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Rocas sedimentarias
Sedimentología
La sedimentología se encarga del estudio de los procesos de formación, transporte y depositación de los materiales que se acumulan como sedimentos en los ambientes continentales y marinos y que posteriormente formarán las rocas sedimentarias.
Estratigrafía
La estratigrafía se encarga del estudio e interpretación de las rocas sedimentarias y estratificadas con el fin de determinar el orden y el tiempo de los eventos que formaron estas rocas en la historia de la tierra.
El registro estratigráfico de las rocas sedimentarias es una base de datos fundamental para entender la evolución de la vida, la tectónica de placas y el cambio climático global a través del tiempo.
Traducido de Nichols G. (2009)
Magnitud de los procesos geológicos en
espacio y tiempo.
Objetivos de la Sedimentología
Estudio del funcionamiento de los procesos
sedimentarios:
•Intemperismo, erosión transporte y cualquier
otra forma de producción de sedimentos
•Transporte, depósito y acumulación de
sedimentos
•Litificación y diagénesis
Caracterización de los procesos que ocurren en los
diferentes ambientes sedimentarios y su relación
con los materiales que producen. Ambiente-facies
Tabla de los principales constituyentes de
las rocas sedimentarias
Componentes de los sedimentos y
rocas sedimentarias
Los sedimentos y las rocas sedimentarias se clasifican en base a sus componentes, textura y origen.
Material clástico terrígeno.
Carbonatos.
Evaporitas.
Sedimentos volcaniclásticos
Material clástico terrígeno
Es el material que está constituido por partículas o clastos derivados de rocas preexistentes.
Los términos sedimentos detritales y sedimentos siliciclásticos son usados para este tipo de materiales.
Material clástico terrígeno
Los clastos varían de tamaño arcilla (Clay) a tamaño bloque (Boulder).
Las areniscas y los conglomerados constituyen el 20% a 25% de las rocas sedimentarias en el record estratigráfico.
Las lodolitas (mudrocks) representan el 60% de las rocas sedimentarias en el record estratigráfico.
Carbonatos
Se definen como las rocas sedimentarias que contienen mas de 50% de minerales carbonatos.
Las rocas carbonáticas representan el 10 a 15% de las rocas sedimentarias en el record estratigráfico.
Evaporitas
Son los depósitos formados por la precipitación de sales debido a procesos de evaporación.
Sedimentos volcaniclásticos
Son producto de las erupciones volcánicas.
Procesos involucrados en la formación
de rocas sedimentarias siliciclásticas
Tomado de Nichols G. (2009)
Meteorización
Rotura física (desintegración) y alteración química (descomposición) de rocas y minerales en la superficie de la tierra.
Meteorizacion vs Erosion
La meteorización descompone y desintegra la roca in situ, mientras que la erosión y los procesos gravitacionales retiran los derrubios.
En la meteorización debe tomarse en cuenta el clima, que están relacionados con las latitudes, la topografía.
Sistemas climáticos continentales
•Zona polar: a partir de los 60°. Menor energía solar por unidad
de área. Alta presión y baja temperatura, escasa precipitaciones.
•Zona templada: entre los 60 y 40°, caracterizada por tener 4
estaciones y lluvias moderadas.
•Zona subtropical: Entre 40 y 20°, con alta temperaturas y bajas
precipitaciones.
•Zona ecuatorial: Cercana
al Ecuador, con altas
temperaturas y abundantes
precipitaciones.
Productos de la meteorización Regolito: es el conjunto de materiales producto directo de la meteorización de
un sustrato, este conjunto es relativamente homogéneo, formado por los
fragmentos de la roca original y de minerales neoformados durante el proceso
(arcillas y carbonatos).
Suelo: es el conjunto de materiales producto directo de la meteorización de un
sustrato, los cuales están estructurados, es decir, divididas en una serie de
bandas u horizontes que se originan durante la evolución geológica y biológica
del regolito.
Humus: es la mezcla de roca desintegrada con restos descompuestos de
animales y vegetales (materia orgánica). Se encuentra en la parte superior del
suelo.
