La petrografía es una rama de la petrología que se centra en descripciones detalladas de las rocas . Se llama petrógrafo a alguien que estudia petrografía . Se describen en detalle el contenido mineral y las relaciones texturales dentro de la roca. La clasificación de las rocas se basa en la información adquirida durante el análisis petrográfico . Las descripciones petrográficas comienzan con las notas de campo del afloramiento e incluyen descripciones macroscópicas de especímenes del tamaño de una mano. La herramienta del petrógrafo más importante es el microscopio petrográfico . El análisis detallado de los minerales mediante mineralogía óptica en sección delgada y la microtextura y estructura son fundamentales para comprender el origen de la roca.
En un laboratorio petrográfico moderno se utilizan análisis tomográficos con microsonda electrónica o sonda atómica de granos individuales, así como análisis químicos de rocas enteras mediante absorción atómica , fluorescencia de rayos X y espectroscopia de ruptura inducida por láser . Los granos minerales individuales de una muestra de roca también se pueden analizar mediante difracción de rayos X cuando los medios ópticos son insuficientes. El análisis de inclusiones microscópicas de fluido dentro de granos minerales con una etapa de calentamiento en un microscopio petrográfico proporciona pistas sobre las condiciones de temperatura y presión existentes durante la formación del mineral.
La petrografía como ciencia comenzó en 1828 cuando el físico escocés William Nicol inventó la técnica para producir luz polarizada cortando un cristal de espato de Islandia , una variedad de calcita , en un prisma especial que llegó a ser conocido como prisma de Nicol . La adición de dos de estos prismas al microscopio ordinario convirtió el instrumento en un microscopio polarizador o petrográfico . Utilizando luz transmitida y prismas de Nicol, fue posible determinar el carácter cristalográfico interno de granos minerales muy pequeños, lo que avanzó enormemente en el conocimiento de los constituyentes de una roca.
Durante la década de 1840, un desarrollo de Henry C. Sorby y otros sentó firmemente las bases de la petrografía. Esta era una técnica para estudiar láminas de roca muy delgadas. Se fijó un trozo de roca a un portaobjetos de microscopio y luego se molió hasta tal punto que la luz podía transmitirse a través de granos minerales que de otro modo parecían opacos. La posición de los granos contiguos no fue alterada, lo que permitió el análisis de la textura de la roca . La petrografía de sección delgada se convirtió en el método estándar de estudio de rocas. Dado que los detalles texturales contribuyen en gran medida al conocimiento de la secuencia de cristalización de los diversos constituyentes minerales de una roca, la petrografía progresó hasta convertirse en petrogénesis y, finalmente, en petrología.
La petrografía avanzó principalmente en Alemania a finales del siglo XIX.
Los caracteres macroscópicos de las rocas, visibles en muestras hechas a mano sin la ayuda del microscopio, son muy variados y difíciles de describir con precisión y plenitud. El geólogo en el campo depende principalmente de ellos y de algunas pruebas químicas y físicas aproximadas; y para el ingeniero práctico, el arquitecto y el maestro de canteras son de suma importancia. Aunque con frecuencia son insuficientes por sí solos para determinar la verdadera naturaleza de una roca, normalmente sirven para una clasificación preliminar y a menudo proporcionan toda la información necesaria.
