“ORIGEN DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS” Extraído y Traducido de Petrography, 1981 Por: Jaime Cuya García
INTRODUCCION Las rocas sedimentarias sedimentarias son depositadas depositadas en forma estratificada, estratificada, capa por capa, en la superficie de la litosfera a presiones y temperaturas relativamente bajas. Los estudios estratigráficos estratigráficos prueban que las rocas sedimentarias sedimentarias pueden acumular potentes potentes capas de muchos miles de pies y conforme la deposición continua, cada capa es sometida a un incremento constante de presión y temperatura, y es seguro que los sedimentos enterrados han sufrido cambios fisicoquímico fisicoquímicoss totalmente totalmente diferentes diferentes de aquellos aquellos existentes existentes en la superficie, superficie, donde ellos ellos fueron fueron depositados. depositados. Los cambios cambios post deposiciónale deposiciónaless en la textura y composició composición n en tales sedimentos sedimentos es de esperarse esperarse y consti constituye tuyen n una forma forma de metamo metamorfis rfismo mo de bajo grado. Otros Otros enterrad enterrados os profund profundame amente nte vienen vienen a convertirse en verdaderas rocas metamórficas
FACTORES EN LA FORMACION DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS SEDIMENTARIAS En general las rocas sedimentarias sedimentarias se originan originan de dos maneras diferentes. diferentes. Algunas son acumulac acumulacion iones es mecánic mecánicas as de mineral minerales es y fragmen fragmentos tos de rocas rocas y otros otros son deposit depositado adoss por medios medios químicos. Los primeros, tales como lodos, arenas y gravas son producto de intemperismo superficial y erosión, ellos consisten de debris desintegrados y descompuestos de rocas antiguas, transportadas y depositadas por el agua, hielo, viento. Ellos son llamados sedimentos detríticos o epiclásticos. La mayoría de ellos, tales como la arenisca y la lodolita consisten de cuarzo y minerales silicatados. Los sedimentos depositados por medios químicos, tales como, carbonatos, sulfatos, silex, fosfatos y haluros. Casi todos se originan por precipitación química de cuerpos de agua superficial, pero ellos no se originan por un único proceso. proceso. La precipitación precipitación puede ser causada directamente directamente por evaporación evaporación o por reacción reacción puramente puramente inorgánica entre sales disueltas, o puede ser causado indirectamente, por organismos. Estos pueden ser pequeñas bacterias bacterias o pueden ser organismos, organismos, tales como moluscos moluscos y corales que forman secreciones secreciones esquelétales fácilmente visibles y los depósitos formados por ellos, son llamados sedimentos biogénicos u orgánicos. Los arrecifes de coral y algas, capas de conchas articuladas, diatomitas y capas de carbón, son ejemplos de rocas biogénicas. 1).- AREA FUENTE Las rocas padres controlan controlan en gran manera la composición composición de los sedimentos sedimentos detríticos detríticos derivados de esta, un factor claramente evidente en muchas rocas sedimentarias. Una arenisca volcánica, por ejemplo ejemplo,, es necesari necesariamen amente te derivada derivada de terreno terrenoss volcáni volcánicos cos.. Simila Similarmen rmente, te, una arenisc arenisca a compues compuesta ta esencialmente de cuarzo y feldespato es derivada de una roca feldespática gruesa como un basamento cristalino. Entre la roca roca padre y la roca roca sedimentaria sedimentaria final, final, muchos muchos minerales minerales primarios primarios pueden ser alterados alterados o completamente destrozados. Así que los sedimentos nunca tienen la misma composición mineral como sus parentales. parentales. Si el el ambiente ambiente es tal que induce induce a una intensa intensa descompo descomposición sición (decaim (decaimiento iento químico) químico) puede puede ocur ocurrir rir una una dest destruc rucci ción ón sele select ctiva iva de miner minerale ales, s, hacie haciendo ndo que el produc producto to inte intemp mperi erizad zado o difie difiera ra grandemente grandemente de su parental, conteniendo conteniendo una relativa concentración concentración de minerales minerales primarios primarios como el
