Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

I

Rocas Siliciclásticas I:

Ruditas y Arenitas

Parte III

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IDiagénesis de Arenitas (I)

• En el estudio de la diagénesis de este grupo litológico:

– Etapas de Fairbridge (1967)

– Etapas de Choquette y Pray (1970)

– PERO todavía se usa la de Daples (Selley, 1976)

• Evolución diagenética:

• El potencial diagenético:– Susceptibilidad del sedimento para sufrir modificaciones

diagenéticas.

– Depende de la estabilidad mecánica y química de sus componentes.

Composición sedimento Aguas diagenéticas

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IEtapas diagenéticas

12

34

Filomórfica

Locomór.Redoxo

DAPLESSTRAKHOV

(1953)FAIRBRIDGE

(1967)CHOQUETTE Y PRAY (1970)

PROCESOS

SEDIMENTOGÉNESIS

DIAGÉNESIS

CATAGÉNESIS

METAGÉNESIS

(*)SINDIAGÉNESIS

ANADIAGÉNESIS MESOGÉNESIS

EOGÉNESIS

TELOGÉNESISEPIDIAGÉNESIS

Formación del sedimento

Porosidad abiertaCirculación de fluidosReducción de porosidad

Expulsión agua intersticialReducción porosidadLitificaciónDeshidrataciónTránsito al metamorfismo

Emersión y reacción con aguas freáticasCreación de porosidad

(*) Ambientes de Berner (1981)

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IPotencial diagenético

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IDiagénesis de Arenitas (II)

• Evolución diagenética:– Sucesión de procesos con alteración (transformación),

disolución de partículas detríticas, cementación, movilización de aguas diagenéticas y compactación.

• El desarrollo de los procesos, sus interacciones mutuas y su secuencia:

– ALTA VARIABILIDAD

• Estudio de la diagénesis:– Diagénesis temprana (sindiagénesis o eogénesis).

• MÁS SISTEMATIZABLE

– Diagénesis tardía (anadiagénesis o mesogénesis).

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IDiagénesis temprana (I)

• Síntesis de múltiples estudios:– Procesos y secuencias de procesos en la diagénesis

temprana.

– TRES ESQUEMAS.

• Principales factores condicionantes:

– Ambientes superficiales composición de las aguas

– Presencia/ausencia de materia orgánica (condiciones redox).

– Composición de los sedimentos.

Rasgos principales

Variabilidad

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IDiagénesis Temprana (II)

• Los tres esquemas de evolución sindiagenética:

– Medio Marino: aguas alcalinas y de alta salinidad.

– Medio Continental cálido y húmedo: aguas ácidas y anóxicas.

– Medio Continental desértico: aguas alcalinas y de concentración variable.

Materia orgánica

Sin materia orgánica

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IDiagénesis Temprana (III)

• Los caracteres químicos de las aguas condicionan la mineralogía autigénica en cada medio.

• Parte de esa mineralogía:

– Filosilicatos.

– DIAGRAMAS DE ESTABILIDAD MINERAL para caolinita, illita y clorita.

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IDiagénesis Temprana (IV): ambiente marino

• Agua marina poco reactiva:

– Halmirólisis: filosilicatos, fases amorfas, clastos más inestables.

– Actividad bacteriana (materia orgánica): acidificación de las aguas = mayor reactividad (disolución de carbonatos, aluminosilicatos, etc.)

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IDiagénesis Temprana (V): ambiente marino

• Dependiendo de las condiciones redox:– Ambiente óxico

– Ambiente ± reductor (post-óxico)

• Cementos cloríticos. Glauconita, berthierina

– Ambiente reductor (sulfídico)

• Sulfuros de hierro

• Carbonatos ferrosos.

Precipitación de I/S

Recrecimiento de Q ó Fs

Cementos calcíticos

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IDiagénesis Temprana (VI): ambiente continental cálido y húmedo

• Sedimentos en climas tropicales:

– Muchas vegetación y, por tanto, altos contenidos de materia orgánica.

– Actividad bacteriana IMPORTANTE: degradación de la materia orgánica.

