RED NACIONAL UNIVERSITARIA
SYLLABUS
Facultad de Ciencias y Tecnología
Ingeniería de Gas y Petróleos
CUARTO SEMESTRE
UDABOL
UNIVERSIDAD DE AQUINO BOLIVIA Acreditada como PLENA mediante R. M. 288/01
VISION DE LA UNIVERSIDAD
Ser la Universidad líder en calidad educativa.
MISION DE LA UNIVERSIDAD
Desarrollar la Educación Superior Universitaria con calidad y competitividad al
servicio de la sociedad.
SYLLABUS
Asignatura: ESTRATIGRAFIA Y SEDIMENTACION
Código: GLG 216
Requisito: GLG 206 Carga Horaria: 80
Créditos: 4
I.- OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA:
• Establecer la importancia y aplicabilidad de la Estratigrafía y Sedimentación en la Carrera de Ingeniería en Gas y Petróleo.
• Entregar los fundamentos de la Estratigrafía, describiendo sus unidades y clasificación de ellas y finalmente enseña el trabajo estratigráfico
• Interpretar la Estratigrafía y Sedimentación
• Desarrollar en los alumnos la capacidad para identificar e interpretar la Estratigrafía y Sedimentación como posición especial de las rocas de la corteza y comprender su significado e importancia geológica, económica y Petrolífera.
• Evaluar, mediante reconocimiento los diferentes sedimentos, los ambientes sedimentarios y las facies sedimentarias y asociaciones litológicas y su relación con la tectónica.
• Conocer los mapas estratigráficos y de sedimentación
• Utilizar brújulas, notaciones y GPS, en el estudio de la materia. II. PROGRAMA ANALÍTICO DE LA ASIGNATURA
UNIDAD I: PRINCIPIOS Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LA ESTRATIFICACION Y SEDIMENTOLOGIA
TEMA 1: DEFINICION, CONCEPTOS Y OBJETIVOS Generalidades
1.1.1 Introducción
1.1.2 Definición y concepto. Estratigrafía y Sedimentología. 1.1.3 Historia de la Estratigrafía
1.1.4 Objetivos de la Estratigrafía y Sedimentología 1.1.5 Relaciones con Otras Ciencias
TEMA 2: PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LA ESTRATIGRAFIA
1.2.1 Principio de la Horizontalidad Original y Continuidad Lateral de los Estratos
1.2.2 Principio de la Superposición
1.2.3 Principio del Uniformitarismo o Actualismo
1.2.4 Principio de la sucesión Faunística o de la Correlación 1.2.5 Principio de la Simultaneidad de Eventos
1.2.6 La Naturaleza del Registro Estratigrafico TEMA 3: PROCESOS SEDIMENTARIOS
Generalidades 1.3.1 Procesos Sedimentarios 1.3.2 Meteorización 1.3.3 Erosión • Ambiente Fluvial • Ambiente Eólico • Ambiente Glacial 1.3.4 Sedimentación 1.3.5 Litificación y Diagénesis TEMA 4: MEDIOS SEDIMENATRIOS
Introducción
1.4.2 Elementos y Factores del Medio 1.4.3 Clasificación de Medio Sedimentarios
UNIDAD II: METODOS DE ESTUDIO ESTRATIGRAFICOS Y SEDIMENTOLOGICOS
TEMA 5.- PROPIEDADES DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS
Introducción
2.5.1. Antecedentes Teóricos
2.5.2. Análisis Granulométrico de Sedimentos 2.5.3. Características Texturales de Sedimentos
a) Forma, Redondeamiento y Esfericidad b) Rasgos Superficiales
c) Tamaño de Grano d) Selección e) Fabrica
f) Relaciones entre Granos g) Orientación
h) Porosidad y Permeabilidad 2.5.4. Otras Características 2.5.5. Planteamiento Metodológico
a. Fase de Reconocimiento y Planteamiento
b. Fase de Observación, Descripción y Sistematización c. Fase de Interpretación
UNIDAD III: UNIDADES ESTRATIGRAFICAS
TEMA 6.- CLASIFICACION DE UNIDADES ESTRATIGRAFICAS 3.6.1 Introducción
3.6.2. Clasificación de Unidades Estratigráficas. A. Unidades Observables A. 1. Unidades Litoestratigraficas A. 2. Unidades Bioestratigraficas B. Unidades Inferenciales B. 1. Unidades Geocronologicas B. 2. Unidades Cronoestratigraficas
UNIDAD IV. ESTUDIO DE LAS DIFERENTES ROCAS SEDIMENTARIAS TEMA 7.- ROCAS SEDIMENTARIAS
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
UNIDAD IV. ASOCIACIONES LITOLOGICAS
TEMA 8.- ASOCIACIONES LITOLOGICAS NATURALES 4.8.1.- Introducción
4.8.2.- Observaciones esenciales
4.8.3.- Interpretaciones de las asociaciones litológicas 4.8.4.- Asociaciones clásticas
UNIDAD V: ANALISIS TECTONICO Y CUENCAS SEDIMENTARIAS TEMA 9.- ANÁLISIS TECTONICO DE CUENCAS SEDIMENTARIAS 5.9.1.- Introducción
5.9.2.- Metodología 5.9.3.- Análisis de facies
5.9.4.- Estratigrafía de secuencias
5.9.5.- Otras metodologías en el análisis de cuencas 5.9.6.- Importancia de análisis de cuencas
5.9.7.- Análisis de cuencas sedimentarias, una línea de investigación poco explorada
III.- BIBLIOGRAFIA BASICA Y COMPLEMENTARIA
GEOBOL. SERVICIO GEOLOGICOS DE BOLIVIA, Pereira, Bascope Gastón. La Paz Bolivia
Estratigrafía y Sedimentación. Krumbein. W.C. Aloss, L.L. Hispano Americana México 1969 Los Fósiles guías de Bolivia. Index fossils of Bolivia. Branisa, Leonardo. La Paz Bolivia 1969
SERGEOTECMIN - YPFB, "Mapa Geológico de Bolivia”, 2001
Prefectura Dptal. de Oruro, “Mapa de provincias Políticas de Bolivia” 2003
IV. PLAN CALENDARIO ESTRATIGRAFIA Y SEDIMENTACION GLG 216
SEMANA ACTIVIDADES ACADÉMICAS OBSERV.
