Rocas Sedimentarias

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE COSTA RICA ESCUELA INGENIERÍA EN CONSTRUCCIÓN

TEMA 4. LAS ROCAS SEDIMENTARIAS

PROF: OLDEMAR RAMÍREZ ESCRIBANO

LAS ROCAS SEDIMENTARIAS FORMAN EL GRUPO MÁS ABUNDANTE DE LA CORTEZA TERRESTRE. ESTAS ROCAS SE PRODUCEN POR DESTRUCCIÓN QUÍMICA O MECÁNICA DE UNA ROCA PREEXISTENTE.

PROCESOS:

A. Intemperismo y meteorización B. Erosión C. Transporte D. Depósito E. Acumulación F. Litificación G. Diagénesis H. Disolución y precipitación

LAS ROCAS EXISTENTES SE VAN DESTRUYENDO AL ESTAR SOMETIDAS AL INTEMPERISMO (descomposición superficial de las rocas) LO QUE CONLLEVA A LA METEORIZACIÓN ( AGUA Y VIENTO) DE LA ROCA.

Los agentes atmosféricos actúan sobre la capa más externa de la corteza terrestre alterando o erosionando las rocas y minerales, y convirtiéndolos en diferentes fragmentos o residuos que pueden ser transportados y depositados. La meteorización se realiza de dos formas: mediante una acción física (mecánica o disgregación) y otra química (descomposición o alteración), aunque dependiendo del clima de cada región puede predominar una u otra.

A. LA METEORIZACIÓN

A. METEORIZACION

1. MECANICA

1.1 TEMPERATURA

1.2 AGUA 1.3 ACTIVIDAD BIOLOGICA

2. QUÍMICA

2.1 DISOLUCIÓN

2.2 HIDRATACIÓN 2.3 OXIDACIÓN 2.4 HIDRÓLISIS 2.5 CARBONATACIÓN 2.6 ACCIÓN BIOLÓGICA

1. METEORIZACIÓN MECÁNICA:

Es la disgregación física de las rocas en fragmentos. Los agentes actuantes son: los cambios de temperatura, humedad y actividad biológica. Tras la meteorización mecánica, las superficies creadas mediante los distintos fragmentos quedan dispuestas a la acción de la meteorización química.

1.1 TEMPERATURA:

Dependiendo de los coeficientes de dilatación y absorción de los minerales por la acción de los rayos del sol, se producen al calentarse unas diferencias de tensión en su estructura, por lo que las rocas se van destruyendo o fragmentando.

1.2 AGUA:

Cuando el agua se transforma en hielo en el interior de las rocas, acelera el proceso de meteorización mecánica.

1.3 ACTIVIDAD BIOLÓGICA: Actúa en la disgregación mecánica de las rocas, aunque lo hace siempre en una segunda fase. Por ejemplo, cuando las rocas ya presentan fisuras éstas pueden ser colonizadas por las raíces de los árboles, que imprimen presión conforme crecen y aumentan de volumen.

2. METEORIZACIÓN QUÍMICA Es el conjunto de los procesos de disolución, hidratación, oxidación, hidrólisis y carbonatación, todos ellos llevados a cabo por medio del agua H2O (sea por sí misma o actuando como agente portador; o por los agentes gaseosos de la atmósfera como el oxígeno O2 y el dióxido de carbono CO2). Las rocas se disgregan más fácilmente gracias a este tipo de meteorización, ya que los granos de minerales pierden adherencia y se disuelven o desprenden mejor ante la acción de los agentes físicos. 2.1. DISOLUCIÓN: Consiste en la incorporación de un soluto al agua, es decir, de las moléculas aisladas de un cuerpo sólido a otro cuerpo mayoritario y disolvente como es el agua H2O. Mediante este sistema se disuelven muchas rocas evaporitas, o sea rocas sedimentarias de precipitación química, que están compuestas por las sales que quedaron al evaporarse el agua que las contenía en solución.

