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PETROLOGA SEDIMENTARIAUNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAFACULTAD DE INGENIERIAEscuela Acadmico Profesional de Ingeniera Geolgica

Integrantes:Docente:Ing. Wilver Morales

Captulo VI:Otros Tipos de Rocas Sedimentarias 1ROCAS SILCEAS ROCAS FERRUGINOSAS ROCAS CARBONOSAS Y PETRLEO ROCAS EVAPORTICAS ROCAS FOSFTICASCONTENIDO2INTRODUCCIN A LAS ROCAS SEDIMENTARIAS QUMICAS

CLASIFICACIN DE LAS ROCAS SEDIMENTARIASLa divisin fundamental de las rocas sedimentarias se hace teniendo en cuenta la forma predominante de producirse el depsito o sedimento:

Clastos

CristalesFormacin de las Rocas sedimentarias Qumicas

rea fuente (cualquier roca preexistente)

Meteorizacin qumica

Meteorizacin mecnica

Minerales de arcilla

Roca sedimentaria clstica(ejm: arenisca, brecha)

LitificacinLitificacin

Roca sedimentaria qumica(ejm: caliza, halita, chert,)

Deposicin(sedimentos detrticos)

GravaArenaLimoArcillaPartculas

Transporte

Transporte

Iones y compuestos en solucin

Deposicin(sedimentos qumicos)

Utilizados por organismosPrecipitacin de la solucin

REACCIONES EN LA METEORIZACIN QUIMICALutitasAreniscasCalizasEvaporitasChertsROCAS SEDIMENTARIAS:Ejemplos de Reacciones de Hidrlisis:Ejemplos de Reacciones de Oxidacin:Ejemplos de Reacciones de Disolucin:Meteorizacin mecnica con componentes menores de la meteorizacin qumica5Precipitados primarios: (Evaporitas) Formados por la evaporacin de soluciones salinas, principalmente agua de mar.

Precipitados secundarios: (Ferruginosas) Resultan del cambio de acidez (ph) o del potencial de oxidacin reduccin (Eh).

Segregaciones y metasomtitas: (Fosfatos, Cherts) Se originan por alteracin qumica de rocas existentes.

Biolitas o acumulaciones orgnicas: carbn, diatomita silicficada.CLASIFICACIN DE LAS ROCAS QUMICAS SEDIMENTARIASMuchas rocas no clsticas son polignicas y se forman de varias manerasDebido a las complejidades de origen, los sedimentos no clsticos han sido agrupados de acuerdo con su composicin qumica. Ftanita segregacin (ndulo de ftanita)reemplazo (caliza silicificada)

ROCAS SILCEAS ROCAS SEDIMENTARIAS SILCEAS Rocas Sedimentarias, cuyo principal constituyente son minerales de slice (SiO2) con un porcentaje superior al 50%Constituyentes:- Polimorfos de la slice (SiO2)- palo (SiO2.nH2O)

Origen:Sedimentario Qumico - BioqumicoTextura: Cripto/Microcristalina (5-20 m), con presencia de fsilesVariedades: Rocas: jaspes, slex, lidita, pedernal Sedimentos: tierras de radiolarios, diatomeasImpurezas:

ArcillasHematitaCarbonatosMateria orgnica

Origen de la Slice La slice forma parte de soluciones acuosas como:cido ortosilcico (SiO4H4) inica (SiO4H3-, SiO4H2=) Gnesis:Continental edfico (prec. Inorgnica de aguas subt)Procedencia endgena: emanaciones volcnicas, directamente o por emanaciones gaseosas.Descomposicin o meteorizacin de silicatos.Slice biognica.

Distribucin: Precmbrico, Paleozico, Cretcico, Plioceno...Condiciones:Disuelta por intemperismo en regiones de bajo relieveAmbiente de depsito: marino profundo, lacustre.Clima tropical y subtropical.

