Exercicis: La classificació de les roques

Quins són els tres grans grups de roques i quin procés forma cadascun? Indica a quina part del planeta té lloc principalment cada procés.

Què és la textura d'una roca i en què es diferencia de la seva estructura? Posa un exemple de textura vítria i un altre de textura fanerítica (cristalls visibles).

Una roca amb fòssils no pot ser ígnia. Explica per què, i indica a quin grup pertany normalment una roca fossilífera.

Què és el cicle litològic? Anomena els seus processos principals i explica per què es diu que cap roca és permanent.

Què és la textura porfírica i quina història de refredament en dues etapes revela en una roca ígnia?

Què són els clasts d'una roca detrítica i quina textura defineixen? Distingeix entre clasts, matriu i ciment.

Quina diferència hi ha entre un sediment solt i una roca sedimentària consolidada? Quin conjunt de processos converteix l'un en l'altra?

Enumera cinc caràcters observables a simple vista o amb lupa que t'ajudarien a classificar una mostra de roca.

A continuació es descriuen cinc mostres de roques numerades a partir dels seus trets observables:

1. Mostra amb textura granuda de cristalls visibles i entrellaçats.

2. Mostra disposada en capes amb presència de clasts i restes fossilíferes.

3. Mostra amb foliació marcada per l'alternança de bandes clares i fosques.

4. Mostra fosca de gra molt fi amb presència de vesícules o vacúols.

5. Mostra amb foliació planar fina que es divideix fàcilment en làmines.

Assigna cada número al seu grup (ígnia, sedimentària o metamòrfica) i justifica-ho amb el caràcter observat (cristalls entrellaçats, capes, foliació, etc.).

A la imatge, localitza el granit i el gres. Compara com s'ha format cadascun a partir de minerals semblants (quars, feldspat) i explica per què el gres és porós i el granit no.

Una roca negra, de gra molt fi i amb nombroses vesícules (buits) aflora en un con volcànic. Identifica-la i explica què indiquen les vesícules sobre el magma que la va originar.

Compara les textures afanítica i fanerítica: quin aspecte té cadascuna, en quin entorn de refredament es forma i un exemple de roca de cada tipus.

Una roca volcànica mostra grans cristalls de feldspat inserits en una matriu de gra finíssim. Interpreta la seva història de refredament i explica per què els fenocristalls i la matriu tenen mides tan diferents.

Un conglomerat de còdols arrodonits i una bretxa de clasts angulosos poden tenir la mateixa composició. Explica quina història diferent de transport i sedimentació explica cada textura.

En un esquist, les miques s'orienten en plans paral·lels. Explica quins esforços originen aquesta foliació i per què la roca es fissura amb facilitat segons aquests plans.

Una calcària amb fòssils de coralls i una altra formada per oòlits són totes dues carbonatades. Compara els ambients de formació que indica cadascuna (escull tranquil enfront de plataforma poc profunda i agitada).

Durant una campanya de camp, un alumne observa la mostra de la imatge (un gneis bandat) i anota al seu quadern: «Es tracta d'una roca sedimentària amb laminació rítmica (varves), on les bandes fosques són nivells d'argila rica en matèria orgànica i les clares són sorres quarsítiques dipositades a l'estiu».

1. a) Rebat la interpretació de l'alumne analitzant la fàbrica visible a la imatge: quins criteris texturals i mineralògics permeten descartar que aquestes bandes siguin làmines sedimentàries primàries i confirmar un bandat gneíssic?
2. b) Prediu quines microestructures esperes observar en una làmina prima d'aquesta roca (en relació amb els contactes intergranulars i l'orientació preferent dels fil·losilicats) que serien impossibles de trobar en la roca sedimentària proposada.
3. c) Si trobessis aquest aflorament tallat per dics granítics deformats i plegats de manera concordant amb el bandat, quina història tectònica i tèrmica deduiries per a la regió?

Una empresa constructora adquireix lloses de «granit negre» per al revestiment exterior d'un edifici. En analitzar-les al laboratori, es determina una densitat de 3,0 g/cm³, una absència total de quars lliure i de feldspat alcalí, i un contingut en plagiòclasi càlcica (labradorita) i clinopiroxè superior al 85 % en volum. La constructora interposa una reclamació al·legant que el material no és granit.

