UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, MINERA Y METALURGICA
TRABAJO DE PETROGRAFÍA: ARENISCAS EN EL PERÚ
CURSO
:
PETROGRAFÍA
PROFESOR
:
ING. ALFONSO HUAMÁN GUERRERO
INTEGRANTES :
PORTOCARRERO CCACCYA, DAVID QUINTANA HERNANDEZ, MIGUEL ROJAS HUAYANAY, JUAN
2014
INDICE ROCAS SEDIMENTARIAS CLÁSTICAS: ARENISCAS 1.
DEFINICIÓN:....................................................................................................................... 4
2.
CLASIFICACIÓN: ................................................................................................................. 4
3.
2.1.
CLASIFICACIÓN DE ZUFFA .......................................................................................... 4
2.2.
CLASIFICACION DE PETTIJHON .................................................................................. 5
PETROGRAFÍA DE ARENISCAS............................................................................................ 6 3.1.
CUARZOARENITAS U ORTOCUARCITAS ...................................................................... 6
3.2.
LAS ARCOSAS ............................................................................................................. 7
3.3.
LAS LITOARENITAS ..................................................................................................... 8
3.4.
LAS GRAUVACAS ........................................................................................................ 9
4.
COMPOSICIÓN Y PROCEDENCIA DE ARENISCAS ............................................................. 10
5.
DIAGÉNESIS ..................................................................................................................... 11 5.1.
ESTADIOS DIAGENÉTICOS ........................................................................................ 11
5.2.
AMBIENTES DIAGENÉTICOS..................................................................................... 12
5.3.
FACTORES QUE CONTROLAN LA DIAGÉNESIS .......................................................... 12
5.4.
PROCESOS DIAGENÉTICOS....................................................................................... 12
5.4.1.
Compactación.................................................................................................. 12
5.4.2.
Cementación ................................................................................................... 13
5.4.3.
Disolución ........................................................................................................ 15
5.4.4.
Recristalización ................................................................................................ 15
5.5.
AMBIENTES Y SECUENCIAS DIAGENÉTICAS ............................................................. 15
5.5.1.
Eogénesis o diagénesis subsuperficial............................................................. 15
5.5.2.
Ambiente mesogenético o de enterramiento................................................. 15
5.5.3.
Ambiente telogenético .................................................................................... 16
5.6.
INDICADORES DIAGENÉTICOS ................................................................................. 16
5.6.1.
El color de alteración de los conodontos ........................................................ 16
5.6.2.
Reflectancia de la vitrinita ............................................................................... 16
5.6.3.
Transformaciones de los minerales de la arcilla ............................................. 17
5.6.4.
Mineralogía de las ceolitas .............................................................................. 17
DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA DE ARENISCAS EN EL PERÚ 1.
ARENISCAS DEL GRUPO GOYLLARISQUIZGA – NORTE DEL PERÚ .................................... 18
2.
ARENISCAS DEL GRUPO TALARA – NORTE DEL PERÚ ...................................................... 19
3.
ARENISCAS DEL GRUPO YURA – SURESTE DEL PERÚ ...................................................... 21
4.
ARENISCAS DE LA FORMACION SALTO DEL FRAILE – LIMA ............................................. 22
POTENCIALIDAD ECONÓMICA DE ARENISCAS: YACIMIENTOS ESTRATIFORMES DE URANIO EN ARENISCAS 1.
YACIMIENTOS ESTRATIFORMES DE URANIO.................................................................... 23
2.
EXPLORACIÓN DEL URANIO EN EL PERÚ ......................................................................... 25
APLICACIONES A LA INDUSTRIA MINERA Y SU IMPACTO ECONÓMICO 1.
MINERIA y PETROLEO ...................................................................................................... 28
2.
RENTABILIDAD ECOLÓGICA ............................................................................................. 29
3.
CONTAMINACIÓN: ........................................................................................................... 29
FM. FERROBAMBA: ................................................................................................................. 30 GRUPO GOYLLARISQUIZGA: .................................................................................................... 31 4.
PROYECTO LA ARENA ...................................................................................................... 32
ROCAS SEDIMENTARIAS CLÁSTICAS: ARENISCAS
1. DEFINICIÓN: Roca terrígena consolidada, en la que el tamaño de grano varía entre 0.062 y 2 mm. Al ser la sílice el material más perdurable por su resistencia mecánica y química, la mayor parte de ellas están mayoritariamente compuestas por granos silíceos.
2. CLASIFICACIÓN: Las areniscas se deben clasificar inicialmente según la clasificación de Zuffa, para todos los tipos de arenitas y posteriormente, se define mejor su clasificación siguiendo las modificaciones de Pettijhon, (1973). La ventaja de utilizar inicialmente la clasificación de Zuffa, es que incluye componentes que la clasificación de Pettijhon no considera.
2.1.
CLASIFICACIÓN DE ZUFFA
La clasificación de Zuffa sitúa como vértices de un tetraedro los siguientes componentes:
Granos no carbonáticos extracuencales NCE
Granos carbonáticos extracuencales CE
Granos no carbonáticos intracuencales NCI
Granos carbonáticos intracuencales CI.
Figura 1. Clasificación de Zuffa Dependiendo de la proporción de estos granos se definen:
Extrarenitas no carbonáticas o areniscas, que posteriormente se clasificaran según Dott-Pettijohn. Intrarenitas no carbonáticas. Extrarenitas carbonáticas Intrarenitas carbonáticas. Entran dentro de las calizas Arenitas híbridas ocupando el triángulo central de las dos caras.
2.2.
CLASIFICACION DE PETTIJHON
Esta clasificación utiliza dos criterios fundamentales:
La proporción de matriz, considerando como matriz cualquier material clástico (de tamaño inferior a 30 micras), independientemente de su origen. No se consideran otros componentes intersticiales como pueden ser los cementos.
La composición de los granos de arena que forman parte del esqueleto: cuarzo, fragmentos de roca y feldespatos .Esta clasificación es totalmente descriptiva y por tanto no incorpora elementos subjetivos.
