thumb|300px|Roca arcillosa en el lago Missoula (Montana, EE. UU.)
Las rocas arcillosas (o también rocas de fango; a partir del término inglés "mudrock") son una clase de rocas sedimentarias clásticas granulares, entre las que se incluyen arcillolitas, fangolitas, limolitas, lutitas, esquistos arcillosos y pizarras. La mayoría de las partículas que componen estas rocas son menores que y resultan demasiado pequeñas para estudiarlas fácilmente en el campo. A primera vista, estos distintos tipos de rocas pueden parecer bastante similares, aunque existen diferencias importantes en su composición y nomenclatura.
No existe un acuerdo unánime en relación con la clasificación de las rocas arcillosas. Algunos obstáculos importantes para disponer de una clasificación unificada son los siguientes:
Son las menos estudiadas y peor comprendidas entre las rocas sedimentarias hasta la fecha. El estudio de las partículas que las constituyen es difícil debido a su reducido tamaño y a su susceptibilidad a la meteorización en los afloramientos rocosos. Y lo más importante, distintos científicos aceptan más de un esquema de clasificación.
Las rocas arcillosas constituyen el 50% de las rocas sedimentarias en el registro geológico y son fácilmente los depósitos más extendidos en la Tierra. Los sedimentos finos son el producto más abundante de la erosión, lo que contribuye a la omnipresencia general de este tipo de rocas. Con el aumento de la presión a lo largo del tiempo, los minerales que forman la arcilla pueden alinearse tomando la apariencia de capas paralelas (fisibles). Este material finamente estratificado que se divide fácilmente en capas delgadas se denomina “esquisto arcilloso”, a diferencia de las “fangolitas”. La falta de fisibilidad o estratificación en las fangolitas puede deberse a su textura original o a la alteración del proceso de estratificación por parte de organismos excavadores presentes en los sedimentos antes de producirse la litificación.
Desde el comienzo de la civilización, cuando la cerámica y los adobes se fabricaban a mano, hasta ahora, los materiales arcillosos han sido importantes en distintas actividades. Sin embargo, el primer libro sobre rocas arcillosas, el "Geologie des Argils" (Geología de las Arcillas) de Millot, no se publicó hasta 1964. Por el contrario, los paleontólogos entendieron su importancia a partir del descubrimiento en 1909 del yacimiento fosilífero de los esquistos de Burgess en Canadá; y también han sido objeto de estudios científicos por parte de ingenieros y de geólogos debido a su relación con los yacimientos de petróleo. La literatura sobre este tipo de roca omnipresente ha aumentado en los últimos años, y los continuos avances tecnológicos han permitido disponer de mejores análisis cada vez.
Nomenclatura thumb|Roca arcillosa roja en la Formación Ragged Reef (periodo Pensilvánico), cuenca de Cumberland, Nueva Escocia
Por definición, las rocas arcillosas contienen al menos un cincuenta por ciento de partículas finas. Específicamente, se componen de partículas limosas, comprendidas entre 1/16 y 1/256 ((1/16)2) de milímetro de diámetro; y partículas arcillosas, que tienen menos de 1/256 de milímetro.
Contienen principalmente minerales arcillosos, cuarzo y feldespato. También pueden contener las siguientes partículas con tamaños de menos de 63 micrómetros: calcita, dolomita, siderita, pirita, marcasita, minerales pesados e incluso carbono orgánico.
Hay varios sinónimos para las rocas silicoclásticas de grano fino que contienen el cincuenta por ciento o más de sus constituyentes menos de 1/256 de milímetro. Fangolitas, esquistos arcillosos, lutitas y argilitas son nombres comunes o genéricos, aunque la denominación roca arcillosa se ha convertido progresivamente en la terminología más utilizada por los geólogos en las publicaciones sobre materiales sedimentarios.