PlataformaGlaciaresSilceosArcilla AbisalCarbonatos Ooze calcreo Nertico PelgicoDistribucin Global de los Sedimentos MarinosTerrgenosPolimorfismo y solubilidad del SiO2

Diagrama de estabilidad de los polimorfos del SiO2

PolimorfismoLos polimorfos del cuarzo que se pueden encontrar como constituyentes de las rocas silceas sedimentarias son:

Cuarzo - Megacuarzo: Cristales macroscpicos. (>20 m) - Microcuarzo: cuarzo microgranular cristalino (8-10 m)- Calcedonia (Slice fibrosa)

Cristobalita , Tridimita : como componente del palo

palo: % de H2O (3- 9%)Geoqumica de la Slice

Solubilidad:pH < 9 favorecen la precipitacinpH >9 favorecen la disolucin.

SiO2 amorfaSlice disuelta (ppm (SiO2)CuarzoORIGEN DE LAS ROCAS SILICEAS SEDIMENTARIASContempornea (autgena)Postdepositacional

Contempornea con la sedimentacin. Gran parte de su carcter altamente silceo se debe a la ceniza volcnica. Lentes y ndulos de pedernal: Lixiviacin intensa de dolomitas y calizas que contienen cantidades importantes de pedernal intersticial.

Pedernalizacion de oolitas

Hidrotermalmente: Pueden desarrollarse a lo largo de fracturas y fallas. Precipitan su slice cuando se enfran en superficie y se vuelven sobresaturadas, formando concreciones opalinas y silceas.

Terminologa: Variedades petrogrficas de las Rocas SilceasSlex, Chert, Pedernal. Diferentes denominaciones para una misma rocaRoca silcea sedimentaria de variada apariencia externa, con un reducido contenido de agua, constituida mayoritariamente por reemplazamiento temprano de slice, componentes orgnicos, fragmentos de roca, del sedimento original en el cual a operado la diagnesis.Apariencia: Cerosa y suaveFractura : Astillosa fuerte a concoidea. Coloracin: Variada; gris, caf, rojo

Terminologa: Variedades petrogrficas de las Rocas SilceasSlex, Chert, Pedernal. Diferentes denominaciones para una misma rocaOcurrencia:En forma de capas continuas interestratificadas con calizas, pizarras o esquistosAlgunos son de textura ooltica, dando origen a los cherts oolticos. Como guijas y granos detrticos en conglomerados y areniscasComo concreciones ndulares en muchas rocas sedimentarias calcreas.Como Chert (Jaspe) de reemplazamiento en microfsiles

La gran variedad en el aspecto de las rocas silceas hace que sea, muy diversa la nomenclatura utilizada para definir sus distintos tipos. De forma sinttica, se agrupan en funcin de los factores ms relevantes que han condicionado sus caractersticas descriptivas como: Terminologa: Variedades petrogrficas de las Rocas SilceasFactores para la clasificacin de las Rocas Silceas Sedimentarias

Tipo de afloramientoSilexita (Slex)Trpoli (Novaculita)Ftanita (Slex estratificada)Ambiente de formacinSilcretaToba siliceaCherts Nodulares (Flinstones)Slex oolticoCantidad de organismos silceosDiatomitasRadiolaritasEspiculitas Contenido de impurezasJaspePorcelanitaDenominacin segnel tipo de afloramientoSilexita (Slex)

Roca muy densa, dura y criptocristalina, compuesta de palo, calcedonia y cuarzo criptocristalino.Se conoce por su fractura irregular y su brillo ceroso.

Denominacin segnel tipo de afloramientoTrpoli (Novaculita)Trpoli (Novaculita)Es un agregado poroso, de peso liviano y de color claro, variamente de gris, rosado, ocre, rojo o amarillo que consta principalmente de slice de grano fino. Aparece como masas pulverulentas o terrosas resultado de la meteorizacin de slex o de calizas silceas. Localmente puede adquirir nombres como:

Novaculita: Son potentes y de gran extensin areal, se hallan dispuestas en capas alternadas rtmicamente de 2.5 a 5 cm de espesor, y con disyunciones de lutita.