Según esta clasificación las areniscas se clasifican en dos grandes grupos: las arenitas que contienen menos del 15% de matriz y las grauvacas o vacas que tienen más del 15 de matriz. Dentro de esos dos grandes grupos se pueden también establecer diferencias dependiendo de la proporción de granos de Q, Fr o Ftos. Las cuarzoarenitas (y ortocuarcitas) y las cuarzo-vacas tienen un esqueleto formado en más del 95% por cuarzo. Las arenitas con más del 25% de feldespatos y mayor proporción de feldespatos que de fragmentos de roca se denominan arcosas. El término litoarenita se refiere a arenitas en las que el contenido en Fr> Ftos y Fr > 25%. Las arenitas arcosicas se pueden dividir en arcosas y arcosas líticas, aunque el término más usado es arcosa. Se definen dos tipos transicionales las subarcosas y las sublitoarenitas. También se pueden utilizar otros términos específicos como filarenitas (litoarenitas en las que los Fr son de pizarras y esquistos) o calcliticas (Fr de fragmentos de calizas).Las vacas o grauvacas son transicionales entre las arenitas y las lutitas. Se suelen distinguir: grauvacas feldespáticas, grauvacas líticas y cuarzovacas, aunque éstas últimas no son muy frecuentes.
Figura 2. Clasificación según Pettijhon
3. PETROGRAFÍA DE ARENISCAS 3.1.
CUARZOARENITAS U ORTOCUARCITAS
Generalmente son de colores claros, blancas o grises aunque a veces presentan tonos rojizos debido a la presencia de cementos de Fe. Están formadas casi exclusivamente por granos de cuarzo monocristalinos con cementos sintaxiales. También son frecuentes los granos de chert, metacuarcita y minerales pesados resistentes como circón, turmalina y rutilo. También pueden tener cementos de calcita, tanto en mosaico como poiquilotópicos. Pueden presentar contactos suturados y estilolitos debido a los procesos de presión disolución. Su composición química es indicativa de su mineralogía tan homogénea. Son supermadura textural y composicionalmente y suelen presentar variadas estructuras sedimentarias. En muchos casos las cuarzoarenitas son el resultado de periodos extensos de meteorización y transporte, de tal forma que casi todos los granos a excepción del cuarzo se han roto y alterado. El clima en el área fuente juega un papel fundamental. Muchos granos de cuarzo pueden ser de segundo ciclo, es decir derivados de sedimentos (areniscas y conglomerados) pre-existentes, este hecho está indicado por la presencia de cementos sintaxiales desgastados mecánicamente, lo que indica que son de un ciclo anterior. Las cuarzoarenitas
se depositan esencialmente en
cratones estables y márgenes pasivos. Dadas sus condiciones de formación no son muy abundantes en el registro sedimentario.
Figura 3. Cuarzoarenita con cemento sintaxial de cuarzo (→).
3.2.
LAS ARCOSAS
Tienen más del 25% de feldespatos aunque normalmente presentan proporciones de Feldespatos comprendidas entre el 40 y 50%. Los feldespatos potásicos dominan si el área fuente es corteza continental, si el área fuente es volcánica predominan las plagioclasas. Son generalmente de color beige o rosado debido al color de los feldespatos y también a la presencia de hematites finamente diseminado sobre los granos, pues muchas arcosas forman parte o constituyen sucesiones rojas. Las arcosas pueden ser desde productos de alteración que han sufrido un mínimo transporte a areniscas muy bien ordenada y con estratificaciones cruzadas que han sufrido un transporte importante. Texturalmente son rocas o sedimentos cuya selección varia de baja a buena, y con granos desde muy angulosos a subredondeados, variando estos parámetros texturales en función del transporte. Se diferencian de las cuazoarenitas porque presentan una amplia variedad de cementos y procesos diagenéticos como son: cementación por calcita o cuarzo, cementos sintaxiales de
feldespatos, y
cementación y formación de matriz a partir de los minerales inestables. Además del área fuente el clima y el relieve del área fuente son factores importantes que controlan la formación de las arcosas. Bajo condiciones húmedas, los feldespatos se meteorizan a minerales de la arcilla, por tanto, climas semi-áridos y glaciales favorecen la formación de arcosas.
Figura 4. Arcosa. El esqueleto está formado por granos de feldespato potásico (teñidos de amarillo) y granos de cuarzo. La pasta corresponde a un cemento de calcita (teñida de rojo por alizarina).
3.3.
LAS LITOARENITAS
Estas areniscas se caracterizan por presentar mayores contenidos de feldespatos que de fragmentos de roca. Los componentes más abundantes son los cuarzos monocristalinos (3080%) y los fragmentos de roca (5-50%). La mezcla de granos de color claro (Q y Fto) con fragmentos de roca más oscuros da un aspecto moteado. Su composición y química es muy variada dependiendo del tipo de fragmentos de roca que incluyan. Generalmente tiene poca matriz primaria, si tienen mucha matriz se parecen mucho a las grauvacas. Los cementos son tanto de calcita como de cuarzo y es muy frecuente la presencia de matriz secundaria. La proporción de sílice puede variar desde el 90% (semejante al de las cuarzoarenitas) al 50-60% de las grauvacas. La proporción de Al 2O 3 y K 2 O depende de la proporción de fragmentos de lutitas o pizarras que incluya. La presencia de fragmentos de caliza y dolomías aumenta el porcentaje de los óxidos de Ca, Mg y CO2. Las litoarenitas son inmaduras composicionalmente, pero pueden ser maduras a submaduras desde el punto de vista textural. Son características de depósitos aluviales, plataformas marinas y llanuras abisales. Pueden presentar estructuras sedimentarias muy variadas, siendo los fósiles escasos. Muchas de las areniscas formadas en cinturones orogénicos clásticos son
litoarenitas, ya que la desintegración física de estas rocas genera detritos ricos en fragmentos de rocas. La mayor abundancia de litoarenitas coincide espacial y temporalmente con zonas activas tectónicamente.
Figura 5. Litoarenita (filarenita). El esqueleto está formado por clastos de pizarras (en el centro) muy deformados por compactación, y cuarzos (monocristalinos y policristalinos). Rodeando los granos cemento pelicular ferruginoso.
3.4.
