Petrología de la pizarra para cubiertas y sus factores de calidad

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La pizarra en España se ha venido
empleando como material de construcción
desde hace siglos, utilizándose en
construcciones locales, aunque hoy el
volumen de exportación ha decrecido
(figura 1).
Sin embargo, no fue hasta
la década de los años sesenta
(figura 2)
cuando se produjo una mecanización
del sector que incrementó enormemente
la cantidad y calidad del producto,
introduciéndose la pizarra española en
los mercados de Reino Unido, Francia
y Alemania, países con una larga tradición
de arquitectura en pizarra. Las labores de
arranque se realizaban con cartuchos
de pólvora negra, lo cual fracturaba el
bloque de pizarra. La introducción del hilo
de diamante
(figura 3)
en la década de los
ochenta supuso un gran avance, ya que
permitía sacar grandes bloques intactos,
mejorando el rendimiento en cantera.
Previamente al hilo de diamante se probaron
otros sistemas alternativos a la extracción
con pólvora, como las sierra de disco en
cantera y las sierras de espada, pero estos
métodos, a pesar de suponer un adelanto
tecnológico, no pudieron competir con las
prestaciones y el rendimiento del corte con
hilo de diamante. La introducción de estos
sistemas de corte permitió también observar
las estructuras sedimentarias por primera
vez, al ofrecer superficies planas
perpendiculares a la foliación. Antes, el
empleo de explosivo no permitía observar
una superficie limpia, por lo que muchos
rasgos de la estructura se perdían para los
técnicos. En esta época se empezó a utilizar
de manera regular el sondeo continuo como
método de investigación.
Las mejoras en los procesos de extracción
y elaboración
(figura 4)
que se han venido
incorporando al sector en los últimos años
han incrementado de manera considerable
el rendimiento de los yacimientos menos
productivos. También se ha incorporado
el marcado CE según la norma UNE 12326,
lo que ha supuesto un valor añadido para
la pizarra.
Características generales
de la pizarra para cubiertas
Una pizarra para cubiertas es una roca capaz
de exfoliar en placas de tamaño aceptable
con espesores comprendidos entre 3 y
10 mm, ofreciendo superficies planas
y homogéneas. La pizarra proviene
del metamorfismo de arcillas,
correspondiéndose este metamorfismo
a la facies de los esquistos verdes, con unas
condiciones de presión y temperatura que
oscilan entre 300-400 ºC y 2-3 kbar,
ROCAS ORNAMENTALES
Tierra y tecnología, nº 34, 91-96 • Segundo semestre de 2008 •
91
Petrología de la pizarra para
cubiertas y sus factores de calidad
España es, en la actualidad, el principal productor mundial de pizarra para cubiertas, a pesar de que en
los últimos años el peso total en las exportaciones españolas ha ido disminuyendo, debido principalmente
a la competencia de países como China, India y Brasil. Sin embargo, la calidad de la pizarra proveniente
de estos países y la fabricación es inferior a las de las pizarras de la península Ibérica.
respectivamente. El paso de la diagénesis
al metamorfismo está marcado por valores
del Índice de Kubler (cristalinidad de la illita)
inferiores a 42. En la península Ibérica se
pueden definir 12 distritos pizarreros, diez
en España y dos en Portugal
(figura 5),
cada
uno con unas características propias
(tabla 1),
aunque muy dispares en lo que se refiere a
tamaño. Los distritos pizarreros de mayor
tamaño se localizan en el noroeste de la
península Ibérica, siendo Valdeorras
(Orense) el que mayor número de canteras
tiene (alrededor de 90), seguido por
La Cabrera-La Baña (50 canteras). Otros
distritos pizarreros sólo tienen una cantera,
como es el caso de Villar del Rey (Badajoz),
Arouca o Valongo. Desde un punto de vista
estratigráfico, los niveles pizarrosos del
Ordovícico son los más productivos
(figura 6),
en especial la Formación Pizarras de Luarca
y la Formación Rozadais. Como dato curioso,
en el distrito de Arouca, Portugal, existe
un yacimiento paleontológico de trilobites
(figura 7)
excepcional, donde se han
encontrado numerosas especies
y ejemplares de hasta 86 centímetros.
