Las rocas metamórficas suelen ser mucho más duras que las sedimentarias. Algunas se forman al quedar enterradas a gran profundi­dad; otras, por el calor de intrusiones ígneas. Sus granos son cristales encajados unos con otros; algunas, como los esquistos, pizarras y gneis, se rompen fácilmente por determinados planos. Otras, como la cuarcita y el mármol, son rocas compactas que se rompen en cualquier dirección.

Cuando una masa fundida de magma se introduce entre rocas sedimentarías, éstas se alteran. Este tipo de metamorfismo se llama térmico o de contacto. Las intrusiones menores, del tipo diques o filones capa, alteran sólo una delgada capa de la roca en­cajante y la endurecen; las grandes intrusio­nes alteran la roca en un radio de varios kiló­metros. Una intrusión grande puede elevar el calor de la roca hasta 700ºG y el enfria­miento puede tardar más de un millón de años, lo que da tiempo para que se formen nuevos minerales.

Las rocas adyacentes a una intrusión íg­nea se dividen en zonas, según su grado de alteración. Las arcillas compactadas pueden haberse transformado en pizarras en la parte externa; cerca de la intrusión habrá nuevos minerales, como la andalucita, y más cerca se formará una roca dura: corneana.

Los tres grupos de rocas son las Ígneas, las sedimentarlas y las metamórficas. Se pueden observar juntas cuando una intrusión de roca ígnea atraviesa rocas sedimentarias. Su calor provoca en la roca sedimentaria una metamorfización térmica. Las rocas sedimentarias enterradas a gran profundidad sufren metamorfismo regional.

Las rocas ígneas se dividen en extrusivas e intrusivas. Las extrusivas han salido por volcanes y se han enfriado como lava en la superficie terrestre. Las intrusivas han soli­dificado bajo la superficie. El grano de una roca depende de la velocidad de enfriamiento. Las rocas de grano grueso resultan de un en­friamiento lento que ha dado tiempo a los cristales para crecer hasta más de 2 mm de longitud; las rocas se enfrían lentamente cuando se encuentran a gran profundidad, y el tamaño grueso es característico de las ro­cas intrusivas. Las de grano fino se han en­friado rápidamente en la superficie o cerca de ella; la mayoría de las rocas extrusivas son de grano fino, aunque algunas se enfrían tan rápidamente que los cristales no tienen tiem­po para desarrollarse y en consecuencia se forma obsidiana.

Las rocas ígneas se clasifican según la can­tidad de sílice que contienen y según el ta­maño de los granos. La composición quími­ca y, en especial, el contenido de sílice dependen del origen del magma del cual se formó la roca. El magma puede haberse for­mado por fusión parcial de las rocas situadas bajo la corteza o por fusión de la propia cor­teza como parte del ciclo de las rocas. El magma de la corteza contiene más sílice que el de material más profundo y produce rocas más claras; el magma de material profundo da rocas oscuras.

La fusión parcial de las rocas bajo la cor­teza produce basaltos (lavas extrusivas de grano fino), dolerita (roca intrusiva de grano medio) y gabro (roca intrusiva de grano grueso). Los basaltos forman el fondo del océano y ocupan grandes zonas en Islandia y en algunos continentes. Las doleritas forman extensos diques o filones capa que atra­viesan o se sitúan paralelos a las capas de rocas sedimentarias. El gabro se presenta en forma de intrusiones masivas que fueron la fuente de doleritas y basaltos.

La fusión de las rocas que inicialmente eran sedimentos produce granitos y andesitas. Los granitos se presentan en for­ma de enormes intrusiones llamadas batolitos.

Hay muchas formas de yacimiento de rocas ígneas. Una chimenea [1] es un canal circular vertical de alimentación de un volcán. La bolsada [2] es una gran masa de roca que solidificó a gran profundidad. Un batolito [3] es un gran cuerpo de granito del que no se detecta el fondo. Un lacolito [4,7] es una masa en forma de domo que ha arqueado la roca suprayacente. Un dique [5] es una masa de roca aplanada vertical; y un sill o filón capa [6] es una masa de roca aplanada horizontal. Un lopolito [8] es una masa de roca en forma de plato.

Las rocas ígneas contienen un número variable de minerales en los que la cantidad de sílice (Si02) deter­mina la acidez de las rocas y, por tanto, su clasificación. Esta proporción de sílice determina el tipo y proporción de los mine­rales presentes. Las láminas delgadas de rocas, examinadas con luz polarizada, muestran los minerales individuales con colores propios, que ayudan a identificarlos y a clasificar la roca.