cuarzo y muscovita entre las arenas y margas, de arcilla mineral entre las partículas mas pequeñas y de iones en las soluciones. En general general el decaimiento decaimiento químico químico de minerales minerales y rocas rocas es acelerado acelerado por climas climas húmedos; húmedos; el calor, particularmente particularmente en áreas que son son bien drenados drenados y espesamente espesamente cubiertas cubiertas por por vegetación, vegetación, y es menos menos activa en climas secos y fríos. 2).- TRANSPORTE Y DEPOSICION Durante el transporte, los cambios químicos químicos en los sedimentos sedimentos detríticos tienen poca importancia, importancia, pero se producen producen dos efectos físicos físicos muy importantes. importantes. Por un lado, las partículas partículas individuales individuales son generalmente generalmente alteradas en tamaño, tamaño, forma y redondez redondez por la abrasión y el fracturamiento fracturamiento constante que resulta del roce y repetidos impactos de las partículas con las otras y con el sustrato. Por otro otro lado, una transportación selectiva o sorteo afecta al total agregado de granos, tanto que las partículas tienden a ser segregadas segregadas de acuerdo acuerdo a su su tamaño, tamaño, forma y densidad. Cuando Cuando un sedime sedimento nto consis consisten tente te de variadas variadas partículas partículas de variado variado tamaño tamaño,, las arenas arenas son segregados segregados de las arcillas, arcillas, como ocurre en la naturaleza, naturaleza, el deposito deposito resultante resultante es mineralógica mineralógica y texturalmente texturalmente distinto. distinto. El material material arcilloso consiste consiste de minerales minerales de arcilla (kaolinita, (kaolinita, montmorilloni montmorillonita, ta, illita) junto con otros minerales micáceos como sericita y clorita. Mientras la arena esta compuesta grandemente grandemente de cuarzo cuarzo con con o sin feldespato, feldespato, silicatos silicatos ferromagnesian ferromagnesianos os y fragmento fragmentoss de roca. roca. Las arenas finas, limos y material arcilloso, arcilloso, junto con granos micáceos largos, largos, son aptos para ser llevados llevados en suspensión por las corrientes, corrientes, por lo tanto, no sufren mucho el ataque físico físico de abrasión y fracturamiento fracturamiento.. Los granos minerales minerales con clivaje fácil y aquellos aquellos que han sido meteorizados meteorizados incipientemente pueden ser repetidamente astillados y rotos. Y asi tienden a ser gradualmente separados de los tamaños gruesos y son agregados junto con los materiales más finos en la carga suspendida. 3).- AMBIENTE DE DEPOSICION Los principales principales ambientes ambientes sediment sedimentarios arios son son los océanos, océanos, los los continentes continentes y las áreas áreas entre ellos. ellos. En los terrenos secos los factores importantes son el clima, vegetación y topografía. En ambientes acuosos ellos incluyen profundidad del agua, temperatura del agua, salinidad, acidez, eh, libertad de circulación, claridad o turbidez y población orgánica. El ambiente marino, es enteramente enteramente acuoso, y menos variado variado que el ambiente continental, continental, el agua marina no solamente deposita sedimentos detríticos, sino también produce la gran mayoría de sedimentos químicos inorgánicos y es el habitad de organismos que producen la mayoría de sedimentos biogénicos. El continente marino se divide normalmente por la profundidad del agua en intertidal, nerítico, batial y abizal. La extensión areal de estas zonas y su relación a la costa son dependientes de la geometría de la cuenca, incluyendo incluyendo su tamaño y forma y las irregularidades irregularidades de su fondo. En general, general, los sedimentos sedimentos clásticos más gruesos y organismos de conchas pesados tienden a acumularse en aguas poco profundas de la zona intertidal y nerítica, Particularmente donde la energía de las ondas y