2.2 HIDRATACIÓN: Es el proceso por el cual el agua se combina químicamente con un compuesto. Cuando las moléculas de agua se introducen a través de las redes cristalinas se produce una presión que causa un aumento de volumen, que en algunos casos como es la transformación de anhidrita a yeso puede llegar a ser del 50%. Cuando estos materiales transformados se secan se produce el efecto contrario, se genera una contracción y se resquebrajan. 2.3 OXIDACIÓN: Se produce por la acción del oxígeno, generalmente cuando es liberado en el agua. Mediante este proceso, al oxidarse el hierro que existe en las rocas en abundancia, se torna insoluble, es decir no es arrastrado disuelto en el agua, y pasa a formar parte de los productos resultantes de la meteorización. 2.4 HIDRÓLISIS: Es la descomposición química de una sustancia por el agua, que a su vez también se descompone. Mediante la hidrólisis se producen las escisiones de las redes cristalinas de los feldespatos (como la ortosa presente en el granito) y feldespatoides (como la nefelina y la leucita), originándose así los minerales arcillosos más comunes, como son la caolinita, montmorillonita e illita.

2.5 CARBONATACIÓN: Consiste en la capacidad del dióxido de carbono CO2 para actuar por si mismo, o para disolverse en el agua H2O y formar ácido carbónico H2CO3 en pequeñas cantidades. El agua carbonatada es el responsable de que se produzcan las reacciones de carbonatación con rocas cuyos minerales predominantes sean calcio, magnesio, sodio o potasio, lo que da lugar a los carbonatos y bicarbonatos. Los paisajes kársticos son clásicos de la disolución del carbonato de calcio componente de las calizas. 2.6 ACCIÓN BIOLÓGICA: La acción biológica también colabora en la disgregación química de las rocas. Así, los ácidos liberados por las cianobacterias, así como rizoides de líquenes y musgos e hifas de los hongos, terminan alterando las superficies rocosas. Los componentes minerales de las rocas pueden ser descompuestos por la acción de sustancias liberadas por estos organismos, tales como ácidos nítricos, amoniacos, CO2, etc., los cuales potencian la acción erosionadora del agua.

PROCESOS:

PROCESO DE EROSIÓN-SEDIMENTACIÓN

B. Erosión: Disgregación de las rocas formando partículas. Movimiento de partículas.

PROCESOS:

C. Transporte por: C.1 Deslizamientos C.2 Acarreo por viento C.3 Acarreo por agua C.4 Acarreo por glaciar

C.1 TRANSPORTE - ACARREO POR DESLIZAMIENTOS

C.2 TRANSPORTE - ACARREO DEL VIENTO

C.3 TRANSPORTE - ACARREO POR AGUA

C.4 TRANSPORTE - ACARREO POR GLACIAR

PROCESOS:

D. Depósito: Cambios de velocidad del agente de transporte Tamaño del sedimento

PROCESOS:

ACUMULACIÓN DE SEDIMENTOS

E. Acumulación: Formación de capas o estratos

6. Litificación: Procesos por los cuales un sedimento depositado se convierte lentamente en una roca sedimentaria sólida.

PROCESOS:

F. LITIFICACIÓN SE PRESENTA EN MATERIALES SIN CONSOLIDAR, DONDE POSTERIORMENTE OCURRE UN PROCESO DE CONSOLIDACIÓN, EL CUAL SE PUEDE DEBER A: 1. CEMENTACIÓN: QUE ES UN AGENTE QUE LLENA LOS ESPACIOS VACÍOS ENTRE LAS PARTÍCULAS. ESTE MATERIAL CEMENTANTE ES TRANSPORTADO POR EL AGUA EL CUAL PRECIPITA Y RELLENA LOS ESPACIOS ENTRE LAS PARTÍCULAS DANDO LUGAR AL PROCESO DE CEMENTACIÓN. COMO AGENTES CEMENTANTES SE TIENEN: CALCITA, DOLOMITA, CUARZO Y OTROS COMO LOS ÓXIDOS DE HIERRO, EL ÓPALO, LA PITITA, LA ANHIDRITA Y LA CALCEDONIA

ELEMENTOS DE UNA ROCA SEDIMENTARIA

2. COMPACTACIÓN: OCURRE CUANDO EL ESPACIO POROSO ENTRE LOS GRANOS INDIVIDUALES SE REDUCEN GRADUALMENTE POR PRESIÓN DE LOS SEDIMENTOS SUPRAYACENTES O POR PRESIONES RESULTANTES DE MOVIMIENTOS DE LA TIERRA. A MAYOR CARGA IMPLICA UNA REDUCCIÓN EN EL ESPESOR Y UNA MAYOR COHERENCIA DE LAS PARTÍCULAS.