Las rocas de la superficie terrestre son de tres tipos: ígneas, sedimentarías y metamórficas. Las sedimentarias se forman de materiales químicos y orgánicos y de frag­mentos producidos por meteorización y ero­sión de rocas más antiguas; las metamórficas se forman por calentamiento de rocas más antiguas sometidas a presión.

Las rocas sedimentarias se subdividen en tres tipos: clásticas, formadas por frag­mentos de rocas más antiguas; orgánicas, por restos de animales o plantas; y químicas, producidas por precipitación de minerales y sales del agua. Los ríos, los glaciares y las olas rompen rocas ya existentes en fragmen­tos, algunos grandes, como piedras y guija­rros, otros de 1 mm de diámetro, como la arena, y otros demasiado finos para ver su tamaño al natural, que forman el fango. La mayoría son llevados al mar por los ríos y se depositan en deltas o en el fondo marino. Las piedras demasiado grandes para ser arrastradas por el agua quedan en el curso del río o en playas y pueden llegar a cementarse for­mando una roca llamada conglomerado. La arena se deposita junto a la costa o en la pla­taforma continental y puede transformarse en arenisca. También el viento deposita arenas en ambientes desérticos. El fango suele ser transportado lejos de la costa para convertir­se en arcilla o pizarra arcillosa.

Las rocas sedimentarias orgánicas pueden estar formadas por restos de plantas, como el carbón, o por partes duras de animales. Mu­chas calizas están constituidas por corales y moluscos fósiles que extrajeron cal del agua del mar para formar sus esqueletos y que, al morir, dejaron sus restos en el fondo del mar; con el tiempo, el movimiento del agua rompe las conchas en fragmentos; duran­te millones de años, los fragmentos se van compactando debido al peso y se cementan unos con otros transformándose calizas. Esto se llama litificación. Actualmente se es­tá acumulando material calizo en las Bahamas y el Golfo Pérsico, pero antes los mares cálidos eran mucho más extensos y se produ­cían calizas en regiones muy amplias. La Creta está formada de innumerables conchas, tan pequeñas que sólo se ven al microscopio.

El agua del mar contiene gran cantidad de sales y, si se evapora, éstas precipitan. En re­giones tropicales donde soplan vientos secos y cálidos sobres mares someros, se evapora gran cantidad de agua y se forma cal en el fondo del mar, que se endurece y constituye una caliza de grano fino. En cuencas par­cialmente cerradas, además de cal precipitan otras sales, como el yeso.

Las rocas sedimentarias son importantes económicamente: suministran petróleo, gas natural, carbón y materiales de construcción. También son de gran interés porque se for­maron en la superficie terrestre y aportan datos sobre las condiciones que allí había hace millones de años. La arenisca roja de grano fino, por ejemplo, indica la presen­cia de desiertos. El estudio de ambientes anti­guos mediante el análisis de rocas actuales se llama estratigrafía.

 Las rocas sedimenta­rias son los productos estables del ciclo de sedimentación. Existen tres clases de rocas sedimentarias: las clásticas, formadas por fragmentos rotos y erosionados de rocas preexistentes; las orgánicas, formadas por materias vivas en otro tiempo, como madera y conchas; y las químicas, formadas por la precipitación de sales por evaporación. Las clásticas (arenisca, arcillita fina, pizarra arcillosa, conglomerado) son las principales y su papel es decisivo en el ciclo sedimentario. El único tipo orgánico hallado en abundancia es la caliza, que pudo formarse de detritos de grandes arrecifes de coral o de extensos depósitos de conchas. El carbón es una roca orgánica importante económicamente, pero no se presenta en tan gran volumen. Ciertas calizas se forman químicamente, pero las rocas sedimentarias más comunes formadas por precipitación química son la sal y el yeso. Su extensión limitada se debe a su modo de formarse: en lagunas y lagos salados pequeños. La erosión de estas rocas produce detritos que darán lugar a otras rocas.

Formación de las Rocas

El agua que circula por la arena deposita óxido de hierro, sílice o cal entre los granos, y esto “cementa” la arena suelta y la convierte en arenisca. El fango es comprimido por el sedimento suprayacente hasta que expulsa toda el agua y se convierte en pizarra. Este paso de un sedimento suelto a una roca dura se llama litificación.