1ra. 11-mar 16-mar Avance de materia Tema 1
2da. 18-mar 23-mar Avance de materia Tema 1
3ra. 25-mar 30-mar Avance de materia Tema 2
4ta. 01-abr 06-abr Avance de materia Tema 3
5ta. 08-abr 13-abr Avance de materia Tema 3 Inicio Evaluación Parcial Primera Presentación de Notas 6ta. 15-abr 20-abr Avance de materia Tema 4 Conclusión Primera Evaluación Parcial Presentación de Notas 7ma. 22-abr 27-abr Avance de materia Tema 4
8va. 29-abr 04-may Avance de materia Tema 5
9na. 06-may 11-may Avance de materia Tema 5
10ma. 13-may 18-may Avance de materia Tema 6
11ra. 20-may 25-may Avance de materia Actividades de Campo Primera Incursión 12da. 27-may 01-jun Avance de materia Tema 6 Inicio Evaluación Parcial Segunda Presentación de Notas 13ra. 03-jun 08-jun Avance de materia Tema 7 Conclusión Segunda Evaluación Parcial Presentación de Notas 14ta. 10-jun 15-jun Avance de materia Tema 7
15ta. 17-jun 22-jun Avance de materia Tema 8
16tta. 24-jun 29-jun Avance de materia Actividades de Campo Segunda Incursión 17ma. 01-jul 06-jul Avance de materia Tema 9
18va. 08-jul 13-jul Inicio Evaluación final Presentación Notas de 19na. 15-jul 20-jul Conclusión Evaluación final Transcripción Notas de 20va. 22-jul 27-jul Evaluación de Segundo Tueno / Cierre de Gestión Transcripción Notas de 21ra. 29-jul 31-jul Cierre de Gestión
FERIADOS 29 DE MARZO (Viernes) Viernes Santo 01 DE MAYO (Miércoles) Día del Trabajo 30 DE MAYO (Jueves) Corpus Christi
1° evaluación parcial Fecha Nota 2° evaluación parcial Fecha Nota Examen final Fecha Nota APUNTES
WORK PAPER # 1
PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD
No. DE PROCEDIMIENTO: No. DE HOJAS: 15
ELABORÓ: Ing. Edwin G. Mancilla Gómez CÓDIGO: GLG 216
TÍTULO DEL WORK PAPER:
PRINCIPIOS Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LA ESTRATIFICACION Y SEDIMENTOLOGIA
DPTO.: Facultad de Ingeniería
DESTINADO A:
DOCENTES ALUMNOS X ADMINIST. OTROS
OBSERVACIONES: Ingeniería de Gas y Petróleos – ESTRATIGRAFIA Y SEDIMENTACION, Unidad I
FECHA DE DIFUSIÓN: Marzo 2013
UNIDAD I: PRINCIPIOS Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LA ESTRATIFICACION Y SEDIMENTOLOGIA
TEMA 1: DEFINICION, CONCEPTOS Y OBJETIVOS Generalidades
1.1.6 Introducción
1.1.7 Definición y concepto. Estratigrafía y Sedimentología. 1.1.8 Historia de la Estratigrafía
1.1.9 Objetivos de la Estratigrafía y Sedimentología 1.1.10 Relaciones con Otras Ciencias
Generalidades.-
Las ciencias de la tierra, en especial la geología tiene gran influencia en el desarrollo de la sociedad, la misma fue creciendo paulatinamente, de las aplicaciones tradicionales más conocidas como son la investigación, exploración y explotación de los recursos naturales como los minerales, petróleos a estudios completos de obtención de aguas subterráneas. Actualmente la importancia de la geología abarca en el planteamiento, diseño y construcción de las obras de ingeniería. En síntesis, el estudio de la influencia de la misma como componente fundamental del "medio físico" sobre el que se desarrollan los procesos naturales cuyo estudio ha adquirido en nuestros días una importancia extraordinaria.
En nuestro caso en la carrera de Ingeniería Petrolera, las materias Geológicas juegan un papel esencial en el aprendizaje de los alumnos, porque en el transcurso de sus estudios adquieren diversos conocimientos que sirve para un buen desempeño profesional.
