4.7.1.- Introducción
4.7.2.- Clasificación de Rocas Sedimentarias 4.7.3.- Texturas Deposicionales
3.1.- Rocas Clásticas 3.2.- Rocas No clásticas
3.3.- Rocas de origen químico y orgánico 4.7.4.- El Petróleo
4.7.1.- INTRODUCCION
Para una mejor interpretación de formación y el estudio de las diferentes rocas sedimentarias es imprescindible conocer la nuestro planeta está formado estructuralmente y su composición.
• Estructura interna de la tierra
El conocimiento de la estructura interna de la tierra es, en realidad, inferido ya que se parte de datos indirectos proporcionados por la geofísica. Debe tenerse en cuenta que las excavaciones más profundas (algunas minas de Africa del Sur) solo alcanzan 3 Km. de profundidad y las mayores perforaciones para explotación de petróleo no llegan a los 11 Kilómetros. Si recordamos que el radio terrestre ronda los 6.370 Km. vemos que la información directa es, en proporción, muy pequeña.
La geofísica nos provee información a través del estudio de las ondas sísmicas. Estas ondas se desplazan con distinta velocidad según la densidad del medio que atraviesan. La génesis de estas manifestaciones energéticas tiene que ver con un terremoto o con algún sismo provocado. Entre estos últimos se cuentan las explosiones nucleares o, en menor escala, las detonaciones que se practican para estudiar mantos rocosos, yacimientos de hidrocarburos, etc.
A partir de este punto de origen, foco o hipocentro, se propagan dos tipos de ondas: las "P" y las "S". Las primeras vibran en sentido paralelo a la dirección de propagación, son más rápidas y se transmiten tanto en medios sólidos como líquidos. Las segundas vibran en sentido transversal a la dirección de propagación, son más lentas y solo se transmiten a través de medios sólidos.
En el mundo existe hoy una sofisticada red de estaciones sismográficas. Con ella se ha estudiado en detalle las ondas que atraviesan el interior del planeta y se ha podido definir su velocidad, amplitud, reflexiones, retracciones y otras características. Integrando los resultados se deduce una estructura interna de capas concéntricas como muestra la gráfica.
• Composición química de la tierra
Tomando la teoría de la gran nube de gas como punto inicial y si aceptamos una edad aproximada de la tierra de 5.000 millones de años, podemos hablar de una era pregeológica y una era geológica.
- La era pregeológica, algo así como una transición de masa gaseosa a cuerpo sólido que
duró 1200 millones de años, produjo las primeras reacciones químicas y lo que llamamos el protoplaneta.
- La era geológica se inicia a partir de la existencia de un cuerpo celeste definido en cuya
corteza diferenciamos rocas y agua. Aquí comenzamos a salir de lo estrictamente teórico al poder fechar en 3.800 millones de años la roca más antigua. Para el caso podemos decir que recién en el siglo veinte se desarrollaron métodos fehacientes para determinar la edad de formación de los materiales inorgánicos.
En cuanto a la atmósfera, estudios comparativos, describen a una primitiva capa circundante compuesta mayoritariamente por hidrógeno, helio, amoníaco y metano. Como vemos el hidrógeno, muy abundante, ya formaba compuestos con el nitrógeno y el carbono. Posteriormente, la gran temperatura de contracción del protoplaneta hizo emigrar a los gases más inestables, el helio y el hidrógeno, para dejar a los residuales, oxigeno y nitrógeno, como dominantes. A partir de este momento el oxígeno desarrolla un rol fundamental, ya que al reaccionar con el silicio, magnesio, calcio y algunos otros forma los silicatos que son los componentes mayoritarios de las rocas.
En cuanto a la hidrósfera, si bien se infiere una combinación del oxígeno con el hidrógeno libre, no se descarta un origen intratelúrico, es decir agua con abundante contenido de sales proveniente del interior de la tierra.
Estos son solo algunos de los procesos iníciales que intentan dar un bosquejo de la formación y evolución química de la atmósfera, hidrósfera y corteza terrestre.