Perfil del suelo
Suelo real.Foto interpretada
Concepto teórico
Meteorización física
– Fuerzas físicas rompen la
roca en trozos cada vez mas
pequeños sin modificar
composición mineral de la
roca
Fragmentación por el hieloDescompresión y actividad biológica
Expansión térmica
Tipos:
Tomado de Tarbuck y Lutgens. (2005)
Meteorizacion quimica
Descomposición o transformación química
de la roca en uno o mas compuestos nuevos
Agente mas importante: H2O
– Responsable de transportar los iones y
moléculas envueltas en procesos químicos
– Participa de las reacciones químicas
Procesos: disolución, oxidación, hidrólisis
Disolucion
Oxidación
Reacción con oxígeno para formar
– Oxidos
Ejemplos:
– 4Fe + 3O2 2Fe2O3 (hierro de la roca y oxígeno de la atmósfera)
Fe2O3= hematita
FeO(OH).nH2O = limonita
FeS2 = pirita (se oxida y produce
ácido sulfúrico)
Disolucion de halita
La oxidación es importante en la
descomposición de minerales
ferromagnesianos como el olivino, el
piroxeno y la hornblenda. El oxígeno
se combina fácilmente con el hierro en
esos minerales para formar por
ejemplo:
-el óxido férrico de color marrón rojizo
denominado hematitas (Fe2O3)
-una herrumbre de color amarillento
denominada limonita [FeO(OH)].
HidrólisisReacción de cualquier sustancia
con H2O
Adición química de iones de H+ y
OH- en H2O a la estructura interna
de un mineral para producir otro
Común en descomposición de
silicatos
El producto más abundante de la
descomposición
química del feldespato potásico
es un mineral de la arcilla,
la caolinita. Los minerales de la
arcilla son los productos
finales de la meteorización y son
muy estables a las
condiciones que predominan en
la superficie
caolinita
Erosión Eliminación física de material por agentes
dinámicos como agua, viento y hielo
ErosiónLa gravedad imparte el primer movimiento de las partículas y es impulsor tanto del agua como del hielo.Los materiales transportados por agua y hielo son movidos realmente por la gravedad, la cual le aporta el potencial de energía al flujo; en laderas empinadas la gravedad actúa sola, son comúnmente los primeros pasos de erosión y transporte del material meteorizado.
Rocas Sedimentarias Siliciclasticas
Clasificación y nomenclatura de los sedimentos
clásticos terrígenos y de las rocas sedimentarias
Sedimentos clásticos terrígenos: son agregados de materiales no litificados.
Rocas sedimentarias terrígenas clásticas: se forman cuando se litifican los sedimentos clásticos terrígenos.
Los sedimentos varían de tamaño arcilla (Clay) a tamaño bloque (Boulder).
Sedimentos no litificados
Arcilla (clay)
Lodo (Mud)
Limo (Silt)
Arena (Sand)
Gava
Sedimentos litificados
Arcilita (Claystone)
Lodolita (Mudstone)
Limolita (Siltstone)
Arenisca (Sandstone)
Conglomerado (Gravel)
Sedimentos clásticos terrígenos y
rocas sedimentarias La principal clasificación de las rocas terrígenas
clásticas se hace en función del tamaño de grano.
La grava y los conglomerados están constituidos por partículas > 2mm de diámetro.
La arena y las areniscas están constituidas por partículas que varían entre 2mm y 1/16 mm de diámetro.
El lodo y las lodolitas (incluye el limo y la arcilla) están constituidos por partículas < 1/16 mm.
Escala de tamaño de grano de Udden - Wentworth
Grava y conglomerado
Los clastos > 2mm de diámetro se dividen en gránulo, guijón, guijarro y bloques.
La grava consolidada se denomina conglomerado o brecha.
CLASIFICACIÓN DE CONGLOMERADOS Y BRECHAS
•Según la forma: conglomerados y brechas
•Según la composición: polimícticos, monomícticos o
oligomíctico
•Según su textura:
•Soportados por granos (Ortoconglomerados)
•Soportados por matriz (Paraconglomerados)
2.5 m
•Soportados por matriz (Paraconglomerados)
•Soportados por granos(Ortoconglomerados)
Arena y areniscas
La arena (sedimento) y las areniscas (roca) están constituidas por partículas que varían entre 2mm y 1/16 mm (0,063) de diámetro.
mm phi
Composición de las areniscas
Granos minerales detritales: minerales erosionados de rocas preexistentes.
Fragmentos líticos: fragmentos de rocas tamaño arena.
Composición de las areniscas
Cuarzo
Feldespato
Micas
Minerales pesados
y minerales accesorios
Fragmentos líticos
Partículas biogénicas
Minerales autigénicos
Clasificación de las areniscas, según Pettijohn
Arcilla, Limo y Lodolita Arcilla (Clay) < 0,004 mm (Minerales de
arcilla).