De acuerdo a los antecedentes, “El Ingeniero Petrolero debe tener la capacidad de interpretar los datos recibidos de parte de los Geólogos, Geofísicos, Químicos y Físicos, y desarrollar métodos óptimos para el desarrollo de los yacimientos haciendo uso de todas las tecnologías que tenga al alcance.”
1.1.1 INTRODUCCION
La Estratigrafía pretende conocer los fenómenos acaecidos en la superficie de la Tierra en cada momento y lugar a partir de la observación e interpretación de las rocas estratificadas. Es decir, la Estratigrafía no sólo trata de la sucesión y relaciones cronológicas originales de los estratos, sino también de su forma, distribución, composición litológica, contenido fósil, propiedades geoquímicas y geofísicas.
1.1.2 DEFINICION Y CONCEPTO ESTRATIGRAFÍA.
En resumen, estudia todas las características, propiedades y atributos de las rocas “como estratos”, de la interpretación de su ambiente de formación o modo de origen y de su historia geológica.
Es fútil tratar de estudiar la estructura de las formaciones sedimentarias plegadas y falladas, sin poseer un conocimiento de Estratigrafía, esa fase de la geología que trata de la secuencia en la cual las formaciones han sido depositadas. La sedimentación, que trata de la deposición de las rocas estratificadas, puede ofrecer muchas evidencias sobre los acontecimientos tectónicos en áreas a adyacentes a las cuencas en las cuales se acumula las rocas sedimentarias
SEDIMENTOLOGIA
Estudio de los sedimentos y su formación. Sedimentos son los depósitos que se forman a la superficie de la tierra y en el fondo del mar. La formación de sedimentos en grandes partes depende de acciones físicas y
químicas presentes en la transición roca -atmósfera y roca - agua. Los procesos sedimentológicos ocurren sin la acción de altas presiones y temperaturas. La sedimentología empieza con el desgaste de una roca sólida, su transporte y termina con su deposición y diagénesis como roca nueva sedimentaria.
ESTRATO y LÁMINA
El término estrato fue introducido en la geología por Steno en el siglo XVII como la capa de sedimentos limitada por supuperficie Horizontales con continuidad lateral y que equivale a una unidad de tiempo de depósito. (Esto sirvió para definir el principio de horizontalidad original y continuidad lateral de los estratos). Naturalmente, el concepto de estrato ha sido definido posteriormente repetidas veces, tanto desde el punto de vista geométrico como genético, pero sin llegar a mejorarlo apreciablemente.
Una definición que combina ambos puntos de vista sería: “Un estrato es un nivel (generalmente tabular) de roca o sedimento, con litología homogénea o gradacional, que se depositó durante un intervalo de tiempo definido”.
Un término muy relacionado con el de estrato es la LÁMINA, aunque son conceptos diferentes. Algunos autores solamente los diferencian por su espesor (inferior a 1 cm como lámina y superior como estrato). Sin embargo, otros prefieren establecer además una diferencia conceptual; la lámina está subordinada al estrato. De este modo la lámina se define como una capa de espesor inferior al centímetro diferenciada dentro de un estrato.
Las láminas se ponen de manifiesto por diferencias en la composición, textura o color de la roca. La lámina es la división de orden menor posible reconocible en las rocas estratificadas.
Fig. 1.- Tipos de Superficies de Estratificación
Estratificación: Disposición en estratos de los sedimentos, rocas sedimentarias y algunas metamórficas.
Laminación: Disposición sucesiva de láminas dentro de un estrato. Puede ser: Paralela o Cruzada.
1.1.3. HISTORIA DE LA ESTRATIGRAFIA
Ciencia geológica que tiene dos enfoques diferentes y complementarios: el científico, cuyo objetivo es la ordenación temporal e interpretación genética de los materiales y el aplicado, cuya finalidad es localizar recursos naturales explotables y más recientemente, contribuir a la planificación de la conservación del medio ambiente. (Vera, 1994)
Fig. 2.- Desarrollo de la Estratigrafía a partir del siglo XVII 1.1.4. OBJETIVOS DE LA ESTRATIGRAFIA Y SEDIMENTOLOGÍA
Para determinar los objetivos del Estratigrafía y Sedimentología es necesario hacer un recuento del nacimiento y desarrollo de la Estratigrafía, que se inicia con la Publicación por GRABAU (1913) del “Primer tratado de Estratigrafía” que a partir de 1917 se empiezan a utilizar los métodos radiométricos para dataciones absolutas. El desarrollo de la exploración petrolífera entre 1920 y 1940, conlleva una espectacular evolución en litoestratigrafía y análisis de cuencas, al incorporar los métodos de geología del subsuelo (sísmicos, magnéticos, etc.) y de geología marina.
A partir de 1950, la evolución alcanzada por la Estratigrafía permite constatar dos tendencias, que han tenido distinto grado de aceptación:
• Por una parte, la tendencia “clásica” (escuela francesa, europea) que sigue la línea de GIGNOUX (Géologie Stratigraphique, 1960) al dar un enfoque eminentemente histórico y agrupar en una sola disciplina la Estratigrafía, la Paleogeografía y la Geología Histórica.
