Procesos sedimentarios y rocas sedimentarias
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- María Soledad Vargas Prado
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1 Procesos sedimentarios y rocas sedimentarias Joseline Tapia 1 1 Departamento de Ingeniería de Minas Universidad de Antofagasta Primavera 2015 joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
2 Resumen de la presentación 1 Introducción Procesos superciales Orígenes de rocas sedimentarias 2 Meteorización Meteorización física Meteorización química Disolución Hidrólisis ácida Oxidación Meteorización diferencial 3 Origen y clasicación de las rocas sedimentarias Rocas sedimentarias detríticas Rocas sedimentarias orgánicas Rocas sedimentarias químicas 4 Bibliografía sugerida joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
3 ¾Qué entendemos por procesos superciales? Río Amazonas Supercies de los continentes son zonas de migración de materia. Delta del Mekong Relieves elevadas (UA) Procesos sedimentarios / 52
4 Relieve de la Tierra (UA) Procesos sedimentarios / 52
5 Resumen de la presentación 1 Introducción Procesos superciales Orígenes de rocas sedimentarias 2 Meteorización Meteorización física Meteorización química Disolución Hidrólisis ácida Oxidación Meteorización diferencial 3 Origen y clasicación de las rocas sedimentarias Rocas sedimentarias detríticas Rocas sedimentarias orgánicas Rocas sedimentarias químicas 4 Bibliografía sugerida joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
6 Los orígenes de las rocas sedimentarias Modelo Denición Las rocas sedimentarias consisten de material derivado de rocas pre-existentes a través de erosión física y meteorización química. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
7 Los orígenes de las rocas sedimentarias Erosión física Denición Es la erosión de las rocas por viento y agua para producir partículas sólidas como arcillas, limo, y guijarros. Erosión eólica Pueden cementar juntas para convertirse en rocas sedimentarias detríticas. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
8 Los orígenes de las rocas sedimentarias Meteorización química Denición Es la alteración de las rocas por agua para producir elementos químicos en solución y arcilla residual. Meteorización La roca puede disolverse completamente, o parcialmente (disolviendo algunos minerales y poniendo sus elementos en solución y dejando arcilla como residuo). joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
9 Material supercial Sistema hidrológico Es un ciclo complejo y continuo a través del cual el agua se desplaza del océano a la atmósfera (por evaporación); a través de vapor de agua es trasladada por medio de la circulación atmosférica por los continentes. Eventualmente (por condensación), cae a la supercie terrestre (por precipitación). Gracias a la gravedad uye de regreso a los océanos (por escurrimiento supercial y subterráneo) joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
10 Meteorización Concepto general Término que describe todos los cambios que resultan en los materiales rocosos que están expuestos a las condiciones imperantes en la atmósfera (exposición a la intemperie: intemperización). Todos los materiales de las construcciones (tanto nuevas como viejas) se van deteriorando gradualmente (pintura, madera, ladrillo, cemento, roca, hierro y otros metales), esto se denomina meteorización. La meteorización modica un cuerpo rocoso, transformándolo gradualmente en un agregado de fragmentos cada vez más pequeños y cambiando su composición mineralógica. REGOLITO. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
11 Meteorización Concepto general Del punto de vista geológico, la meteorización es importante, porque transforma unidades rocosas duras en fragmentos menores descompuestos y los prepara para la remoción por agentes erosivos. Para el hombre es importante porque a partir del proceso de meteorización se genera la cubierta de suelo que permite la existencia de vida animal y vegetal sobre la Tierra. La meteorización produce otros resultados: prácticamente todos los yacimientos de Al, y muchos de los yacimientos de Fe son generados por este mecanismo. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
12 Condiciones sicoquímicas diferentes Interior y supercie de la Tierra Interior de la Tierra Mayor Presión Mayor Temperatura Menor po 2 Menor [H 2 O]??? (TAREA) Supercie de la Tierra Presión 1 atmósfera Temperatura 0 ± 70 ºC Mayor po 2 Mayor [H 2 O] joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
13 Serie de Bowen Mientras más alto más resistente a la meteorización joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
