CAPÍTULO IV

MATERIALES PÉTREOS

Los materiales pétreos (del latín «petreus») son aquellos que provienen de la roca, de una piedra o de un peñasco; habitualmente se encuentran en forma de bloques, losetas o fragmentos de distintos tamaños, principalmente en la naturaleza, aunque de igual modo existen otros que son procesados e industrializados por el ser humano.

CLASIFICACIÓN

Hay tres tipos:

• Naturales: localizados en yacimientos naturales, para utilizarlos sólo es necesario que sean seleccionados, refinados y clasificados por tamaños; comúnmente se hallan en yacimientos, canteras y/o graveras; 

• Artificiales: se localizan en macizos rocosos; para obtenerlos se emplean procedimientos de voladura con explosivos, posteriormente se limpian, machacan y clasifican, y se procede a utilizarlos. 

• Industriales: han pasado por diferentes procesos de fabricación, como productos de desecho, materiales calcinados, procedentes de demoliciones o algunos que ya han sido manufacturados y mejorados por el hombre. 

I. PIEDRAS NATURALES

Se considera roca a todo material que forma parte de la litosfera, con independencia de sus estados físicos; es decir, pueden ser sólidas, líquidas y gaseosas. En una definición más práctica, las rocas son mezclas de minerales, aunque en ocasiones puedan estar constituidas por una sola especie mineral; su definición puede basarse en las siguientes propiedades:

• Son generalmente asociaciones de minerales, en las que cada uno de los cuales conserva las características de su especie. 
• Carecen de estructura uniforme, conservando la que corresponde a cada uno de los minerales que las forman. 
• No cristalizan en formas propias, aunque pueden estar formadas por conjuntos de minerales cristalizados. 

II. ROCAS ÍGNEAS

Las rocas ígneas (del latín igneus "relacionado al fuego", de ignis "fuego") se forman cuando el magma (roca fundida) se enfría y se solidifica. Si el enfriamiento se produce lentamente bajo la superficie se forman rocas con cristales grandes denominadas rocas plutónicas o intrusivas, mientras que si el enfriamiento se produce rápidamente sobre la superficie, por ejemplo, tras una erupción volcánica, se forman rocas con cristales invisibles conocidas como rocas volcánicas o extrusivas. La mayor parte de los 700 tipos de rocas ígneas que se han descrito se han formado bajo la superficie de la corteza terrestre. Ejemplos de rocas ígneas son: la diorita, lariolita, el pórfido, el gabro, el basalto y el granito. 

IMPORTANCIA GEOLÓGICA
Las rocas ígneas componen, aproximadamente, el noventa y cinco por ciento de la parte superior de la corteza terrestre, pero quedan ocultas por una capa relativamente fina pero extensa de rocas sedimentarias y metamórficas.

Las rocas ígneas son geológicamente importantes porque:

• Sus minerales, y química global dan información sobre la composición del manto terrestre, del cual procede el magma que origina las rocas ígneas, y de la temperatura y condiciones de presión reinantes cuando se formó la roca, o de la roca pre-existente que se fundió; 

• Sus edades absolutas pueden obtenerse por varios sistemas de datado radiométrico, y así puede ser comparadas con estratosgeológicos adyacentes, permitiendo una secuencia de tiempo de los eventos; 

• Sus características corresponden usualmente con características de un ambiente tectónico específico, permitiendo reconstituciones eventos tectónicos (ver tectónica de placas); 

• En algunas circunstancias especiales, contienen importantes depósitos minerales, como tungsteno, estaño y uranio, comúnmente asociados a granitos, cromo y platino, comúnmente asociados a gabros. 

GABROS

DIORITA

ROCAS ÍGNEAS SEGÚN SU ORIGEN

Según cómo y dónde se enfría el magma se distinguen dos grandes tipos de rocas ígneas, las plutónicas o intrusivas y las volcánicas o extrusivas.

ROCAS PLUTÓNICAS O INTRUSIVAS

Las rocas plutónicas o intrusivas se forman a partir de magma solidificado en grandes masas en el interior de la corteza terrestre. El magma, rodeado de rocas preexistentes (conocidas como rocas caja), se enfría lentamente, lo que permite que los minerales formen cristales grandes, visibles a simple vista, por lo que son rocas de "grano grueso". Tal es el caso del granito o el pórfido.