• Por otro, la tendencia “moderna” (escuela norteamericana) con un enfoque más dinámico de análisis de facies e interpretación de la geometría de los cuerpos sedimentarios.(DUNBAR y RODGERS,1957; WELLER (1960);..., HALLAM (1981), etc.
Luego se este proceso se identifican los principios para finalmente poder conocer los siguientes objetivos:
Fig. 3.- Objetivos de la Estratigrafía
a.- Identificación y caracterización de materiales Levantamiento de series estratigráficas con separación de tramos en función de los parámetros de las “facies”.
b.- Delimitación de unidades litoestratigráficas.- En función de los criterios de polaridad vertical y lateral.
c.- Ordenación relativa y relaciones de las unidades. - Definidas, deduciendo la continuidad o discontinuidad de los procesos que las originaron. d.- Interpretación de la génesis de las unidades.- A partir de las facies y asociaciones de facies, definir las secuencias características y según “modelos de facies” interpretar medios de sedimentación (Sedimentología). e.- Establecimiento de la serie estratigráfica local.- Geometría de los cuerpos sedimentarios y relaciones.
f.- Correlaciones de series.- A nivel de cuenca sedimentaria g.- Datación de los materiales y definición de unidades bio y crono- estratigráficas.
h.- Análisis de cuencas.- Evolución de la cuenca y marco paleogeográfico.
1.1.5. RELACIONES CON OTRAS CIENCIAS
UNIDAD I: PRINCIPIOS Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LA ESTRATIFICACION Y SEDIMENTOLOGIA
TEMA 2: PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LA ESTRATIGRAFIA
1.2.1 Principio de la Horizontalidad Original y Continuidad Lateral de los Estratos 1.2.2 Principio de la Superposición
1.2.3 Principio del Uniformitarismo o Actualismo
1.2.7 Principio de la sucesión Faunística o de la Correlación 1.2.8 Principio de la Simultaneidad de Eventos
1.2.9 La Naturaleza del Registro Estratigrafico
1.2.1 PRINCIPIO DE LA HORIZONTALIDAD ORIGINAL Y CONTINUIDAD LATERAL DE LOS ESTRATOS. Este principio, emitido por Steno, determina que los estratos en el momento de su depósito son horizontales y paralelos a la superficie de depósito (horizontalidad original) y quedan delimitados por superficies planas que muestran continuidad lateral. Existen algunas excepciones a este principio general, ya que algunos estratos se disponen paralelos a la superficie de depósito pero no totalmente horizontales, sino con una cierta inclinación original.
Foto 1.- Estratificación del Gran Cañón
“Los estratos se depositan en general en una posición
horizontal”
1.2.2. PRINCIPIO DE LA SUPERPOSICIÓN
“En una secuencia no deformada de rocas sedimentarias, cada estrato es más antiguo que
el que tiene por encima y más moderno que el que tiene por debajo”
Planteado por Steno en el siglo XVII y desarrollado por Lehmann un siglo más tarde, determina que en una sucesión de estratos, poco o nada deformados, los más bajos son los más antiguos y los más altos los más modernos.
También presenta algunas excepciones, como en discontinuidades asociadas a erosiones de materiales previos, en las que los materiales más recientes se depositan en huecos excavados en los materiales más antiguos.
1.2.3 PRINCIPIO DEL UNIFORMISMO O ACTUALISMO
Planteado por Hutton en el siglo XVIII y desarrollado por Lyell en las primeras décadas del XIX, establece que los procesos que han tenido lugar a lo largo de la Historia de La Tierra han sido uniformes y semejantes a los actuales.
Las excepciones que plantea este principio son, que los procesos (incluso los actuales) no son exactamente uniformes, varían en ritmo e intensidad. Además hay organismos que pueden intervenir en los procesos sedimentarios que han ido cambiando de manera no cíclica, de acuerdo con la teoría de la evolución, y que, por tanto, el fenómeno no se puede volver a reproducir exactamente.
Foto 2.- Paisaje de rocas sedimentarias
“El presente es la llave del pasado”. Su versión moderna es el Actualismo, (John Plafair, amigo de
Hutton desde 1802): “...los ríos, las rocas, los mares y los continentes han cambiado en todas sus partes; pero las leyes que describen estos cambios y las reglas a las cuales
están sujetos, han permanecido invariablemente iguales”.
1.2.4 PRINCIPIO DE LA SUCESIÓN FAUNÍSTICA O DE LA CORRELACIÓN.
Este principio, planteado por Smith y Cuvier ya en el siglo XIX, establece que en cada intervalo de tiempo de la historia geológica (representado por un conjunto de estratos o por formaciones), los organismos que vivieron y que, por tanto, pudieron fosilizar, fueron diferentes y no repetibles.
“La evolución biológica es un proceso irrepetible, ya que cada especie que ha vivido en el pasado durante un intervalo de tiempo nunca vuelve a aparecer”
Fig. 6.- Especies de fósiles en los estratos
1.2.5 PRINCIPIO DE LA SIMULTANEIDAD DE EVENTOS.
Al contrario de los 3 anteriores, se trata de un principio reciente, emitido en la década de los 80 del pasado siglo.