LAS GRAUVACAS
Son rocas duras y oscuras y muy “enigmáticas”. Dentro del esqueleto el componente fundamental es el cuarzo monocristalino (25-50%) y policristalino, son frecuentes los fragmentos de roca de distintos tipos. Los sedimentarios de grano fino, y metasedimentarios son los que dominan, también pueden ser muy frecuentes los fragmentos de rocas plutónicas, de calizas y volcánicas. Dentro de los feldespatos son más frecuentes las plagioclasas. Son rocas oscuras y en ocasiones difíciles de reconocer. La proporción de SiO2 varía entre el 50 y 70%. La elevada proporción de matriz rica en minerales de la arcilla que presentan (más del 15%) hace que también sean ricas en Al2O3, MgO y FeO+Fe2O3. La elevada matriz que presentan hace que las grauvacas sean, por definición, rocas inmaduras, aunque en algunas el esqueleto puede estar formado por granos bien
redondeados y
seleccionados. La distribución de tamaños de granos suele ser bimodal, la moda principal corresponde al esqueleto, la secundaria a la matriz. El origen de la matriz de las grauvacas no está del todo claro, de ahí que se hable del “problema de las grauvacas”. La presencia de proporciones elevadas de matriz se puede explicar de dos formas: 1) sedimento de grano fino depositado junto con la fracción arena y 2) alteración diagenética de minerales inestables (líticos) para dar lugar a la formación de pseudomatriz. Las dos soluciones son aceptadas, si bien se piensa que una gran parte (no toda) de la matriz de las grauvacas es de origen diagenético.Una gran parte de las grauvacas se han depositado por corrientes de turbidez en distintos tipos de cuencas generalmente alejadas de los márgenes continentales. Las grauvacas fueron dominantes durante el Arcaico, pues las áreas emergidas eran esencialmente arcos volcánicos. En general, una gran parte de las grauvacas se depositaron durante periodos de movimientos tectónicos importantes.
Figura 6. Grauvaca con matriz clorítica.
4. COMPOSICIÓN Y PROCEDENCIA DE ARENISCAS La composición de las rocas detríticas depende de numerosos parámetros que operaron durante la pedogénesis, erosión, transporte, sedimentación y enterramiento. Los factores principales o de primer orden son: composición del área fuente, modificación por meteorización química, disgregación y abrasión mecánica, entradas autigénicas, selección hidrodinámica y diagénesis. Todos estos parámetros están a su vez influenciados por: contexto
tectónico de la región, medio de transporte y sedimentación, clima, vegetación, relieve, pendiente, energía de los medios de transporte y sedimentación. La composición de areniscas generadas a partir de áreas fuentes metamórficas y plutónicas es distinta y también depende del clima. Además, las distintas tipologías de los granos de cuarzo: cuarzo con extinción recta, cuarzo con extinción ondulante, cuarzo policristalino 2-3 individuos y cuarzos policristalinos de más de 3 individuos pueden ser indicadoras de la procedencia de estas rocas. Uno de los aspectos en los que más se ha avanzado recientemente es en el análisis de la composición de estas areniscas y su relación con el contexto tectónico en el que se generaron. Para ello se utilizan distintos parámetros o relaciones, que quedan expresados en triángulos distintos. La representación de los distintos componentes de las areniscas es indicativa del contexto tectónico en el que se generaron. Los parámetros utilizados son distintos dependiendo de los autores. Pero todos ellos se basan en la proporción relativa de los distintos componentes de las areniscas.
5. DIAGÉNESIS La diagénesis incluye todos los cambios o procesos que se producen en los sedimentos y rocas sedimentarias desde que se depositan hasta que, si es el caso, se sitúan en el campo del metamorfismo. La diagénesis conduce al endurecimiento y litificación de los sedimentos blandos. Los límites entre diagénesis y metamorfismo son difíciles de establecer, aunque convencionalmente se considera que la diagénesis incluye los procesos que tienen lugar a temperaturas inferiores a 3001C y presiones inferiores a 1-2 kilobares.
5.1.
ESTADIOS DIAGENÉTICOS
Singénesis o sindiagénesis. Se refiere a los procesos que tienen lugar prácticamente al mismo tiempo que la sedimentación (bioturbación, etc.).
Eogénesis o diágenesis temprana. Puede tener una duración de 1.000-1.000.000 de años y afecta a sedimentos situados a profundidades inferiores a 100 m. Las aguas intersticiales son de la misma composición que las aguas del ambiente de sedimentación. Marinas en ambientes marinos y meteóricas (dulces) en ambientes continentales. Estas aguas pueden sufrir modificaciones debido a la descomposición de la materia orgánica y a la actividad microbiana.
Mesogénesis o diagénesis de enterramiento. Las aguas intersticiales han modificado su composición debido a reacciones con los minerales de la arcilla, disolución de
granos inestables, precipitación de minerales autigénicos (neoformados) o por mezcla con otras aguas de distinta composición. Opera durante decenas de millones de años y afecta a las rocas hasta profundida desde 10.000 m. Suelen ser aguas salinas, neutras y alcalinas, se les denomina también aguas de formación.
Telogénesis. son procesos que tienen lugar en condiciones relativamente superficiales, cuando las formaciones rocosas han sufrido levantamientos tectónicos que las han situado en o cerca de la superficie. Las aguas suelen ser meteóricas.
5.2.
AMBIENTES DIAGENÉTICOS
Ambientes meteóricos (vadosos y freáticos).
Ambiente marino (vadosos y freáticos).
Ambiente de mezcla de agua.
Ambiente de enterramiento.
5.3.
FACTORES QUE CONTROLAN LA DIAGÉNESIS
Composición y textura inicial del sedimento.
Clima. Cantidad de agua y composición de las aguas intersticiales.
Composición de los fluidos diagenéticos.
Temperatura y Presión.
Tiempo.
5.4.
PROCESOS DIAGENÉTICOS
Son muchos los procesos diagenéticos que actúan sobre los sedimentos y rocas sedimentarias. Algunos son más específicos de arenas y areniscas, otros más de carbonatos y otros operan en ambos tipos de rocas. En este tema veremos los procesos más importantes que actúan sobre arenas y areniscas.
