Curso Geología General I Prácticos Nº 7 y 8 Rocas Sedimentarias Objetivo Describir ordenada y sistemáticamente los sedimentos y rocas sedimentarias provenientes de muestras de afloramientos o de perforaciones, y luego clasificarlas adecuadamente. Introducción Los sedimentos y rocas sedimentarias resultan del producto de la meteorización y erosión de las rocas preexistentes, que al ser transportadas por diferentes agentes, se depositan en un área negativa de la corteza terrestre o cuenca. El material que integra dicho depósito (sedimento) al consolidarse genera una roca sedimentaria. La consolidación de una roca supone la actuación de los procesos diagenéticos. Los minerales constituyentes de la roca pueden ser alogénicos; es decir, los que permanecen inalterados de la roca original, y/o autigénicos, que son aquellos que se forman en el sedimento genéticamente asociados con los procesos diagenéticos. Las rocas sedimentarias se clasifican, en función de sus constituyentes, en: rocas detríticas o clásticas (más del 50% de clastos) y no clásticas (menos del 50% de clastos). Estas últimas a su vez pueden subdividirse en: químicas y organógenas. 1) Rocas sedimentarias clásticas Los elementos constituyentes de una roca clástica son: CLASTOS: Fragmentos de distintos tamaños formados por la desintegración física, o alteración química y/o biológica de otras rocas. Se pueden separar dos poblaciones en relación a su tamaño: a) esqueleto población de mayor tamaño, b) matriz población de menor tamaño. CEMENTO: Sustancia mineral precipitada de soluciones, que se encuentra en los poros vacíos y actúa como ligante de los clastos, confiriéndole el grado de consolidación. Existen diferentes tipos de cemento:
Silíceos (cuarzo, calcedonia, ópalo) Óxidos e Hidróxidos de hierro (hematita, limonita) Sulfatos (anhidrita, yeso) Carbonatos (calcita, dolomita) POROS: Son los espacios intersticiales entre los clastos, que están vacíos. Se definen como el volumen de espacios vacíos en el volumen total de la roca. Porosidad = volumen de espacios vacíos x 100 volumen total de la roca Pasos para describir una roca sedimentaria clástica: 1) Número de la muestra. 2) Granulometría (usando comparadores visuales). 3) Grado de Selección (usando comparadores visuales): En función de la homogeneidad existente en el tamaño de los granos encontrados en la roca, se puede decir que la roca está: Bien seleccionada cuando todos sus granos posean el mismo tamaño; Moderadamente seleccionada cuando posee más de un tamaño de grano, pero la diferencia no es muy pronunciada; Mal seleccionada cuando posee más de un tamaño de grano y la diferencia es muy pronunciada. 4) Color de la roca 5) Grado de Consolidación: Suelto se escapa entre los dedos; Friable se puede romper con las manos; Consolidado no se puede romper con las manos pero sí con un leve toque de piqueta; Muy consolidado lo podemos romper solamente con unos buenos golpes de piqueta. 6) Morfometría: Es el estudio de la forma de los clastos. Los parámetros que se utilizan (usando comparadores visuales) son: Redondez es la agudeza relativa de las aristas o vértices del clasto, y va desde anguloso a bien redondeado; Esfericidad es la asimilación del clasto con una esfera o un cubo; o sea, un clasto tendrá alta esfericidad cuando se parezca a una esfera y tendrá baja esfericidad cuando se parezca a un cilindro, un disco o un elipsoide. 7) Composición Mineralógica: Es determinar la composición mineralógica de los clastos constituyentes de las diferentes fracciones granulométricas. 8) Esqueleto: Describir tamaño, color, composición, grado angulosidadredondez. 9) Matriz: Describir tamaño, color, composición, grado angulosidad-redondez.