Figura 1. Exportaciones de pizarras para el periodo
2002-2007. Fuente: WTO.
1.600
1.400
1.200
1.000
800
600
400
200
0
2002 2003 2004 2005 2006 2007
Miles de toneladas
Mundo España
TEXTO |
V. Cárdenes Van den Eynde. Geólogo. Universidad de Santiago de Compostela, Facultad de Biología, Dpto.
de Edafología. E-mail: victor@valdeorras. com. A. Rubio Ordóñez. Geólogo. Universidad de Oviedo, Dpto. de Geología
FOTOS |
V. Cárdenes y A. Rubio
Palabras clave
Microscopio petrográfico, pizarra para
cubiertas, calidad, UNE 12326
Figura 2. Carga de pizarra en Valdeorras con
destino a Madrid a principios de los sesenta.
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Actualmente está en marcha un proyecto
para construir un geoparque en dicha zona.
La pizarra al microscopio
La primera impresión que se tiene al
examinar este tipo de pizarras al
microscopio es de ver una roca homogénea
de grano muy fino, con una foliación muy
marcada, y en la que, en ocasiones, se
puede distinguir la estratificación. Al
principio puede parecer que no se va a sacar
mucha más información, pero un examen
cuidadoso con los aumentos adecuados
(200-400 x) deja al descubierto una gran
cantidad de nuevos elementos y estructuras.
La pizarra para cubiertas está compuesta por
tres componentes principales (cuarzo, cloritas
y otras micas) en proporciones y tamaños
variables, y una serie de minerales secundarios
y accesorios, como cloritoide, feldespatos,
carbonatos y sulfuros de hierro
(figura 8):
•El cuarzo es el mineral detrítico más
común
(figura 9);
frecuentemente presenta
extinción ondulante y desarrollo de colas
de presión. Suele tener tamaños
comprendidos entre 20 y 500 µm,
y es más abundante en las formaciones
superiores del Ordovícico. También es
posible encontrar cuarzo secundario
como relleno en antiguas cavidades y
acumulaciones de cuarzo con extinción
en
damero,
un tipo de extinción que indica
recristalización en bajas condiciones
de presión y temperatura.
•La clorita está presente como variedad
clinocloro, aunque no es raro encontrar
chamosita. Los blastos tienen forma
arriñonada, con intercalaciones de
moscovita sigmoidales provenientes
de la alteración de la clorita a moscovita
(figura 10).
En algunas pizarras sólo
quedan restos de la clorita, habiéndose
convertido toda en moscovita. Es fácil
encontrar los blastos de mayor tamaño
con extinción ondulante y pleocroismo
a tonos verdes, sobre todo en las
pizarras verdes del Cámbrico del distrito
de Terra Chá. Al igual que el cuarzo,
el tamaño está comprendido entre 20
y 500 µm.
PETROLOGÍA DE LA PIZARRA PARA CUBIERTAS Y SUS FACTORES DE CALIDAD
92
• Tierra y tecnología, nº 34, 91-96
•
Segundo semestre de 2008
Figura 4. Cantera de pizarra para cubiertas en la zona de San Pedro de Trones (León).
Figura 3. Corte con hilo de diamante en niveles
de Mormeau, distrito de Valdeorras.
Tabla 1
Distrito Minerales principales Minerales accesorios
1 Monte Rande Mica (40-45); cuarzo (25-28); cloritas (20-22); Rutilo, turmalina, opacos,
feldespatos (5-10). sulfuros de hierro.
2 Terra Chá Mica (40-50); clinocloro (15-25); cuarzo (10-20); Pirita, turmalina, zircón.
feldespatos (15-25); carbonatos (0-10).
3 El Caurel Cloritas (30-40); mica (30-40); cuarzo (15-25) Sulfuros de hierro, rutilo,
Feldespatos (0-10); cloritoide (3-15). turmalina, opacos.
4 Los Oscos Cloritas (35-40); mica (30-35); cuarzo (15-20); Rutilo (leucoxeno), smithtita,
feldespatos (0-10). opacos.