El término roca arcillosa permite subdivisiones adicionales como arcillolita, fangolita, limolita y esquisto arcilloso. Por ejemplo, una limolita está compuesta por más del 50 por ciento de partículas de tamaño comprendido entre 1/16 y 1/256 de milímetro. "Esquisto arcilloso" denota fisibilidad, lo que implica la capacidad de dividirse fácilmente o romperse en paralelo a la estratificación. Las denominaciones limolita, fangolita y arcillolita implican detritos litificados o endurecidos sin fisibilidad.
En general, rocas arcillosas puede ser un término calificativo más útil, porque permite dividir las rocas por su mayor contenido de granos contribuyentes según su tamaño, ya sea arcilloso, fangoso o limoso.
Tipo Tamaño degrano mínimo Tamaño degrano máximoArcillolita0 μm4 μmFangolita0 μm64 μmLimolita4 μm64 μmEsquisto arcilloso0 μm64 μmPizarranana
Arcillolita thumb|right|Arcillolita en Eslovaquia
Una arcillolita (piedra arcillosa) es una roca de barro litificada y no escindible. Para que una roca se considere arcillosa, debe consistir en al menos un cincuenta por ciento de arcilla (materiales silíceos), y cuyas partículas miden menos de 1/256 de milímetro. Los minerales de la arcilla son parte integral de estas rocas y representan el primer o segundo constituyente más abundante por volumen. Mezcladas con agua, forman lodos cohesivos y plásticos, o incluso capaces de fluir. Los minerales de arcilla suelen ser de grano muy fino y representan las partículas más pequeñas reconocidas en las rocas arcillosas. Sin embargo, el cuarzo, el feldespato, los óxidos de hierro y los carbonatos también pueden desgastarse hasta alcanzar el tamaño de los típicos granos minerales de arcilla.
Para dar una referencia de escala, una partícula del tamaño de una arcilla es 1/1000 del tamaño de un grano de arena. Esto significa que una partícula de arcilla viajará en un cauce a una velocidad dada del agua 1000 veces más lejos que un grano de arena, y requerirá condiciones de menor agitación para sedimentarse.
La formación de arcilla es bien conocida y puede provenir del suelo generado por la actividad biológica, de cenizas volcánicas y de la glaciación. Las rocas de arcilla antiguas son otro de sus orígenes, porque se desgastan y se desintegran fácilmente. El feldespato, los anfíboles, los piroxenos y el vidrio volcánico son los principales componentes de los minerales arcillosos.
Fangolita
Una fangolita es una roca sedimentaria silicoclástica que contiene una mezcla de partículas de tamaño limoso y arcilloso (al menos 1/3 de cada tipo).
El término fangolita no debe confundirse con el utilizado en la clasificación de Dunham para las calizas, en la que una fangolita es cualquier piedra caliza que contiene menos del diez por ciento de granos de carbonato. Debe tenerse en cuenta que una fangolita silicoclástica no cuenta con partículas de carbonato. Friedman, Sanders y Kopaska-Merkel (1992) sugieren el uso de "fangolita calcárea" para evitar confusiones con las rocas silicoclásticas.
Limolita
thumb|right|Limolita (Universidad de Tartu, Estonia)
Una limolita es una roca arcillosa litificada no escindible. Para que una roca se llame limolita, debe contener más del cincuenta por ciento de material de tamaño limoso. El limo es cualquier partícula más pequeña que las partículas de arena (1/16 de milímetro), y más grande que las partículas de arcilla (1/256 de milímetro). Se cree que el limo es el producto de la meteorización física, que puede implicar congelación y descongelación, expansión térmica y liberación de presión. La meteorización física no implica ningún cambio químico en la roca, y puede caracterizarse mejor como la disgregación de una roca.
Una de las mayores proporciones de limo que se encuentran en la Tierra se encuentra en el Himalaya, donde las filitas están expuestas a lluvias de entre cinco y diez metros (16 a 33 pies) al año. El cuarzo y el feldespato son los mayores contribuyentes a la gama de partículas limosas, y el limo tiende a no ser cohesivo, ni tampoco plástico; y puede licuarse fácilmente.