10) Cemento: Determinar composición. 11) Estructuras Sedimentarias: Son producto del ordenamiento espacial de los elementos texturales (tamaño, morfometría, porosidad, etc.). Se distinguirán entre estratificadas y macizas. 12) Presencia de fósiles: Indicar grado de preservación y orientación preferencial. 2) Rocas sedimentarias no clásticas * Las rocas sedimentarias químicas son el resultado de la precipitación química de sustancias disueltas en agua e incluyen una variedad de tipos de rocas como: Rocas Carbonáticas: rocas compuestas principalmente por calcita (CaCO 3 ) o dolomita (CaMg(CO 3 ) 2 ). De hecho, gran parte de ellas constan casi exclusivamente de calcita, denominándose la roca caliza, o de dolomita, denominándose la roca dolomía. Cuando existen ambos minerales la roca puede denominarse caliza dolomítica (calcita > dolomita) o dolomía calcítica o calcárea (calcita < dolomita). Rocas Silíceas: rocas de grano muy fino, densas, muy duras, compuestas predominantemente por SiO 2 (cuarzo, calcedonia y ópalo). La mayoría contiene cantidades menores de impurezas tales como minerales de arcilla, hematita, calcita, dolomita y materia orgánica. La variedad más común es el chert. Rocas ferruginosas: rocas que poseen más de 15% de Fe, formadas por precipitación de minerales de Fe. Fosforitas: rocas cuyo contenido en P 2 O 5 es superior al 15%. Están compuestas por variedades del mineral apatito (fluorapatito, clorapatito e hidroxiapatito). Evaporitas: rocas formadas por precipitación de sales al evaporarse el agua en que estaban disueltas. Están compuestas esencialmente por yeso, anhidrita y halita. Sin embargo, entre los minerales comunes se encuentran cloruros (silvita y carnalita), sulfatos, carbonatos, boratos y nitratos. * Las rocas sedimentarias organógenas se forman por la acumulación de restos de seres vivos y se dividen en: a) rocas compuestas por partes mineralizadas de los seres vivos, y b) rocas compuestas por la propia materia orgánica. a) Las rocas organógenas que resultan de la aglomeración de las partes mineralizadas de los organismos (conchillas y exoesqueleto) se clasifican, de acuerdo a su composición, en: carbonatadas y silíceas.
a.1.) Carbonatadas: Creta: roca calcárea de grano muy fino, de color blanco o gris, formada principalmente por caparazones de foraminíferos. Calizas arrecifales: rocas formadas por colonias de organismos. Se denominan de diferentes formas dependiendo del tipo de organismo: calizas coralinas, calizas algales (estromatolitos). Lumaquelas (coquina): rocas compuestas por conchillas de moluscos y braquiopodos. a.2.) Silíceas: Radiolaritas: rocas compuestas por esqueletos de radiolários. Diatomitas: rocas sedimentarias silíceas formadas por la acumulación de caparazones de diatomeas, que son algas que secretan un esqueleto compuesto por sílice amorfa. Espongiolitas: rocas que resultan de la acumulación de espículas de esponjas. b) Entre las rocas organógenas compuestas por la propia materia orgánica, más o menos modificada por la acción de determinadas bacterias anaerobias, se encuentran los carbones y las lutitas pirobituminosas. b.1) Los carbones están constituidos por materia orgánica combustible mezclada con distintas proporciones de materiales silicoclásticos (impurezas). Resultan de la transformación de restos vegetales acumulados en el fondo de pantanos, lagunas o deltas fluviales, mediante la acción de bacterias anaerobias, que provocan la descomposición de los hidratos de carbono y el enriquecimiento progresivo en carbono. Los principales tipos de carbones, ordenados de menor a mayor contenido en carbono, son: Turba (50 60 % de C). No es exactamente un carbón, sino una acumulación de materia orgánica vegetal descompuesta, que representa la primera etapa de la formación de los carbones. Lignito (60 75 % de C). Es un carbón de color marrón oscuro, formado por materia leñosa embebida en materia blanda vegetal descompuesta, con un elevado contenido de humedad. Puede sufrir combustión espontánea.
Hulla (75 90 % de C). Es un carbón de color negro, denso y muy frágil. Contiene menor cantidad de volátiles y de humedad que el lignito y mayor contenido de C. La materia orgánica no se puede observar a simple vista. Antracita (> 90% de C). Es el carbón con mayor grado de diagénesis. Es totalmente negro, muy brillante, frágil, y posee fractura concoide. Arde muy lentamente, con una llama azul pequeña, no desprende humo, no contiene sulfuro, y es el carbón de mayor poder calorífico. b.2) Las lutitas pirobituminosas son rocas sedimentarias de granulometría muy fina que contienen cantidades significativas de kerógeno (mezcla sólida de compuestos químicos orgánicos) del cual se pueden extraer hidrocarburos mediante calentamiento a unos 350 C (destilación). Estas rocas se producen en ambientales lacustres, albuferas, pantanos y mares someros, donde existe una elevada productividad orgánica (crecimiento algal). La generación de estas rocas es favorecida por la ausencia o escasa circulación y estratificación de las aguas por densidad, con desarrollo de ambientes anóxicos en el fondo y oxigenados en la superficie. La materia orgánica acumulada sufre transformaciones diagenéticas por degradación química y bioquímica y se forma bitumen (20%) y kerógeno (80%). El bitumen es la porción de la materia orgánica contenida en la roca, que es soluble en solventes orgánicos mientras que el kerógeno corresponde a la materia orgánica insoluble en solventes orgánicos y se compone de restos de algas, esporas, granos de polen, resinas y ceras.