14 Meteorización Conceptos principales INTEMPERIZACIÓN La meteorización es la transformación de las rocas sobre la supercie terrestre, a través de reacciones físicas y químicas con la atmósfera, hidrosfera, y biosfera. QUÍMICA Comprende reacciones químicas de los minerales que progresivamente descomponen la roca sólida => DESCOMPOSICIÓN FÍSICA Corresponde a la fragmentación mecánica de las rocas => DESINTEGRACIÓN joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
15 Resumen de la presentación 1 Introducción Procesos superciales Orígenes de rocas sedimentarias 2 Meteorización Meteorización física Meteorización química Disolución Hidrólisis ácida Oxidación Meteorización diferencial 3 Origen y clasicación de las rocas sedimentarias Rocas sedimentarias detríticas Rocas sedimentarias orgánicas Rocas sedimentarias químicas 4 Bibliografía sugerida joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
16 Meteorización física Concepto La roca se quiebra en fragmentos menores, por procesos físicos, sin producirse cambios en la composición química ni mineralógica. No se adicionan ni sustraen de la roca elementos químicos. Acción del hielo, crioclastismo. La remoción por erosión de la sobrecarga elimina la presión connante de la roca y el estrés liberado por expansión puede provocar fracturas y diaclasas de expansión paralelas a la supercie. Exfoliación, expansión (y contracción) diferenciales. Acción biológica. Cristalización de sales en fracturas Congelamientodescongelamiento joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
17 Meteorización física Crioclastismo Efecto similar puede producir la precipitación de sales en fracturas de las rocas (UA) Procesos sedimentarios / 52
18 Meteorización física Otros factores También los animales y plantas juegan una variedad de roles menores en la meteorización física (animales excavadores mezclan mecánicamente el suelo y desprenden fragmentos de roca; el crecimiento de raíces vegetales contribuye al fracturamiento de las rocas; los líquenes extraen nutrientes de los minerales por cambio de iones; y varias otras situaciones de menor escala. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
19 Meteorización física Otros factores Los productos de la meteorización física se aprecian muy bien en la alta montaña, donde domina la acción del crioclastismo que produce enormes volúmenes de fragmentos angulosos. Los fragmentos angulosos caen de las zonas más altas, bajan por las cañadas hasta la base del acantilado, y se acumulan en depósitos en forma de conos bien denidos que se denominan conos de deyección. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
20 Resumen de la presentación 1 Introducción Procesos superciales Orígenes de rocas sedimentarias 2 Meteorización Meteorización física Meteorización química Disolución Hidrólisis ácida Oxidación Meteorización diferencial 3 Origen y clasicación de las rocas sedimentarias Rocas sedimentarias detríticas Rocas sedimentarias orgánicas Rocas sedimentarias químicas 4 Bibliografía sugerida joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
21 Meteorización química Conceptos generales Los minerales constituyentes de las rocas se alteran químicamente. Se caracteriza por una gran cantidad de reacciones químicas entre los minerales, la atmósfera y la hidrosfera. Durante este proceso, la roca se descompone, se destruye la estructura cristalina interna de algunos (y/o todos) minerales y se crean nuevos minerales. Meteorización química joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
22 Meteorización química Conceptos generales En este tipo de meteorización, el agua juega un rol preponderante, ya que toma parte directa en las reacciones químicas y actúa como un vector de transporte (O, CO 2 y elementos disueltos). Además remueve los productos de la meteorización y expone roca fresca (susceptible de ser meteorizada). Meteorización química joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
23 Meteorización química Reacciones químicas más importantes: disolución, hidrólisis y oxidación En algún porcentaje, la gran mayoría de los minerales es soluble en agua. Algunos minerales pueden ser completamente disueltos y lixiviados (o transportados) a través del vector agua. La halita (sal de mesa, NaCl) es extremadamente soluble. El yeso es menos soluble que la halita, pero se disuelve en las aguas superciales con facilidad. La calcita no es muy soluble en agua pura, pero el ácido carbónico es capaz de disolverla. La atmósfera y el suelo contienen CO 2 que reacciona con agua lluvia para formar ácido carbónico. Disolución H 2O+CO 2=H 2CO 3(ácido carbónico) joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
24 Meteorización química Disolución de carbonatos El agua de lluvia secuestra CO 2 de la atmósfera y forma ácido carbónico El ácido carbónico reacciona con los minerales H 2O+CO 2=H 2CO 3 H 2CO 3+CaCO 3=Ca 2+ +2HCO 3- joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