5.4.1. COMPACTACIÓN En los estadios iniciales de enterramiento la compactación conlleva la pérdida de agua y el mayor empaquetamiento de los granos (de cúbico a romboédrico, en el caso de esferas perfectas). El barro o matriz empapada en agua tiene hasta el 60-80% de agua y se compacta perdiendo el agua muy fácilmente. Los mismos minerales de la arcilla son dúctiles y laminares
y pueden compactarse fácilmente cuando el agua sale de las posiciones interlaminares. Si la presión es mayor los granos más débiles (fragmentos de pizarras, cantos blandos...) son aplastados y deformados, perdiendo su forma y dando lugar a la formación de seudomatriz. Las micas y granos alargados se pueden doblar. En definitiva, con el aumento de la presión de enterramiento los componentes blandos se compactan y deforman más que los resistentes, por lo que la proporción de granos aumenta. Estos procesos de compactación son meramente mecánicos. Pero la compactación también puede ser química. El aumento de presión favorece la disolución, de tal forma que si debido a esta presión los granos están en contacto, se puede producir disolución en dicho contacto así se generan los contactos concavo-convexos, los suturados y a mayor escala las líneas de disolución y los estilolitos. Los componentes no solubles se acumulan en las líneas de disolución o marcando el estilolito. Estos procesos son muy importantes en cuarzoarenitas. Además estos procesos ponen en solución iones que posteriormente se pueden utilizar en procesos de cementación. Los procesos de compactación deben tenerse en cuenta a la hora de calcular el espesor inicial de los sedimentos (si se quiere correlacionar), las tasas de sedimentación, etc. Pero lo más importante desde el punto vista aplicado es que contribuyen a cerrar de forma importante la porosidad.
5.4.2. CEMENTACIÓN La cementación consiste en la precipitación de nuevos minerales, de composición variable, en los poros de las rocas o sedimentos, como resultado de la circulación a través de ellos de las aguas subterráneas. La formación de cementos requiere, por tanto, que haya poros que contentan el agua en el que precipitarán esos cementos.
Cementos de sílice El cemento más típico es el de cuarzo sintaxial (recrecimientos en continuidad óptica), que precipita alrededor de los granos y en continuidad óptica con ellos. A veces se distingue por la presencia de una fina película de óxido de Fe y/o arcillas. Si la película es más gruesa inhibe la precipitación del cemento. También hay cementos de cuarzo en mosaico. También el ópalo puede ser una fase cementante con sus distintas texturas. Las aguas marinas sólo contienen 1 ppm de sílice y las fluviales 13 ppm las fluviales. Los procesos de presión-disolución generan sólo 1/3 de la sílice necesaria. Por tanto, la sílice necesaria para la formación de los cementos debe proceder de: transformaciones de los minerales de la arcilla, rotura de fragmentos volcánicos y feldespatos, fósiles silíceos y espículas de esponjas.
Cementos de carbonato La calcita es más abundante como cemento que el cuarzo, pues es más soluble que la sílice, sobre todo en condiciones sub-superficiales, donde las fluctuaciones del pH de las aguas freáticas favorecen la precipitación y disolución de la calcita. El cemento de calcita es muy frecuente en areniscas y conglomerados clasto soportados. Los cementos carbonáticos también pueden ser dolomíticos y de forma ocasional también se han reconocido cementos de siderita y ankerita. El calcio y el carbonato proceden del agua del mar y disolución de granos esqueléticos carbonáticos.
Cementos de óxidos e hidróxidos de Fe, hematites, limonita y goethita Tiñen mucho la roca, aunque estén en proporciones inferiores al 0.1%.Generalmente proceden de la alteración de silicatos que tienen Fe. Las condiciones de precipitación vienen dadas por las condiciones de oxidación, se moviliza en estado reducido y se fija como Fe oxidado en condiciones oxidantes. Las rocas que tienen estos cementos son rojas, como las areniscas de Buntsandstein. Se presentan como finas películas bordeando los granos. Suelen ser cementos muy tempranos.
Otros cementos Sulfatos y sulfuros. Yeso Celestita (Sr ) y Baritina. Pirita.
Cementos de feldespatos Los más frecuentes son los cementos sintaxiales de Ftos K y más raramente de Albita. Se necesitan aguas alcalinas ricas en Na o K, Al y Si. Estos elementos proceden de la hidrólisis y disolución de los granos menos estables (volcánicos).
Minerales de la arcilla y ceolitas Los minerales autigénicos de la arcilla se presentan como cementos que rellenan poros y recubrimientos de arcillas de hasta 50 micras alrededor de los granos. La mineralogía es importante pues si se trata de caolinita se reduce la porosidad, pero no la permeabilidad, en el caso de la illita sucede lo contrario. Estos minerales pueden ser también el resultado de la transformación de granos detríticos de feldespatos o fragmentos de roca a los que reemplazanque a veces conservan la forma o a veces la han perdido por compactación (Grauvacas). Los feldespatos pueden transformarse a un agregado de moscovita que se conoce como sericita.
5.4.3. DISOLUCIÓN Es el principal proceso que conduce a la formación de porosidad secundaria, afecta a todos los tipos texturales y composicionales y requiere la presencia de aguas subsaturadas en esa fase mineral. La liberación de CO2 en etapas diagenéticas avanzadas ayuda notablemente a la disolución de los componentes carbonáticos.
5.4.4. RECRISTALIZACIÓN Se diferencia de la cementación en que no se produce en ningún poro, sino que es el resultado del crecimiento de unos cristales a expensas de los otros.
5.5.
AMBIENTES Y SECUENCIAS DIAGENÉTICAS
5.5.1. EOGÉNESIS O DIAGÉNESIS SUBSUPERFICIAL Ambiente marino La mayor parte de los granos de las areniscas son estables en aguas marinas. Los procesos diagenéticos no empiezan hasta que las aguas marinas de los poros se han modificado. Si hay material orgánico la oxidación bacteriana libera bicarbonato, lo que ayuda a la disolución de algunos granos. Cuando se gasta el oxígeno, las bacterias sulfato-reductoras producen más bicarbonato y hacen disminuir el pH produciendo H2S. Puede precipitar pirita si hay Fe+2 , y calcita y dolomita como cementos locales. Si hay silicatos metaestables pueden precipitar minerales de la arcilla y se pueden formar cementos sintaxiales de cuarzo y feldespatos. Glauconita y bertierina son también características de estos estadios.
Ambiente no-marino, cálido y húmedo Las aguas intersticiales son ácidas debido a la descomposición de la material orgánico. Generalmente hay poco K, Mg y SO4 y puede precipitar caolinita y Q ,mientras que los feldespatos se disuelven. Si hay componentes máficos (con Fe y Mg) se puede formar siderita y clorita si las aguas intersticiales son anóxicas.