5 Valdeorras* Mica (30-50); clorita (15-35); cuarzo (20-30); Cloritoide, rutilo (leucoxeno),
feldespatos (0-10). turmalina.
Valdeorras** Mica (35-45); clorita (20-40); cuarzo (25-35); Zircón, opacos, sulfuros
feldespatos (0-15). de hierro, carbonatos.
6 Alto Bierzo Mica (35-45); clorita (35-43); cuarzo (20-25); Rutilo, turmalina, monacita,
feldespatos (0-10). zircón, opacos, sulfuros
de hierro, carbonatos.
7 La Cabrera Mica (35-45); clorita (20-40); cuarzo (25-35); Rutilo, turmalina, monacita,
feldespatos (0-10). zircón, opacos, sulfuros
de hierro, carbonatos.
8 Aliste Clorita (30-45); mica (35-40); cuarzo (5-20); Rutilo, turmalina, zircón,
feldespatos (0-5); cloritoide (0-10). opacos, sulfuros de hierro.
9 Bernardos Clorita (35-40); cuarzo (25-35); biotita (20-30). Rutilo, zircón, sulfuros
de hierro.
10 Villar del Rey Mica (35-40); cuarzo (25-30); clorita (25-30); Rutilo, turmalina, zircón,
feldespatos (0-5); cloritoide (8). opacos, sulfuros de hierro.
11 Valongo Mica (40-45); clorita (20-25); cuarzo (15-20); Rutilo, turmalina, zircón,
feldespatos (10-20); cloritoide (16). opacos, sulfuros de hierro.
12 Arouca Mica (35-40); clorita (20-25); cuarzo (10-15); Rutilo, turmalina, zircón,
feldespatos (10-20); cloritoide (18). opacos, sulfuros de hierro.
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• Otras micas, fundamentalmente micas
blancas, forman la matriz de la pizarra,
en niveles de 2-20 µm de espesor y gran
continuidad lateral
(figura 11).
La norma
UNE 12326 para pizarras contempla
el cálculo de un Índice de Apilamiento
de Micas (IAM) que tiene en cuenta
el espesor medio de las micas y su
densidad, utilizando 400 aumentos. Este
IAM puede parecer engorroso de calcular
en un principio, pero lo cierto es que se
observa una relación directa entre sus
valores y la resistencia a la flexión de
una pizarra. El cálculo de este índice es
muy recomendable, ya que describe
de la mejor manera posible, hoy en día,
la matriz micácea. Es frecuente encontrar
moscovita diagenética acicular de hasta
300 µm de longitud orientada
paralelamente a la pizarrosidad. En
las pizarras de Bernardos (Segovia) se
encuentra abundante biotita
(figura 12).
•El cloritoide, en algunas pizarras, llega
a suponer un 10%. Es fácil de reconocer;
presenta hábito tabular, muchas veces
rotado con respecto a la foliación, de
color verde pálido
(figura 13).
En el distrito
del Caurel (Lugo) puede llegar a los 3 mm
de longitud; se puede distinguir
claramente en muestra de mano en forma
de moteado uniforme en la superficie de
la pizarra. La presencia de cloritoide
disminuye la fisibilidad de la pizarra,
al ser un mineral acicular que atraviesa
perpendicularmente los planos de
foliación, uniéndolos.
•Feldespatos, sobre todo albita. Es
complicado distinguirlos del cuarzo
al microscopio; son de origen detrítico
y pueden llegar al 10% en algunas
pizarras.
•Los sulfuros y óxidos de hierro, pirita
sobre todo, son opacos y frecuentemente
presentan colas de presión o
recristalizaciones de cuarzo y cloritas,
de mayor desarrollo en la dirección de
la foliación. Se pueden encontrar desde
cubos de pirita de arista centimétrica a
framboides formados por pequeños cubos.
Estos minerales son perjudiciales para
ROCAS ORNAMENTALES
Tierra y tecnología, nº 34, 91-96
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Segundo semestre de 2008 •
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Figura 5. Distritos pizarreros de la península Ibérica y su relación con las zonas del Macizo Varisco Ibérico.