Denominacin segnel tipo de afloramientoLidita (Ftanita estratificada)Rocas silceas de color negro grisceo o azulado, que afloran finamente interestratificadas (cm~dm) en terrenos del Paleozoico (fundamentalmente en el Silrico). Las ftanitas estratificadas son rocas quebradizas, con diaclasas muy prximas entre s y casi siempre atravesada por pequeas venas de cuarzo blanco.

Los microfsiles silceos son abundantes en algunas capas, pueden estar presentes impurezas tales como carbonatos y minerales de hierro.

Denominacin segnel ambiente de formacinSilcretaRoca slice formado en la zona de acumulacin silcea por solidificacin superficial, asociada a condiciones morfoclimticas especficas, que cementan y/o reemplazan una roca previa, un depsito de alteracin, sedimentos sueltos, suelos, etc. Pueden presentar infinidad de texturas.

Es un material resistente a la erosin que se presenta principalmente disperso. Tiene una apariencia similar a la arenisca cuarzosa.

R. Silicea, asociada a ambiente continental

Denominacin segnel ambiente de formacinToba silicea (Halleflint) La toba silcea o snter silcea es un material poroso silceo, blanco o de color claro, de peso liviano, depositado por aguas de fuentes termales. Es una ftanita producto de la silicificacin de depsitos piroclsticos muy vtreos, debida a fenmenos de metasomatismo por introduccin de slice en materiales piroclsticos.

Geiserita es una variedad de toba silcea depositada por giseres.

Denominacin segnel ambiente de formacinSilex nodulares o nodular cherts (flintstones): Se reconocen como ndulos de tamaos y formas variadas que aparecen sobre todo en rocas carbonticas, pero tambin en evaporitas y en arcillas. Su mineraloga es de palo y/o cuarzo.A veces se concentran a favor de planos de estratificacin.

Se forman por reemplazamiento y cementacin y, por tanto, son slex diagenticos.

Si los minerales de la slice estn sustituyendo a materiales previos es un reemplazamiento, mientras que si rellenan huecos es una cementacin.

Ndulos de slex en Caliza (Chalc). Los esqueletos de palo fueron menos abundantes que los esqueletos de calcita, y durante la diagnesis, el palo disuelto emigro a los sitios de crecimiento como ndulos.

Flintstone: Caliza con ndulos de slex.Denominacin segnel ambiente de formacinSlex (Ftanita) oolticoLas oolitas silceas ostentan claramente las pruebas de su origen por remplazo. Las oolitas calcreas han sido reemplazadas por calcedonia y cuarzo criptocristalino en dibujos concntricos. Entre las oolitas, el cuarzo de grano fino y el carbonato forman la matriz.

Silex oolitico. Oolitos de calcedonia que han reemplazado a oolitos de carbonatos.Denominaciones derivadas del Contenido de Organismos SilceosDiatomitas, Radiolaritas y EspiculitasDiatomitas: Roca formada por la acumulacin de caparazones opalinos de diatomeas (algas unicelulares).Cuando las diatomeas no se encuentran cementadas recibe la denominacion de tierras de diatomeasRadiolaritas: Roca formada por la acumulacin de Radiolarios, protozoo marino planctnico con esqueleto opalino.Se acumula en zonas de aguas profundas.Cuando la roca no se encuentra cementada recibe la denominacin de tierras de radiolarios.Espiculita: Roca formada por la acumulacin de espculas de esponjas, organismos que han sido la mayor fuente de slice en aguas superficiales. Aparecen en sedimentos carbonatados de plataformas someras.

