Tema 6. Ambientes sedimentarios. Litogénesis. Las rocas sedimentarias más importantes. (NOTA: Faltan puntos 1, 2 e 3, que non os dictei)

3. Las rocas sedimentarias.Los sedimentos, depósitos directos actuales, se convierten en rocas sedimentarias tras sufrir procesos diagenéticos y litificación. Representan solamente el 5% del volumen de la rocas la corteza, pero implica el 75% de su superficie, formando un delgado recubrimiento superficial con un espesor medio de 2,5 km. Normalmente aparecen estratificadas, y presentan un gran número de estructuras. Reflejan las condiciones del medio de sedimentación y algunas dan información sobre la naturaleza del área madre los agentes de transporte, la climatología....

A pesar de la gran variedad de rocas sedimentarias sólo tres de ellas: areniscas, lutitas y rocas carbonatadas conforman el 99% del total de las existentes en la corteza terrestre.

3. 1. Características generales.

Composición.

Composición química:Las rocas sedimentarias se origina a partir de cualquier otro tipo de roca, y su composición química no presenta gran interés, ya que dos rocas con igual composición pueden presentar diferentes minerales de origen. Los elementos más frecuentes son 10, que constituyen el 95% de estas rocas: oxígeno, sílice, aluminio, magnesio, hierro, calcio, sodio, potasio, hidrógeno y carbono. Las dos últimas, aparecen por interacción con la biosfera y la atmósfera, representan la diferencia con las rocas ígneas.

Composición mineralógica:Podemos distinguir:

Minerales fundamentales, que suelen ser alóctonos, procedentes de la erosión de rocas: como el cuarzo, feldespato, micas, minerales de la arcilla, calcita, dolomita, yeso y óxidos de hierro.

Minerales accesorios: suelen ser autóctonos, formados en el lugar de la sedimentación, aunque esto no siempre se cumple. Aparecen menos frecuentemente y pueden ser:

o Aloquímicos: como el cloruro sódico o Diagenéticos: como la pirita.

Además, pueden aparecer fragmentos de roca, trozos de rocas preexistentes en los que no se han desprendido los minerales.

Textura.Llamamos textura al conjunto de características de los elementos que forman una roca visibles al microscopio o en una muestra de mano, como su tamaño, forma o su disposición. El estudio de la textura varía dependiendo de si se trata de una roca detrítica o carbonatada, pero existen dos características aplicables a ambos tipos de rocas con un alto interés por su aplicación práctica:

Porosidad: relación entre el volumen de huecos del volumen total en porcentaje. Permeabilidad: capacidad de circulación de un fluido a través de la roca sin alterar su

estructura interna una roca permeable implica que también es porosa, pero no a la inversa, ya que los poros pueden no estar comunicados.

Las rocas detríticas.Están compuestas por la trama, partículas gruesas que forman el armazón, la matriz, fracción fina que rellenar los huecos y el cemento, material de precipitación química que une la fracción detrítica. La relación porcentual entre estos tres componentes condiciona las propiedades texturales de la roca. Las principales son:

Granulometría: definida por el diámetro nominal, que es el diámetro de una esfera con igual volumen que las partículas y nos da una idea de la energía cinética de la gente de transporte. Se estudia mediante el uso de tamiz es, lupa un microscopio. La escala más usada es la escala Wentworth, que divide las partículas en:

o Bloques:> 25 cm,o Piedras: 25-6 cm,o Gravas 6 cm-2 mm,o Arenas: 2- 1/16 mm,o Limos: 1/16 -1/256 mmo Arcillas > 1/256 mm.

Forma de las partículas: se mide estadísticamente por comparación con un lote patrón. Distinguimos dos características:

o La esfericidad, que mide la equidimensionalidad de los tres ejes la partícula yo La redondez o curvatura de las esquinas, que puede indicar las condiciones de

transporte. Fábrica: es la disposición espacial: empaquetamiento y orientación de los granos y

condiciona la porosidad y la permeabilidad. Existen muchos tipos. Granoselección: ordenamiento de los clástos en función de su tamaño. En general

depende de la densidad del agente de transporte.

Clasificación: si es grande todas las partículas tienen el mismo tamaño y el sedimento

es homométrico. En caso contrario se llama heterométrico.

La mayoría de estos factores son dependientes del tipo y duración del transporte. La evolución del sedimento al aumentar éste se denomina madurez textural (mayor redondez y clasificación) y composicional (proporción entre minerales estables e inestables que suele medirse en cantidad de cuarzo partida de cantidad de feldespatoides y fragmentos de roca).

Rocas carbonatadasLa textura de la rocas carbonatadas presenta características particulares:

La trama puede estar formada por:

Elementos detríticos formados fuera de la cuenca por erosión de rocas preexistentes y que son minoritarios;

Aloquímicos: formados en la cuenca previamente a la sedimentación. Se dividen en:o Bioclastos: fragmentos esqueléticos de animales o restos vegetales o Elementos no esqueléticos: como los oolitos (partículas esteroides de

crecimiento concéntrico, los pelets (bolas de micrita de origen fecal) e intraclastos (fragmentos de sedimentos anteriores endurecidos).