Con una pequeña botella de ácido para detectar carbonato de cal, un cuchillo para determinar la dureza de las rocas y minerales y una lente de bolsillo para magnificar su estructura, el geólogo de campo rara vez pierde el conocimiento sobre a qué grupo pertenece una roca. Las especies de grano fino son a menudo indeterminables de esta manera, y los componentes minerales diminutos de todas las rocas normalmente sólo pueden determinarse mediante examen microscópico. Pero es fácil ver que una arenisca o arenisca está formada por granos de arena más o menos redondeados y desgastados por el agua, y si contiene partículas opacas y erosionadas de feldespato, escamas brillantes de mica o pequeños cristales de calcita, estos rara vez escapan a la observación. Las lutitas y las rocas arcillosas generalmente son blandas, de grano fino, a menudo laminadas y no pocas veces contienen organismos diminutos o fragmentos de plantas. Las calizas se marcan fácilmente con la hoja de un cuchillo, hacen efervescencia fácilmente con un ácido frío débil y a menudo contienen conchas u otros fósiles enteros o rotos. La naturaleza cristalina de un granito o basalto es obvia a simple vista, y mientras el primero contiene feldespato blanco o rosado, cuarzo vítreo transparente y escamas de mica, el otro muestra olivino verde amarillento, augita negra y plagioclasa estratiada gris.
Otras herramientas sencillas incluyen la cerbatana (para probar la fusibilidad de los cristales desprendidos), el goniómetro , el imán, la lupa y la balanza de gravedad específica. [1]
Cuando se trata de tipos desconocidos o de rocas de grano tan fino que los minerales que los componen no pueden determinarse con la ayuda de una lupa, se utiliza un microscopio. Las características observadas al microscopio incluyen color, variación de color bajo luz polarizada plana ( pleocroísmo , producido por el prisma inferior de Nicol , o más recientemente películas polarizantes ), características de fractura de los granos, índice de refracción (en comparación con el adhesivo de montaje, típicamente bálsamo de Canadá). ), y simetría óptica ( birrefringente o isotrópica ). En conjunto , estas características son suficientes para identificar el mineral y, a menudo, para estimar con bastante precisión su composición de elementos principales. El proceso de identificación de minerales bajo el microscopio es bastante sutil, pero también mecánico: sería posible desarrollar una clave de identificación que permitiría hacerlo a una computadora. La parte más difícil y hábil de la petrografía óptica es identificar las interrelaciones entre los granos y relacionarlas con las características observadas en muestras del tamaño de una mano, en afloramientos o en mapas.
Un enfoque común es la separación de los ingredientes de un polvo de roca triturada para obtener muestras puras para el análisis. Se puede realizar con un potente electroimán de fuerza ajustable. Un campo magnético débil atrae la magnetita, luego la hematita y otros minerales de hierro. Los silicatos que contienen hierro siguen en orden definido: biotita, enstatita, augita, hornblenda, granate y minerales ferromagnesianos similares se extraen sucesivamente. Finalmente, sólo quedan los compuestos incoloros y no magnéticos, como la moscovita, la calcita, el cuarzo y el feldespato. Los métodos químicos también son útiles.
Un ácido débil disuelve la calcita de la piedra caliza triturada, dejando solo dolomita, silicatos o cuarzo. El ácido fluorhídrico ataca al feldespato antes que al cuarzo y, si se usa con precaución, los disuelve junto con cualquier material vítreo en un polvo de roca antes de disolver la augita o la hiperstena.
Los métodos de separación por gravedad específica tienen una aplicación aún más amplia. El más simple de ellos es la levigación, que se emplea ampliamente en el análisis mecánico de suelos y en el tratamiento de minerales, pero no tiene tanto éxito con las rocas, ya que sus componentes, por regla general, no difieren mucho en cuanto a gravedad específica. Se utilizan fluidos que no atacan a la mayoría de los minerales formadores de rocas, pero que tienen una gravedad específica alta. Soluciones de yoduro mercúrico de potasio (sp. gr. 3.196), borotungstato de cadmio (sp. gr. 3.30), yoduro de metileno (sp. gr. 3.32), bromoformo (sp. gr. 2.86) o bromuro de acetileno (sp. gr. 3.196). 3.00) son los principales fluidos empleados. Pueden diluirse (con agua, benceno, etc.) o concentrarse por evaporación.