Ambientes no-marinos, cálidos y áridos Las aguas intersticiales son oxidantes. Los rasgos más característicos son: calcretas, capas rojas, yesos y zeolitas. 5.5.2. AMBIENTE MESOGENÉTICO O DE ENTERRAMIENTO Las aguas intersticiales son más salinas. El grado de enterramiento hace que aumenten la Presión y la Temperatura. Muchos granos son inestables y se disuelven y algunas barreras cinéticas se pueden sobrepasar (dolomita).Hay cambios en la mineralogía, las esmectitas se
transforman en illitas a través de los interestratificados. Se libera: sílice, Ca, Na, Fe y Mg, esto junto a los iones aportados por los procesos de P-Dis hacen que haya suficientes iones para los procesos de cementación y autigénesis. Son característicos de estas etapas: recrecimientos de Q, precipitación de dolomita, ankerita y clorita, además de la albilitización de las plagioclasas. La formación de hidrocarburos tiene lugar en este ambiente (1.5-3 km de profundidad). Ello puede conducir a la formación de aguas ácidas que pueden disolver los cementos y componentes carbonáticos, generando porosidad secundaria. Otro factor importante es la presión a la que están sometidos los fluidos intersticiales. Si la permeabilidad es baja los fluidos pueden estar sometidos a mayores presiones que la del enterramiento (litostática), lo que hace que las reacciones diagenéticas se retarden y disminuyan las presiones grano-grano, favoreciendo también la preservación de la porosidad primaria.
5.5.3. AMBIENTE TELOGENÉTICO Tiene lugar cuando las roas se sitúan en posiciones superficiales. En ambientes semiáridos el proceso más importante es la oxidación de los sulfuros y los carbonatos de hierro para formar óxidos e hidróxidos de Fe. En climas más húmedos se meteorizan los feldespatos, carbonatos y minerales pesados, lo que hace aumentar la porosidad.
5.6.
INDICADORES DIAGENÉTICOS
Cuando estudiamos una arenisca o cualquier roca sedimentaria necesitamos saber el orden de los procesos diagenéticos que ha sufrido, pues así sabremos cómo ha evolucionado la porosidad y si los episodios de generación de porosidad pudieron ocurrir cuando la materia orgánica había madurado lo suficiente. También es conveniente tener una idea de la profundidad y temperatura a la que suceden los distintos procesos diagenéticos. Hay algunos criterios:
5.6.1. EL COLOR DE ALTERACIÓN DE LOS CONODONTOS Los conodontos son fósiles fosfáticos de aspecto dentiforme. Se hacen más oscuros según aumenta la temperatura de amarillo pálido (< 80º) a negro (> 300ºC). Lo malo es que son escasos y solo hay desde el Cámbrico Superior al Triásico y en rocas marinas.
5.6.2. REFLECTANCIA DE LA VITRINITA La materia orgánica procedente de restos vegetales leñosos se hace más brillante según se sitúa a temperaturas más altas. Esto además es un indicador del rango de los carbones
5.6.3. TRANSFORMACIONES DE LOS MINERALES DE LA ARCILLA Según aumenta la Tª dejan de ser estables en este orden: esmectitas, interstratificados y todo puede pasar a illita. A 150º la caolinita también puede pasar a illita o clorita. A temperaturas más altas solo resisten las micas y las cloritas.
5.6.4. MINERALOGÍA DE LAS CEOLITAS Cambios de heulandita y analcima a laumontita y posteriormente prehnita y pumpellita. Estos indicadores nos sirven para situar el rango de temperatura y/o profundidades de enterramiento que han sufrido nuestras rocas. Por otra parte, hay que tener en cuenta que los procesos diagenéticos se pueden situar en un contexto más amplio tanto dentro del marco de la tectónica de placas y hay que tener en cuenta los posibles cambios del nivel del mar. Por ejemplo, descensos en el nivel del mar pueden hacer que fluidos meteóricos entren en sedimentos marinos. En otros casos el ascenso del nivel del mar puede controlar los procesos de diagénesis temprana de areniscas continentales.
DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA DE ARENISCAS EN EL PERÚ
Ya que la distribución de areniscas en el Perú, es muy grande, se ha hecho una selección de los grupos geológicos más representativos, a lo largo de todo el territorio peruano.
A
continuación se mencionan algunos:
1. ARENISCAS DEL GRUPO GOYLLARISQUIZGA – NORTE DEL PERÚ Este grupo de rocas en su facies de plataforma ha sido estudiado bajo la denominación de grupo Goyllarizquisga y en su facie de cuenca ha sido diferenciado en las formaciones Chimú, Santa, Carhuaz, Farrat. Regionalmente la formación Chimú está constituida por paquetes generalmente gruesos de areniscas y cuarcitas blancas, grises hasta pardas, de grano fino a grueso y formas subredondeadas, con intercalaciones de lutitas pizarrosas de estratificación delgada y colores generalmente oscuros. En algunas áreas se aprecia un miembro medio lutáceo; lechos cuarcíticos con estratificación cruzada (Cosio, 1967). La formación Chimú es de gran interés económico por cuanto en sus niveles arenosos se presentan intercalaciones de carbón de tipo antracítico y como metalotecto para yacimientos de Au Epitermal de alta sulfuración en brechas (Comarsa y Alto Chicama) y Pórfidos Cu-Mo-Au (La Arena). Se encuentran cuerpos diseminados de oro y plata en cuarcitas de la formación Chimú, así como filones de Plata y plomo.
Figura 7. Grupo Goyllarisquizga. Areniscas cuarzosas de color claro y rojizas.
2. ARENISCAS DEL GRUPO TALARA – NORTE DEL PERÚ El Grupo Talara se extiende a lo largo de la faja costanera, al Norte Noreste y Sur de Talara. La unidad media es conocida también como “Areniscas Talara” y está compuesta de areniscas de grano fino a medio. Presenta estructuras de rizaduras de oleaje lo que nos indica que la cuenca se iba haciendo moderadamente somera. El Grupo Talara es la unidad más productiva de petróleo en el Noroeste peruano: Las rocas reservorio están constituidas por horizontes areniscosos y conglomeráticos; las facies lutáceas constituyen la roca sello. Los entrampes son estratigráficos y los fallamientos en bloques han puesto en contacto capas permeables con capas impermeables constituyendo trampas estructurales.
Figura 8. Areniscas limosas color beige con laminación horizontal intercalado con yeso primario y lutitas (claystone) gris oscuras, las areniscas contienen conglomerados redondeados que tienen un diámetro mayor a 1 metro. Punta Lobos.