25 Meteorización química Hidrólisis ácida y formación de nuevos minerales Unión química del agua con un mineral. En proceso no envuelve simple absorción de agua, sino un cambio químico especíco que produce un nuevo mineral. Los minerales reaccionan con los iones H u OH del agua para producir un mineral diferente. Caolinita Montmorillonita joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
26 Meteorización química Hidrólisis ácida y formación de nuevos minerales Los feldespatos reaccionan para formar minerales de arcilla. Los cristales de arcilla pueden ser transportados para formar rocas sedimentarias como las lutitas. Montmorillonita Los iones de Na +, K + y Ca + son transportados en solución por las aguas corrientes y llegan nalmente al mar. Caolinita joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
27 Meteorización química Oxidación Combinación química del oxígeno, atmosférico o disuelto en el agua, con un mineral para formar otro diferente, en el que uno o más de los elementos tienen una condición de oxidación más alta (mayor carga iónica). El hierro es el más importante de todos los elementos para reacciones de este tipo. Oxidación joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
28 Meteorización química Oxidación En la mayoría de los silicatos el hierro está presente como Fe 2+, pero en presencia de una atmósfera rica en oxígeno, Fe 3+ es la condición de oxidación más favorable. La oxidación es especialmente importante en los minerales que tienen un alto contenido de Fe, como olivino, piroxeno y anfíbola. Limonita [FeO(OH)] es otro producto común de la meteorización formado por oxidación e hidratación. Oxidación joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
29 Resumen de la presentación 1 Introducción Procesos superciales Orígenes de rocas sedimentarias 2 Meteorización Meteorización física Meteorización química Disolución Hidrólisis ácida Oxidación Meteorización diferencial 3 Origen y clasicación de las rocas sedimentarias Rocas sedimentarias detríticas Rocas sedimentarias orgánicas Rocas sedimentarias químicas 4 Bibliografía sugerida joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
30 Meteorización diferencial Denición La meteorización en las rocas está inuenciada por un número de variables, tales como la composición mineralógica, le textura, la estructura del cuerpo rocoso y el clima donde ocurre. Meteorización diferencial joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
31 Los orígenes de las rocas sedimentarias Liticación (Lithos=piedra) Denición Procesos a través de los cuales diferentes materiales (variando de partículas sólidas a elementos en solución) contribuyen al desarrollo de rocas sedimentarias. Liticación joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
32 Resumen de la presentación 1 Introducción Procesos superciales Orígenes de rocas sedimentarias 2 Meteorización Meteorización física Meteorización química Disolución Hidrólisis ácida Oxidación Meteorización diferencial 3 Origen y clasicación de las rocas sedimentarias Rocas sedimentarias detríticas Rocas sedimentarias orgánicas Rocas sedimentarias químicas 4 Bibliografía sugerida joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
33 Rocas sedimentarias detríticas Denición Este tipo de rocas se produce por la cementación de partículas sólidas como arcillas, limo, y guijarros. Se las llama clásticas (i.e., fragmentadas) y terrígenas (i.e., de la Tierra). Clasicación de tamaños de Wentworth Nombre del grano Tamaño del grano Roca sedimentaria detrítica grava 2 mm o más CONGLOMERADO arena 1/16 a 2 mm ARENISCA limo 1/256 a 1/16 LIMOLITA arcilla 1/256 o menos ARCILLOLITA O LUTITA Una mezcla de limo y arcilla es denominada fangolita joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
34 Rocas sedimentarias detríticas Conglomerado Denición Este tipo de rocas se produce por la cementación de partículas sólidas esféricas y redondeadas de más de 2 mm de diámetro. Conglomerado joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
35 Rocas sedimentarias detríticas Arenisca Denición Este tipo de rocas se produce por la cementación de partículas sólidas de diámetro entre 1/16 y 2 mm. Arenisca joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
36 Rocas sedimentarias detríticas Limolita Denición Este tipo de rocas se produce por la cementación de partículas sólidas de diámetro entre 1/256 y 1/16 mm. Limolita joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
37 Rocas sedimentarias detríticas Arcillolita Denición Este tipo de rocas se produce por la cementación de partículas sólidas de diámetro menor a 1/256 mm. Arcillolita joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
