Ciclo de las rocas

El ciclo de las rocas es un concepto fundamental en geología que describe las transiciones a lo largo del tiempo geológico entre los tres tipos principales de rocas : sedimentarias , metamórficas e ígneas . Cada tipo de roca se altera cuando se ve forzado a abandonar sus condiciones de equilibrio. Por ejemplo, una roca ígnea como el basalto puede desintegrarse y disolverse al exponerse a la atmósfera , o fundirse al subducirse bajo un continente . Debido a las fuerzas impulsoras del ciclo de las rocas, la tectónica de placas y el ciclo del agua , las rocas no permanecen en equilibrio y cambian al encontrarse con nuevos entornos. El ciclo de las rocas explica cómo se relacionan los tres tipos de rocas entre sí y cómo los procesos cambian de un tipo a otro con el tiempo. Este aspecto cíclico convierte el cambio de las rocas en un ciclo geológico y, en planetas con vida , en un ciclo biogeoquímico .

Las rocas expuestas a la atmósfera son variablemente inestables y están sujetas a los procesos de meteorización y erosión . La meteorización y la erosión descomponen la roca original en fragmentos más pequeños y arrastran el material disuelto. El transporte y la deposición de estos fragmentos se producen por agentes naturales. Este material fragmentado se acumula y queda enterrado por material adicional, sufriendo compactación . Si bien un grano de arena individual sigue perteneciendo a la clase de roca de la que se formó, una roca compuesta por dichos granos fusionados es sedimentaria. Las rocas sedimentarias pueden formarse a partir de la litificación de estos fragmentos más pequeños enterrados ( roca sedimentaria clástica ), la acumulación y litificación de material generado por organismos vivos ( roca sedimentaria biogénica - fósiles ) o la litificación de material precipitado químicamente a partir de una solución mineral debido a la evaporación ( roca sedimentaria precipitada ). Las rocas clásticas pueden formarse a partir de fragmentos desprendidos de rocas más grandes de cualquier tipo, debido a procesos como la erosión o a partir de material orgánico, como restos de plantas. Las rocas biogénicas y precipitadas se forman a partir de la deposición de minerales procedentes de sustancias químicas disueltas de otros tipos de rocas.

Las rocas expuestas a altas temperaturas y presiones pueden transformarse física o químicamente para formar una roca metamórfica, mediante el proceso de metamorfismo . El metamorfismo regional se refiere a los efectos sobre grandes masas de rocas en una amplia zona, típicamente asociados con eventos orogénicos dentro de cinturones orogénicos . Estas rocas suelen presentar bandas distintivas de diferente mineralogía y color, denominadas foliación . Otro tipo principal de metamorfismo se produce cuando un cuerpo de roca entra en contacto con una intrusión ígnea que calienta la roca circundante . Este metamorfismo de contacto da como resultado una roca alterada y recristalizada por el calor extremo del magma y/o por la adición de fluidos del magma que incorporan sustancias químicas a la roca circundante ( metazomatismo ). Cualquier tipo de roca preexistente puede modificarse mediante los procesos de metamorfismo. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

Cuando las rocas se hunden profundamente bajo la superficie terrestre, se funden y se convierten en magma . Si las condiciones para que el magma permanezca líquido dejan de existir, se enfría y cristaliza , solidificándose en una roca ígnea. Una roca que se enfría en el interior de la Tierra se denomina intrusiva o plutónica y se enfría muy lentamente, produciendo una textura de grano grueso, como la del granito . Como resultado de la actividad volcánica , el magma (que se llama lava cuando llega a la superficie terrestre) puede enfriarse muy rápidamente en la superficie expuesta a la atmósfera y se denomina rocas extrusivas o volcánicas. Estas rocas son de grano fino y a veces se enfrían tan rápidamente que no se forman cristales, dando lugar a un vidrio natural , como la obsidiana ; sin embargo, la roca de grano fino más común es el basalto . Cualquiera de los tres tipos principales de rocas (ígneas, sedimentarias y metamórficas) puede fundirse en magma y enfriarse en rocas ígneas. ^{[ 4 ]}