Los mayores espesores de rocas sedimen­tarias suelen acumularse en depresiones lar­gas y estrechas del mar llamadas geosinclinales. Estas depresiones se producen por co­rrientes de convección descendentes que, durante millones de años, arrastran la corteza terrestre hacia el interior de la Tierra, donde la presión y la temperatura son elevadas. La roca sedimentaria de la depresión es arrastra­da con la corteza. Se pliega, se comprime y se calienta hasta temperaturas que oscilan entre los 200º y los 500ºC. Esto transforma la roca sedimentaria en roca metamórfica.

El movimiento de la corteza terrestre pue­de arrastrar la roca hasta 700 km de profun­didad. Aquí, la temperatura y la presión serán aún más altas y la roca empezará a fundirse. La roca fundida es más liviana que la sólida y tenderá a ascender, a través de la que la recubre, hacia la superficie. Si sale en forma de flujo de lava, quedará expuesta in­mediatamente a la alteración y a la erosión y comenzará un nuevo ciclo. Pero es más fre­cuente que la roca fundida solidifique bajo la superficie, y será necesario que se erosione la roca que la recubre antes de que recomience el ciclo.

Aunque el ciclo completo va de las rocas sedimentarias a las metamórficas y de éstas a las ígneas, muchas rocas acortan el ciclo saltándose las etapas ígnea o metamórfica. Por ejemplo, un sedimento puede litificarse y convertirse en arenisca, pero puede luego su­frir un levantamiento sobre el nivel del mar y ser erosionado.

Las texturas sirven para identificar las rocas. Las rocas ígneas [A] muestran cristales bien desarrollados; las sedimentarias [B], fragmentos de rocas más antiguas; las metamór­ficas [C], el esfuerzo bajo el que se formaron.

Las rocas de la superficie terrestre se divi­den en tres clases: ígneas, metamórficas y sedimentarías. Las ígneas se forman por enfriamiento de magma fundido. Las me­tamórficas se forman por calentamiento o compresión de rocas más antiguas; en ellas se forman nuevos cristales y, como crecen bajo presión, se disponen en una sola dirección y resultan alineadas. Las sedimentarias están compuestas de fragmentos erosionados o me­teorizados de rocas más antiguas o de restos de organismos vivos.

Cada uno de estos tipos se forma en con­diciones muy diferentes: las sedimentarias se forman en la superficie terrestre en condicio­nes de presión muy baja; las metamórficas se forman bajo la superficie a temperatura y presión altas; las ígneas intrusivas se forman también bajo la superficie, pero a tempera­turas aún más altas.

Ciclo de las rocas

El ciclo de las rocas es el cambio lento de un tipo de roca a otro. La erosión produce sedimentos que se endu­recen y forman rocas sedimentarias. Si éstas quedan enterradas, el calor y la presión las transforma en rocas metamórficas. El calor intenso a gran profun­didad funde las rocas metamórficas. Esa roca fundida puede ser ele­vada a la superficie, donde se enfría para formar rocas ígneas. Aquí, la erosión inicia de nuevo el ciclo.

El ciclo de las rocas es la relación entre estos tres tipos de rocas. La primera parte del ciclo tiene lugar en la superficie terrestre. Es la erosión y meteorización de rocas más vie­jas, que las convierte en suelo y arena, y el transporte del sedimento resultante por los ríos hacia el mar. Casi todo el sedimento producido, tanto en tierra como a lo largo de las costas, termina por ser transportado a las cuencas marinas profundas. En estas áreas se acumula un gran espesor de sedimento. Por ejemplo, el Mississippi ha estado llevando sedimentos al Golfo de México a razón de unos 500 millones de toneladas al año duran­te los últimos 150 millones de años. La acu­mulación de sedimentos tiene ya un espesor de unos 12 km.

 La energía necesaria para mantener el ciclo de las rocas deriva del calor del Sol [1], que indirectamente degrada rocas existentes y las convierte en sedimento, y del calor del interior de la Tierra [2], debido a la radiactividad, que funde material preexis­tente y produce rocas Ígneas y que también causa los movimientos de la corteza terrestre.