Si la roca es granito y consta de biotita (sp. gr. 3.1), moscovita (sp. gr. 2.85), cuarzo (sp. gr. 2.65), oligoclasa (sp. gr. 2.64) y ortoclasa (sp. gr. 2.56), los minerales triturados flotan en yoduro de metileno. Tras una dilución gradual con benceno, precipitan en el orden anterior. Simples en teoría, estos métodos son tediosos en la práctica, especialmente porque es común que un mineral formador de rocas encierre a otro. El manejo experto de rocas frescas y adecuadas produce excelentes resultados. [1]
Además de la investigación microscópica y a simple vista, los métodos de investigación química tienen una gran importancia práctica para el petrógrafo. Los polvos triturados y separados, obtenidos mediante los procesos anteriores, pueden analizarse para determinar cualitativa o cuantitativamente la composición química de los minerales de la roca. Las pruebas químicas y el examen microscópico de granos diminutos son un medio elegante y valioso para discriminar entre los componentes minerales de las rocas de grano fino.
Así, la presencia de apatita en secciones de roca se establece cubriendo una sección de roca desnuda con una solución de molibdato de amonio. Se forma un precipitado amarillo turbio sobre los cristales del mineral en cuestión (lo que indica la presencia de fosfatos). Muchos silicatos son insolubles en ácidos y no pueden ensayarse de esta manera, pero otros se disuelven parcialmente, dejando una película de sílice gelatinosa que puede teñirse con colorantes, como los colorantes de anilina (nefelina, analcita, zeolitas, etc.).
Los análisis químicos completos de rocas también se utilizan ampliamente y son importantes, especialmente para describir nuevas especies. El análisis de rocas ha alcanzado en los últimos años (en gran parte bajo la influencia del laboratorio químico del Servicio Geológico de los Estados Unidos) un alto nivel de refinamiento y complejidad. Se pueden determinar hasta veinte o veinticinco componentes, pero a efectos prácticos el conocimiento de las proporciones relativas de sílice, alúmina, óxidos ferrosos y férricos, magnesia, cal, potasa, sosa y agua nos ayuda mucho a determinar un la posición del rock en las clasificaciones convencionales.
Un análisis químico suele ser suficiente para indicar si una roca es ígnea o sedimentaria y, en cualquier caso, para mostrar con precisión a qué subdivisión de estas clases pertenece. En el caso de las rocas metamórficas suele establecerse si la masa original era sedimentaria o de origen volcánico. [1]
La gravedad específica de las rocas se determina mediante el uso de una balanza y un picnómetro. Es mayor en rocas que contienen mayor cantidad de magnesia, hierro y metales pesados, mientras que es menor en rocas ricas en álcalis, sílice y agua. Disminuye con la intemperie. Generalmente, la gravedad específica de rocas con la misma composición química es mayor si son altamente cristalinas y menor si son total o parcialmente vítreas. La gravedad específica de las rocas más comunes oscila entre 2,5 y 3,2. [1]
Los arqueólogos utilizan la petrografía para identificar componentes minerales en la cerámica . [2] Esta información vincula los artefactos con las áreas geológicas donde se obtuvieron las materias primas para la cerámica. Además de la arcilla, los alfareros solían utilizar fragmentos de roca, normalmente llamados "templados" o "aplásticos", para modificar las propiedades de la arcilla. La información geológica obtenida de los componentes de la cerámica proporciona información sobre cómo los alfareros seleccionaron y utilizaron los recursos locales y no locales. Los arqueólogos pueden determinar si la cerámica encontrada en un lugar en particular fue producida localmente o comercializada desde otro lugar. Este tipo de información, junto con otras pruebas, puede respaldar conclusiones sobre patrones de asentamiento, movilidad grupal e individual , contactos sociales y redes comerciales. Además, comprender cómo se alteran ciertos minerales a temperaturas específicas puede permitir a los petrógrafos arqueológicos inferir aspectos del proceso de producción de cerámica en sí, como las temperaturas mínimas y máximas alcanzadas durante la cocción original de la vasija.