38 Resumen de la presentación 1 Introducción Procesos superciales Orígenes de rocas sedimentarias 2 Meteorización Meteorización física Meteorización química Disolución Hidrólisis ácida Oxidación Meteorización diferencial 3 Origen y clasicación de las rocas sedimentarias Rocas sedimentarias detríticas Rocas sedimentarias orgánicas Rocas sedimentarias químicas 4 Bibliografía sugerida joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
39 Rocas sedimentarias orgánicas Denición Rocas sedimentarias de origen orgánico. Se subdividen en: Calizas orgánicas y Carbones Ejemplo joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
40 Rocas sedimentarias orgánicas Calizas orgánicas Denición Consisten de fragmentos de conchas marinas cementados juntos. Variedades Caliza fosilífera Coquina Tiza (caliza de Creta) (UA) Procesos sedimentarios / 52
41 Rocas sedimentarias orgánicas Calizas orgánicas: Caliza fosilífera Denición Fragmentos de conchas claramente visibles. Caliza fosilífera Los fragmentos están cementados juntos ya sea por calcita transparente o limo. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
42 Rocas sedimentarias orgánicas Calizas orgánicas: Coquina Coquina Fragmentos de conchas pobremente cementados por nas capas de calcita. Las coquinas son muy porosas. (UA) Procesos sedimentarios / 52
43 Rocas sedimentarias orgánicas Calizas orgánicas: Diatomea o caliza de Creta Diatomea o Caliza de Creta Denición Están constituidas por restos esqueletales microscópicos de protozoos, moluscos y algas calcáreas. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
44 Rocas sedimentarias orgánicas Carbones Carbón mineral Está constituido por residuos de C orgánico proveniente de plantas que fueron enterradas con sedimentos y posteriormente compactadas y destiladas por el calor y la P del enterramiento. La descomposición de la materia orgánica combinada con el O en agua y aire escapa como CO 2. Si O insuciente para completar combustión => C restante permanece en el sedimento => carbón mineral. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
45 Resumen de la presentación 1 Introducción Procesos superciales Orígenes de rocas sedimentarias 2 Meteorización Meteorización física Meteorización química Disolución Hidrólisis ácida Oxidación Meteorización diferencial 3 Origen y clasicación de las rocas sedimentarias Rocas sedimentarias detríticas Rocas sedimentarias orgánicas Rocas sedimentarias químicas 4 Bibliografía sugerida joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
46 Rocas sedimentarias químicas Deniciones Calcita Denición Se generan por procesos químicos. Se subdividen en primarias y secundarias. joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
47 Rocas sedimentarias químicas Primarias Denición Son precipitadas en la supercie de las rocas y en espacios abiertos al interior de rocas cerca o en la supercie de la Tierra. Variedades: Sal (halita) Yeso Caliza química joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
48 Rocas sedimentarias químicas Primarias: Halita (NaCl) Denición Es un mineral evaporítico que precipita en mares y lagos donde el agua se ha evaporado a salinidades aprox. 10 veces mayores que el agua marina común. Halita-NaCl joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
49 Rocas sedimentarias químicas Primarias: Yeso (CaSO 4) Denición Es un mineral que precipita en mares y lagos donde el agua se ha evaporado a salinidades aprox. 4 veces mayores que el agua marina común. Yeso-CaSO 4 joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
50 Rocas sedimentarias químicas Primarias: Caliza química (CaCO 3) Constituida por carbonato de Ca que precipita de: (a) agua de cavernas como travertino (b) mares someros como limo arcilloso, formando una roca llamada micrita (UA) Procesos sedimentarios / 52
51 Rocas sedimentarias químicas Primarias: Caliza química (CaCO 3) Denición Los granos de carbonato que asemejan huevos de pez se llaman ooides. Estos granos, que se producen en mares someros y lagos salinos, pueden cementarse para formar la roca llamada oolita. Oolita joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
52 Rocas sedimentarias químicas Secundarias Denición Es la segunda roca que ocupa un lugar. La roca se desarrolla a través del cambio químico (reemplazo) de la primera roca por elementos transportados por agua. Ejemplos: Dolomía y Chert joseline.tapia@uantof.cl (UA) Procesos sedimentarios / 52
53 Tom Freeman Environmental Geology laboratory 2nd edition, 321 pp. Edward Tarbuck Ciencias de la Tierra, Prentice Hall Colección: 1ª Edición, 796 pp. ISBN13: Clase de procesos exógenos Geología General, Universidad de Chile (UA) Procesos sedimentarios / 52
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