La matriz es de micrita: pequeños cristales de carbonato cálcico precipitado en la cuenca (material ortoquímico).

El cemento está compuesto por esparita: cristales mayores de carbonato cálcico formados en la diagénesis.

Además, la gran diversidad de la rocas sedimentarias hace que existan otros tipos como la rocas químicas u organógenas que no se ajustan estos criterios.

Estructura.La estructura es el conjunto de propiedades que se pueden observar en sedimentos y rocas a escala de afloramiento. Nos permiten saber las condiciones de sedimentación (estructura primaria) y las de litificación (estructura secundaria).

Las estructuras primarias: son las originadas durante la sedimentación. Llamamos estratos a los cuerpos geométricos con tendencia planar y composición más o menos homogénea formados durante un proceso de sedimentación. Los estratos están limitados por superficies o planos de estratificación, que marcan pautass en la sedimentación. Para cada estrato, el plano inferior es el muro, y los separa del inmediatamente más antiguo, y superior: el techo que lo separan del más moderno. Además para caracterizar un estrato se utiliza la potencia (espesor

medido en perpendicular a los planos del techo y muros) y el buzamiento (ángulo que forman estrato con el plano horizontal).

El principio de superposición de estratos dice que en una sucesión continua, el más alto es el más moderno. Esto se cumple en condiciones de polaridad normal, pero pueden estar deformados e invertidos por causas tectónicas. Para comprobarlo se utilizan los criterios de polaridad que son detalles observables tanto dentro como en la superficie del estrato que pueden servir como criterios de polaridad.

Los principales tipos de estratificación son: Masiva: sin planos de estratificación durante grandes espesores. Implica largos

períodos de alimentación ininterrumpida. Tableada, muy marcada, distinguiéndose claramente los planos. Lenticular: ciertas capas aparecen como leen tejones en el seno de otras. Indican

variaciones en las condiciones sedimentarias.

Dentro del estrato, la disposición de los granos puede ser: Regular: si los planos de estratificación son paralelos y las láminas (subunidades

sedimentarias dentro de los estratos) son paralelas a estos planos. Cruzada: si las láminas se disponen oblicuas o inclinadas con respecto a los planos de

estratificación. Puede utilizarse como criterios de polaridad ya que tienden a ser tangente es en el techo y secante es el muro.

Gradada: si existe granoselección normalmente hay fragmentos más gruesos en la parte inferior.

Contorsiónada: con láminas replegadas en formas complejas (slumpins).

En la superficie del estrato Pueden aparecer marcas que también constituyen criterios de polaridad:

Marcas de corrientes: cavidades causadas por la erosión del propio fluido o de un objeto propulsado por este punto de varios tipos:rill,flute,crescent.

Rizaduras o ripple-marks: crestas y valles perpendiculares a la corriente en sedimentos arenosos. Simétricas en playas y asimétricas en ríos y dudas (éstas no son criterios de polaridad).

Grietas de desecación o retracción poligonal es en la superficie de rocas arcillosas. Huellas de impacto de gotas de lluvia, indican sedimentación al aire.

Marcas de organismos: fósiles, moldes o restos de actividad (bioturbación) que pueden aparecer tanto en la superficie como en el interior del estrato.

Las estructuras secundarias

Son las originadas durante la diagénesis, tanto en la superficie como el interior. Algunas de ellas son:

Nódulos y concreciones por precipitación de dióxido de sílice o carbonato cálcico. Cavidades por disolución del material preexistente Geodas: estructuras mixtas por disolución y posterior precipitación. Septarias: estructuras esféricas el material lutítico con dos sistemas de grietas: uno

radial y otro concéntrico con intersecciones que producen un trazado poligonal donde precipita carbonato cálcico.

3. 2. Principales rocas sedimentarias.

Detríticas.Derivadas del transporte, acumulación y diagénesis de productos detríticos (en estado sólido). Generalmente se clasifican en función del tamaño de grano:

Los conglomerados o sefitas: están formados por gravas, cantos o bloques, unidos por una matriz fina. Si los cantos son angulosos se denominan brecha, e indican poco transporte si son muy redondeados puede utilizarse el término pudinga.

Las areniscas o samitas: están formadas por arenas principalmente. Existen diversos tipos, que se clasifican en función de su composición del % de matriz:

o Si la matriz <15%, tenemos: cuarzoarenitas o cuarzo-gres cuando están formadas casi totalmente por cuarzo (muy abundante por su resistencia), arcosas: si más del 25% de la composición son feldespatos y litoarenitas: si son fragmentos de roca. Arcosas y litoarenitas son menos maduras que las primeras.

o Si la matriz > 15% tenemos grauvacas, rocas poco maduras asociadas al depósitos marinos de corrientes de turbidez.