Se basa en admitir que en la naturaleza ocurrieron fenómenos normales como los vemos en la actualidad pero además otros raros y eventuales que mayoritariamente coinciden con las grandes catástrofes (por ej.: cambios climáticos, grandes terremotos, cambios en el nivel del mar, volcanes, etc.). Estos eventos pueden quedar reflejados en los estratos de muy diversas localidades y son un excelente criterio de correlación.
Fig. 7.- Intrusión Ígnea en los estratos
“Lo que corta es posterior”
1.2.6. LA NATURALEZA DEL REGISTRO ESTRATIGRÁFICO:
El análisis del registro estratigráfico muestra una serie de “enigmas estratigráficos” que corresponden a procesos importantes, muy probablemente eventuales y de gran extensión de área e incluso global, que pueden tener o no registro estratigráfico.
AGER (1973) en su libro “The nature of the stratigraphical record”, reúne y discute una serie de fenómenos de carácter general, con intención crítica y desmitificadora. La discusión de estos procesos “anómalos” tiene cabida en las ideas actuales del “nuevo uniformismo” (catastrofismo actualista). Los
procesos a discusión, son:
a. Independencia relativa entre sedimentación y subsidencia
La mayor parte de la sedimentación, en áreas relacionadas con el continente es lateral más que vertical y no está relacionada necesariamente con la subsidencia. Asimilar espesor de sedimentos con geometría de cuenca (o viceversa) y con subsidencia, no es siempre correcto. El predominio de la acumulación lateral sobre la vertical, limita o impide la utilización de otros principios (Horizontalidad, Continuidad lateral, Sucesión faunística,..).
b. El fenómeno de la persistencia de facies
La extensión de algunas facies, en determinados momentos de la historia geológica, fue tan grande que hay que admitir que ciertos ambientes sedimentarios prevalecieron sobre grandes áreas de la superficie terrestre (proceso anómalo).
En determinadas épocas de la historia de la Tierra, hubo ambientes sedimentarios que prevalecieron sobre zonas muy extensas de la corteza terrestre.
c. La fugacidad del registro fósil
Mientras que algunas facies presentan gran persistencia y extensión, no ocurre lo mismo con las especies fósiles. ¿Qué valor se debe dar a los fósiles, que nos ayudan a establecer la columna estratigráfica y datarla?.
La Paleontología aporta datos que no pueden ser explicados solamente por el “uniformitarismo” (¡ el fósil fugaz!).
d. Más hiatos (huecos) que registro
En una serie estratigráfica el volumen de sedimentos registrado es independiente del tiempo real de sedimentación: “hay más hiatos sedimentarios que registro”.
La sucesión estratigráfica en cualquier lugar de la superficie terrestre, no es más que un registro delgado y fragmentario de los grandes períodos de tiempo de la historia de la Tierra.
e. Estratigrafía catastrófica
Uno de los mayores avances en Estratigrafía y Sedimentología fue aceptar el concepto de “corrientes de turbidez”, que demostraban la existencia de procesos de carácter catastrófico, en contraposición con una sedimentación normal con subsidencia
¿La sedimentación en el pasado fue más rápida y esporádica que en la actualidad? f. Uniformitarismo catastrófico
A la luz de los conocimientos actuales y siglo y medio después de la gran controversia “uniformismo- catastrofismo”, las dos teorías se aúnan y nace el “catastrofismo actualista” (HSÚ, 1983) o “nuevo uniformismo” (BERGGREN y Van COUVERING, 1984) o “neocatastrofismo” (HALLAM, 1989 y AGER, 1993). Los eventos catastróficos pueden haber tenido más importancia que los los largos períodos de evolución gradual.
g. Estratigrafía dogmática y pragmática:
El registro estratigráfico, correspondiente a la historia de la Tierra, se ha dividido en una serie de unidades a partir de grandes sucesos naturales (“revoluciones”) detectables por el hombre. Estas unidades están comprendidas entre límites definidos en localidades consideradas como “tipo”. La decisión del establecimiento de los límites suele ser arbitraria, tanto si se logra por “dogmatismo” (“golden spike”), como si se hace por “pragmatismo” (votación).
No se pueden tomar decisiones arbitrarias (aunque sean a mano alzada y por unanimidad), para definir límites y unidades estratigráficas.
5.- TÉRMINOS DE ESTUDIO
sedimentarias con el fin de conocer la naturaleza, orígen y disposición de las rocas estratificadas, la correlación y la ordenación temporal, tanto de materiales como procesos “.
Sedimentología “Estudio de los ambientes sedimentarios actuales, los procesos que actúan en los mismos y las características de los sedimentos en su secuencia natural, para compararlos con las secuencias antiguas y poder llegar a una interpretación paleoambiental”
Paleontología; La ciencia que estudia los seres vivos de épocas pasadas con objeto de reconstruir la constitución y la forma de vida de esos animales y plantas para sí elaborar una ordenación sistemática de los mismos y una datación de su desarrollo.
Tectónica: Parte de la Geología que se ocupa de la estructura de la corteza terrestre, en especial de las líneas de perturbación, plegamiento, etc., y de los movimientos que son causa del relieve superficial de la corteza (epirogénesis, orogénesis, sismos, tectogénesis)
Geología estructural: Se estudia la estructura y el desarrollo de la Tierra, especialmente la parte accesible de la corteza terrestre.
