Asher Shadmon
Son muchas las posibilidades de que si le pide a su proveedor "baldosas o tablas con estilolites", a éste se le queden los ojos en blanco, aunque sea su suministrador desde hace mucho tiempo. Incluso si responde con una leve inclinación de cabeza, esto no quiere decir que haya pasado mucho tiempo pensando en estilotites. ¿Por qué deberíamos hacerlo?
En el último siglo, el uso de tablas de piedra en lugar de mampostería en edificios, fachadas y revestimientos ha aumentado significativamente, junto con el solado y la pavimentación, segmento en que la piedra es el producto más usado, y que supone el 40% del consumo global de piedra.
En la selección de piedra para cada aplicación, recurrimos al estudio de las características geotécnicas, principalmente de sus características mecánicas y físicas, y su conocimiento es primordial, ya que el solado y la pavimentación últimamente han constituido el foco de atención por varias razones, además de ser un producto líder.
Esta atención incluía: en primer lugar, temas de seguridad con respecto a los problemas de deslizamiento, que, después de muchas discusiones, dio lugar a la norma EN 14231 sobre Resistencia al Deslizamiento; en segundo lugar, la búsqueda de la mejor manera de consolidar bloques con vetas abiertas o roturas; y en tercer lugar cómo prevenir la apertura de suturas, vetas para evitar resquebrajamientos en los suelos eligiendo la adecuada orientación de la roca. Esto último depende de las características inherentes de la piedra, su génesis y la historia tectónica de la masa de la roca, a la que la industria presta muy poca atención.
Se le da poca consideración a la estructura interna de la piedra. Y aún menos se ha escrito sobre la influencia de los estilolites, un importante parámetro a tener en cuenta a la hora de seleccionar una piedra adecuada, o para prever su efecto en una aplicación y su posterior comportamiento, por no hablar de utilizar los estilolites como una herramienta de diagnóstico ya durante la prospección de las canteras.
Esta despreocupación se traduce en fallos, especialmente en tablas y baldosas de caliza con discontinuidades preexistentes en la piedra, como estilolites. Lo mismo se aplica a defectos de instalación, es decir fijación adecuada y prevención de rotura de tablas durante su procesado, instalación o después de su colocación. Actualmente una gran parte, si no la mayoría, de los litigios y quejas del sector de piedra se refiere a solados con estilolites problemáticos cortados "with-the-bed" (en la dirección de la estratificación) y a accidentes relacionados con deslizamientos y tropiezos.
En un sentido la industria puede ser parcialmente responsable de esta situación, por la falta de atención geotécnica a los estilolites durante la prospección y extracción en las canteras. Aparte de esto, una adecuada atención a los posibles fallos ofrece al dueño de la cantera o al suministrador un mejor conocimiento de la cantera y asegura la satisfacción del cliente.
Se habla muy poco de lo que ocurre después de que la piedra deja la cantera, durante el procesado y después de él, una situación debida parcialmente al limitado contacto con la industria que tienen los geo-tecnólogos y, por lo tanto, les resulta difícil hacer un galimatías geológico agradable para la industria. Mea culpa. Los términos empleados en los procesos geológicos se basan en términos tectónicos y petrográficos que no evocan las mismas connotaciones a la industria que los más comúnmente utilizados parámetros mecánicos y estructurales de uso diario en industria y construcción. Desmitificar la compleja terminología empleada por los geocientíficos y armonizarla con términos de la industria o de personas ajenas pero interesadas, será una importante contribución. Ofrecemos explicaciones de algunos términos empleados*.
IMPLICACIONES PRÁCTICAS
Mientras que el uso de estilolites para diagnóstico tectónico durante la apertura de las canteras puede parecer esotérico, se puede explicar fácilmente el importante papel que juegan los planos de las estratificaciones, uno de los aspectos más obvios de una cantera. Un plano de estratificación regular facilita la extracción de los bloques. La relación de estilolites con los planos de estratificación es clara cuando consideramos las direcciones de corte y serrado de la piedra. Los estilolites actúan como indicadores de orientación y tienen mucho que ver con los requerimientos de los tests de comportamiento, especialmente con los de fuerza, donde es obligatorio hacer tests en dos direcciones de la piedra que se va a emplear. Este requerimiento también existe en otras normas; un test en la dirección de la estratificación y el otro en ángulo recto al plano de estratificación.