• Forma y dimensiones
La tierra no es una esfera perfecta. Presenta una depresión o hundimiento en los polos que hace que un corte o perfil imaginario se asemeje más a una elipse que a una circunferencia. Algunos autores prefieren decir, o agregar, que existe un ensanchamiento en el centro debido al movimiento de rotación y a la plasticidad de los materiales.
- Consecuentemente el diámetro ecuatorial de 12.753 km., Y el diametro polar de 12.710 km. - La circunferencia del ecuador tiene 40.077 km., y la de los Polos contra 40.000 km. - La densidad del planeta es de 5,5.
- La masa es de 5.875 trillones de toneladas.
- La superficie de la tierra es de 510 millones de kilómetros cuadrados de los cuales 199 corresponden
a las tierras emergidas y los 361 restantes a los océanos y mares interiores.
En cuanto al relieve la altura mayor es el monte Everest con 8.000 metros aproximadamente y la depresión más importante podría ser la fosa de Swire, cerca de Filipinas con algo más de 10.000 metros de profundidad. 4.7.2.- CLASIFICACION DE ROCAS SEDIMENTARIAS
Para clasificar las rocas sedimentarias, se hace de suma importancia observar sus propiedades físico- químicas y texturales, con ello lograremos una buena identificación e incluso indagar el origen de esta y los procesos que la convirtieron en la roca que observamos hoy. A partir de ello podemos a groso modo reconstruir su historia e interpretar sus posibles ambientes depositacionales. Para ello debemos:
a.- Observar Aspecto Externo. Describiendo color de la muestra (fresco y meteorizado), presencia de fósiles, arreglo geométrico de los constituyentes, tamaño de los granos, y si se puede determinar mediante observación, el contenido mineral.
b.- Aplicar HCl al 10%. Para determinar el porcentaje de carbonato de calcio, a mayor efervescencia más calcárea la muestra estudiada.
c.- Aquellas rocas que sean catalogadas como SILICICLÁSTICAS se deben clasificar texturalmente según el criterio el cual hace referencia al tamaño del grano.
d.- Reportar el nombre de la roca según sus características practicas e investigar las características teóricas para cada familia estudiada. Nota: consultar libros de geología física, geología general, petrología, petrología de rocas sedimentarias, sedimentología, etc.
Las Rocas Sedimentarias cubren aproximadamente un 70% de la superficie terrestre y la mayoría de los fondos oceánicos. En los continentes alcanzan espesores promedios de 1,8 Km; mientras en las cuencas oceánicas 0,3 Km. Dentro de las rocas sedimentarias, las más abundantes son las lutitas (65%), luego las areniscas (20%), rocas carboníferas (10%) y finalmente conglomerados, fosforitas, evaporitas, etc. (5%). El estudio de las rocas sedimentarias se hace a través de su TEXTURA, COMPOSICIÓN y ESTRUCTURAS SEDIMENTARIAS.
4.7.3.- TEXTURAS DEPOSITACIONALES
Los sedimentos (que posteriormente originarán rocas sedimentarias) pueden tener dos tipos de texturas: CLÁSTICAS y NO CLÁSTICAS.
La Textura Clástica caracteriza a aquellos sedimentos formados por la acumulación mecánica de partículas detrítica. Esta textura está influenciada por el tamaño y la forma de las partículas originales de minerales y rocas o por los tipos de organismos cuyos esqueletos o conchas se acumulen. Los sedimentos formados por la acumulación de partículas de minerales y rocas se denominan SILICICLÁSTICOS (debido al predominio de silicatos), incluyen las gravas, arenas, limos y arcillas. Aquellos sedimentos formados por la acumulación de restos orgánicos variados (como bivalvos, corales, plantas) se denominan BIOCLÁSTICOS. Las rocas clásticas son las que se componen por más de 50% de partículas detríticas.
La textura No Clástica es generalmente cristalina, se caracteriza por un intercrecimiento de cristales minerales depositados por precipitación química o por evaporación del agua en cuencas de circulación restringida. Entre los sedimentos químicos encontramos Precipitados (óxidos de Fe y Mn; carbonatos de Ca- Mg-Fe; fosfatos de Ca, Fe) y Evaporitas (cloruros de Na, K, Mg; carbonatos de Ca, sulfatos, etc.).