Pulido y Tallado de las Gemas

La belleza de las gemas aumenta con el pulido y tallado, que eliminan imperfec­ciones superficiales y realzan el color o brillo de una piedra. La forma más antigua de tallado era la redondeada llamada cabochon. Esta forma se usa para piedras que presentan efectos del tipo “ojos de gato” o de “piedras estrelladas”, producidos por reflexiones debi­das a inclusiones.

El tallado en facetas fue iniciado por tallis­tas indios que pulían pequeñas facetas en dia­mantes y muy pronto se aplicó a otras pie­dras. Luego se pasó a los tallados en brillante, que dependen de varías facetas que se trabajan y pulen en disposiciones simétri­cas en las piedras. En un diamante, el tallado y pulido se realiza en una sola operación, pero otras piedras preciosas primero se tallan y luego se pulen.

El diamante es el mineral más duro y el más difícil de tallar. Los planos naturales de exfoliación del cristal [A] se usan siempre para su talla. El cabochon [B] es la talla hecha para que destaque el color de una piedra preciosa, pero con los diamantes se usa desde el siglo XVII la talla en brillante [C, D], en que los reflejos internos imparten destellos a la piedra. En joyería hay un nombre para cada cara de la gema tallada.

Propiedades de las Gemas.

Los minerales gemas se pueden identificar por una serie de cualidades, tales como la forma de los cristales brutos, su color, dureza, índice de refracción y gravedad espe­cífica (densidad). El valor de una gema se establece por su rareza, brillo, pureza, color y dureza. La demanda también determina el valor de una gema; hay una demanda cons­tante de diamantes para joyería y para la industria de instrumentos cortantes.

Uno de los principales factores que deter­minan la belleza de una gema son sus propie­dades respecto a la luz, es decir, cómo la luz es reflejada, refractada (desviada) y disper­sada (subdividida) en el espectro por la gema. Cada piedra tiene su propio índice de refrac­ción. Este índice se mide dividiendo el seno del ángulo de incidencia (ángulo entre el rayo de luz y la normal, que es una línea perpendi­cular a la superficie) por el seno del ángulo de refracción. De todas las gemas naturales, la de índice de refracción más alto es el diaman­te. Su capacidad para dispersar la luz blanca es lo que confiere al diamante sus destellos en los distintos tonos del espectro y su brillo característico.

Los colores de los diamantes suelen ser debidos a defectos en la malla del cristal y rara vez a elementos traza. La mayor parte de las demás piedras preciosas deben su color a óxidos metálicos, que pueden ser o impure­zas o componentes. El color, sin embargo, es el rasgo que da a muchas gemas su cualidad especial. El rubí rojo transparente y el zafiro azul (ambos son formas de un mineral que normalmente es mate, gris o incoloro llamado corindón), la verde esme­ralda (una forma de mineral berilo) y el topa­cio amarillo son admirados por la pureza de su color. Las gemas opacas o turbias, como el ópalo, dependen totalmente de su color para ser o no atractivas.

La gravedad específica es el peso del mine­ral comparado con el peso de un volumen igual de agua pura. El diamante, por ejemplo, tiene una gravedad específica de 3,52, lo que significa que pesa 3,52 veces más que un volumen igual de agua; el ámbar tiene una gravedad específica de 1,07. El peso de un diamante suele expresarse en quilates (un qui­late equivale a 200 miligramos).

La dureza asegura la durabilidad; por ello, las gemas más valiosas son las piedras que pueden durar más tiempo. La dureza se mide según la escala de Mohs, formada por los números 1 al 10, que indican la dureza rela­tiva de las sustancias. En esta escala, el diamante tiene una dureza de 10; es, sin duda, la más dura de todas las sustancias naturales. Es unas 90 veces más dura que el corindón, de dureza 9 en esta escala. Otras gemas son sumamente blandas, y son valiosas debido a otras propiedades.

El rubí, piedra astrológica de julio, significa satisfacción. Es una variedad roja del corindón, mineral inco­loro o gris oscuro de óxido de aluminio. Los rubíes más finos vienen de Birmaniay tienen un tinte rojo azulado fuerte por una impureza de cromo.

El zafiro, la piedra astrológica de septiembre, representa la inteligencia Como el rubí, es una variedad del mineral corindón. Puede tener distintos colores, pero el más valioso es el azul. Los de mayor calidad proceden de Birmania y Tailandia.