Distritos ibéricos de pizarra
1. Monte Rande (A Coruña)
2. Terra Chá (Lugo)
3. Los Oscos (Asturias)
4. El Caurel - A Lastra (Lugo - León)
5. Alto Bierzo (León)
6. Valdeorras (Orense)
7. La Cabrera - La Baña (León)
8. Aliste (Zamora)
9. Bernardos (Segovia)
10. Villar del Rey (Badajoz)
11. Valongo (Porto, Portugal)
12. Arouca (Aveiro, Portugal)
Zonas del Macizo Varisco Ibérico
Zona Cantábrica
a: Neoproterozoico (Antiforme del Narcea)
Zona Astur-Occidental Leonesa
a: Neoproterozoico (Domo de Lugo)
b: Dominio del Navia y Alto Sil
c: Dominio del Manto de Mondoñedo
Zona Centro Ibérica
a: Formación Ollo de Sapo
b: Dominio del Ollo de Sapo
c: Dominino del Complejo Esquisto-Grauváquico
d: Unidad Alóctona Meridional
Zona Galicia-Tras-Os-Montes
a: Dominio de los Complejos Alóctonos
b: Dominio Esquistoso (Parautóctono)
Zona Ossa-Morena
a: Neoproterozoico
Zona Sudportuguesa
a: Faja Pirítica
a
ab c
abcd
ab
a
1
23
45
6
7
8
9
10
11
12
10° 8° 6° 4°
43°
41°
39°
37°
LISBOA
MADRID
OVIEDO
Cuenca del
Duero
17.500; 3%
120.000; 18%
41.500; 6%
402.500; 60%
16.500; 2%
30.000; 5%
18.000; 3%
17.500; 3% (7)
(6)
(5)
(4)
(3) (2) (1) (8)
Figura 6. Producción estimada por formaciones geológicas pizarrosas a lo largo de 2008.
Fuente: Elaboración propia.
Unidad Gévora (8)
Silúrico
Formación Losadilla (7)
Formación Rozadais (6)
Formación Casaio (5)
Ordovícico
Pizarras Luarca (4)
Pizarras Soldón (3)
Grupo Cándana (2)
Cámbrico
Capas Sta. María (1)
Producción estimada por formaciones pizarrosas 2008 (Ton; %)
a
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Factores petrográficos y mineralógicos
Controlan la textura de la roca y su aptitud
a la hienda (fisibilidad). Son aquellos que
tienen que ver con la composición intrínseca
de la roca y su estructura primaria, que a su
vez está íntimamente asociada con el
ambiente deposicional de la roca original
y su composición mineralógica.
•
Composición mineralógica:
como se ha
indicado anteriormente, las proporciones
ideales en una pizarra para cubierta
oscilan entre 20-45% para el cuarzo,
40-65% para otras micas y 20-40% para
las cloritas. Puntualmente, el feldespato
y el cloritoide pueden llegar al 10%.
•
Tamaño de grano y homogeneidad
textural:
el tamaño de grano de las
pizarras de techar es muy fino, por lo
general suele estar por debajo de los
75 µm, distinguiéndose entre pizarras
de grano fino (<30 µm), grano medio
(30-50 µm) y grano grueso (>50 µm).
En general, las pizarras de grano fino
exfolian mejor, pero la homogeneidad
del tamaño de grano es un factor
determinante, ya que cuanto haya mas
dispersión en el tamaño de los granos,
peor respuesta a la hienda tendrá la
pizarra.
•
Intercalaciones arenosas:
son niveles
o capas areniscosas intercaladas en los
niveles de pizarra explotables que, en
algunos casos, forman bancos de cuarcita
de potencia métrica. El efecto que tienen
sobre la pizarra es la disminución de la
fisibilidad. Su aparición en un yacimiento
puede llegar a hacerlo inexplotable,
dependiendo de la cantidad, espesor
y espaciado con los que se dispongan
(figura 16).
PETROLOGÍA DE LA PIZARRA PARA CUBIERTAS Y SUS FACTORES DE CALIDAD
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• Tierra y tecnología, nº 34, 91-96 • Segundo semestre de 2008
la pizarra debido a su posible
oxidación.