3. DESECACIÓN: ES CUANDO EL AGUA ES FORZADA A SALIR CUANDO ESTA OCUPABA LOS ESPACIOS POROSOS DE ARCILLAS Y LIMOS.

4. CRISTALIZACIÓN: ES EL ENDURECIMIENTO DE LOS DEPÓSITOS POR PROCESOS MECÁNICOS O DE SEDIMENTACIÓN. EJ: CRISTALIZACIÓN DE NUEVOS MINERALES O UN INCREMENTO EN EL TAMAÑO DE LOS GRANOS (DEPÓSITOS QUÍMICOS)

PROCESOS:

7. DIAGÉNESIS (A TRAVÉS DE LA LITIFICACIÓN SE CREA UNA NUEVA ROCA): LOS SEDIMENTOS EN FORMA DE LODOS SE VAN COMPACTANDO Y CONSOLIDANDO CON EL TIEMPO, LO QUE TRAE CONSIGO UNA FUGA DE LOS FLUIDOS POR PRESIÓN. POSTERIORMENTE SE PASA A UN PROCESO DE LITIFICACIÓN A TRAVÉS DE LA PRECIPITACIÓN DE MINERALES EN LOS POROS DE LA ROCA, CEMENTACIÓN Y/O CRISTALIZACIÓN DE LOS MINERALES SECUNDARIOS.

ROCA MADRE

PREDOMINIO DE LA ALTERACIÓN QUÍMICA

MINERALES RESIDUALES Y

DE NEOFORMACI

SOLUCIONES

SUELO RESIDUAL

PRECIPITACIÓN DIRECTA UTILIZACIÓN POR PARTE

DE ALGÚN ORGANISMO

ROCAS DE ORIGEN FÍSICO-QUÍMICO

ROCAS DE ORIGEN BIOQUÍMICO

PREDOMINIO DE LA DISGREGACIÓN

MECÁNICA

DETRITOS

ROCAS DETRÍTICAS

TEXTURA TAMAÑO DE NOMBRE DEPARTÍCULA LA ROCAGRÁNULO MAYOR CONGLOMERADO

CLÁSTICA ARENA ARENISCALIMO Y ARCILLA LODOLITA Y LUTITA

CALCITA, CaCO3 CALIZAFÍSICO-QUÍMICO DOLOMITA,CaMg(CO3)2 DOLOMITA

(INORGÁNICO) CLÁSTICA Y HALITA, NaCl SALNO CLÁSTICA YESO, CaSO4*2H2O YESO

BIOQUÍMICO CALCITA, CaCO3 CALIZARESTOS VEGETALES CARBÓN

TIPOS DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS

DETRÍTICO

ORIGEN

SEDIMENTOS

Son los productos del intemperismo depositados por los agentes de erosión: - fragmentos de roca - cuarzo insolubles - feldespato - minerales arcillosos - minerales precipitados a partir de materiales en solución acuosa

TIPOS DE SEDIMENTOS

CLASTICOS

NO CLÁSTICOS

QUÍMICOS

BIOGÉNICOS

CALCÁREO Y SILÍCICO

ORGÁNICO

SEDIMENTOS CLASTICOS Su clasificación depende de: • Composición • Tamaño • Clasificación de granos • Forma:

Redondez Esfericidad

COMPOSICIÓN

BLOQUES > 256 mmCANTOS 64-256 mm

Muy grandes: 32-64 mmGrandes: 16-32 mm

GUIJARROS Medianos: 8-16 mm GRAVASPequeños: 4-8 mm (CONGLOMERADOS Y BRECHASMuy pequeños: 2-4 mmMuy gruesos: 1-2 mmGruesa: 1/2-1 mm

