aguas subterráneas, o son evaporadas o transpiradas por las plantas volviendo de nuevo a la atmósfera. La
Fuente: Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente: Echarri; 1998
inferior estaría compuesto de una mezcla de minerales de magnesio, hierro y silicio.
El Núcleo tendría una capa exterior de alta densidad (10), con una extensión de 2 200 Km. la que sería líquida. Se cree que habría un núcleo interior de hasta 1300 Km. de radio, totalmente sólido. Las dos porciones de núcleo se compondría de hierro con un pequeño porcentaje de níquel y de otros elementos. Las temperaturas del núcleo interior alcanzarían 6.650 °C, como producto de desintegración o transformación atómica; presentaría una densidad de 13. Otras hipótesis sobre el núcleo señalan que desde el interior se irradiaría constantemente un enorme calor hacia el exterior de la Tierra.
CUADRO 2: CARACTERÍSTICAS DE LAS PARTES DE LA LITÓSFERA
Fuente :Astromía; 2005
Corteza Manto superior Manto inferior Núcleo exterior Núcleo interior
Fuente : Astromía; 2005
1.2.4. La Corteza Terrestre : Merece una descripción especial porque el 98% de los conocimientos del planeta se basa en esta capa de la Tierra; tiene espesores diversos: en las altas cordilleras alcanza más de 70 Km. (cordillera del Himalaya), en los fondos oceánicos se reduce un grosor cercano a 5 Km. y en los borde continentales varía entre 20 y 25 Km. Gran parte de la corteza esta cubierta de potentes paquetes de roca sedimentaria; debajo de las rocas sedimentarias hay rocas ígneas graníticas y más al fondo rocas ígneas básicas. La corteza oceánica es muy delgada, como se detalló anteriormente, la parte superficial esta compuesta de rocas sedimentarias y en menor proporción rocas metamórficas.
La Corteza está formada por placas que flotan sobre una capa de materiales calientes y pastosos que, a veces, salen por una grieta formando volcanes. La densidad y la presión aumentan hacia el centro de la Tierra. Las fuerzas internas de la Tierra se notan en el exterior; los movimientos rápidos originan terremotos y los lentos forman plegamientos, como los que crearon las montañas. El rápido movimiento rotatorio y el núcleo metálico generarían un campo magnético (Astromía; 2005).
El planeta Tierra, no es un ente estático, es dinámico, se halla girando permanentemente sobre su propio eje con un movimiento de rotación que dura 24 horas; del mismo modo presenta un movimiento de traslación alrededor del Sol que dura 365 ó 366 días. El movimiento de rotación produce variaciones de temperatura entre el día y la noche, lo que a su vez origina procesos fisicoquímicos que actúan en la superficie; el movimiento de traslación alrededor del Sol crea las estaciones que acarrean veranos calurosos o inviernos gélidos, alternativamente en el hemisferio Sur o Norte, por los movimientos señalados anteriormente y por la declinación del eje de la Tierra. El movimiento de traslación no es perpendicular al plano formado por la órbita terrestre, hay una declinación en el eje de nuestro planeta. El Sol se encuentra involucrado en otros movimientos de carácter universal, además de bombardear la Tierra con una serie de radiaciones y ondas diversas (viento solar). Las variaciones de temperaturas del día y de la noche, de las estaciones a causa de la traslación, las