Como vimos, la Diagénesis es el conjunto de procesos que actúan sobre los sedimentos justo desde el momento en que son soterrados y que conllevan a su transformación gradual a roca sedimentaria (proceso conocido como litificación) debido al aumento en la presión y temperatura. La roca sedimentaria generada
puede tener distintos grados de consolidación, desde muy friable a extremadamente dura y compacta. Debido a la gran cantidad de componentes que integran a los sedimentos, cada uno de ellos responde de modo distinto a la diagénesis, lo cual hace que el proceso sea de gran complejidad.
3.1.- Rocas Clásticas
Sedimento. Materiales sin cohesión primaria formados por la depositación de partículas de minerales o de roca, conchas o esqueletos de animales, algas, corales y restos vegetales, o por la precipitación química de sales disueltas en el agua.
Clasto. Fragmento de roca que ha sido transportado, por procesos volcánicos o sedimentarios
Sedimentos clásticos. Son aquellos sedimentos depositados por sedimentación física, la cual ocurre cuando termina el transporte del material, debido a una disminución de la energía de los agentes de transporte, por ejemplo: disminución de la fuerza del viento, culminación del movimiento de una masa de hielo o disminución de la energía de un río. Esta sedimentación se puede considerar como un proceso gravitacional.
Las sedimentitas detríticas o clásticas se componen de fragmentos de rocas y minerales, que se han formados a partir de rocas anteriores a causa de su erosión, han sido transportados por agua, viento o hielo y finalmente almacenadas mecánicamente. Las rocas clásticas entonces se puede definir como un conjunto de fragmentos. En el caso que los fragmentos son petrográficamente iguales se habla de una roca clástica monomicta, sí son diferentes se habla de una roca polimicta. El cemento y la matriz es el pegamento que junta los clastos.
• Tamaño.
Las rocas clásticas o detríticas se clasifican según el grano de los fragmentos que las componen. Se ha fijado un límite arbitrario (2 mm de diámetro), por debajo del cual los componentes se denominan arena y por encima grava. Cuando las arenas están cementadas se denominan areniscas. Cuando las gravas están cementadas se denominan conglomerados. Cuando las arenas o areniscas son de tamaño muy fino (diámetro inferior a 0,06 mm) se pasa a limos y arcillas –también llamadas lutitas– caracterizados por su composición mineralógica especial (mineral de arcilla) resultante de la alteración de los feldespatos.
Cuando los productos de la erosión dejan de estar en suspensión en los medios de transporte (agua, hielo o aire) se depositan por la acción de la gravedad. Estos depósitos superficiales son llamados sedimentos clásticos. En la superficie de la Tierra existen zonas más apropiadas que otras para que se realice el proceso de sedimentación. Las primeras serían las zonas más elevadas, donde los agentes erosivos y de transporte desplazan rápidamente los residuos de la destrucción mineralógica. Las segundas serian las zonas deprimidas, donde los agentes transportadores pierden su energía y permiten la deposición de la carga que arrastran.
Las rocas sedimentarias clásticas están hechas de fragmentos de otras rocas llamadas sedimentos. Cristales minerales llamados cemento, mantienen juntos a los sedimentos. Hay muchos tipos diferentes de rocas sedimentarias clásticas. Para identificar qué tipo de roca tienes, necesitarás formular las respuestas de estas preguntas:
¿Cuán grandes son los sedimentos?
¿Son todos los sedimentos, aproximadamente, del mismo tamaño? ¿Los sedimentos son de forma redondeada o angular?
Probablemente necesites usar una lupa para poder ver a los pequeños granos de sedimentos.
Diferentes tipos de rocas se forman en diferentes medio ambientes. Por ejemplo, la arenisca, una roca sedimentaria hecha de granos de arena, se puede formar en una playa, o desierto de dunas de arena. La
pizarra, una roca sedimentaria hecha de barro y arcilla, puede formarse en pantanos, en el fondo de los lagos y demás medio ambientes pantanosos. El conglomerado, una roca sedimentaria hecha de grava y arena, se puede formar del sedimento proveniente del fondo de corrientes.