Las intrusiones magmáticas a partir de las cuales se forman las rocas plutónicas se denominan plutones, como por ejemplo los batolitos, los lacolitos, los sills y los diques.

Las rocas plutónicas solo son visibles cuando la corteza asciende y la erosión elimina las rocas que cubren la intrusión. Cuando la masa de rocas queda expuesta se denomina afloramiento. El corazón de las principales cordilleras está formado por rocas plutónicas que cuando afloran, pueden recubrir enormes áreas de la superficie terrestre. 

GRANITO

ROCAS VOLCÁNICAS O EXTRUSIVAS

Las rocas volcánicas o extrusivas se forman por la solidificación del magma (lava) en la superficie de la corteza terrestre, usualmente tras una erupción volcánica. Dado que el enfriamiento es mucho más rápido que en el caso de las rocas intrusivas, los iones de los minerales no pueden organizarse en cristales grandes, por lo que las rocas volcánicas son de grano fino (cristales invisibles a ojo desnudo), como el basalto, o completamente amorfas (una textura similar al vidrio), como la obsidiana. En muchas rocas volcánicas se pueden observar los huecos dejados por las burbujas de gas que escapan durante la solidificación del magma.

El volumen de rocas extrusivas arrojadas por los volcanes anualmente depende del tipo de actividad tectónica:2

• Bordes divergentes: 73 %, como las dorsales oceánicas, Islandia y el Rift de África Oriental. 
• Bordes convergentes (zonas de subducción): 15 %, como la cordillera de los Andes o los arcos insulares del Pacífico. 
• Puntos calientes (vulcanismo intraplaca): 12 %, como Hawái.

BASALTO

ROCAS FILONIANAS

Los magmas también pueden cristalizar en el interior de grietas o fracturas en las que las presiones y temperaturas no son tan elevadas como las que soportan las rocas plutónicas durante su formación, ni tan bajas como las de las rocas volcánicas. En este caso las rocas resultantes se denominan rocas filonianas.


III. ROCAS SEDIMENTARIAS

Las rocas sedimentarias (del latín sedimentum, asentamiento) se forman por la precipitación y acumulación de materia mineral de una solución o por la compactación de restos vegetales y/o animales que se consolidan en rocas duras. Los sedimentos son depositados, una capa sobre la otra, en la superficie de la litósfera a temperaturas y presiones relativamente bajas y pueden estar integrados por fragmentos de roca preexistentes de diferentes tamaños, minerales resistentes, restos de organismos y productos de reacciones químicas o de evaporación.

ROCAS SEDIMENTARIAS DE PRECIPITACIÓN QUÍMICA

Rocas químicas o rocas de precipitación química, formadas por depósito de sustancias disueltas. El mayor volumen corresponde a masas desales acumuladas por sobresaturación del agua del mar. Cuando el agua de mar queda estancada, comienza a evaporarse y los minerales disueltos se precipitan, este proceso da origen a las evaporitas.

• El yeso 
• La sal gema.

ROCAS SEDIMENTARIAS DE ORIGEN ORGÁNICO

rocas sedimentarias orgánicas son originadas a partir de la acumulación de restos de materia orgánica. Poseen un enorme interés económico.

• El carbón

IV. ROCAS METAMÓRFICAS

Las rocas metamórficas son las que se forman a partir de otras rocas mediante un proceso llamado metamorfismo. rocas ígneas, rocas sedimentarias u otras rocas metamórficas, cuando éstas queda alrededor de 1.500 bar), altas temperaturas (entre 150 y 200 °C) o a un fluido activo que provoca cambios en la composición de la roca, aportando nuevas sustancias a ésta. Al precursor de una roca metamórfica se le llama protolito.1

Las rocas metamórficas se clasifican según sus propiedades físico-químicas. Los factores que definen las rocas metamórficas son dos: los minerales que las forman y las texturas que presentan dichas rocas. Las texturas son de dos tipos, foliadas y no foliada.

• Textura foliada: Algunas de ellas son la pizarra (al romperse se obtienen láminas), el esquisto (se rompe con facilidad) y el gneis(formado por minerales claros y oscuros). 

• Textura no foliada: Algunas de ellas son el mármol (aspecto cristalino y se forman por metamorfismo de calizas y dolomías), la cuarcita(es blanca pero puede cambiar por las impurezas), la serpentinita (que al transformarse origina el asbesto) y la cancagua. 