Roca: Arcilita (Claystone)
Limo (Silt) 0,004 a 0,062 mm
Roca: Limolita (Siltstone)
Lodo (Mud) partículas tamaño arcilla y limo.
Roca: Lodolita (Mudstone).
Lutita (Shale) Lodolitas físiles.
mm phi
Arcilla, limo y lodolitas
El limo y la limolita están constituidos generalmente por cuarzo, feldespatos, muscovitas, calcita y óxidos de hierro.
La arcilla está constituida principalmente por minerales de arcilla (filosilicatos).
Textura de las rocas sedimentarias terrígenas clásticas
TEXTURA DE LAS ROCAS
SEDIMENTARIAS CLÁSTICAS
En el concepto de textura se incluye a un conjunto de propiedades que describen las características de los individuos que componen a los sedimentos y rocas sedimentarias.
Esas propiedades son: TAMAÑO DE LOS INDIVIDUOS O GRANULOMETRÍA FORMA DE LOS INDIVIDUOS DISPOSICIÓN FÁBRICA (estudio de la orientación espacial de los individuos) EMPAQUETAMIENTO (estudio de los contactos entre los individuos)
En relación con las anteriores se encuentran: POROSIDAD PERMEABILIDAD
LAS FRECUENCIAS
GRANULOMÉTRICAS
Las frecuencias granulométricas son porcentuales, es decir se determina el porcentaje de materiales que se encuentran en cada intervalo de grados.
Las frecuencias granulométricas se determinan a partir de los contenidos en peso, o sea que debe obtenerse el peso en gramos de los materiales que se encuentran en cada fracción granulométrica.
LAS REPRESENTACIONES GRÁFICAS MÁS
COMUNES EN LOS ESTUDIOS
GRANULOMÉTRICOS
NORMAS PARA LA
REPRESENTACIÓN GRÁFICA
HISTOGRAMAS
CURVAS DE FRECUENCIA
HISTOGRAMA
El histograma expresa la frecuencia de las clases texturales escogidas, mediante barras verticales de largo proporcional.
Requiere clases texturales de igual intervalo.
Una cierta exageración de la escala de frecuencia es necesaria para que el histograma tenga relevancia en sus detalles. El histograma cambia de
apariencia si se escogen otros límites de clase o se cambian los intervalos.
CURVA CUMULATIVA
Papel aritmético.
•En las abcisas: Ø o mm.
•En las ordenadas la frecuencia cumulativa (tamices o pipeta).
•La curva no es afectada porque los tamices no definan intervalos iguales.
•La interpolación entre puntos medidos es por trazos curvilíneos.
GRÁFICOS ACUMULATIVOS DE
FRECUENCIA
CURVA CUMULATIVA En papel de probabilidad
•La distribución normal, queda expresada en este tipo de papel como una línea recta.
•El parecido de nuestra curva con una línea recta, es relativamente frecuente en arenas bien seleccionadas.
COMPARACIÓN DE LOS TIPOS DE CURVAS Y
RELACIÓN CON LA CURVA DE FRECUENCIA
ANÁLISIS ESTADÍSTICOS DE LA
GRANULOMETRÍA LECTURA DE LOS PARÁMETROS ESTADÍSTICOS
LOS COEFICIENTES ESTADÍSTICOS
DE FOLK Y WARD (1957)
LAS MEDIDAS DE LA
TENDENCIA CENTRAL
En las curvas texturales, la moda, la media y la mediana no suelen coincidir en el mismo tamaño de grano.
•La moda es definida por el tamaño de grano más frecuente.
•La media es el tamaño de grano promedio entre las medidas realizadas durante el análisis textural.
•La mediana es el percentil 50 (P50 cuando es expresada en mm) y Ø50 (cuando es expresado en unidades Phi).
LA ASIMETRÍA
ESCOGIMIENTO
GRADO DE SELECCIÓN TEXTURAL
LA CURTOSIS
Descripción de la textura de las rocas sedimentarias terrígenas clásticas
La textura de las rocas sedimentarias terrígenas clásticas es estudiada a partir de los siguientes parámetros:
Clastos y Matriz
Escogimiento (medidas estadísticas)
Redondez
Esfericidad
Fabrica
Escogimiento
Indica cuan variable es el tamaño de grano en una roca sedimentaria. Una roca bien escogida tiene granos mas o menos del mismo tamaño, una roca mal escogida tiene granos de varios tamaños
•Redondez y Esfericidad
REDONDEZ
Esfericidad: cuanto el grano se acerca a una forma esférica.