Denominaciones derivadas por el Contenido de ImpurezasJaspe, PorcelanitaJaspe- Roca silcea que posee impurezas de xidos de hierro. Su color ms frecuente es el rojo, presenta colores variables que van desde tonos amarillos a marrones. - Consiste en cuarzo criptocristalino, formado por recristalizacin de la calcedonia, y teido de caf y rojo por los xidos de hierro. Porcelanita- Denominacin que se aplica ampliamente al pedernal impuro, opalino, que tiene la textura y el lustre de la porcelana sin vidriar. - Las impurezas son esencialmente sustancias arcillosas y carbonatadas (calcita, dolomita). - Presenta fractura concoide aunque es menos dura, densa y vtrea que el slex.

ROCAS CARBONOSAS Y PETRLEO Rocas Carbonosas

Son rocas generalmente de color oscuro que derivan de la transformacin de masas vegetales acumuladas en zonas pantanosas, lagunas o deltas fluviales.

Estas zonas, generalmente, estn inundadas durante largos periodos de tiempo, esto permite un gran desarrollo de la vegetacin.

Las rocas ricas en materia orgnica son muy escasas, pues constituyen menos del 1% del volumen total de sedimentos y sedimentitas.Las rocas sedimentarias poseen escasa cantidad de materia orgnica (1,5 % ). En pelitas 2.1 %, en carbonatos 0,29 % y en las areniscas solo el 0,05%.Algunas rocas contienen cantidades mayores de materia orgnica (lutitas negras o las fangolitas bituminosas ->entre 3% -10%)En las lutitas petrolferas la materia orgnica puede superar el 25 %, mientras en los carbones es mayor al 70%.En los sedimentos se reconocen tres tipos de acumulaciones de materia orgnica: humus, turba y sapropel. Tipos de materia orgnicaEl humus es constituyente de suelos, es materia orgnica de plantas. Suele ser rpidamente oxidado por lo que su potencial de preservacin geolgica es bajo.La turba es tambin materia orgnica hmica que se acumula en pantanos y cinagas de agua dulce o salobre con escasa circulacin y condiciones anaerbicas. Este material tiene buen potencial de preservacin geolgica.El sapropel es materia orgnica muy finamente dividida. Consiste en fitoplancton, zooplancton, esporas, polen y fragmentos muy macerados de plantas superiores. Se acumula en ambientes subacuticos como lagos, albuferas y cuencas marinas donde los niveles de oxgenos son bajos.La materia orgnica hmica es el principal componente del carbn, mientras que en las lutitas negras y bituminosas es la sapropelica.

La materia orgnica original sufre transformaciones diagenticas complejas por degradacin qumica y bioqumica. Como resultado se forma kergeno y bitumen.

El kergeno es una sustancia insoluble precursora del petrleo, ya que constituye el 80% al 90% de la materia orgnica que se encuentra en los sedimentos y el bitumen es una sustancia soluble en solventes.

Cambios en la materia orgnicaTipo I: Provisto por algas y comn en lutitas petrolferas.

Tipo II: Provisto por fitoplanctony bacterias en ambiente marino. Puede pasar a hidrocarburos por soterramiento.

Tipo III: Provisto por restos muy macerados de plantas terrestres. Puede generar gas.Se reconoce los siguientes tipos de kergeno:

Clasificacin de las rocas carbonosas30Constituidos por materia orgnica combustible mezclada con distintas proporciones de materiales silicoclsticos a los que se denomina cenizas o impurezas.

El carbn tiene ms del 50 % en peso de material carbonoso.CARBONES

La mayor parte de los carbones son hmicos, aunque se conocen unas pocas variedades saproplicas (con restos de esporas, algas y materia orgnica finamente diseminada de plantas superiores).

Su origen se debe a la diagnesis de la turba.

Los depsitos ms importantes datan del Carbonfero, Cretcico y Terciario.Tipos de carbonesLa clasificacin se basa en la cantidad de materiales voltiles y en el valor calorfico.

Entre los carbones se reconocen variedades hmicas y saproplicas.