TIPOS DE ROCAS METAMÓRFICAS
Los principales tipos de metamorfismo dependen del carácter de la energía aportada para su puesta en marcha, que puede ser en forma de calor o en forma de presión:

Metamorfismo térmico: Ocurre cuando la transformación de las rocas se debe solo a las altas temperaturas a las que se ven sometidas. A este tipo también se le denomina metamorfismo de contacto. Se da en circunstancias tales como la intrusión de magma en rocas ya existentes, como plutones, diques o diques concordantes. El mármol es un ejemplo de roca que se forma mediante estos procesos. 

Metamorfismo regional: Esta es la forma más común de metamorfismo. Ocurre cuando ambos factores, presión y temperatura, se dan a la vez. Estos procesos se dan en mayor medida en grandes profundidades y en regiones de formación de grandes montañas. Un ejemplo de roca que se forma mediante este tipo de proceso es la pizarra.

AMFIBOLITA

ANTRACITA

ESPILITA

ESQUISTO

FILITA

GNEISS

MARMOL

V. YACIMIENTOS PERUANOS

Los principales yacimientos mineros del país se encuentran en los Andes, aunque existen algunos otros centros importantes en la costa y depósitos de gas natural y petróleo en el área amazónica y en el zócalo continental. Los principales yacimientos de cobre son Toquepala, en Tacna, Quellaveco y Cuajone, en Moquegua, Cerro Verde, en Arequipa,Toromocho, en Junín, Michiquillay y la Granja, en Cajamarca, Tintaya, en el Cusco y Antamina, en Áncash, entre otros. Entre los yacimientos de hierro tenemos a Tambo Grande, en Piura, y Marcona, en Ica. En el caso del oro, los yacimientos principales son Yanacocha (la Quinua) y la Granja, en Cajamarca, Selene, en Apurímac y Tambo Grande, en Piura.
Los yacimientos de plata que más destacan son Caylloma y Orcopampa, en Arequipa, San Juan de Lucanas, en Ayacucho, así como los ubicados en el área de Cerro de Pasco.
Las mayores concentraciones de zinc y plomo se encuentran en los departamentos de Pasco (alrededor de Cerro de Pasco), Lima (especialmente en las partes altas) y Junín (alrededor del centro minero de La Oroya), en vetas diseminadas.

PRINCIPALES MINERALES

- Cobre (Cu)
Es el que se exporta en más volumen. El yacimiento mayor es Cuajone y Toquepala, ambos explotados por una empresa Southern Perú Copper Corporation.

- Otros Cerro verde (Arequipa), Tintaya (Cusco), Quellaveco (Moquegua), Michiquillay (Cajamarca), Toromocho (Junín), Cobriza (Huancavelica), Antamina (Ancash).

- Oro (Au)
Está en acelerada explotación y exportación. El mayor yacimiento es Yanacocha (Cajamarca) propiedad de New Mont y asociada a la empresa nacional Buenaventura, Pierina (Ancash) de propiedad de Barrick Gold. y las reservas auríferas de Chicama y Carabaya.

- Hierro (Fe)
El más explotado es el yacimiento de Marcona (Ica), y Tambo Grande (Piura).

- Carbón Mineral
Cuenca del Río Santa (Ancash), Goyllarisquizga (Pasco), Oyón (Lima), Hatunhuasi (Junín), Cuenca del alto chicama (Cajamarca).

- Polimetálicos (Plomo, plata, Zinc)
San Vicente (Junin), Casapalca (Lima), Huarón (Cerro de Pasco), Atacocha (Pasco), Millpo, Raura (Pasco), San Cristóbal (Junín), Julcani (Huancavelica), Arcata (Arequipa).

- Petróleo
En la Selva (Omagua) ocupa su mayor porcentaje: trompeteros, Pavayacu, San Juan, Capirona, Nueva Esperanza, Yanayacu, Capahuari (Loreto).

- También se extraecrudo en el Zócalo de Piura y en los tablazos: El Alto, Lobitos, Brea y Pariñas (Piura).

- Gas Natural
En la costa noreste, zócalo y selva norte uso industrial doméstico (gas licuado).

- El Área de mayor reserva de encuentra en Camisea (Cusco – Ucayali).

VI. PROPIEDADES QUE DEBEN TENER LAS PIEDRAS DE CONTRUCCIÓN

La Piedra se ha utilizado como Material de Construcción desde la era prehistórica. La utilización de la piedra natural en construcciones es tradicional en sitios donde la presencia de piedra es abundante debido a su durabilidad. Las condiciones que se tienen en cuenta a la hora de seleccionar como material estructural son el coste, diseño, valor ornamental y durabilidad.