Estas propiedades se conocen coloquialmente como “with the bed” u “on-bed”, “against the bed”, “perpendicular-to-the-bed” o “edge bedded”. Las condiciones medioambientales juegan un importante papel. Por ejemplo, la misma piedra que responde perfectamente para fachadas cuando está perpendicular a la estratificación puede mostrar feas junturas abiertas cuando se usa en suelos donde la acción del agua, a través de humedad, charcos, aguas residuales o limpiadores tóxicos disuelve poco a poco los estilolites arcillosos infiltrados. El resquebrajamiento de la superficie es otro resultado del empleo de calizas estilolíticas cortadas "with the bed". La interpretación de la geometría del estilolite podría ayudar a minimizar esos efectos.
Variedades de piedras estilolíticas
Los estilolites se encuentran en muchos tipo de roca, incluyendo areniscas y, en menor medida, rocas ígneas, y otros depósitos metamorfoseados a varios grados. Sin embargo, son las calizas y las dolomitas, empleadas en construcción, las que forman el mayor grupo con presencia de estilolites, especialmente las piedras con un alto y puro contenido calcáreo.
Nuestra atención se vuelve por tanto hacia las calizas estilolíticas que se emplean en usos decorativos y ornamentales, a menudo catalogadas como mármoles (el término se emplea en un sentido comercial).
Geotécnicamente no nos preocupa la estética del color, excepto quizá cuando pueda darse una pérdida de color. Pero agrupar las piedras por tonos ayuda mucho, ya que la mayor parte de los usuarios especifican en primer lugar el color, más que cualquier otra propiedad. Consideraremos algunas variedades populares internacional o localmente (principalmente de las que figuran en la norma EN 12440 de Criterios Estándar de Denominación) que contienen estilolites. Los términos que figuran entre paréntesis indican el efecto estilolítico diseño / color de los estilolites contenidos en las variedades de piedra señaladas; geométrico: sencillo, red, rico, +vetas; color de la veta: tenue, amarillo, verdoso, negro.
Entre los tonos más claros figuran:
Crema, beige a grisáceo:
Perlato Silicia (Italia)
Botticino Classico, (caliza) Italia (foto D)
Asagio Perlatino (sencillo), Italia
Topazio (sencillo), Portugal
Santo Florient (red), Portugal
Rose de Brignoles (rico), Francia
Comblanchien, Francia
Rhodos Beige (verdoso), Grecia
Gris:
Chiampo, Italia
Serpeggiante, Italia
Ioannina Grey, Grecia
Rocheret Gris (red), Francia
Rojizos, marrón a amarillo:
Jaune Imperial, Francia
Siklos, Hungría
Florida Rosa, España
Rasotica, Yugoslavia
Kastoria (+vetas),Grecia
Troizina (red),Grecia
Orquídea Sierra, Cuba
Bayamo Orquídea (red), Cuba
Rojo oscuro:
Rosso Colemandina (negro), Italia
Saalburg Rot (+vetas), Alemania
Negro, grisáceo:
Portoro (amarillo), Italia
CH234 (faint), China
CH056 (amarillo), China
Tuhar (violeta), República Checa
Gris Motrico (negro)
Diagnóstico potencial de los estilolites
Las condiciones que se dan durante la génesis de la roca y las características tectónicas de la masa de la roca dejan huella en la roca. Las discontinuidades (cambios repentinos de las características de las rocas) se originan durante la formación de la roca y los sucesivos eventos tectónicos en la zona de la cantera. Las investigaciones de la cantera y las medidas de laboratorio deben por lo tanto estar unidas a las aplicaciones de la caliza en fachadas o pavimentos.
La caracterización del material se hace por medio de test mecánicos, medidas petrofísicas y observaciones de la petrografía de la roca mediante microscopios ópticos o instrumentación electrónica. Los tests mecánicos, en particular los de tensión y flexión, confirman las previsiones hechas sobre las propiedades de la tabla (pobre, incluso nula resistencia mecánica a algunas discontinuidades, rotura durante el manejo, etc.).
Aunque las características mecánicas en general sean aceptables, las propiedades inherentes marcadas durante su formación causadas por históricas discontinuidades tectónicas, pueden a veces ocasionar problemas durante o después de la aplicación de la piedra.