Los carbones hmicos son los ms importantes y constituyen una serie constituida por turba, lignito, carbn semibituminoso, carbn bituminoso y antracita.

Los carbones saproplicos son masivos, finos y con fractura concoide. Se reconocen dos variedades: - Cannel: Constituido por restos de plantas y esporas. - Boghead: Constituido por restos de algasFormacin del Carbn

Tipos de carbonesTurba: En realidad no es un carbn, ya que se constituye una acumulacin de restos de plantas que se encuentran inconsolidados, con alto tenor de humedad.Lignito: Carbn castao, con elevado contenido de humedad y retiene parte de la estructura de los restos vegetales. Es comn en el Cretcico y Terciario.Carbn semibituminoso: Con caracteres intermedios entre los lignitos y los bituminosos.Carbn bituminoso: Carbn duro, negro, con menor cantidad de voltiles y de humedad que los lignitos. Por lo comn muestran estructura laminar o bandeada con capas brillantes y opacas alternantes. Antracita: Carbn con mayor grado de diagnesis. Es duro, negro, brillante y se rompe por fractura concoide. Posee ms del 90 % del carbono. Es comn en sucesiones carbonferas.

Turba, Lignito, C. Semibituminoso, C. Bituminoso, Antracita

Los carbones estn constituidos por macerales (equivalentes de los minerales en los otros tipos de rocas) y su estudio se efecta por microscopa con luz reflejada.

Hay tres grupos de macerales: vitrinita, intertinita y liptinita.

PETROGRAFA DEL CARBNLos del grupo de la vitrinita poseen mediana reflectividad, tonalidad griscea y bajo relieve. Son los componentes de los carbones brillantes.

Los de la intertinita son blanquecinos, muy reflectantes y de relieve positivo. Los componen tejidos leosos, restos de hongos y materia orgnica fina.

Los de la liptinita son grises oscuros, con baja reflectividad y alto relieve. Estn constituidos por restos de esporas, cutcula, resinas y algas.

Sobre la base de los macerales predominantes, se definen distintos tipos litolgicos de carbones. Los mismos se muestran en la siguiente tabla:

Litologa del carbnSe alude a dos aspectos climticos que pueden ser contrastantes:Clima favorable para el desarrollo de vegetacin, condiciones clidas y hmedas son las ideales.Ambientes apropiados para la conservacin de la materia orgnica. Ntese que condiciones clidas y hmedas pueden favorecer la descomposicin.

Lo importante es que la acumulacin de restos de plantas supere a la descomposicin.

Los carbones aparecen en condicin de clima hmedo pero desde clido a fro. Se asocian con depsitos silicoclsticos, pero se concentran en periodos en los que se reduce su contribucin.

Los ambientes ms importantes son parlicos o marinos marginales (albuferas, pantanos litorales, planicies interdeltaicas) y continentales lmnicos (lacustres, lacustres marginales o fluvio-lacustres).FORMACIN DE LOS CARBONESFormacin del Petrleo

Son rocas de grano fino con abundante materia orgnica (hasta un 25%). Estas pueden ser silicoclsticas (lutitas, fangolitas), carbonticas (micritas o de la mezcla (margas).

La materia orgnica est constituida esencialmente por kergeno (80%) y bitumen (20%).

LUTITAS PETROLFERAS (OIL SHALES)El Kergeno es esencialmente del tipo I, aportado por material lpido de algas.

En las lutitas petrolferas el material orgnico puede ser extrado por calentamiento a unos 350 C .Las lutitas petrolferas se producen en condiciones ambientales muy especficas. Se acumulan en sistemas lacustres, de albuferas, pantanos y tambin de mares someros.

La condicin esencial para su generacin es que exista muy elevada productividad orgnica, relacionada con florecimientos algales.

Se encuentran favorecidas por ausencia o muy pobre circulacin de las aguas, con desarrollo de ambientes anaerbicos en el fondo y oxigenados en la superficie.