corrientes dan contra el fondo y la costa. Los materiales materiales finos finos son llevados llevados lejos de las corrientes corrientes relativamente relativamente fuertes fuertes que existen en estos lugares y son depositados en lugares protegidos de la costa y también en profundidades mar adentro. Los sedimentos sedimentos orgánicos orgánicos y químicos químicos cercanamente puros se acumulan acumulan en lugares y que están de alguna manera protegidos de los debris terrígenos. En donde mucho detrito es acumulado. Una cuenca marina o lacustre, cualquier precipitado orgánico o inorgánico son diluidos por los detritos o son detritos tan abundantes que ellos constituyen solo una parte del deposito formado (orgánico o químico). Actualmente Actualmente las áreas de acumulación acumulación química química u orgánica se encuentran encuentran en arcos lejos de la costa costa y cercanas a ella en donde la pendiente es baja y la erosión erosión es mínima. Ellos incluyen regiones d aguas profundas profundas y poco profundas. profundas. Pero la mayoría de sedimentación sedimentación rápida química y orgánica toma lugar en lugares poco profundo profundoss y calidos, calidos, pero también existen acumulaciones acumulaciones químicas y orgánicas orgánicas de origen no marino, lejos del contacto con detritos terrígenos; tal vez los mejores ejemplos son la turba y el carbón,
que debieron formarse formarse en pantanos tan protegidos, protegidos, que los debris no contaminaron contaminaron la acumulación acumulación de material vegetal. La restricción de circulación de un cuerpo de agua tiene un efecto químico químico sobre sedimentos que son depositados. depositados. Las aguas de algunas cuencas encerradas o parcialmente parcialmente cerradas vienen a ser tan salinas salinas como resultado resultado de la evaporación evaporación que hace que las sales muy solubles solubles sean precipitadas, precipitadas, produciendo produciendo las llamadas llamadas evaporitas. evaporitas. Las evaporitas evaporitas raramente contienen contienen material material orgánico, orgánico, pero la mayoría de ellos contiene sedimento detrítico mezclados con el sedimento químico. La sal particular depos deposit itada ada esta esta en funci función ón de facto factores res físi físico co quími químico coss como como:: temp tempera eratu tura, ra, presi presión ón,, grado grado de conc concen entra tració ción. n. La halit halita a y el sulf sulfato ato de calci calcio o (yes (yeso o y anhid anhidrit rita) a) son son los los miner minerale aless más más comu comune ness introducidas por evaporación de agua de mar. Algunos Algunos cuerpos de agua, por otro lado, vienen a estancarse estancarse como resultado resultado de la pobre circulación circulación y perdida de oxigeno por la descomposició descomposición n de la materia orgánica. orgánica. Estas agua agua adquieren el caráct carácter er reduc reducto torr y los los sedim sedimen ento toss depos deposit itado adoss en ello elloss son son de colo colores res oscur oscuros os y pirí pirític ticos os por por la abundancia de materia orgánica. Estos son llamados depósitos sapropélicos. Uno de los criterios por la cual un ambiente sedimentario puede ser juzgado es por la presencia de glauconita, glauconita, la cual esta muy difundida en sedimentos de todas las edades y aparentemente se ha formado en ambientes sedimentarios marinos. Se forma por diagénesis en lodos sobre el piso marino, usualmente a profundidades profundidades menores de 300 pies. Bajo estas condiciones reductoras, reductoras, la pirita comúnmente se forma en estos lugares, y los dos minerales están comúnmente asociados en estas rocas sedimentarias 4).