Magmatismo; Son las rocas de origen magmático que aparecen en el mapa Geologico de acuerdo a su génesis, edad y composición petrográfica.
Petrología.- Ciencia que estudia la génesis de las rocas o petrogénesis.
Fósil.- Se aplica a organismos y substancias orgánicas que se han petrificado por haber permanecido enterradas durante periodos de tiempo muy largos
Edafología - Pedología.- Ciencia que se ocupa del estudio del suelo, formación, estructura, etc. Pedología. Estudia la composición de los suelos y de las propiedades; Clasificación (pedología general); génesis (pedología genética); distribución (pedología geográfica); y cultivos de los mismos.
Fisiografía, es el estudio de la superficie de la tierra, para el geólogo estructural que estudia regiones de la actividad tectonica reciente, donde la topografía es una expresión bastante directa de la estructura. Aun en aquellas áreas donde la evolución tectonica ceso hace mucho tiempo, fisiográfica puede dar indicios importantes al geólogo estructural. La geofísica, la aplicación de la física a los problemas terrestres, se ha empleado con éxito en la resolución de muchos tipos de problemas estructurales. Además, es una fuente de nuestra información sobre el interior de la tierra, la fuente de la energía tectonica.
La sismología, es una rama de la geofísica que trata de las terremotos y de la propagación de ondas elásticas a través de la tierra nos da la información mas completa sobre el vasto interior terrestre que yace debajo de la delgada capa superficial visible para el geólogo estructural.
La geoquímica la aplicación de los principios de la química a los problemas de la tierra, es especialmente significativa para el geólogo estructural que se ocupa del tema metamorfismo.
La oceanografía especialmente la fase conocida como la geografía submarina esta descubriendo muchos hechos excitantes sobre la topografía y la compasión de los fondos de los océanos hechos ya están revolucionando nuestra ideas sobre la estructura de la corteza terrestre.
Paleoecología.- Estudia las relaciones existentes entre animales y vegetales fósiles y el medio ambiente que vivieron. Paleogeografia .- Rama de la geología que se ocupa de las condiciones geográficas de las épocas geológicas pasadas Paleoclimatologia.- Rama de la geología que se ocupa de las condiciones climáticas de las épocas geológicas anteriores, obtiene sus datos de la propagación alcanzada por determinados animales y plantas, así como de los distintos tipos de suelo.
Mineralogía Ciencia que se ocupa de la descripción y análisis de los minerales y sus propiedades físicas y químicas, su forma su composición, origen yacimientos mineralogía especial), estudia así mismo las leyes que determinan dichas características mineralogía general)
Bioestratigrafia Datación geológica con ayuda de los fósiles encontrados, cuando estos son muy pequeños, se habla de micro bioestratigrafía.
Facies.- El término facies fue empezado a utilizar por Gressly (1938), se aplica al aspecto que tiene un estrato, al conjunto de características litológicas que presentan un conjunto de estratos y los diferencia de los adyacentes. Luego se observaría que estar características son consecuencia del medio donde se depositaron, y surgen las acepciones genéticas. Facies: conjunto de características litológicas y paleontológicas que permite diferenciar a un estrato o conjunto de estratos de los adyacentes, y que nos aporta datos del medio donde se depositaron. El concepto facies se diferencia del término unidad estratigráfica, en que la unidad se refiere aun volumen de roca medible, y facies no implica una distribución espacial, ni se refiere a un volumen. Las facies se pueden cuantificar (clasificar) por porcentajes, o partiendo de tres aspectos: facies descriptivas o empíricas; facies interpretativas; facies con referencia crono
CronoestratigrafiaRama de la estratigrafía que se ocupa del conocimiento de la edad y la ordenación de las unidades estratigráficas, así como del establecimiento de la escala estratigráfica mundial
Magnetoestratigrafia.- Un cuerpo rocoso caracterizado por presentar características de magnetismo permanente y diferente a los materiales adyacentes. Están basados en el hecho de que los polo magnéticos terrestres han ido cambiando a lo largo de la historia. Estos cambios han sido simultáneos en toda la tierra y por lo tanto pueden ser utilizados como criterio de cronocorrelación
UNIDAD I: PRINCIPIOS Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LA ESTRATIFICACION Y SEDIMENTOLOGIA
TEMA 3: PROCESOS SEDIMENATRIOS Generalidades 1.3.1 Procesos Sedimentarios 1.3.2 Meteorización 1.3.3 Erosión • Ambiente Fluvial • Ambiente Eólico • Ambiente Glacial 1.3.4 Sedimentación 1.3.5 Litificación y Diagénesis GENERALIDADES
De la definición de rocas sedimentarias, donde se indica que son rocas formadas por la acumulación y diagénesis de materiales que fueron transportados y sedimentados (acumulados) en un determinado lugar (cuenca sedimentaria), donde están implícitos los siguientes Procesos:
• Meteorización física y química
• Erosión
• Transporte
• Sedimentación
• Preservación
• Litificación (compactación y cementación) y Diagénesis
Algunas rocas sedimentarias requieren además de otros procesos que involucran la actividad biológica y la precipitación química de minerales. A todos estos procesos se lo conoce como los “Procesos Sedimentarios”
1.3.1. PROCESOS SEDIMENTARIOS.
Los procesos sedimentarios son fenómenos que ocurren en la superficie terrestre, empieza con la destrucción de rocas sólidas por los procesos de meteorización, erosión y el transporte por agentes geológicos (agua, viento, hielo), para luego realizar una deposición o precipitación en una cuenca sedimentaria y como último paso la diagénesis, o sea la formación de rocas sólidas.