ARENA Media: 1/4-1/2 mm ARENISCASFina: 1/8-1/4 mmMuy fina: 1/16-1/8 mmGrueso: 1/32-1/16 mm

LIMO Medio: 1/64-1/32 mm LIMOLITASFino: 1/128-1/64 mmMuy fino: 1/256-1/128 mm

ARCILLA <1/256 FANGOLITA, LUTITA

CLASIFICACIÓN POR TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS DE LAS ROCAS CLÁSTICASCLASIFICACIÓN DE WENTWORTH

TAMAÑO DEL GRANO

Redondez de los granos: La redondez de los clastos representa la magnitud y el tipo del transporte. Un transporte gravitacional - coluvial corto (sin agua) produce clastos angulares. Con la entrada de los clastos al sistema fluvial empieza el desgaste y las partículas pierden su angularidad.

TIPOS DE SEDIMENTOS NO CLASTICOS

1. Sedimento Químico No contiene clastos, pero el material ha sido transportado. Los componentes fueron:

• disueltos • transportados en solución • precipitados químicamente

Se forma de dos maneras:

• a través de reacciones bioquímicas como resultado de la actividad de plantas y animales en el agua. • a través de reacciones inorgánicas en el agua.

2. Sedimento Biogénico: Formado por restos de plantas y animales que al morir

se incorporan y preservan al acumularse el sedimento.

Sí puede contener clastos.

Existen dos tipos principales: a. Sedimento biogénico calcáreo y silíceo: • corales, algas y organismos coloniales

• radiolarios y diatomeas b. Sedimento orgánico:

• formación de substancias debido a la descomposición parcial de materia orgánica: hidrocarburos

ROCAS SEDIMENTARIAS

TEXTURA TAMAÑO DE NOMBRE DEPARTÍCULA LA ROCAGRÁNULO MAYOR CONGLOMERADO

CLÁSTICA ARENA ARENISCALIMO Y ARCILLA LODOLITA Y LUTITA

CALCITA, CaCO3 CALIZAFÍSICO-QUÍMICO DOLOMITA,CaMg(CO3)2 DOLOMITA

(INORGÁNICO) CLÁSTICA Y HALITA, NaCl SALNO CLÁSTICA YESO, CaSO4*2H2O YESO

BIOQUÍMICO CALCITA, CaCO3 CALIZARESTOS VEGETALES CARBÓN

TIPOS DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS

DETRÍTICO

ORIGEN

1. ROCAS CLÁSTICAS O DETRITICAS: FORMADAS PRINCIPALMENTE POR PARTÍCULAS PROVENIENTES DE LA DESCOMPOSICIÓN (QUÍMICA) Y DESINTEGRACIÓN (FÍSICA) DE ROCAS PREEXISTENTES Y LA POSTERIOR REAGRUPACIÓN DE SUS COMPONENTES. EJ: EL CUARZO (GRANITO) DESINTEGRADO QUE SE TRANSFORMA EN ARENISCA SILÍCICA (DETRÍTICA).