1. a) Com a pèrit geòleg, justifica petrològicament per què la mostra no és un granit, ubicant la seva composició modal al diagrama QAPF de Streckeisen i deduint de quina roca plutònica es tracta.
2. b) Rebat l'argument del proveïdor comercial que «en geologia tot el que té textura granuda cristal·lina és un tipus de granit», explicant la diferència entre textura fanerítica i classificació mineralògica modal.
3. c) Prediu i justifica com respondrà químicament aquest revestiment davant la meteorització per pluja àcida urbana rica en SO₂ en comparació amb un autèntic granitoide ric en quars i feldspat potàssic.

En una sèrie estratigràfica marina formada per calcàries micrítiques fossilíferes s'emplaça un plutó granític. A 600 m del contacte, la roca és una calcària grisa amb foraminífers ben preservats; a 80 m del contacte es converteix en una roca blanca d'aspecte sacaroidal sense rastre de fòssils i de gra fi; i en el contacte net amb el granit apareix una roca amb cristalls de calcita de més de 3 mm juntament amb silicats càlcics (wollastonita i grossulària).

1. a) Justifica els canvis texturals observats a mesura que ens aproximem al plutó: per què desapareixen els fòssils i augmenta progressivament la mida de gra de la calcita?
2. b) Dissenya una prova senzilla de camp que permeti demostrar que tant la calcària original com el marbre conserven la mateixa fase mineral majoritària, i explica per què la seva resistència mecànica i la seva porositat són notablement diferents.
3. c) Dedueix quina reacció mineralògica explica la formació de wollastonita (CaSiO₃) en el contacte i quin component químic va haver d'aportar el protòlit o el fluid magmàtic hidrotermal perquè tingués lloc.

Per a la fonamentació d'una presa i el subministrament de balast ferroviari, una empresa geotècnica analitza dues roques silícies macroscòpicament semblants (mostres A i B), ambdues constituïdes per més del 95 % de SiO₂.

Els assajos donen els resultats següents:

• Mostra A: En colpejar-la amb la maça, la superfície de fractura presenta brillantor mat i tacte rugós («de vidre de polir» o paper de vidre); la seva porositat eficaç és del 4,2 % i al microscopi s'observen contactes puntuals entre clasts arrodonits amb ciment de sílice microcristal·lina.

• Mostra B: Presenta fractura concoidal neta que talla indistintament grans i matriu amb brillantor vítria contínua; la seva porositat eficaç és del 0,3 % i al microscopi mostra una textura granoblàstica amb contactes suturats i interdigitats.

1. a) Identifica raonadament quina de les mostres correspon a una ortoquarsita (gres quarsós sedimentari) i quina a una metaquarsita metamòrfica, justificant la diferència mecànica en la superfície de trencament a partir de la fàbrica cristal·lina de cadascuna.
2. b) Justifica quina de les dues roques resulta més idònia com a balast davant dels cicles de gel-desgel (gelifracció) i de l'abrasió mecànica continuada.
3. c) Si sotmets la mostra A a un metamorfisme regional en fàcies d'esquistos verds, prediu com evolucionaran la seva porositat, la forma dels grans i els seus límits intercristal·lins.

En un sondeig profund a l'arrel d'una serralada col·lisionada s'extreu una roca bandada amb morfologia heterogènia: bandes fèlsiqües tortuoses i plegades (leucosmes) de quars i feldspat amb textura fanerítica granuda, íntimament entrellaçades amb bandes màfiques riques en biotita i sil·limanita (melanosomes) amb intensa foliació.

1. a) Justifica per què aquesta roca (una migmatita) se situa a la frontera genètica entre el metamorfisme i el magmatisme, deduint l'estat físic del leucosoma i del melanosoma durant el pic tèrmic.
2. b) Recolzant-te en el concepte d'anatèxia i en la corba del sòlidus de l'escorça continental hidratada, prediu què hauria passat amb la roca si la temperatura hagués augmentat 150 °C més i com hauria canviat l'aspecte del cos rocós resultant en refredar-se.
3. c) Un estudiant afirma: «Si el leucosoma va arribar a fondre, la roca va haver de superar els 1700 °C, que és el punt de fusió del quars pur». Rebat aquesta afirmació justificant el comportament de les mescles eutèctiques i la influència de l'aigua en la fusió cortical.