La piedra ha perdido importancia debido al Cemento y Acero ya que la construcción con piedra requiere mucho más tiempo de ejecución. Sin embargo se puede ver su presencia y se debería de utilizar en países empobrecidos por su altísima calidad. En la India se utiliza como Solados, y como Muros o paredes de edificios, etc.

Características de la Buena Piedra para Construir

Para la adecuada utilización de la piedra se han de conocer algunas de sus Propiedades Básicas tales como: la apariencia, estructuras, resistencia, peso, dureza, tenacidad, porosidad y absorción (un parámetro de gran influencia en la durabilidad), erosión, trabajabilidad, Resistencia al fuego, densidad, conductividad térmica.

LAS PROPIEDADES QUE HA DE TENER LAS PIEDRAS

• Apariencia: para trabajos de fachada (piedra vista), debe de tener una textura adecuada y compacta. El color claro es mas adecuado ya que es más durable.
• Estructura: La piedra partida no debe tener un color apagado y debe tener una textura libre de cavidades, fisuras, y libre de material blando. Las estratificaciones no han de ser visibles a la vista.
• Resistencia: La piedra ha de ser fuerte y durable a la resistencia a la acción de desintegración del tiempo. La resistencia a la compresión de las piedras de los edificios, en la práctica oscilan entre 60 y 200 N/m2.
• Peso: Es el indicativo de la porosidad y densidad. Para la estabilidad de una estructura como un dique, represa, etc... se requieren piedras mas densas, sin embargo para la construcción de cúpulas, arcos, etc... se necesitan menos densas.
• Dureza: Esta propiedad es muy importante para suelos, pavimentos, carril (pista) de puentes, etc. Se determina por la escala de Mosh.
• Tenacidad: La resistencia al impacto que tiene la piedra.
• Porosidad y absorción: La porosidad depende de la componente mineral, tiempo de enfriamiento y forma estructural. Una piedra porosa se desintegra o de producen fisuras internas al congelarse el agua que tiene absorbida debido al aumento del volumen.
• La capacidad de absorción máxima admitida para algunas piedras están definidas en la siguiente tabla:

• Erosión: La resistencia a la erosión a causas naturales debe ser alta.
• Trabajabilidad: Ha de ser económicamente viable a cortar, darle la forma y tamaño adecuado.
• Resistencia al fuego: Las piedras han de estar libre de carbonato cálcico, óxidos de hierro, y minerales con coeficiente de expansión térmica. Las rocas de ignición presentan desintegración debido al cuarzo el cual se desintegra en pequeñas partículas a temperaturas de 575 ºC. La caliza, sin embargo, puede resistir temperaturas un poco mas elevabas: alrededor de 800 ºC se desintegra.
• Densidad: la densidad de todas las piedras es de 2.3 a 2.5 Kg/dm3.
• Movimiento térmico: pueden causar problemas por ejemplo en uniones cuando aparece la lluvia. El mármol tiene variaciones cuando está expuesto al calor se expande, al enfriarse no vuelve al estado inicial.

Entre los ensayos se podrían destacar la densidad, absorción de agua, resistencia a la heladas, resistencia al ambiente (podría ser ácida), determinación de la cristalización y la resistencia a compresión que se deberán de determinar para evitar el deterioro de la piedra y ampliar su durabilidad.

VII. CAUSAS EXTERNAS DE LAS ALTERACIONES DE LA PIEDRA

Existe una serie de motivos o situaciones que actúan simultáneamente en la degradación y son causas deldeterioro de la piedra de construcción.

Solo en los casos en que la rotura o fisura es producida por la acción mecánica, ésta se muestra como causa principal aunque no primera.

En el caso de la piedra no es ésta la razón frecuente, por ello todo lo dicho puede, en nuestro estudio, decirse con mayor énfasis.

Solo para un estudio sistemático tiene sentido el separar las posibles causas que contribuyen a producir la lesión. También aquí seguiré esta mecánica de disección.

Los factores de alteración de las piedras responden a fenómenos químicos, físicos, biológicos y humanos.

Fenómenos químicos que producen el deterioro de la piedra:

• Sulfatación de las piedras calizas
• Solubilidad de las calizas
• Alteración y destrucción del granito
• La acción del agua