Figura 9. Columna estratigráfica del Grupo Talara.
3. ARENISCAS DEL GRUPO YURA – SURESTE DEL PERÚ Formación Soraya El nombre asignado a esta formación proviene del pueblo de Soraya, ubicado en la parte alta del margen derecho del cañón del río Chalhuanca; la secuencia consiste principalmente en areniscas cuarzosas y cuarcitas que forman prominentes crestas diferenciándolas de otras formaciones y facilitando su cartografiado. Litológicamente, la formación Soraya está constituída por una secuencia monótona de cuarctias y areniscas cuarzosas de grano fino a medio; aunque existen con granos gruesos de cuarzo. El color varia de gris blanquecino a rosado, presenta buena estratificación en bancos medianos a gruesos (de 0.30 m. a más de 5 m.), bien compactos y macizos, que forman notables aristas topográficas que resaltan a gran distancia, como el cerro Utupara, ubicado en el cuadrángulo de Antabamba. Hay mineralización de oro y plata en las areniscas Soraya del Cretáceo Inferior como mantos en Utupara (Apurímac), y cuerpos brechosos de oro y plata en las areniscas Soraya del Cretáceo Inferior en Ccayo Huinicunca (Cusco).
Figura 10. Cerro Utupara de la Formación Soraya. Antabamba.
4. ARENISCAS DE LA FORMACION SALTO DEL FRAILE – LIMA La formación Salto del Fraile está compuesta por una serie de estratos de areniscas cuarcíferas, constituyendo la parte inferior de la secuencia estratigráfica, que aflora en el área del Morro Solar. Su espesor total no se conoce por no aflorar su base; la potencia visible de las cuarcitas se ha determinado, en 70 m.; en el techo suprayacen lutitas de la formación La Herradura. La formación Salto del Fraile aflora solamente en las faldas del Cerro La Virgen, en el extremo NW del Morro Solar; constituyendo los barrancos hacia el mar; se le puede observar tanto en los cortes de la carretera de Chorrillos a La Herradura, que bordea el lado norte de dicho cerro, como también en la carretera que asciende al Monumento del Soldado Heroico. Las cuarcitas existentes en esta formación tienen las siguientes características: roca compacta y dura, áspera, de color blanco grisáceo o gris parduzco, de grano fino, se rompe irregularmente.
Figura 11. Formación Salto del Fraile. Areniscas en la parte inferior de bajo de las rocas de la Formación Herradura.
POTENCIALIDAD ECONÓMICA DE ARENISCAS: YACIMIENTOS ESTRATIFORMES DE URANIO EN ARENISCAS
1. YACIMIENTOS ESTRATIFORMES DE URANIO Los yacimientos estratiformes son epigenéticos y en ellos el uranio se ha depositado a partir de aguas subterráneas o meteóricas. Estas aguas obtuvieron su contenido en uranio de rocas pegmatíticas, filones hidrotermales, cenizas volcánicas, etc. con concentración del mismo durante uno o varios estados de oxidación, disolución, transporte y precipitación. Mediante agentes atmosféricos (aire, agua, etc.) las rocas madre sufren una erosión en la cual gran parte del uranio en forma de ión U+4, se oxida al ión U+6 (UO2++) el cual posee, como ya se ha citado una amplia solubilidad. El uranio es lixiviado por soluciones acuosas las cuales se mueven controladas por factores estructurales sedimentarios, siendo uno de los más importantes la permeabilidad. Puesto que estas soluciones se pueden desplazar a considerables distancias dentro de los sedimentos, la precipitación se efectuará cuando existan materiales capaces de reducir el ión uranilo, absorberlo y que contengan los aniones adecuados.
Granito rico en Uranio Dirección de Flujo Mineralización
Figura 12. Esquema de mineralización de Uranio
De todo lo expuesto se deduce que estos yacimientos se forman solamente, donde se reúnen varias circunstancias, es decir, debe existir: una fuente de uranio, suficiente agua para transportarlo, conductos subterráneos adecuados, agentes acomplejantes para mantener el uranio en solución y otros agentes para precipitarlo al final. Salvo algunas pocas excepciones, tiene aspecto estratiforme y la mineralización se encuentra rellenando los poros de las rocas o formando impregnaciones. Entre estos yacimientos se encuentran los de areniscas cuyo techo o muro son arcillas. Las areniscas poseen elevado contenido en elementos precipitantes (pirita, oxido de hierro, materia orgánica, etc.) además de gran permeabilidad. Las arcillas a techo y muro son importantes pues, al ser muy impermeables, canalizan las soluciones hacia las areniscas.
Figura 13. Tipos de emplazamiento de Uranio.
Figura 14. Mineral autinita, rellenando fracturas en arenisca.
2. EXPLORACIÓN DEL URANIO EN EL PERÚ Varias empresas mineras, han puesto mucho interés en las reservas de uranio que probablemente posee el departamento de Puno. A través de distintos proyectos exploratorios a lo largo de las ultimas 2 décadas han dado como buen augurio la futura minería de este elemento. Veamos entonces:
Toronto, Ontario – Vena Resources Inc. (TSX: VEM, Lima: VEM, Frankfort: V1R, OTC: VNARF) tiene el agrado de anunciar que después de una visita de campo por parte de los gerentes de exploración de Vena y Cameco, se está iniciando un programa de exploración de fases múltiples en las tres regiones de Puno donde Minergia SAC (una compañía de propiedad conjunta de Vena y Cameco) tiene numerosos prospectos cercanos a la superficie. La intención de la primera fase del programa plurianual es entender bien la geología de las tres regiones en Puno. Los detalles del programa de exploración de la zona de Muñani se detallan a continuación: Muñani - Mineralización de Uranio en las Formaciones de Piedra Arenisca Sedimentaria
Confeccionar mapas de estratigrafía en sentido vertical a lo largo de las secciones;
Tomar muestras de la Formación de Huancané para geoquímica así como usando escintilómetro /espectrómetro que inspeccione la correlación futura; y
Perforación diamantina de cuatro perforaciones con por lo menos una perforación a una profundidad de 200 metros y los otros a una profundidad entre 75 a 100 metros; se espaciarán las perforaciones separadamente cada 250 metros o más para acomodar las dos líneas de perforaciones del taladro. Estas perforaciones verticales iniciales servirán para probar la presencia de este estilo de mineralización del tipo estratiforme – “stratabound” a profundidad.