Durant una campanya de cartografia geològica en una zona estructuralment complexa, el teu equip recull tres parelles de mostres difícils de discriminar visualment al camp:

• Parella 1: Dues roques fosques, afanítiques i dures (un basalt i una quarsita negra rica en turmalina).

• Parella 2: Dues roques pelítiques fosques de gra fi (una lutita compactada i una pissarra metamòrfica).

• Parella 3: Dues roques carbonatades clares (una calcària micrítica pura i un marbre blanc sacaroidal).

1. a) Dissenya per a cada parella un protocol de proves de camp senzilles (utilitzant únicament lupa de 10 augments, navalla d'acer, ratllador de quars i HCl al 10 %) que permeti diferenciar-les inequívocament in situ.
2. b) Si la parella 2 no es resol amb seguretat al camp, quin assaig físic senzill relacionat amb la immersió en aigua o l'assecatge dissenyaries abans de recórrer a la làmina prima?
3. c) Per a la parella 1, descriu quins criteris diagnòstics microtexturals definitius esperaries observar al microscopi petrogràfic de polarització per certificar l'origen volcànic d'una i el metamòrfic de l'altra.

Tres informes geològics independents descriuen la mateixa formació rocosa d'una conca sedimentària amb tres denominacions diferents:

• Informe A (litoestratigràfic): «Calcària micrítica amb fòssils».

• Informe B (petrològic de laboratori segons Folk/Dunham): «Biomicrita» o «Wackestone de foraminífers i bivalves».

• Informe C (paleoambiental): «Dipòsit carbonatat de plana mareal protegida o llacuna costanera (lagoon) soma».

1. a) Interpreta les dades que aporta cada nomenclatura i justifica a partir d'aquestes la proporció relativa de clasts respecte al fang micrític i el nivell d'energia hidrodinàmica del medi en el moment del dipòsit.
2. b) En un projecte hidrogeològic regional per avaluar el potencial d'aqüífers càrstics, raona quina de les classificacions resulta més operativa i quins inconvenients planteja basar la cartografia exclusivament en la interpretació ambiental de l'informe C.
3. c) Si a la capa immediatament suprajacent la roca passa a ser un «Grainstone o biosparita» amb oòlits, bioclasts ben seleccionats i ciment esparític sense matriu de fang, dedueix quin canvi en el nivell relatiu del mar o en la hidrodinàmica de la conca ha tingut lloc.

En una taula de treball geològic s'analitza una sèrie de mostres i sorgeixen tres discrepàncies entre els membres de l'equip:

1. Un tècnic afirma que certes laves riolítiques i dipòsits de colades piroclàstiques presenten estratificació sedimentària autèntica.

2. En una mostra amb bandes mil·limètriques alternes de quars-feldspat i de biotita, un alumne defensa que es tracta d'un gres amb laminació croada primària que ha conservat intactes les seves capes de sedimentació.

3. Una mostra argilosa mostra plans paral·lels de fractura que es confonen amb la pissarrositat.

1. a) Jutja la validesa de l'afirmació 1 distingint entre estratificació per sedimentació en medis fluids i bandat de flux làvic per viscositat o dipòsits piroclàstics de caiguda/flux.
2. b) Rebat l'afirmació 2 explicant el mecanisme de diferenciació metamòrfica que genera el bandat gneíssic a partir d'un protòlit homogeni sotmès a esforços dirigits, i indica quina fàbrica intergranular delataria al microscopi la seva naturalesa metamòrfica enfront d'una de detrítica.
3. c) Dissenya un criteri estructural per diferenciar al camp o al laboratori la fissilitat diagenètica de la lutita (afirmació 3) enfront del clivatge pissarrós metamòrfic, relacionant l'orientació dels plans de ruptura amb l'esforç tectònic i l'estratificació original.