Es muy frecuente el desarrollo de ciclos bandeados, con alternancias de capas ricas en material silicoclstico (o carbontico) y capas con alto tenor orgnico. Gnesis de las lutitas petrolferas39PETRLEOEs una mezcla de hidrocarburos, slidos, lquido y gaseosos formados a partir de la materia orgnica acumulada en los sedimentos de cuencas marinas.

Proviene de acumulacin masiva en el fondo del mar de organismos microscpicos que flotan en el agua y junto con sedimentos arenosos y arcillosos forman los barros saproplicos.El hidrocarburo es el resultado de la transformacin por soterramiento (aumento de presin y temperatura) de cierto tipo de materia orgnica que est alojada en los sedimentos.

Los hidrocarburos son compuestos constituidos esencialmente por carbono (aproximadamente 85 % en peso) e hidrogeno (13 % en peso).En su mayor parte, los hidrocarburos se encuentran en sedimentitas del Mesozoico y Terciario. Se forman en un sedimento de grano fino (roca madre) pero son extrados de otros (tpicamente areniscas y carbonatos) a los que migran (rocas reservorio) y quedan entrampados.

La materia orgnica que constituye los hidrocarburos se deposita en sedimentos de textura fina de origen marino o lacustres bajo condiciones anxicas, favorecida por zonas de oxgeno mnimo y alta productividad de material planctnico.Primera Etapa: formacin de metano por fermentacin bacteriana.DIAGENESIS Y PETRLEO

Durante el proceso de soterramiento se produce la transformacin a kergeno, cuyo tipo depende de la materia orgnica que constituya parte del sedimento. Los kergenos de tipo I y II son apropiados para la generacin de petrleo.Entre T 50C 80 C se producen reacciones catalticas en el kergeno y se forman cicloalcanos y alcanos que son constituyentes esenciales del petrleo crudo. En esta etapa, la roca madre est madura.

Incrementos constantes en T, aumenta la produccin de petrleo.

Condicin ms favorable es entre 70 C y 100 C (ventana de petrleo)Con gradiente geotrmico medio, la profundidad de la ventana de petrleo se encuentra entre 2 Km y 3,5 Km.

T: Inicia la produccin de gas y la de petrleo. ROCAS FERRUGINOSAS ROCAS FERRUGINOSAS Son depsitos sedimentarios que poseen ms de 15% de Fe(ms de 21,4% de Fe2O3 o 19,3% de FeO). Se encuentran distribuidas mayormente en las rocas antiguas.

Si el hierro es abundante su color suele ser rojizo y se reconocen porque se vuelven magnticas al calentarlas al rojo vivo, aspecto compacto; alta densidad, gradacin a otras rocas (areniscas, calizas, lutitas, jaspes).

FUENTES DE PROVISIN DE HIERROEl hierro es aportado a los ambientes sedimentarios por procesos de meteorizacin y por actividad volcnicaLos procesos de meteorizacin son de gran importancia como proveedores de hierro a los ambientes marinos. El hierro puede ser liberado de rocas mficas y de minerales ferromagnsicos bajo condiciones de clima hmedo y tropical, en especial desde reas de muy bajo relieve. Se producen as aguas cargadas en hierro y suelos laterticos.NATURALEZA DE LAS AGUAS Y FORMACIN DE COMPUESTOS DE HIERRO

La estabilidad del hierro ferroso y frrico en el agua depende del Eh, del pH, de la actividad del anhdrido carbnico y de la actividad de los sulfurosEl hierro frrico es ms estable en condiciones oxidantes y ms alcalinas, mientras que el ferroso lo es en condiciones reductoras y ms cidas.El Eh de aguas naturales est relacionado con la presencia de materia orgnica. Como producto de su descomposicin por bacterias se produce consumo de oxgeno y se crean condiciones reductoras (anxicas).