Si se reciben indicaciones positivas en esta fase de exploración, se continuará con la perforación y exploración adicionales.
APLICACIONES A LA INDUSTRIA MINERA Y SU IMPACTO ECONÓMICO
De acuerdo a la información consultada, en el territorio peruano existen importantes recursos no metálicos destinados a la industria de la construcción, sin embargo no es completa debido a que se carece de datos de muchos de ellos. Estas materias reciben diferentes nombres, mayormente relacionados con el comercio, entre ellos están las arenas gruesa-fina, hormigón, polvos,etc. Se han registrado 296 canteras y se han agrupado por los nombres que los materiales reciben generalmente en nuestro país, Los materiales no metálicos para la construcción son básicos e imprescindibles
en la
construcción de edificaciones y obras de infraestructura de cualquier país, y por ello son un indicador muy preciso del estado de su economía y de su desarrollo socioeconómico. Estos recursos son explotados en diferentes niveles de producción: gran minería, mayoritariamente mediana minería, pequeña minería y artesanales formales e informales, empleando en las operaciones tecnología moderna, sociomecanizada y manual. Las canteras que explotan generalmente se encuentran en áreas próximas a las grandes ciudades capitales debido a su expansión urbana y el desarrollo de su infraestructura, y son las que proveen la mayor producción de estos recursos. El valor de los no metálicos de construcción es generalmente bajo, mientras que los gastos de transporte son elevados. Es por esto que las canteras de dichos recursos son tanto mas valiosas conforme se encuentren lo más cerca posible de los centros de consumo. La industria del cemento representa un consumidor importante de materiales no metálicos como las arenas, siendo este un indicador importante de desarrollo en la economía, es pues un insumo indispensable para el sector de la construcción. El caso del minado hidráulico a cielo abierto se aplica para los yacimientos de sedimentos (eg. arenas de sílice) en zonas donde el nivel freático es muy somero. Los equipos indicados para este tipo de yacimientos son dragas-bombas con cortador de cangilones o bien si se tienen pozos para el abatimiento del nivel freático se utilizan monitores de chorro de agua a alta presión y bombeo para la conducción hidráulica por tubería a la planta de lavado y clasificación. Este tipo de yacimientos no requiere proceso de reducción de tamaño (molienda), pero si algún proceso de disgregación que elimine el exceso de arcilla del mineral.
El minado a cielo abierto en seco puede ser de dos tipos: sin explosivos y con explosivos. En los casos de sedimentos (eg. arenas de sílice) y/o rocas suaves deleznables (eg. tobas feldespáticas) el método de minado en seco sin explosivos utiliza equipo pesado de excavación y acarreo y se almacena a un inventario de alimentación a la planta de proceso. Por lo regular, este tipo de yacimientos requieren de un primer paso de proceso que ayude a la disgregación o liberación (eg. scrubber, molienda autógena) de los granos de mineral a beneficiar y sus contaminantes. La variante del caso anterior para cuando el yacimiento está constituido por rocas duras o cementadas se hace necesario el uso de explosivos para su tumbe, carga y acarreo a una planta de trituración primaria y secundaria y clasificación por medio de cribas vibratorias, para construir el almacén de inventario de alimentación a la planta de beneficio. En el caso de las canteras de agregados para concreto o calizas para fabricación de cemento o cal viva, el proceso de producción termina en la clasificación de los productos triturados.
1. MINERIA y PETROLEO Los yacimientos de petróleo y gas convencional suelen encontrarse en formaciones de roca sedimentaria (típicamente arenisca o caliza). Se trata de rocas porosas (que están llenas de agujeros, como una esponja) y permeables (que los agujeros forman canales por los que el fluido puede circular, atravesando toda la roca) y así cuando se perfora en un punto se accede a todo el gas y petróleo circundante, hasta que la presión interna baja tanto que por acción del peso de la roca que tiene encima los canales por los que fluyen gas y petróleo se van colapsando y llega un momento que se obturan. Para evitar o retrasar este problema se utilizan varias técnicas, consistentes mayoritariamente en hacer pozos auxiliares por donde se inyecta líquido o gas a presión, para frenar el colapso de la roca y empujar el hidrocarburo hacia el pozo de explotación.
Como la roca es permeable, gas y petróleo acabarían fluyendo a la superficie, y así ha pasado en algunos casos (es como se originaron las arenas bituminosas). Para que haya un yacimiento tiene que haber una roca sello, no permeable (por ejemplo, salina), que impida la migración de hidrocarburos a la superficie. Los yacimientos de petróleo suelen tener encima bolsas de gas
natural, ya que éste es esencialmente metano y el metano se forma de la descomposición de otros hidrocarburos (el metano es el hidrocarburo más simple, con sólo un carbono). Sin embargo, es posible encontrar gas natural sin petróleo asociado (fruto de que toda la materia orgánica que hubiese se ha descompuesto). Hay mucho gas natural en todo el mundo, aunque no siempre se puede aprovechar económicamente.
2. RENTABILIDAD ECOLÓGICA Propiamente, para hablar de "rentabilidad ecológica" tendríamos que ser capaces de cuantificar el valor de los servicios ecológicos sacrificados (destruidos) o el coste de reponerlos. Tal cuantificación es asaz complicada, porque en ocasiones implica un aumento de la mortalidad y la morbilidad de seres humanos (como en realidad lo implican muchas actividades industriales). No pretendo entrar en esa parte del debate, proclive a la reacción emocional; me limitaré a enunciar los daños ambientales constatados en determinadas situaciones. Consumo de agua: El uso de la fractura hidráulica implica un consumo de agua por pozo bastante significativo. En el caso del gas de esquisto, cada tfc producido requirere 0,40 barriles de agua (unos 64 litros). En términos de barriles de agua por cada barril equivalente de petróleo, la proporción sale 2,33 a 1, y presumiblemente la cantidad es similar en el caso del tight oil. Es una cantidad de agua semejante a la de la extracción convencional de petróleo, sólo que se hace en algunas zonas donde nunca había habido estos usos y en algunos casos comporta los mismos problemas que cualquier otra industria intensiva en el uso del agua, como el aumento de estrés hídrico, salinización y contaminación por metales pesados en los pozos, etc.