Las lutitas o pelitas están compuestas principalmente por partículas finas de tamaño limo (limolitas) o arcilla( argilitas). Los principales minerales arcilloso los son la caolinita, motmorillonita, la illita e hidromicas en general. Presentan origen y depósitos muy variados.

Químicas.Se forman por precipitación del material en disolución producto de la meteorización química de la rocas, por variaciones de los factores físico-químicos de la cuenca de sedimentación. Otras veces los organismos vivos extraen iones del agua para formar sus conchas, y una vez muertos los esqueletos se acumulan y dan lugar a la rocas.

Rocas calcáreas: calizas y dolomitas.Las rocas calcáreas están compuestas por calcita: CaCO3 inorgánica o bioquímica, y en ocasiones por dolomita (CO3)2CaMg. Las primeras se conoce como calizas y las segundas, dolomitas, que pueden ser primarias por precipitación o secundarias por diagénesis de calizas. Existen muchas variedades.

Calizas detrítricas: formadas por restos de rocas preexistentes u oolitos. Calizas órganogenas, formadas por restos de seres vivos que se acumulan al morir y

dan posteriormente rocas. Se pueden dividir en arrecifales, generadas por organismos coloniales como los corales y fosilíferas: que según el nombre de organismo más abundante se conoce como creta ( foraminíferos), lumaquela (conchas de moluscos)...

Calizas bioquímicas, por precipitación del carbonato por algas y bacterias (estromatolitos). Masivas.

Calizas de precipitación química de carbonato disuelto, como el travertino a partir de aguas termales formando amplias terrazas o estalactitas y estalagmitas propias del ambiente kárstico cuando el carbonato cálcico precipita sobre plantas se denominan tobas.

Las Margas, son otras rocas carbonatadas con sedimentos mixtos detríticos y carbonatados.

La clasificación anterior es genética, pero existen otras como la de Dunham basadas en criterios texturales.

Rocas evaporíticasSe forman por precipitación de sales disueltas en el agua cuando ésta se evapora. Tienen poca abundancia pero gran importancia económica. Si el medio sedimentario es una laguna cerrada, las capas de los distintos minerales adoptan una disposición concéntrica: desde el borde hasta el centro de la cuenca encontramos carbonatos, sulfatos (yeso o anhidrita) y cloruros (halita, silvina, carnalita) últimos en precipitar por su mayor solubilidad.

Rocas silíceasEstán compuestas mayoritariamente por dióxido de sílice microcristalino que forma estratos masivos, por precipitación de caparazones de diatomeas (Trípoli), radiolarios o esponjas o nódulos de dióxido de sílice inorgánico en el seno de rocas calizas por concentración diagenéticas del dióxido de sílice disperso. Según su estructura puede ser:

Sílex (masiva), Jaspe (laminar) Ágata (concéntrica)

Rocas alumino- ferruginosasPresentan óxidos de hierro y aluminio por precipitación o por reemplazamiento. Las lateritas son suelos tropicales compuestos por hidróxido de aluminio y hierro, sino hay hierro obtenemos bauxitas.

Rocas fosfatadasLas rocas fosfatadas s tienen una alta proporción de nódulos de fosfato de calcio por acumulación de restos de vertebrados (huesos, dientes, excrementos: guano). Tienen gran interés comercial como fertilizantes.

Organógenas.La rocas oganógenas o combustibles fósiles se forman por acumulación de restos blandos de organismos preservados de la descomposición aeróbica (putrefacción) por un rápido enterramiento que produce condiciones anaerobias, en las que actúan bacterias fermentando los restos y enriqueciéndolos en carbono. Tienen un gran interés económico como fuente de energía por su alto poder calorífico.

El carbónSe origina por acumulación de restos vegetales en cuencas parálicas (costeras) o límnicas (continentales), donde sufren procesos diagenéticos y bioquímicos que aumentan su concentración de carbono.

Turba: si éste es del 55% de la roca (cuaternario), Lignito: si alcanza el 70-75%, Hulla: 85% Antracita: entre 92-95%, cuya formación se remonta al paleozoico (carbonífero).

Los hidrocarburos No son una roca en sí, ya que pueden presentar: estado sólido (asfaltos, betunes), líquido(petróleo crudo) o gaseoso(gas natural). Tienen su origen en la acumulación de gran cantidad de materia orgánica (plancton) en una cuenca marina con depósito simultáneo de material inorgánico impermeables que preserva de la putrefacción. Se forma así barros sapropélicos, que por diagénesis y fermentación microbiana pasan a hidrocarburos que migran desde la rocas impermeables iniciales (roca madre) a estratos vecinos permeables (roca almacén), donde forma balsas situándose encima del gas, a continuación el petróleo y, por último, agua salada.