Redondez: cuán áspero es el grano.
• Esfericidad y redondez de los granos. Grafica de Powers (1953)
Rocas carbonáticas
Sedimentos de origen biogénicos y
químicos
Calizas: Son las rocas sedimentarias más importantes después de las rocas clásticas terrígenas.
Están constituidas por carbonato de calcio, depositadas en una amplia gama de ambientes.
Se pueden formar de biomineralizaciones de carbonato de calcio, formadas como partes duras de organismos. O se pueden formar por procesos químicos.
Mineralogía
Calcita (Sistema hexagonal-romboédrico)
Aragonito (Sistema ortorrómbico)
Dolomita (Sistema hexagonal)
Componentes de las rocas
carbonáticas
Constituyentes:1. Aloquímicos o granos carbonatados: Cualquier
tipo de partícula carbonatada de origen bioquímico o químico, que denota un alto grado de organización y complejidad y que normalmente ha sufrido algún grado de transporte.
2. Material intergranular (pasta) u ortoquímicos
Biomineralizaciones
Los fragmentos fósiles son denominados fragmentos esqueletales, y son fragmentos de las partes duras de organismos.
Exoesqueleto: la parte dura está recubriendo la parte blanda.
Endoesqueleto: la parte blanda está recubriendo la parte dura.
Otros constituyentes de las calizas
Ooides
Pisoides
Oncoides
Peloides
Intraclastos
Oolitos (ooides):
Granos no esqueléticos, de forma esférca o subesférica (elipsoidal), queconsisten en una o más láminas concéntricas regulares alrededor de un núcleo (grano de cuarzo, bioclasto, etc). Tamaños menores a 2 mm, frecuentemente entre 0,2-0,5 mm, con buena selección.
Si su tamaño supera los 2 mm, reciben el nombre de pisolitos o pisoides
Ambientes de formación: por precipitación inorgánica (química) en aguas marinas tropicales, en áreas de plataforma somera (menos de 5 metros de profundidad, a veces hasta 10-15 m.) de alta energía.
Oncolitos (oncoides):
Granos no esqueléticos, con laminación micrítica irregular alrededor de un núcleo. La precipitación de las láminas es debido a la actividad de algas (a diferencia de los oolitos). Tamaño muy variable, hasta centímetros y decímetros, con mala selección (a diferencia de los oolitos).
Peloides:
Granos no equeléticos, de forma ovoidal, compuestos por micrita con una estructura interna masiva. Tamaños variables, aunque generalmente entre 0,1 y 0,5 mm de diámetro.
Origen: producto de la actividad fecal de organismos (pellets fecales).
Ambientes de formación: ambientes protegidos (lagoons y llanuras mareales), en cavida desdentro de arrecifes.
Intraclastos:
Fragmentos retrabajados de sedimento débilmente consolidado dentro de una cuenca de sedimentación por la acción de corrientes, oleaje, deslizamientos, etc.
La morfología típica es de fragmentos generalmente angulosos, de tamaños variables compuestos de barro micrítico y/o fragmentos de bioclastos u otros granos.
Ambientes de formación: cualquier zona de plataforma, talud o llanura abisal, con aumentos bruscos de energía que retrabaja sedimentos previamente depositados. Areas intermareales o supramareales, canales mareales, taludes marinos, etc. Debido a su modo de formación, los depósitos de intraclastos muestran una fuerte homogeneidad en cuanto a las características externas e internas de estos fragmentos.
Extraclastos: fragmentos redondeados o angulosos procedentes
de la erosión de rocas carbonatadas más antiguas y externas al ambiente de sedimentación (fuera de la cuenca). La estructura interna corresponde a la de la roca carbonatada que ha sufrido procesos de diagénesis más o menos intensos.
Para la distinción entre intraclastos y extraclastos, un extraclasto posee:
• Fosiles más antiguos al contenido fosilífero de la roca
• Partículas truncadas en el bordedel clasto
• Evidencias de cementación bien desarrollada
• Bordes desgastados
Minerales de origen biogénico
Minerales de origen biogénico
Componentes de las rocas
carbonáticas
Constituyentes:
Material intergranular u Ortoquimicos
a) Micrita: matriz o barro carbonatado compuesto por un agregado de cristales finos menores a 18 micras de aragonito a calcita rica en Mg. Por diagénesis se transforman en cristales de calcita baja en Mg. Al microscopio se ve como una masa homogénea criptocristalina y oscura, normalmente de color pardo.