3. CONTAMINACIÓN: Contaminación directa del acuífero: Para acceder a las formaciones de esquisto se tiene que perforar roca sello, pero el acuífero siempre está por encima de ella, con lo que inevitablemente se tiene que atravesar el acuífero. Análisis in situ hechos por activistas revelan que los cócteles usados frecuentemente están compuestos por sustancias cancerígenas y tóxicas (incluyendo benzeno, tolueno). En muchos casos se han encontrado cantidades muy significativas de estas sustancias, y del propio gas natural filtrado. El problema de la contaminación es habitualmente el que más preocupa a las poblaciones circundantes, sobre
todo porque nadie ha sido capaz aún de estimar cuánto tiempo se necesita para que el acuífero se recupere
FM. FERROBAMBA: La Formación Ferrobama del cretaceo medio y superior tiene una potencia de 600m a 700m. De calizas, frecuentemente fosilíferas, que descansa concordantemente sobre el Grupo yura. La parte basal de esta formación esta compuesta de 20 a 100 metros de areniscas y arcillas rojas continentales. Encima de las arcillas y areniscas rojas viene una serie monótona de calizas con patina gris blanquecina y en un corte freso se observa grises, negros y pardas o amarillentas. Estas calizas se presentan bien estratificadas, en bancos de 0.5 a 2 metros de espesor. Su estratificación muy nitida para diferenciar de las calizas del grupo pucara. Las calizas ferrobambas son detríticas y contienes numerosos granos de cuarzo redondeados y abundantes fragmentos de fósiles .los restos orgánicos están generalmente silisificados y la alteración meteórica ataca menos a detritos que a la matriz calcárea, razón por la que presentan, casi siempre una superficie rugosa.
En ciertos niveles se observan alteraciones irregulares de calizas y dolomitas. La dolomita costituye zonas deprimidas por haber sido atacadas mas intensamente por la alteración meteórica. En todos los niveles abundan cherts negros o marrones, alargados paralelamente a la estratificación. Los bancos de calizas, a veces, intercalados con un centímetro de lutitas negras o grises. La formación ferrobambas presenta fósiles como lamelibranquios, gasterópodos y equinoideos. En conjunto esta fauna indica el apiano-cenomaniano-turoniano. La formación ferrobamba se correlaciona con la formación inca, chulec, pariatambo y jumasha en el centro del Perú, hacia la regio del Cuzco-lago titicaca, se correlaciona con la formación yuncaypata y mas al sur este con el grupo moho (formación ayabacas). El nuestra región son equivalentes con las calizas de la formación arcurquina.
GRUPO GOYLLARISQUIZGA: Fm.Chimu: La formación Chimu del cretaceo inferior constituida principalmente por areniscas cuarzosas, lutitas carbonatadas y mantos de carbón, forma parte del grupo goyllarisquizga. La existencia de yacimientos y /o prospectos auríferos epitermales, en areniscas de la formación Chimu han sido reportadas en Santa Rosa , el toro y San José ;en dichos prospectos se evidencian alteraciones hidrotermales ,pequeñas alteraciones hidrotermales , pequeñas intrusiones andesititas y callamientos asociados, que son los controles guías para prospectar yacimientos de este tipo. FM. Santa: La formación Santa pertenece a la secuencia Miogeosinclinal Andino Occidental del cretaceo inferior, consiste en calizas con lutitas en la base, decenas de prospectos y distritos mineros. Existen más de 80 yacimientos, prospectos Y/o minas en exploración con Pb, Zn, Ag, Cu, las que tienes como roca encajonante la formación Santa en el noreste y centro del Perú. En esta área, existe una marcada congruencia entre horizontes de sulfuros de Pb,Zn ,Ag , Cu están compuesta principalmente por lutitas margosas a margas , calizas dolomíticas con
intercalaciones de chert en forma de dos capaz y en concreciones , y ocasionalmente alteraciones de material Vulcano génico.
4. PROYECTO LA ARENA Departamento de La Libertad, el proyecto abarca un total de 20673 Ha, contiene reservas de cobre y oro. Dos estilos de mineralización y alteración hidrotermal han sido desarrollados en La Arena, las cuales son espacialmente adyacentes uno a otro y probablemente genéticamente relacionados. Estos incluyen un sistema pórfido de Cu-Au albergados en stock de dacitas el cual está diferenciado en tres unidades principales y sistema epitermal de alta sulfuración albergado en brechas cuarcito-areniscosas. El depósito ha sido dividido en 5 sectores basados en los tipos de mineralización. :
de 20,673 hectáreas en 44 concesiones ubicadas 480 km al noroeste de Lima, la
capital de Perú, y aproximadamente a 18 km de Huamachuco un pueblo de aproximadamente 20,000 habitantes. Está situado en la falda este de la cordillera oeste cercana a la División Continental a una altura promedio de 3,400 metros sobre el nivel del mar. es vía 160km de carretera nacional desde la ciudad costera de Trujillo directamente al este hacia Huamachuco, pasando por Chiran, Shorey/Quiruvilca y el proyecto Alto Chicama (propiedad de Barrick Gold Corporation). El tramo desde Alto Chicama al Proyecto está pavimentado. Huamachuco cuenta con una pequeña pista de aterrizaje para avionetas. Una red de poder cruza el Proyecto La Arena y existen abundantes fuentes de agua en el área. en óxidos dentro y alrededor del Tajo Calaorco continua abierta, y exhibe leyes auríferas altas en tres direcciones: al oeste, al norte y en profundidad. Estos objetivos serán probados en mayor detalle como parte de un programa de sondaje por RC planeando para 2015. : En el programa de sondaje de este año demuestran que hay una gran cantidad de mineralización aurífera en la arenisca brechada y oxidada (el tipo principal de mineral en La Arena) que yace fuera del Tajo de Reservas 2014. Estos resultados son muy alentadores e indican el potencial de incrementar los recursos y reservas de oro en óxidos y extender la vida de mina. La Compañía está preparando una actualización del modelo de recursos y reservas para la mineralización de oro en óxidos en La Arena. La Gerencia espera que el programa de
sondaje posibilite cambios positivos a la clasificación del bloque de recursos, defina nuevos bloques de recursos y, puesto que el depósito está abierto hacia el norte, oeste y en profundidad, identifique nuevos objetivos que incrementen aún más los recursos y reservas en el futuro. Se anticipa que la actualización de los recursos y reservas para la mineralización de oro en óxidos en La Arena será publicada en el primer trimestre de 2015.