Investigaciones previas sobre los potenciales desórdenes previenen fallos. Esto requiere algún conocimiento sobre los estilolites, un examen estructural de los planos de la cantera para buscar discontinuidades, evitando excesivos estilolites tectónicos para facilitar la extracción del bloque comercial. Lo mismo se aplica para determinar la orientación del corte para reducir la frecuencia de estilolites "estratigráficos".
Sin entrar mucho en detalles de geometría de estilolites, la interpretación de sus diferentes tipos puede dar pistas sobre la génesis o historia tectónica que ayuden a la evaluación de la calidad. Una presencia de vetas de calcita cortas posicionadas como peldaños de escalera o a nivel, en asociación con estilolites tectónicos, da información sobre la evolución de la tensión del material de la tabla y de la propensión a la rotura durante la exposición. Los tests de envejecimiento acelerado, como los de helacidad (EN 12371) confirman esta posibilidad.
Ha habido desde hace un siglo, y sigue habiendo aún discusiones inconclusas sobre el origen y la formación de los estilolites. Es asunto por lo tanto no es tan académico como pudiera parecer. Aunque hay mucha documentación escrita sobre estilolites, se ha hecho muy poco para aplicar los datos obtenidos a la industria de la piedra dimensional. Se puede aprender una lección de la prospección de petróleo, donde se da una especial atención al origen de los estilolites, que da como resultado unas implicaciones económicas muy importantes y donde la porosidad estilolítica en los carbonatos se considera un factor crítico para una producción profunda de hidrocarburos, y para la búsqueda de restos de petróleo bajo la superficie. El desarrollo del estilolite puede dar lugar a la preservación de antigua acumulación de petróleo en la zona.
Clasificación
Para diagnósticos prácticos es esencial una clasificación puramente geométrica de los estilolites, en contraste con la más genéticamente controvertida clasificación que aún espera un consenso.
La clasificación de los estilolites se hace de dos maneras: en primer lugar, por medio de la geometría del propio filón del estilolite y en segundo lugar por medio de la congruencia de estilolites en relación con el plano de estratificación donde está la piedra.
1.- Según la pura geometría de los estilolites:
Se diferencian seis tipos de estilolites de dos dimensiones, como se ve en el diagrama A. Esta clasificación originariamente se basó en muchos años de observación en varios horizontes estratigráficos en rocas carbonatadas. Mostramos estas configuraciones básicas junto con una terminología simplificada.
- tipo sismograma
- tipo vetas simple
- tipo junturas
- tipo rectangular
- "Up- and Down-peak" (rectangulares)
- “Sharp-peak” (en forma de picos).
Esta terminología es importante para propósitos descriptivos en los nuevos requerimientos de la norma EN 12407 "Examen Petrográfico".
2.- En relación con el plano de estratificación, que da indicaciones de diagnosis de la génesis (con algunos de los diagnósticos más básicos descritos abajo) en el diagrama B:
El tipo 1 representa los más frecuentes "estilolites horizontales". Se dan paralelos o casi paralelos al plano de las rocas generalmente no afectados por la intensiva actividad estructural tectónica o metamorfosis. Se encuentra con más frecuencia en rocas sedimentarias estratificadas, particularmente en rocas carbonatadas.
El tipo 2 se refiere comúnmente a "estilolites inclinados" y se puede encontrar en rocas que hayan resultado afectadas por actividad estructural tectónica, así como en rocas metamórficas y rocas ígneas estratificadas.
En el tipo 3, los estilolites horizontales con amplitudes mayores representan el filón mayor, que se formó después de los estilolites inclinados. Los tipos verticales 4 se formaron por presión en los ángulos rectos de las estratificaciones.
De los dos interconectados tipos 5, el segundo tiene amplitudes menores originadas bajo presión o metamorfismo tectónico intensos. Los estilolites pequeños están cortados o invadidos por estilolites de más amplitud y grosor, indicando que el proceso de disolución no es homogéneo y continuo y que la estilolitización puede darse en tiempos distintos, incluso en el mismo estrato.
En los tipos 6, los filones inclinados de estilolites han sido desplazados por los verticales.