Guía Práctica para la descripción de Rocas Sedimentarias Clásticas Nombre:.. a) Tamaño de clastos o partículas (%) mm mm > < b) Selección Grava gruesa Grava fina/mediana Arena Limo Arcilla 64 2 1/16 1/256 256 64 2 1/16 1/256 Mala Pobre Moderada Buena Muy buena c) Grado de Consolidación d) Color Suelto(*) Friable Consolidado Muy consolidado (*) se utiliza en la descripción de sedimentos, NO de rocas e) Morfología de los clastos Muy redondeados Redondeados Subredondeados Subangulosos Angulosos Muy angulosos f) Empaquetamiento Clasto sostén Matriz sostén g) Composición de los clastos (%) Cuarzo Feldespato Fragmentos líticos
h) Tipo de Cemento Carbonato Sílice Óxidos Otros i) Tipo de Matriz Arena Limo Arcilla % de matriz Menos del 15% Más del 15% OBSERVACIONES:...... DESCRIPCIÓN:............ Muestra:.
Anexo I: Rocas Sedimentarias Clásticas Componentes de las Rocas Sedimentarias Clásticas Textura: Los elementos que definen el patrón textural de las rocas detríticas son: el tamaño de grano, la selección, la morfología de los clastos y el empaquetamiento de los mismos. a) Tamaño de grano: Las rocas detríticas se clasifican en función del tamaño de los clastos (o partículas) que las forman en: Conglomerados: Rocas constituidas por clastos con diámetro superior a 2 mm (Psefitas). Si los clastos están redondeados (a subredondeados) la roca se denomina conglomerado; si mayormente son angulosos, recibe el nombre de brecha. Areniscas: Rocas constituidas por clastos de tamaño entre 2 mm y 1/16 mm (Psamitas). Se subdividen conforme al porcentaje de matriz sobre clastos presente en: arenitas (matriz < 15%) y grauvacas o wackes (matriz > 15%). Ver clasificación de Dott (1964). Limolitas: Rocas constituidas por partículas con tamaño entre 1/16 mm y 1/256 mm. Arcillitas: Rocas constituidas por partículas de tamaño inferior a 1/256 mm.
ARCILLITAS PELITAS LIMOLITAS ARENISCAS O PSAMITAS CONGLOMERADOS O PSEFITAS a) Tamaño de clastos y/o partículas ROCA SEDIMENTARIA SEDIMENTO Clasificación Granulométrica de Rocas Clásticas de Udden & Wentworth (1922). b) Grado de Selección
Alta esfericidad Baja esfericidad c) Morfología A B C D E F A) muy redondeados, B) redondeados, C) subredondeados, D) subangulosos, E) angulosos, F) muy angulosos (modificado de Nichols, 2009). d) Empaquetamiento El espacio entre clastos puede estar ocupado por cemento (calcáreo, silíceo, etc.) o por material detrítico menor a 30 micras (matriz). El empaquetamiento se describe en función del porcentaje de matriz frente al de clastos, observando si la roca presenta una textura clasto-sostenida o matriz-sostenida. Clasto sostén Matriz sostén Diagramas de Clasificación de Rocas: 1) Psefitas 2) Psamitas 3) Pelitas
1) Clasificación de arena y grava (Willman, 1942) Clasificación de Psefitas basada en la matriz, composición de los clastos y fábrica (Limarino et al, 1996).
2) Esquema simplificado de Clasificación de Dott (1964). Clasificación de Areniscas según Dott (1964) y FolK (1968, 1970)
3) ROCAS ARCILLOSAS (con fracción arcilla dominante) ROCAS LIMOSAS (con fracción limo dominante) (1) Generalmente homogénea y sin clastos; a menudo con micas. (2) Generalmente muy homogéneos; frecuentemente calcáreos. (3) En general muy compactas. (4) Generalmente bastante arcillosas, con fracciones gruesas dispersas sin orientación.
Anexo II: Rocas Sedimentarias No Clásticas Chert (Roca silícea) Bifs Formaciones de hierro bandeado (Roca ferruginosa) Evaporita
Caliza arrecifal Coquina
CAMBIOS EN LA SERIE DEL CARBÓN TURBA LIGNITO HULLA ANTRACITA Turba Lignito
Hulla Antracita Lutita pirobituminosa