- DIAGENESIS Tanto la textura y composición son afectados por cambios que toman lugar en los sedimentos después de la deposición, y si estos cambios ocurren a bajas temperaturas, son llamados diageneticos. La glauconita, glauconita, por ejemplo, ejemplo, es usualmente clasificada como mineral diagenetico, diagenetico, pero ellos se forman en la superficie superficie de los sedimentos sedimentos no enterrados. enterrados. El carbonato carbonato de calco depositado depositado como aragonita, aragonita, puede rápidamente recristalizar como calcita. Y quizás los detritos de montmorillonita en algunos ambientes marinos, pueden cambiar a illita o clorita tan rápido como son depositados. Los procesos procesos que comúnmente comúnmente ocurren durante la diagénesis diagénesis incluyen compactación, compactación, solución, solución, autigenesis y reemplazamiento. A la vez que el sedimento es enterrado, la compactación toma lugar; las partículas partículas sólidas sólidas son presionadas presionadas unas unas tras otras, otras, por el peso del material material sobreyaciente sobreyaciente y asi asi su volumen es reducido. Como resultado, los fluidos que rellenan los poros en el sedimento son expulsados y migran lentamente hacia arriba. Pero no todo el fluido es desplazado, el porcentaje restante del fluido, será el medio medio en la cual los posterio posteriores res cambios cambios químicos químicos ocurran ocurran.. Si el materia materiall disuelt disuelto o en la soluci solución ón es depositado, como sucede normalmente, puede referirse como una simple recristalizacion. El proceso de las soluciones soluciones intraestratales intraestratales tienden tienden a destrozar y eliminar de muchos sedimentos sedimentos antiguos antiguos varios minerales minerales inestables, particularmente ciertos minerales ferromagnesianos de alta temperatura, como el olivino y el piroxeno piroxeno especialmente especialmente ortopiroxeno ortopiroxenos, s, son abundantes solo en en los sedimen sedimentos tos detríticos detríticos jóvenes. jóvenes. Los minerales que son estables en ambientes diageneticos diageneticos comúnmente comúnmente cristalizan nuevamente nuevamente en el sedimento y son asi agregados al deposito original, es un proceso llamado autigenesis. Los minerales asi formados formados son varios carbonatos carbonatos y la sílice. El reemplazamient reemplazamiento o de minerales minerales originales originales por varios autigénicos es una forma de metasomatismo de baja temperatura, lo cual puede alterar la composición de una roca sedimentaria. sedimentaria. Los cambios más difundidos difundidos han ocurrido en cuerpos de caliza que ahora están reemplazados por dolomitas y chert. Tal reemplazamiento ocurre sin alterar su volumen original. Otros son litificados por presión, la compactación de minerales de arcilla, por ejemplo, produce un agregado firmemente cohesionado, el cual no puede ser facilmente desintegrado. Una combinación de cementación e intercrecimiento. Los granos por presión son llamados “welding”. 5).- CONTROL DEL AMBIENTE TECTONICO
Donde el diástrofism diástrofismo o y la sedimentac sedimentación ión son son concurrentes, concurrentes, el material material detrítico detrítico es comúnmente comúnmente tan tan abundant abundantee en todas todas partes del ambient ambientee deposici deposicional onal que los sedime sedimento ntoss químico químicoss y orgánic orgánicos os son relativamente raros y si estos ocurren, lo hacen en bancos delgados diluidos con depósitos detríticos. Se han han recon reconoc ocid ido o dos dos difer diferen entes tes tipo tiposs de ensa ensamb mbles les en rocas rocas sedim sedimen entar tarias ias de ambien ambientes tes inestables. Los depósitos acumulados en geosinclinal marino, que precedieron al principal pulso de la orogen orogenia, ia, son llamados llamados Flysh y los depósit depósitos os gruesos gruesos acumulad acumulados os en terreno terrenoss bajos bajos enfrent enfrentee de la cordillera alpina durante y después de su elevación son llamados molasas. El flysh se caracteriza por ser de estratos delgados delgados y fosilíferos fosilíferos y su espesor total es muy grande, consiste principalmente de una alternancia de capas de arenisca arcillosa y calcárea, lutitas gris oscura y caliza impura. La molasa es también también potente y fosilífera, pero incluye depósitos marinos marinos y continentales y consiste de areniscas, que son comúnmente conglomeradicas. Estas areniscas son un poco calcáreas y contienen granos inestables como feldespatos y rocas de grano fino.