Conclusiones
Más allá de la importancia de los estilolites con propósitos descriptivos para la norma obligatoria de examen petrográfico EN 12407, se podría recurrir a los estilolites verticales y horizontales para indicar la calidad de la piedra, especialmente cuando ésta se halla sujeta a cargas dinámicas, como en el caso de suelos y pavimentos.
En la actualidad todos conocemos su presencia en áreas sujetas a actividades tectónicas, y los hechos observados deben aceptarse como esencialmente correctos. La investigación podría considerar su uso en piedra dimensional como una herramienta de pre-test diagnóstico tan evaluable como el papel de los estilolites en actividades tectónicas, para la reconstrucción de lo que se denomina dirección "paleostress".
Las interpretaciones de los estilolites con respecto a las direcciones de corte son un hecho establecido. La aplicación de un corte perpendicular a la estratificación, donde sea apropiado, prevendrá un suelo o pavimento defectuoso más que un corte en dirección a la estratificación (with the bed).
*Términos empleados
Concreciones: concentraciones nodulares duras alrededor de un núcleo
Discontinuidad: cambios repentinos en las características estructurales de la piedra
Diagénesis: conversión de sedimentos en rocas consolidadas
“Drusy”: pequeños cristales alineados a los lados de una cavidad en la roca
Génesis: nacimiento, origen
Geotécnicos: aspectos de ingeniería de la geología.
“Grain fabrics”: relación entre la piedra y el grano
Inherente, incipiente: propiedades internas de la piedra, más que influencias externas
Litificación: resultante de la diagénesis
"Paleostress": tensión tecnónica del pasado, remoto, utilizada para prospección
Resquebrajamiento: rotura fina y aguda de la superficie de la piedra
Tectónicos: cambios repentinos de las propiedades estructurales
Términos geométricos
- individual: estilolite individual
- red: red estilolítica
- rico: densamente estilolítico
- +vetas -vetas / pseudo estilolites
Otras lecturas:
WON C.PARK and ERIK SCHOT,1968,Jl. of Sedimentary Petrology,Vol.38,No.1
pp.175-191
POTHERAT,P et.al, 2003,Microstructures and Evolution of Limestone Slabs Used in Building Facades Cladding, in: Industrial Minerals and Building Stones, IMBS Symposium,Istanbul,pp 99-107 (ISBN 975-92188-0-1:www.imbs2003.org)
Cómo se definen los estilolites
Los estilolites (stylos + lithos) se definen en términos de la relación entre la piedra y el grano (grain fabrics) como estilolites "agregados" y estilolites intergranulares.
Generalmente, los estilolites consisten en una serie de desarrollos en forma de columna alternativos y penetrantes, reconocibles como planos irregulares de discontinuidad entre dos unidades de rocas o masas formando superficies serradas; las irregularidades tienen forma de columnas, "stylos" en griego. Estas columnas, que pueden ser cónicas o cilíndricas, hacen que las dos rocas parezcan estar interbloqueadas y penetrar mutuamente a lo largo de una superficie muy desnivelada apareciendo como una sutura a la que nos referimos como "filón de estilolite". La superficie superior e inferior (diag. C) del filón consiste en columnas altas o bajas rotas, con los huecos rellenos con materiales residuales, como arcilla, las porciones individuales de una cara del filón dentro de la parte disuelta de la cara opuesta.
Esta superficie viene más comúnmente caracterizada por la concentración de constituyentes relativamente insolubles de las dos rocas, que se ve mejor en lo alto de la columna (fig. A, tipos 2 y 3). Son los residuos no carbonatados, especialmente los minerales de arcilla de los filones, que pueden hacer estragos en un elegante suelo de piedra natural y, en menor medida, en la pavimentación.
Estos relativamente insolubles residuos dentro de los filones originados por una disolución de material en ambas caras del filón (ver cuadro "Génesis y la función de la Porosidad", ¿qué representan estos residuos? A través del microscopio se observa material bituminoso, arcilla, sílice, dolomita, sulfuro y fluorita dentro o cerca de los filones o vetas del estilolite.
Oolitas, fósiles y granos de mineral parcialmente eliminados a lo largo de la veta de estilolites indican el proceso de la solución. Disolución, recristalización, crecimiento del grano, disminución y orientación, presiones, microfallos, roturas y relleno de la cavidad se han observado en los filones de estilolites.
Menos controvertido que la génesis es la división en tipos agregados e intergranulares, siendo una definición relativa a la relación entre la piedra y el grano (grain fabrics).