El ciclo de las rocas ha sido una piedra angular de la educación e investigación geológica. Durante siglos, los geólogos lo han conceptualizado como un sistema cerrado de transformación confinado a la Tierra. Esta perspectiva parece hoy obsoleta, tendiendo hacia un «geocentrismo geológico» que limita la comprensión de cómo evoluciona la materia rocosa en el universo. Los estudios de meteoritos, la exploración espacial y las observaciones astronómicas revelan que el ciclo de las rocas no es un fenómeno exclusivamente terrestre, sino un proceso a gran escala que vincula la evolución geológica de los cuerpos planetarios con el polvo interestelar producido por la muerte estelar. ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}

Las limitaciones del ciclo de las rocas tradicional se derivan de dos problemas interconectados que se han hecho cada vez más evidentes a medida que la ciencia planetaria ha madurado. En primer lugar, el pensamiento geológico clásico se ha mantenido geocéntrico, tratando a nuestro planeta como el taller litogénico arquetípico en lugar de como uno de los innumerables entornos en los que las rocas se forman y transforman. Esta perspectiva, si bien históricamente comprensible, se ha cristalizado en marcos conceptuales que no dan cuenta de los procesos observados en todo el Sistema Solar y más allá. En segundo lugar, la fragmentación disciplinaria aísla a geólogos, científicos planetarios y astrofísicos en comunidades paralelas que utilizan lenguajes y herramientas diferentes, a pesar de que estudian fenómenos relacionados. Esta fragmentación se extiende a la educación, donde los estudiantes aprenden un ciclo de las rocas que excluye la mayoría de los procesos litogénicos que operan en todo el cosmos, lo que representa una oportunidad perdida para desarrollar el pensamiento integrador necesario para las geociencias contemporáneas. Replantear el ciclo de las rocas a escalas cósmicas aborda estos desafíos al establecer un marco teórico unificado que conecta las observaciones a micro y macroescala, vincula la geología con la astrofísica y la ciencia planetaria, y afirma la dignidad epistémica del ciclo de las rocas como una herramienta para la comprensión interdisciplinaria. ^{[ 18 ]}

El ciclo cósmico de las rocas se origina en el espacio interestelar, donde los procesos dinámicos dan forma a las materias primas de los sistemas planetarios. Los vientos estelares , los rayos cósmicos y las explosiones de supernovas modifican las nubes moleculares eliminando selectivamente el gas de baja densidad y concentrando la materia en regiones más densas. Esta dinámica influye en la formación de sistemas planetarios y es funcionalmente análoga a los procesos terrestres de erosión, transporte y deposición selectivos. La evidencia mineralógica de esta herencia interestelar reside en los granos presolares, cristales microscópicos de carburo de silicio, diamante y grafito cuya edad precede a la formación del Sol e indica su origen en procesos astrofísicos anteriores al Sistema Solar. ^{[ 19 ]} Estos minerales representan el vínculo entre la muerte estelar y la formación planetaria, ya que cuando las estrellas mueren, el polvo que constituye el material inicial queda disponible para nuevas nubes moleculares y, posteriormente, para sistemas estelares, determinando un ciclo de material entre sucesivas generaciones de estrellas.

Dentro de los discos protoplanetarios , el polvo y el gas de la nube molecular experimentan procesos de calentamiento y vaporización. En este entorno turbulento y dinámico, comienza un nuevo ciclo de formación y destrucción de rocas a medida que se forman agregados de minerales refractarios, conocidos como inclusiones ricas en calcio y aluminio (CAI) y cóndrulos . Estos diminutos objetos experimentan procesos de fragmentación, refundición y recristalización mientras flotan libremente en el espacio. ^{[ 20 ]}

El ciclo de las rocas asteroides comienza con la acreción de rocas condríticas. Los asteroides primitivos se ven sometidos posteriormente a una historia cíclica de destrucción por colisión, brechificación y reacreción. En los asteroides ricos en volátiles, este proceso incluye la alteración acuosa: el agua líquida que circula en su interior transforma los silicatos anhidros en arcillas hidratadas y otros minerales secundarios, como se ha documentado en meteoritos condríticos carbonáceos, muestras de cometas y materiales traídos de Bennu y Ryugu. ^{[ 21 ] [ 22 ]}

Las colisiones a hipervelocidad inducen metamorfismo de choque, un proceso poco común en la Tierra pero extremadamente frecuente en el Sistema Solar. A medida que los asteroides aumentan de tamaño, el calor interno puede provocar metamorfismo térmico dentro de estos cuerpos, desarrollando a veces una estructura de "capas de cebolla". Este calor puede volverse lo suficientemente intenso como para causar fusión interna, como se observó, por ejemplo, en el asteroide 4 Vesta . ^{[ 23 ]} A diferencia de la fusión en la Tierra, que involucra vulcanismo y tectónica, la fusión en los asteroides también puede ocurrir a través de impactos.