– Acidificación de las aguas, PERO son más diluidas que el agua marina (menores concentraciones de sulfato, potasio o magnesio).

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IDiagénesis Temprana (VII): ambiente continental cálido y húmedo

• Dependiendo de las condiciones redox:– Ambiente óxico

– Ambiente ± reductor (post-óxico)

• Si abundan los componentes lábiles: precipitación de minerales cloríticos o siderita.

– Ambiente reductor (sulfídico)

• Carbonatos ferrosos (- pirita).

Precipitación de caolinita

Recrecimiento de Q

Cementos calcíticos

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IPrecipitación de Caolinita

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IDiagénesis Temprana (VIII): ambiente continental desértico

PRINCIPALES PROCESOS

• Escasa vegetación

– Poca materia orgánica

• Las aguas inicialmente diluidas y ligeramente alcalinas

– Evaporación en ambientes vadosos

CAPAS ROJAS

CALCRETAS

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IDiagénesis Temprana (IX): ambiente continental desértico

• Origen de las capas rojas:– Diagenético

– Depósitos primarios

•Granos detríticos con envueltas ferruginosas

•Silicatos detríticos con Fe2+

Fe3+ precipita como óxidos u oxihidróxidos

HEMATITESEnvejecimiento

Disolución en ambiente

óxico

Lateritas (con oxihidróxidos y hematites)

Acumulación de sedimento con hematites

Transporte

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

ICapas rojas

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IDiagénesis tardía (I)

• Tras la diagénesis temprana:

– Mezcla de fases o componentes detríticos estables o metaestables

+– Fases autigénicas de sindiagénesis (eogénesis)

• Incremento de enterramiento (T y P):

– Efectos de la compactación.

– Nuevos procesos de reacción química.

• Los procesos específicos, su secuencia o intensidad: MUY VARIABLES.

• Procesos fundamentales:

– Transformación de filosilicatos

– Cementación de cuarzo

– Transformación de clastos inestables.

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IDiagénesis tardía (II). Filosilicatos

• Procesos:

– ESMECTITA → ILLITA (illitización)

– CAOLINITA → DICKITA (“dickitización”)

– CAOLINITA → ILLITA (illitización)

• Estos procesos comienzan a ser efectivos a Tª = 70-100ºC.

• Transformación Esmectita-Illita

– Indicador diagenético.

– Es un proceso gradual a través de interestratificados I/S.

– El grado de cristalinidad de los componentes illíticos aumenta con la Temperatura.

– La transformación requiere una fuente de potasio (K+).

A T>150ºC caolinita/dickita

desparecen

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IEsmectita – Illita

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IEsmectita – Illita

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IDiagénesis tardía (III). Filosilicatos

• Transformación Caolinita-Dickita– Caolinita vermicular (sindiagenética) y remanente

detrítico → reemplazamiento por dickita (politipo).

– Se trata de un reemplazamiento gradual:

• Cambios morfológicos (minerales)

• Cambios en la ordenación de la estructura.

– Es un proceso de disolución-precipitación que depende de:

• Quimismo de las aguas diagenéticas (relaciones K+/H+

bajas)

• Temperatura

• Permeabilidad.

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

ICaolinita-Dickita

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

ICaolinita-Dickita

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IDiagénesis tardía (IV). Filosilicatos

• Transformación Caolinita-Illita– Proceso que tiene lugar entre 70 y 130ºC y requiere

una fuente de K+:

• La temperatura superior (130ºC) coincide con la desestabilización de la asociación Kfs-caolinita: APORTE INTERNO.

• La temperatura inferior (70ºC) sugiere la necesidad de un APORTE EXTERNO.

– Puede afectar a la transformación caolinita-dickita en cualquier momento:

• La caolinita es más susceptible a la illitización.

• Finalmente la dickita se illitiza entre 130 y 150ºC.

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

ICaolinita-Illita

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

ICaolinita-Illita

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

ICaolinita-Illita

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

ICaolinita-Illita

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IDiagénesis tardía (V). Filosilicatos

• Procesos de cloritización

– Reemplazamiento por clorita de:

• Fragmentos líticos volcánicos y otros clastos ferromagnesianos.