•Los carbonatos se encuentran
rellenando huecos y formando parte
de las colas de presión. Al igual que
los sulfuros de hierro, se les considera
perjudiciales, ya que pueden alterar
al yeso al entrar en contacto con el SO2
de un ambiente urbano. En algunas
pizarras se pueden encontrar también
fragmentos de caliza. Como minerales
accesorios (inferiores al 1% de
abundancia) se pueden ver rutilo,
leucoxeno, turmalina, allanita, etc.
(figuras 14 y 15).
Factores de calidad en pizarras
para cubiertas
Los factores que controlan la
calidad de la pizarra se pueden
englobar en dos grupos: factores
petrográficos y mineralógicos
y factores tectónicos.
Figura 8. Fotomicrografía de aspecto general de una pizarra para cubiertas con luz transmitida (dcha.) y con
luz reflejada (izda.). Destacan los numerosos blastos de cloritoide. Formación Pizarras de Valongo, Portugal,
distrito Arouca. Ancho de la imagen, 7 mm.
Clorita
Figura 7. Trilobites proveniente de la cantera de
pizarra del distrito de Arouca; longitud aproximada,
28 cm. Formación Pizarras de Valongo.
Pirita
Cloritoide
100µm
100µm
100µm
100µm
Figura 9. Microfotografía con luz transmitida
polarizada, nícoles paralelos, de un clasto
de cuarzo con inclusiones de rutilo. Formación
Rozadais, distrito La Baña-La Cabrera. Ancho
de la imagen, 7 mm.
Figura 10. Microfotografía con luz transmitida
polarizada, nícoles paralelos, de un blasto
de clorita, color verde. Debajo de él se puede ver
un fragmento de turmalina. Formación Pizarras
de Luarca, distrito Valdeorras. Ancho de la
imagen, 7 mm.
Figura 11. Microfotografía con luz transmitida
polarizada, nícoles cruzados, de un cristal
de moscovita diagenética. Formación Pizarras
de Luarca, distrito Monte Rande. Ancho de la
imagen, 7 mm.
Figura 12. Microfotografía con luz transmitida
polarizada, nícoles paralelos. Cristales de
biotita en pizarra de Bernardos. Capas Santa
María, distrito Bernardos. Ancho de la imagen,
7 mm.
Clorita
Turmalina
Moscovita Cuarzo Biotita
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ROCAS ORNAMENTALES
Tierra y tecnología, nº 34, 91-96
•
Segundo semestre de 2008 •
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Factores tectónicos
Son debidos a la acción de los esfuerzos
tectónicos regionales. Para poder explotar
pizarras para cubiertas se necesitan
afloramientos que hayan sido muy poco
o nada fracturados o deformados.
•
Pizarrosidad:
es un tipo particular de
foliación lepidoblástica desarrollado sobre
rocas de grano muy fino, en este caso,
sobre las arcillas que dieron lugar a la
pizarra, a favor de la cual se produce el
exfoliado de las placas de pizarra, y que
corresponde a la primera fase de
deformación. Los planos que genera
se conocen como
S1,
mientras que la
estratificación sedimentaria se conoce
como
S0.
Es la estructura más importante
de la pizarra y la que permite el proceso
de hienda; es necesario que sea continua
y penetrativa.
•
Lineación de intersección S1/S0:
la
intersección de estas dos familias de
planos en el espacio genera una familia
de líneas visibles
(figura 17)
sobre los
planos de exfoliación
(S1).
En pizarras
masivas, sin laminaciones arenosas, esta
lineación puede ser muy tenue o incluso
no llegar a observarse. La lineación
genera una anisotropía estructural en
el bloque de pizarra que ha de ser tenida
en cuenta a la hora de serrar el mismo.
Generalmente se sierra éste de tal
manera que la lineación coincida con la
altura o lado mayor de la placa de pizarra,
lo que otorga a ésta mayor resistencia
mecánica. También controla el brillo
de las pizarras, las placas que han sido
serradas con distintas orientaciones
en la lineación no reflejan la luz de
manera uniforme, rompiendo el aspecto
uniforme de la cubierta.