LA COMPOSICION DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS Se distinguen dos clases de componentes sedimentarios, el primero consiste de material proveniente de antiguas rocas e incluyen minerales primarios de la roca fuente junto con productos de descomposición no disueltas como arcillas minerales. Consiste de minerales que se originan fuera del área de deposición y son transportadas transportadas en la forma de partículas partículas sólidas sólidas siendo mecánicamente mecánicamente depositadas. depositadas. Estos Estos son llamados allogenas o detríticos. Los segundos consisten de material que han cristalizado en ambientes sedimentarios, es decir, por precipitación precipitación química y son llamados autígenos. autígenos. Los minerales autígenos son el principal principal componente de los depósitos orgánicos y químicos y del cemento insterticial en sedimentos detríticos. Diferentes Diferentes combinaciones combinaciones se pueden concebir, pero afortunadamente afortunadamente pocas combinaciones combinaciones son importantes. Las posibles mezclas son: 1.) constituyentes constituyentes típicamente típicamente allógeno allógenoss : a) arena renas, s, limos imos,, cant cantos os,, gran grano os detr detríítico ticoss rela relati tiva vam mente ente gra grandes ndes que cons consis iste ten n principalmente principalmente de cuarzo y fragmentos fragmentos de roca. b) Arcillas Arcillas y limos limos finos. finos. Granos Granos detrítico detríticoss pequeños pequeños consistentes consistentes de arcillas arcillas minerales, minerales, pero, pero, usualmente incluyen minerales de grano fino como sericita y clorita y también fragmentos pequeños pequeños de cuarzo. cuarzo. 2.) constituyentes constituyentes típicamente típicamente autigénic autigénicos. os. c) carbonato carbonato de calcio. Principalmente Principalmente de calcita, dolomita dolomita y ankerita. d) Chert. Sílice Sílice precipitada precipitada en forma de de ópalo, ópalo, calcedonia calcedonia y cuarzo cuarzo micro granular. granular.
Las rocas sedimentarias sedimentarias más comunes pueden ser descritas descritas en términos términos de estas cuatro clases de constituyentes:
OCURRENCIA Y ESTABILIDAD DE MINERALES EN LOS SEDIMENTOS
Los minerales que permanecen inalterables durante la sedimentación sedimentación son llamados estables y los que han sido eliminados o destruidos durante el intemperismo, transporte o diagénesis son inestables. Los minerales minerales cuando son son sometido sometidoss a intemperism intemperismo o químico químico se desinteg desintegran ran según el el orden normal normal de cristalización magmática. Primero el olivino, seguido del px, horblenda y biotita. Lo mismo ocurre entre los feldespatos; las variedades más cálcicas se descomponen más rápidamente que los alcalies. Los más estables son: albita, ortoclasa y microclima. El cuarzo y la moscovita resisten ala descomposición. El comportamien comportamiento to de cada mineral no es el mismo para todas las condiciones. condiciones. La calcita, por ejemplo, se disuelve fácilmente por soluciones superficiales, en zonas lluviosas, calidas u con abundante vegetación. Pero permanecen estables en climas secos y áridos, donde la vegetación es escasa. En los ambientes deposicionales y durante la posterior diagénesis, la calcita cristaliza como mineral autigénico y entonces es perfectamente estable. Al igual el feldespato alcalino, a juzgar por su frecuente formación como mineral autigénico, son estables durante la diagénesis de sedimentos marinos. Entre las arcillas arcillas formadas formadas por intemperismo; intemperismo; la caolinita caolinita es generalmente estable a condiciones condiciones acidas y la montmorillonita en condiciones alcalinas, pero ambos tienden a transformarse a illita o clorita durante la diagénesis marina.