División textural microscópica de las rocas Sedimentarias clásticas dendríticas (según su tamaño)
La Catedral de Roca de Arizona está hecha de una roca clástica llamada arenisca.
Esta rocas tienen más de 250 millones de años, y actualmente están siendo desgastadas y
erosionadas por el clima y el agua.
En las depresiones continentales se acumulan los sedimentos clásticos resultantes de la erosión en los macizos montañosos, los cuales se distribuyen –según su tamaño – a distancias graduales de su origen en: (1) aluviones, (2) arenas y (3) limos y arcillas (véase Figura 5).
Figura 5. Depósitos de sedimentos clásticos en depresiones continentales
Leyenda: 1) Aluviones, 2) Arenas, 3) Limos
En las costas, la naturaleza de los sedimentos clásticos depositados depende de su distancia al litoral de donde proceden y de la profundidad del mar. A medida que aumenta la profundidad del mar y a mayor distancia de la costa, los materiales son depositados de la manera siguiente: (1) bloques de rocas desprendidos del acantilado, (2) gravas. (3) arenas y (4) limos y arcillas (véase Figura 6). En los ríos, que son corrientes de agua estabilizadas, se realizan acciones de erosión, transporte y sedimentación de una forma regular.
Figura 6. Distribución de los sedimentos en la región litoral
Leyenda: 1) Bloques desprendidos de los acantilados, 2) Gravas, 3) Arenas, 4) Limos y arcillas.
En las cabeceras de los ríos y en las faldas de las montañas, debido a la gran pendiente o gradiente que presentan sus cursos y a la gran cantidad agua, puede ocurrir en determinadas ocasiones la sedimentación de trozos de rocas muy grandes. La zona media, las faldas de montañas y la desembocadura son zonas en las cuales el gradiente de altura comienza a disminuir hasta extinguirse. El valle en estas zonas por lo general se amplía a medida que avanza hacia la desembocadura. Los ríos tienden a depositar su carga, debido a la disminución de la velocidad de la corriente, perdiendo su acción erosiva. A medida que el río avanza en el valle y éste se amplía en terrenos homogéneos, el río no sigue una línea recta, sino que presenta un cauce ondulado lateralmente formado meandros. (Véase Figura 7).
Figura 7. Formas de deposición en el valle de un río.
Los cambios de las condiciones meteorológicas que regulan la carga de agua de los ríos y –por consiguiente– su poder erosivo y de transporte, modifican la pendiente de sus cauces y con ellos su poder, que se revela en la historia del valle en sus cursos altos en forma de secciones cerradas, en las bajas en forma de secciones abiertas y amplias.
Cuando los ríos emergen plenamente, cargados de material y causando erosión en las amplias depresiones de pendiente suave, comienzan a depositar en la desembocadura parte de su carga en forma cónica o de banco. Al continuar su curso lineal ondulado (meandro) en la depresión, sigue depositando el material más
fino de su carga y rellenando la depresión, formándose de esta manera los yacimientos de gravas y arenas en los bordes de la depresión, y los yacimientos de arena y arcillas en la depresión.
Las rocas sedimentarias clásticas son: a.- Arena
Arena es una denominación que se refiere técnicamente a los granos de cuarzo con pocas impurezas de feldespato, mica y óxido de hierro. Existen también arenas negras (magnetita y titanífera), arenas coralinas, arenas selenitas y otras. Las dimensiones de los granos de arena oscilan entre 0,06 y 2 mm de diámetro, la arena gruesa oscila entre 0,6 y 2 mm y la arena fina entre 0,06 y mm. La grava está formada principalmente por guijarros y granos de cuarzo, aunque también comprende guijarros de otras rocas y minerales. Tanto la arena como la grava son de orígenes detríticos. La grava oscila entre 2 y 8 mm.
En el Cuadro 3 se muestran los principales usos de la arena.
Cuadro 3. Principales usos de la arena.