Constituyentes:
Origen de la Micrita:
-Precipitación química (lagoons hipersalinos)-Precipitación bioquímica por fotosíntesis de algas (lagoons y
lagos deagua dulce)-desintegración de algas verdes (halimeda, penicillus)-Actividad bioerosiva-Degradación mecánica de esqueletos bioclásticos-Actividad bacteriana-Caparazones de nanoplacton
Es importante mencionar que la micrita es un material primario en la formación de la roca.
La micrita se forma en ambientes protegidos, de baja energía, en caso contrario los pequeños cristales serían dispersados por las aguas cuando hay agitación. (lagoons continentales, lagoons, plataforma profunda, fondos abisales).
Constituyentes:b) Esparita (ortoesparita): Término usado genéricamente
para los cementos carbonatados.
El cemento esparítico es un agregado de cristales de carbonato (aragonito o calcita) de tamaños mayores a las 18 micras que precipitan en los espacios existentes entre los granos de un sedimento carbonatado, o en los espacios internos de estas partículas.
En la imagen de la izquierda se aprecia esparita como material intergranular, en la de laderecha, micrita. Nótese el color pardo oscuro y la granulometría más pequeña del materialmicrítico.
Ortoquímicos
Cemento esparita
Clasificación de las calizas
En base al tamaño de las partículas:
Clasificación de las calizas
Clasificación según Folk 1959, 1962. En base a la naturaleza de los granos y el material entre los mismos:
Prefijo:onco, oo, pel
Sufijo:Micrita o esparita
Clasificación de las calizas
Clasificación según Dunham, 1962. Clasificación textural. Toma en cuenta el porcentaje de granos, matriz o cemento.
Clasificación según Dunham, 1962.
Procesos involucrados en la formación
de rocas sedimentarias siliciclásticas
Diagénesis
Es el conjunto de cambios, modificaciones y transformaciones postdepositacionales que ocurren en las partículas desde el mismo instante en que son sedimentadas y cambian sus condiciones originales de depositación.
La diagénesis comienza inmediatamente después de la depositación de los sedimentos y continúa durante el soterramiento hasta alcanzar el grado mas bajo de metamorfismo o “ Facies de la Zeolita”
Diagénesis
Diagénesis
Compactación
Cementación
Disolución
Alteración
Algunos procesos diagenéticos
Compactación: Es la disminución de volumen o de espesor de un sedimento, producto de la reducción de la porosidad, del contenido de agua y del aumento de grado de empaquetamiento, causado por el incremento de la profundidad de soterramiento o efecto de la carga de la columna sedimentaria.
Procesos diagenéticos
Cementación o precipitación
• Cementación: es la formación de una serie de minerales autigénicos por precipitación directa de las soluciones contenidas en los poros. Esta precipitación tiene lugar debido a la sobresaturación de ese fluido en ciertas sustancias ocurriendo luego la precipitación de minerales, trayendo como consecuencia la disminución del espacio poroso y la permeabilidad.
Cementos
•Sílice
•Calcita
•Dolomita
•Minerales de arcilla
•Hematita
•Pirita
Disolución y porosidad secundaria
Disolución: es aquel proceso mediante el cual los minerales constituyentes de las rocas se disuelven selectivamente, generando porosidad secundaria
Porosidad primaria
Porosidad secundaria
por disolución
Alteración
Alteración: Es cuando uno o varios minerales constituyentes de las rocas cambia su composición, para formar uno nuevo
En carbonatos los procesos diagenéticos
mas importantes son:
•Disolución (proceso similar al ocurrido en
siliciclásticos)
•Cementación (relleno de poros por
precipitación de minerales)
•Reemplazo (de un mineral por otro)
•A demás, de los otros anteriormente
mencionados
Tipos de porosidad en carbonatos,
generalmente relacionadas con procesos
de disolución
Porosidad interpartícula (color azul)
Porosidad intrapartícula (color azul)
Cementación
Reemplazamiento
Reemplazo de los constituyentes originales de la
roca por otro mineral de composición totalmente
diferente
Procesos involucrados en la formación
de rocas sedimentarias siliciclásticas