Los procesos sedimentarios generalmente son muy complejos y dependen de muchos factores.
1.3.2 METEORIZACIÓN
Destrucción de rocas sólidas a causa de fuerzas químicas, físicas o biológicas que ocurre sobre la superficie terrestre. Generalmente se conoce tres tipos de meteorización:
a. La meteorización mecánica, b. La meteorización química y
c. La meteorización biológica - orgánica. a. Meteorización Mecánica.
La meteorización mecánica depende fuertemente a fuerzas que pueden destruir las rocas en una forma mecánica. Las más importantes serían:
Fig. 9.- Termoclastía
Cambio de la temperatura (Termoclastia). Los minerales aumenten su volumen en temperaturas altas. Los minerales tienen diferentes propiedades a respeto de la dilatación. Entonces durante día y noche los minerales en una roca cambian su volumen en diferentes magnitudes. Eso al final provoca un rompimiento de los contornos entre los minerales. Los factores de este proceso son: Temperatura mínima, temperatura máxima, tipos (color) de los minerales juntos.
Meteorización por helada: Agua que se ubica adentro de una roca (en grietas o poros) aumenta su volumen durante en el momento de congelarse. Las fuerzas desarrolladas durante de este proceso podrían romper una roca. Los factores son: sector con muchos traspasos entre temperaturas positivas y temperaturas bajo cero. Rocas fracturadas o con alta porosidad, presencia de agua. Por ejemplo en la Cordillera de los Andes en 4000m de altura cada noche las temperaturas bajan hacia bajo cero, al día por el sol las rocas
Foto 3.- Hidroclastia
La hidroclastia consiste en la fragmentación de la roca debida a las tensiones que produce el aumento y reducción de volumen de determinadas rocas cuando se empapan y se secan. Normalmente, en este mecanismo la arcilla tiene una importancia decisiva. Los ciclos de humectación y secado son más lentos que los de hielo deshielo, pero más persistentes. La presión ejercida por la arcilla húmeda persiste mientras esté húmeda. Durante la fase seca la arcilla se cuartea, presentando debilidades que pueden aprovechar otros agentes erosivos. La haloclastia consiste en la
fragmentación de la roca debida a las tensiones que provoca el aumento de volumen que se producen en los cristales salinos. Estos se forman cuando se evapora el agua en las que están disueltas. Las sales, que están acogidas en las fisuras de las rocas, presionan las paredes, a manera de cuña, hasta romperlas. En realidad no son los cristales formados los que ejercen la presión suficiente para romper la roca, si no el aumento de volumen de los cristales al captar nuevos aportes de agua, que hacen crecer el cristal.
Fig. 12.- Haloclastia
Foto 4.- Paisaje con meteorización
La corrasión es un proceso de erosión mecánica producido por golpes que producen los materiales que transporta un fluido (aire, agua o hielo) sobre una roca sana. La reiteración de los golpes termina por fragmentar tanto de la roca sana como el proyectil. El resultado es la abrasión (desgaste por fricción) de la roca y la ablación (cortar, separar y quitar) de los materiales.
b. Meteorización Química
La meteorización química incluye todos los procesos con apoyo químico. Lo más conocido es la oxidación, que no solamente destruye autos y rejas, también rocas y minerales. Los factores más importantes de la meteorización química son la presencia de agua, el oxígeno y la temperatura (reacciones químicos corren mejor en temperaturas elevadas). Lo más importantes de la meteorización química son:
El proceso de oxidación se produce por el contacto del aire con las rocas en cuya composición entra minerales que se pueden combinar con el oxígeno: férricos, carbonatos, sulfuros, etc. para formar óxidos e hidróxidos. Es el mecanismo de alteración más generalizado, pero el de menor transcendencia morfológica, ya que no penetra más que unos milímetros. Las rocas oxidadas presentan una patina superficial, del color de oxidación del mineral (rojo en la rubefacción del hierro), que favorece los mecanismos de desagregación y fragmentación.
Foto 5.- Proceso de oxidación
Foto 6.- Yeso (contiene Agua)
La hidratación afecta a las rocas por minerales cuyos compuestos reaccionan con el agua fijando sus moléculas. Afecta a rocas con un metamorfismo débil (esquistos, pizarras) compuestas por silicatos alumínicos que al hidratarse se transforman en arcillas, más sensibles a los agentes erosivos. También afecta a algunas evaporitas, como la anhidrita que se transforma en yeso. La hidratación es más eficaz cuanto mayor es la humedad y la temperatura, y la existencia de una cobertera vegetal.