Uso Porcentaje (%)
Construcción 50
Pavimentación 30
Balasto 1
Vidrio 5
Arena para motores 3
Abrasivos 1
Modelado 7
Otros 3
Total 100
La arena y la grava se presentan en capas sedimentarias, en lentes y bolsas, en la superficie cercana e interestratificadas con otras capas sedimentarias. Se encuentran formando depósitos fluviales o de llanuras de inundación, depósitos de playa, depósitos por el viento, dunas de arena del desierto y en capas sedimentarias marinas o de agua dulce. Los sedimentos de arenas, gravas y arcillas ocurren principalmente en los siguientes medios ambientales de deposición y que pasemos ahora a detallar cada uno de ellos.
a) Fluvial b.- Litoral, c.- Eólico d.-Glacial.
En el medio fluvial (a) el agente principal en la formación de los yacimientos de material clástico es el río, cuya pendiente rige el tipo de material que se forma y deposita. En las fuentes o cabeceras –parte alta de los valles– debido a la gran pendiente que presentan y la gran cantidad de agua que pueden llevar, en determinadas ocasiones los ríos serán capaces de arrancar y transportar fragmentos de roca de gran tamaño que depositarán sobre el lecho. A medida que la corriente de agua del río pierde impulso en este primer tramo, su acción es fundamentalmente erosiva. Al descender e ir perdiendo gradiente, por su carácter erosivo el río ensancha el valle, llegando a un punto en que el valle puede llegar a ser amplio y extenso. En esta zona el río deposita progresivamente con la disminución del gradiente un gran volumen de productos detríticos, ya que el agua que baja de la zona alta a gran velocidad tiene mucha carga y al experimentar una disminución en la velocidad proporcional a la disminución del gradiente, tiende a depositar su carga más aquella que añade la erosión del río en el trayecto.
Cuando el río desemboca en una zona llana a otro valle desde un río colector, deposita el material clástico en forma de cono o abanico. Cuando el río llega a la zona baja, a las amplias depresiones o llanuras,
generalmente no sigue un curso recto, sino que presenta un cauce ondulado letalmente, dando lugar a la formación de meandros con la deposición del detrito fino que transporta, como arena fina, arcilla y limo. En resumen, un río que posea un amplio valle ha sido lo suficientemente importante para erosionar, transportar y depositar gran cantidad de material clástico; así, es una zona ideal para investigar la presencia de yacimientos de grava y arena a lo largo de su curso, y de arena fina y arcilla en la zona llana (véase Figura 8).
Figura 8. Perfiles transversales del valle
Figura 9. Formas de deposición en el litoral (arenas y gravas).
El medio litoral (b) o de playa se extiende desde la línea de pleamar hasta la de bajamar. Los sedimentos están sumergidos durante un cierto tiempo, alternando con una exposición subaérea debido al ciclo de mareas. La playa está formada por el rompimiento de las olas contra la costa. En una playa se pueden distinguir una serie de zonas a lo largo de su perfil normal en la costa: el acantilado, la plataforma de abrasión y la barra arenosa. En resumen, este medio posee un gran volumen de productos clásticos, cuyo tamaño puede variar desde cantos grandes y bloques hasta limos y arcillas, dependiendo de la intensidad del oleaje y la corriente marina en la zona.
El medio eólico (c) ocurre en regiones desérticas con clima árido. El aire en movimiento es el agente de transporte de los materiales clásticos. Por consiguiente, el tamaño es el principal factor, es decir, el factor selectivo, ya que sólo los materiales muy finos son los transportes en suspensión y los gruesos por saltación. Las gravas no pueden ser movidas. La selección natural es el proceso de una serie de acumulaciones de materiales de gran uniformidad. En cuanto a tamaño, pueden distinguirse los siguientes: (a) dunas de granos tamaño arena, (b) zonas de cantos y fragmentos de gravas que el aire no ha podido arrastrar y (c) suelo rocoso que presenta la roca viva a la abrasión. La duna es la forma general que tiene una acumulación de materiales por este transporte (corrientes de aire). La zona de cantos es una especie de manto donde los fragmentos presentan un pulido especial por la acción que produce la arena en suspensión al chocar entre ellos. El volumen y la gran extensión de estos tipos de yacimientos eólicos son considerables, sobre todo en los tamaños finos.
Los depósitos glaciales (d) son aquellos en que el hielo y el agua producida por una acción secundaria del