1.- Estilolites "agregados"
Cualquier salida de un filón de la estratificación generalmente marcada por una capa de material insoluble, podría llamarse una característica de estilolite. La altura de las amplitudes (columnas) tiene que ser mayor que el diámetro del grano de parte de la roca encima y debajo del estilolite, o la altura de la amplitud es mayor que la anchura de las columnas individuales.
En cuanto al límite más bajo de los estilolites agregados, donde la altura de la amplitud es menor que la anchura de la columna individual, podrían llamarse "vetas finas residuales o surcos". Aquí resulta difícil trazar una línea entre la simple veta de arcilla residual y el filón de arcilla o surcos de disolución originales.
2.- Estilolites intergranulares
A menudo se encuentran vetas o filones de estilolites con amplitud menor que el tamaño del grano de la roca huésped. Estos filones pueden ir de macroscópicos a microscópicos. En la documentación escrita, términos tales como filones de estilolite, microestilolites, disoluciones de presión, cóncavos, convexos contactos suturados entre dos granos, u oolites se incluyen en el término estilolites intergranulares.
Génesis: cuándo se forman los estilolites
El origen de las vetas de estilolite es controvertido. La fase de formación, ya sean formados post-diagenéticamente (post-litificación) o durante la diagénesis inicial (pre-litificación), compite con la evidencia del proceso físico-químico en que está envuelto.
Es más fácil visualizar que los estilolites se forman durante los diferentes estadíos de su diagénesis, es decir, cuando la roca se crea en tiempo geológico, comenzando en la fase de enterramiento más temprana. Con más frecuencia, la estilolitización se inicia en carbonatos tectónica y metamórficamente no afectados. La estilolitización probablemente finaliza al mismo tiempo que la eliminación completa del espacio del poro mediante un mosaico de carbonato, cuando la cementación se acerca a su fase final, después de un prolongado proceso.
La redistribución de materiales en algunos cuerpos sedimentarios antes de la consolidación, durante la diagéneses puede llevar a la formación de concentraciones nodulares, cementos diferentes y alguna mineralización de sulfuro (ver: "La función de la porosidad").
Aquellos estilolites formados en rocas litificadas post-diagenéticamente, pueden contar para los estilolites más escalonados y verticales. (Fig. B, tipos 5, 6), y se encuentran predominantemente en áreas de actividad tectónica o metamorfismo donde son habituales las juntas, fracturas y “brechoides”.
La función de la porosidad
Una presión unidireccional y su consecuente compactación puede suministrar la migración de disolución necesaria para la estilolización. La presión de la disolución actúa antes de la reducción del espacio del poro por cementación, y es indicativo de continuidad durante las fases de la diagénesis. La finalización temprana en la fase de enterramiento se da a poca profundidad, por debajo de la superficie que hay entre el sedimento y el agua que va por encima.
Más allá de la función de la porosidad en la retirada de la presión, asociada con la formación de estilolites durante el proceso de diagénesis, juega un importante papel en la creación de cavidades, soportes de concentraciones nodulares de cuarzo, etc., a menudo observados en baldosas de caliza estilolítica. Los huecos habitualmente se rellenan durante el procesado de la piedra, antes del pulido.
Cristales largos o agregados de cristal simétricos pueden dar como resultado concentraciones nodulares y diferenciaciones. De forma similar la materia diferenciada se deposita en espacios abiertos, poros, fracturas, cavidades "geodic", juntas, fisuras y vetas estilolíticas. Los soportes de concentraciones nodulares de cuarzo se forman durante un periodo de migración de sílice y precipitación de la sílice en cavidades, resultantes de una solución ácida de concreciones calcáreas.
La estilolitización cesa en la fase final de cementación después de un prolongado proceso a lo largo de la historia diagenética de su roca huésped. Durante la compactación y cementación de la caliza, los límites de contacto entre el cuarzo de granos de silicato promueven la capilaridad líquida, ya que la conduce para su difusión. La solución para estilolitización sigue hasta un espesor crítico del residuo, dependiendo de la orientación tridimensional de los granos de mineral cercanos, naturaleza de los residuos, permeabilidad, presión y disolución química, etc. El desarrollo de los estilolites continúa hasta que la porosidad resulta casi eliminada.