Una forma de erosión completamente ausente en los diagramas clásicos es la meteorización espacial , prevalente en todas las superficies planetarias que carecen de atmósfera, la cual altera continuamente los cuerpos sin aire a través de la exposición a rayos cósmicos , irradiación del viento solar y bombardeo de micrometeoroides. ^{[ 24 ]}

El intercambio de materiales entre contextos geológicos hace que el ciclo de las rocas sea abierto en lugar de cerrado dentro de un entorno planetario. La Tierra recibe continuamente aproximadamente 52 millones de kilogramos de partículas de polvo interplanetario anualmente en la era moderna, una contribución moderna modesta pero evidencia de que los cuerpos planetarios siempre han intercambiado material con su entorno cósmico. Durante el Bombardeo Intenso Tardío , este flujo fue sustancialmente más significativo. Los procesos de impacto, mucho más frecuentes durante las primeras etapas de la evolución planetaria, generan metamorfismo de choque en escalas de intensidad progresivas, creando vetas de fusión y transformando las rocas objetivo a través de presiones y temperaturas inexistentes en entornos terrestres. Las colisiones a hipervelocidad también expulsan material al espacio, lanzando rocas de cuerpos progenitores que viajan durante largos períodos antes de ser capturadas por la gravedad de otro mundo. Cuando los meteoritos llegan a la superficie de un planeta, sufren una alteración química y una modificación física posteriores, integrando el material extraterrestre en el ciclo de las rocas del mundo anfitrión.

Los mecanismos que impulsan el ciclo de las rocas pueden extenderse más allá de la tectónica de placas y el vulcanismo terrestre. El calentamiento mareal , generado por las interacciones gravitacionales entre las lunas y sus cuerpos principales, proporciona energía suficiente para inducir la fusión de las rocas y mantener la actividad volcánica en cuerpos como Io, la luna de Júpiter . La tectónica también puede operar a través de mecanismos distintos a los de la Tierra. Los escarpes lobulados de Mercurio y las crestas de arrugas de la Luna registran deformaciones a escala planetaria impulsadas por el enfriamiento interno. ^{[ 25 ]}

El criovulcanismo y la criotectónica, observados en Europa , Encélado y Titán , remodelan las superficies heladas mediante la erupción de materiales ricos en volátiles. En Titán, la luna de Saturno, una hidrosfera basada en metano moldea activamente el paisaje a través de precipitaciones, ríos y lagos, impulsada por complejos procesos fotoquímicos, meteorológicos e hidrogeoquímicos.

Finalmente, los impactos o las interacciones gravitacionales pueden producir objetos interestelares o expulsar planetas errantes de sus sistemas de origen, transfiriendo material geológico a través de vastas distancias. Estos objetos podrían colisionar con planetas de otros sistemas estelares, iniciando nuevos ciclos rocosos.

• Sedimentos cíclicos : tipo de capas en rocas sedimentarias. 
• Migmatita – Mezcla de roca metamórfica y roca ígnea 

• Blatt, Harvey; Tracy, Robert J. (1996). Petrología: Ígnea, sedimentaria y metamórfica (2.ª  ed.). WH Freeman. ISBN 0-7167-2438-3.
• Fichter, Lynn S. (2000). El ciclo de Wilson y un ciclo de rocas tectónicas de placas . Universidad James Madison. Recuperado el 18 de agosto de 2005.
• Plummer, Charles; McGeary, David; Carlson, Diane (2005). Geología física . McGraw-Hill. ISBN 0-07-293353-4.

• Los seis conceptos fundamentales sobre la geología de la Tierra – NASA
• Ciclo de Wilson: un ciclo detallado de las rocas de la tectónica de placas.
• Modelado del ciclo de las rocas con STELLA
• Ciclo de Wilson
• "¿Un ciclo circular de Wilson?" . 5 de septiembre de 2000. Archivado del original el 30 de agosto de 2005.