Las gemas son estimadas por el hombre por su belleza, rareza y durabilidad. Las gemas más preciadas son minerales natura­les: diamantes, esmeraldas, zafiros y rubíes. También se consideran gemas algunas sus­tancias orgánicas: el ámbar es una resina fósil, el coral está formado por diminutos seres marinos y las perlas son de nácar, sus­tancia iridiscente que forma la capa interna de muchas conchas marinas, en especial de la ostra.

Las gemas de origen inorgánico que se presentan como minerales naturales se for­man de distintas maneras. Muchas gemas se encuentran en rocas ígneas, formadas direc­tamente a partir de magma procedente del interior de la Tierra y solidificado bajo la superficie. Al enfriarse el magma, los elemen­tos tienden a separarse en regiones en las que forman diferentes minerales. Bolsas de gases y de agua sobrecalentada disuelven muchos elementos; éstos finalmente se enfrían y se combinan, formando minerales preciosos o semipreciosos. Las pegmatitas —rocas ígneas de grano grueso y colores brillantes— se for­man a partir de una disolución de agua y gases sobrecalentados y suelen contener muchas gemas: berilo, cuarzo, turmalina y feldespatos. Los gases contenidos en las peg­matitas que se enfrían favorecen la formación de minerales tales como los compuestos de flúor topacio y turmalina.

Otras gemas se forman cuando el calor, la presión o la acción química alteran la estruc­tura de rocas preexistentes y las hacen recristalizar o presentarse bajo formas nuevas como rocas metamórficas. El olivino (también común en las lavas), la esmeralda y el granate se encuentran en rocas meta­mórficas. Probablemente las altas temperatu­ras y la gran presión fueron las responsables de la formación de diamantes, a partir del carbón, en la kimberlita. Muchos materia­les de los que se preparan las gemas, incluso el diamante, se encuentran en forma de cris­tales o de cantos rodados en las gravas alu­viales de los lechos fluviales.

En el mapa se han señalado las principales regiones del mundo productoras de gemas. El diamante, el rubí, el zafiro y la esmeralda se consideran piedras preciosas; las demás gemas son piedras semipreciosas.

Hay muchas vías diferentes por las que incluso un aficionado puede reconocer e iden­tificar los minerales. La forma del cristal es la mejor clave, pero no suele estar bien definida, pues los minerales han sufrido los efectos de la meteorización antes de ser estudiados o porque al crecer junto a otros no desarrollan bien sus características externas. Relacionado con esto está el modo de romperse, ya que las fracturas que se forman dependen de la red cristalina.

La dureza de un mineral también sirve piara su identificación, y es determinada por el mineralogista comprobando qué materiales de dureza conocida son capaces de rayarlo. El color no suele ser definitivo, porque al for­marse el mineral incorpora impurezas que modifican su color; pero si se rasca un mine­ral contra una superficie blanca, deja una marca de color que puede ser distintiva. El brillo —la forma en que la luz se refleja en su superficie— es distinto en los diferentes mine­rales: el cuarzo tiene brillo vítreo; la mica  puede tener un aspecto nacarado o metálico. Éstos son los rasgos usados por el geólogo o el coleccionista aficionado para identificar provisionalmente los minerales; pero es en el laboratorio donde se investiga su composición química.

Muchos minerales cristalizan a partir del estado fundido. La composición del magma, o sea, del material fundido del cual se forman las rocas ígneas, es bastante constante; pero cuando se empieza a solidificar, los minerales que van cristalizando varían mucho de un lugar a otro. La roca resultante tiene una composición muy diferente de la de otra roca formada en otro lugar a partir del mismo magma.

Los olivinos tienen un punto de fusión ele­vado, y por eso tienden a ser los primeros en cristalizar al enfriarse el magma. Después de cristalizados tienden a caer al fondo de la cámara magmática y a dejar el líquido res­tante deficiente en hierro y magnesio. Otros minerales, como los feldespatos, en los que sodio, calcio, potasio y aluminio se combinan con la sílice sobrante, cristalizan luego, dejando un magma en proceso de enfriamiento con una composición que otra vez es distinta y que solidifica dando lugar a una mayor variedad de minerales.

Los minerales que cristalizan los últimos al formarse una roca no encuentran espacio suficiente para su crecimiento porque lo han ocupado los demás y son xenomórficos, incapaces de asumir su forma cristalina externa normal. Tienen formas irregulares, aunque se mantiene la malla cristalina interna. Esta fina lámina de granito contiene cristales de cuarzo xenomórfico [en gris] rodeados por cristales automórficos de feldespatos.