– Puede asociarse a cementos de relleno cloríticos.

• Filosilicatos previos:

– detríticos y sindiagenéticos: interestratificados, esmectitas, caolinitas, berthierinas.

– Recubrimientos cloríticos en torno a clastos = CEMENTOS en pore lining.

• Reemplazamiento (transformación) de recubrimientos sindiagenéticos previos (esmectita-berthierina).

• Precipitación (neoformación) de clorita, ampliando el recubrimiento.

– La matriz filosilicatada entre clastos puede estar totalmente cloritizada.

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

ICloritización

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

ICloritización

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IDiagénesis tardía (VI). Autigénesis de Cuarzo

• Como consecuencia de las transformaciones de filosilicatos:

– Liberación de SiO2

– Liberación de cationes.

– Acidificación de las aguas diagenéticas.

• Los procesos de cementación y autigénesis de cuarzo:

– Asociados a transformaciones de filosilicatos.

– Disolución por presión.

– Aportes “externos” (soluciones diagenéticas).

– ADEMÁS: recordar que también pueden ser sindiagenéticos.

• Origen de la sílice:

– Valoración de la proporción de autigénesis silícea y de la intensidad de los aportes “internos”.

Compactación: cementación o

disolución

Aportes “internos”

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IDiagénesis tardía (VII). Clastos inestables

• Los clastos inestables sufren procesos químicos (alteración y transformación) y mecánicos (deformación o fracturación) durante la diagénesis:

– Fragmentos Líticos:

• Deformación y fracturación (COMPACTACIÓN)

• Transformación-reemplazamiento por filosilicatos (PSEUDOMATRIZ).

– Fragmentos líticos volcánicos:

• Continúa el reemplazamiento por ceolitas (indicador diagenético).

– Feldespatos:

• Continúan los procesos de reemplazamiento por distintos filosilicatos (EPIMATRIZ), calcita, ceolitas, etc.

• Además estos componentes presentan algunos rasgos particulares.

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IDiagénesis tardía (VIII). Clastos inestables

• Feldespatos de K y Ca pueden sufrir procesos de ALBITIZACIÓN:

– Tiene lugar a Tª>100ºC.

– Es un proceso de reemplazamiento (disolución-precipitación).

– Avanza a través de los contactos entre la solución diagenética y el Kfs ó Cafs:

• Bordes de grano, planos de macla, microfracturas, etc.

• Debido a todo este conjunto de procesos:– Los Kfs (detríticos) tienden a desaparecer durante la

diagénesis.

– Propuesta de una temperatura de desaparición: entre 90 y 160ºC.

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IProceso de albitización

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IProceso de albitización

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IProceso de albitización

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IProceso de albitización

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IDiagénesis. Porosidad y Permeabilidad

• En rocas areníticas (y rudíticas):

– Porosidad primaria intergranular.

• La porosidad primaria depende de:

– Tamaño de los clastos

– Redondeamiento

– Clasificación

– Porcentaje de matriz

• Al aumentar el enterramiento: disminución de la porosidad.

• PERO el grado de disminución depende de la composición debido a su influencia en:

– El grado de compactación

– Los procesos de cementación

Madurez Textural

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IDisminución de la porosidad

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IDiagénesis. Porosidad y Permeabilidad

• Los procesos de cementación de filosilicatos condicionan también la evolución de la porosidad y permeabilidad según sean:

– Cementos en “tapizado”

– Cementos de “relleno”

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IInfluencia de los cementos

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IDiagénesis de Ruditas (I)

• Procesos diagenéticos similares a las arenitas.

• El más estudiado: COMPACTACIÓN.

• Los efectos de la compactación dependen, inicialmente, de la presencia de matriz en el sedimento:

– Sin matriz:

• Gravas “caladas”:

– ORTOCONGLOMERADOS

– ORTOBRECHAS

– Con matriz:

• ORTO ó PARA

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IDiagénesis de Ruditas (II)

Tem

a 3

. R

oca

s S

ilic

iclá

stic

as

IDiagénesis de Ruditas (III)