Hay una prueba simple que se puede hacer en el campo para determinar si una roca es limolita o no, y es ponerla entre los dientes. Si la roca se percibe como "arenosa", entonces es limolita.
Esquisto arcilloso
thumb|right|Marcellus Shale, Nueva York thumb|right|Esquisto arcilloso negro con pirita
El esquisto es una roca arcillosa laminada, dura y de grano fino, que consta de minerales arcillosos y limo de cuarzo y feldespato. Está litificado y es escindible. Debe tener al menos un 50 por ciento de partículas con un tamaño inferior a 0,062 mm. El término se limita a rocas argilíticas o de tipo arcilloso.
Hay muchas variedades de esquistos, incluidos los calcáreos y los ricos en materia orgánica. Sin embargo, el esquisto negro, o esquisto rico en materia orgánica, merece una evaluación más detallada. Para que un esquisto sea considerado un esquisto negro, debe contener más del uno por ciento de carbono orgánico. Una buena roca para la obtención de hidrocarburos puede contener hasta un veinte por ciento de carbono orgánico, que generalmente ha recibido de algas descompuestas para formar un lodo conocido como sapropel. Cuando este lodo se ve sometido a una presión correspondiente a una profundidad de entre tres y seis kilómetros y a una temperatura de entre 90 y 120 °C, formará querógeno, un material que una vez calentado puede producir hasta de productos petrolíferos y de gas natural por tonelada de roca.
Pizarra thumb|right|Tejado de pizarra
La pizarra es una roca arcillosa metamórfica dura y frágil, que posee una fisibilidad bien desarrollada. El proceso metamórfico implica que el material ha estado sometido a temperaturas comprendidas entre 200 y 250 °C, o a condiciones de deformación extremas. Dado que la pizarra se forma en el dominio inferior del ámbito metamórfico, conserva su estratificación y se puede definir como una roca dura de grano fino en función de la presión y la temperatura a las que ha estado sometida.
A menudo se usa para cubrir tejados y suelos, o sirve para levantar paredes. Como material de construcción, tiene una apariencia atractiva gracias a su textura laminada y suave.
Formación de rocas arcillosas La mayoría de las rocas arcillosas se forman en océanos o lagos, porque estos entornos proporcionan las aguas tranquilas necesarias para la deposición de las partículas de grano fino que las integran. Aunque debido a fenómenos orogénicos se pueden encontrar en todos los entornos de depósito de la Tierra, la mayoría se localizan en lagos y océanos.
Transporte y suministro de partículas finas Las fuertes lluvias proporcionan el movimiento cinético necesario para el transporte de partículas arcillosas, fangosas y limosas. El sudeste asiático, incluidos Bangladés y la India, recibe grandes cantidades de lluvia de los monzones, que luego arrastran sedimentos procedentes del Himalaya y de las áreas circundantes hasta el océano Índico.
Los climas cálidos y húmedos son mejores para erosionar las rocas, y hay más fango en las plataformas oceánicas frente a las costas tropicales que en las plataformas templadas o polares. El sistema amazónico, por ejemplo, tiene la tercera mayor carga de sedimentos de la Tierra, con intensas lluvias que arrastran hasta el océano Atlántico partículas de arcilla, fango y limo desde los Andes en Perú, Ecuador y Bolivia.
Los ríos, las olas y las corrientes costeras separan el limo, el fango y la arcilla de la arena y de la grava debido a sus diferentes velocidades de sedimentación. Los ríos más largos, con pendientes bajas y grandes cuencas hidrográficas, tienen una gran capacidad para arrastrar fangos. El río Misisipi es un buen ejemplo de un río largo y de baja pendiente con una gran cantidad de agua, capaz de arrastrar partículas desde su cabecera en el norte y depositarlas en su delta.
Formación de sedimentos A continuación se incluye una lista de distintos ámbitos que actúan como fuentes, modos de transporte a los océanos y ambientes de deposición necesarios para la generación de rocas arcillosas.
Ambientes aluviales