•
Pliegues tipo kink o kink-bands:
se forman
debido a una compresión que actúa sobre
la roca formando un cierto ángulo con los
planos
S1,
que se pliegan y adoptan un
aspecto escalonado
(figura 18).
Este tipo
de pliegues inutiliza la pizarra para su
explotación, ya que producen desde
ondulaciones de las placas hasta
trituración de la roca, dependiendo
de su grado de desarrollo en los flancos.
•
Crenulación,
debida a la segunda fase
de deformación local, o la tercera fase
hercínica. La crenulación es un tipo
de foliación no continua (se presenta
en dominios) que provoca pequeñas
ondulaciones sobre las superficies
S1
que dificultan el exfoliado de la placa
e incluso llegan a romperla, impidiendo
el aprovechamiento de las canteras que
se ven afectadas por ésta. Debido al
aspecto que llega a presentar en la placa
de pizarra, se conoce como “panilla” entre
los mineros
(figura 19).
•Fracturas o diaclasas en la roca, que
aparecen como líneas de rotura muy finas
que pueden estar rellenas o no por cuarzo
u otros minerales, son muy difíciles de ver
sin las condiciones de iluminación
adecuadas durante el proceso de
fabricación. La pizarra con este defecto
Figura 13. Microfotografías con luz transmitida polarizada (izda.) y luz reflejada (dcha.) de varios cloritoides,
nícoles cruzados. Formación Pizarras de Luarca, distrito El Caurel. Ancho de la imagen, 7 mm.
100µm
100µm
100µm
100µm
Figura 14. Imagen SEM de cristales de rutilo. Formación Pizarras de Luarca, distrito Valdeorras. Ancho
de la imagen, 1 cm.
10µm
50µm
Ti content
Rutilo
Figura 15. Concentrado de minerales pesados.
Formación Pizarras de Luarca, distrito Valdeorras.
Clorita
Pirita
Circón
Turmalina
Turmalina
Figura 16. Relación entre la estratificación (S
0
)
y la foliación (S
1
). Fotografía tomada en una nave
de elaboración de pizarra, distrito Valdeorras.
S1
S0
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acaba rompiendo a favor de las diaclasas,
lo cual puede ser muy problemático una
vez colocada en la cubierta.
Evolución del sector de la pizarra
Hoy en día, las empresas productoras
de pizarra se están viendo también
afectadas por la situación de crisis mundial
y el descenso en la construcción. El sector
de la pizarra está polarizado por un par de
empresas grandes (Cupa y Samaca) y un
número cercano a 100 empresas de tamaño
pequeño-medio. A principios del presente
PETROLOGÍA DE LA PIZARRA PARA CUBIERTAS Y SUS FACTORES DE CALIDAD
96
• Tierra y tecnología, nº 34, 91-96
•
Segundo semestre de 2008
siglo se vendió mucha pizarra, realizándose
grandes inversiones en maquinaria para
incrementar la producción por parte de
los productores. A partir del año 2002 las
ventas se estancaron, por lo empezaron
a subir los
stocks,
lo que, unido a la falta
de consenso general entre los productores,
ha hecho que en muchos casos el mercado
se haya visto saturado por pizarras de
calidad dudosa a precios muy reducidos;
esto ha llevado a una guerra de precios
entre las empresas productoras, de la que
han salido beneficiados los compradores. La
introducción del marcado CE para pizarra en
2006 sirvió para proteger el mercado europeo
frente a la intromisión de materiales
provenientes de China, la India y Brasil. Aun
así, el sector se enfrenta a una renovación
forzada por la evolución del mercado mundial
y la crisis, renovación que no todas las
empresas podrán afrontar con garantías.
Agradecimientos
Los autores quieren agradecer a Ernesto
Varela, de la Facultad de Ciencias
Geológicas de Oviedo, sus acertadas
críticas y opiniones sobre este asunto
y muchos otros.
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Figura 17. Lineación de intersección S
0
/S
1
en la superficie de una placa de pizarra; se puede
observar ondulación debida a plegamientos
posteriores. Distrito La Cabrera-La Baña.
Figura 18. Pliegues
kink,
distrito Valdeorras. Figura 19. Crenulación en una placa de pizarra
elaborada, distrito Valdeorras.
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