TIPOS DE ROCAS SEDIMENTARIAS

ROCAS CLÁSTICAS SEDIMENTARIAS

ARENISCA

CONGLOMERADO

BRECHA CONGLOMERADO

ARENISCA LIMOLITA

CONGLOMERADOS Y BRECHAS

ARENISCAS

LIMOLITAS Y LUTITAS

2. ROCAS DE ORÍGEN QUÍMICO: SE DEBE A PROCESOS DONDE OCURRE LA PRECIPITACIÓN DE LOS MINERALES DISUELTOS EN EL AGUA. LA PRECIPITACIÓN DEL MATERIAL DISUELTO EN EL AGUA PUEDE SER: A. POR PROCESOS INORGÁNICOS (SAL DISUELTA EN AGUA Y POSTERIOR EVAPORACIÓN) B. POR PROCESOS ORGÁNICOS (PLANTAS Y/O ANIMALES). EJ; LOS CORALES EXTRAEN CaCO3 Y CONSTRUYEN ASÍ LOS ESQUELETOS DE CALCITA, QUE CUANDO MUEREN ESTOS, SE ACUMULAN COMO DEPÓSITOS BIOQUÍMICOS, DANDO LUGAR A UNA CALIZA (ROCA DE ORIGEN BIOQUÍMICO) LAS ROCAS DE ORIGEN QUÍMICO SE DIVIDEN EN: BIOQUÍMICO: ROCAS QUE HAN RECIBIDO LA INFLUENCIA TOTAL O PARCIAL DE ORGANISMOS VIVIENTES PARA SU FORMACIÓN. EJ; CALIZA Y DIATOMITA. ROCAS DE ORIGEN FÍSICO-QUÍMICO: FORMADAS POR LA PRECIPITACIÓN DIRECTA DE SOLUCIONES. EJ: YESO, ANHIDRITA, HALITA.

ROCAS SEDIMENTARIAS DE ORIGEN NO CLÁSTICO

1. DE GRANO GRUESO: GRANOS > A 5 MMS 2. DE GRANO MEDIO: EL TAMAÑO DEL GRANO VARÍA ENTRE 1 MM Y 5 MM 3. DE GRANO FINO: PARA GRANOS MENORES A 1 MM.

ROCA SEDIMENTARIA DE ORIGEN BIOQUÍMICO

CALIZA FOSILÍFERA CON ALGAS

CALIZA FOSILÍFERA

DOLOMITA

CALCITA

CARACTERÍSTICAS DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS

La estratificación surge por el depósito alternado de rocas de diferentes tamaños de grano, por ej. de areniscas de grano fino y de grano grueso o por el depósito alternado de sedimentos de diferente composición, por ej. de capas de hulla, de pizarra combustible y de sedimentos clásticos.

ESTRATIFICACIÓN

Alternancias rítmicas:

Consisten en alternancias de capas paralelas que tienen propiedades diferentes.

Estratificación cruzada:

Consiste en un grupo de capas que están inclinadas relativamente unas con otras. Las capas se inclinan en la dirección en que el viento o el agua se movía en el momento de la depositación.

Estratificación gradada:

Cuando la velocidad de la corriente disminuye, las partículas más densas y alargadas se depositan primero, seguido de la depositación de las partículas más finas

Estratificación imbricada:

Los granos alargados a veces se pueden amontonar unos con otros hasta formar lo que se llama estratificación imbricada. Note que la estratificación imbricada puede ser un indicador de la dirección actual de la corriente si algunos otros medios están presentes para proporcionar la posición del techo y del piso.

Rippelmarcs’ o ondulaciones se forman cuando la superficie de los estratos depositados en un río o en las orillas de la costa reproduce las ondas de agua, que la cubren. En una sección por un ‘rippelmarc’ se ve una estratificación oblicua en escala mínima. Si la roca se parte a lo largo de la superficie originaria de los estratos se puede encontrar los ‘rippelmarcs’.

Grietas de resecamiento o desecación se forman, si la superficie de sedimentación se sitúa temporalmente por encima del agua y se las mantienen incluidas en la roca a causa del depósito rápido de una nueva capa de sedimentos. (Foto: Grietas de re- o desecamiento)

ESTRUCTURAS SEDIMENTARIAS

AMBIENTES DE DEPOSITO

Es el lugar de acumulación de los sedimentos • CONTINENTAL •TRANSICIONAL • MARINO

AMBIENTE DEPOSICIONAL SEDIMENTARIO

A) CONTINENTAL

1. No Marinos • Fluvial

• Lacustre

• Glacial

• Eólico

• Pantanos

B) TRANSICIONAL

2. Plataforma Continental a) Cercano a Costa

i. Estuarino ii. Deltaico iii. Playa

b) Alejado de Costa c) Plataforma Carbonatada y Arrecifes d) Cuencas Marinas Evaporíticas

C) MARINO

3. Talud Continental 4. Fondo Marino

DISTRIBUCION DE LOS DIFERENTES TIPOS DE ROCAS EN COSTA RICA

ASPECTOS CONSTRUCTIVOS EN ROCAS SEDIMENTARIAS

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