La hidrólisis es un proceso químico que consiste en el desdoblamiento de una molécula en presencia del agua (concretamente los iones H+, que hacen que el agua se comporte como un ácido débil). La consecuencia es la destrucción de los edificios cristalinos, dando lugar a la progresiva separación y lavado de la sílice, la mica, los feldespatos y cualquier otro elemento que componga la roca. Como consecuencia se forman minerales arcillosos y residuos metálicos arenosos. En ausencia de procesos de transporte (a causa de la existencia de una cubierta vegetal, por ejemplo) no se produce reducción del volumen inicial de la roca. Sin embargo la progresiva transformación de la roca en materiales más porosos va haciendo profundizar el frente de alteración.
c. Meteorización Biológica - Orgánica
La meteorización biológica u orgánica consiste en la ruptura de las rocas por la actividad de animales y plantas. La construcción de madrigueras y la acción de las raíces de los árboles pueden provocar una acción mecánica, mientras que los efectos de la presencia de agua y diversos ácidos orgánicos, así como el aumento del dióxido de carbono, pueden complementar la meteorización alterando la roca. Así pues, los efectos de la meteorización biológica combinan los procesos de disgregación y los de alteración.
Foto 7.- Meteorización por raíces Foto 8.- Meteorización por roedores Factores que influyen en la meteorización:
a) El clima:
Las temperaturas máximas y mínimas (no la temperatura media) Temperaturas bajo cero (0ºC)
Cantidad de precipitaciones b) La roca:
La dureza/ resistencia contra la meteorización Composición mineralógica
Porosidad
Desgaste estructural (fracturamiento)
Durante la meteorización en una roca se cambia el contenido modal de los minerales. La meteorización afecta al primero las plagioclasas, después los feldespatos. Cuarzo se ve como un mineral muy estable. Durante la meteorización se forman minerales nuevos como caolín.
Fig. 14.- Meteorización y transformación de minerales
En este ejemplo se aplicó la meteorización a una muestra de un gneis granítico (roca metamórfica). Al principio la muestra contiene más de 40 % de plagioclasas, 30 % de feldespatos y 30 % de cuarzo. Durante la meteorización al primero la plagioclasas se descompositó, después desapareció el feldespato. Durante todo el proceso se formó un mineral nuevo: el caolín. Entonces la meteorización destruye minerales, pero también se forman minerales nuevos.
Listado de la resistencia de los minerales contra la meteorización:
Cada mineral tiene su resistencia relativa contra la meteorización en comparación de otros minerales.
Fig. 15.- Resistencia de los minerales
Como resultado de la Meteorización se forman los suelos, que se define como un “Material producido por los efectos de meteorización y la acción de plantas y animales sobre las rocas de la superficie de la tierra”.
Normalmente se divide un suelo en tres estratos (horizontes):
• Horizonte A: Capa superior del suelo. Descomposición de materia orgánica con liberación de ácidos. Este ácidos disuelven el aluminio, hierro, calcio y otos elementos químicos para moverse hacia abajo, hacia horizonte B.
• Horizonte B: Zona de acumulación. Generalmente con arcillas y óxidos de hierro.
• Horizonte C: Capa inferior del suelo, sobre la roca sólida no meteorizada. Se compone de trozos de rocas sueltas, ligeramente meteorizados.
Tipo Tschernoziem Tipo Podsol
Existen varios tipos de suelos en el mundo. Los más conocidos son el Podsol y el Tschernoziem. Los factores más importantes de la formación de un suelo son:
A. El clima B. Temperatura
C. Cantidad de precipitaciones D. Tipo de vegetación
E. El tiempo (en años) 1.3.3. EROSIÓN
Se denomina erosión al proceso de sustracción o desgaste del relieve del suelo intacto (roca madre), por acción de procesos geológicos exógenos como las corrientes superficiales de agua o hielo glaciar, el viento o la acción de los seres vivos. La erosión se refiere al transporte de granos y no a la disgregación de las rocas. El material erosionado puede estar conformado por:
• Fragmentos de rocas creados por abrasión mecánica por la propia acción del viento, aguas superficiales, glaciares y expansión-contracción térmica por variaciones estacionales, diurnas o climáticas;
• Suelos, los cuales son creados por la descomposición química de las rocas mediante la acción combinada de ácidos débiles disueltos en agua superficial y meteórica, hidrólisis, ácidos orgánicos, bacterias, acción de plantas, etc.
EROSIÓN DEL AGUA
La erosión, la sedimentación y el transporte pertenecen principalmente a dos factores: a.- Velocidad del agua (velocidad del flujo)
b.- Tamaño de las partículas
Fig. 18.- Tabla de Erosión, transporte y sedimentación
Sedimentación: Generalmente las partículas pequeñas necesitan velocidades pequeñas para sedimentarse. Limo por ejemplo se decanta entre 0,001 cm/ seg, hasta 0,1 cm/seg, gravas se sedimentan con velocidades menores de 10 cm/seg.
La erosión: Partículas pequeñas y partículas grandes necesitan velocidades relativamente altas. Es decir una grava entra a la erosión en flujos de agua alrededores de 100 cm/seg. Partículas pequeñas como Limo fino (0,002 mm) también necesitan velocidades altas (también alrededor de 100 cm/seg.). Esta energía relativamente alta de erosión resulta por la alta fricción entre partículas muy pequeñas. Pero sí flotan una vez en el agua, solo velocidades muy bajas permiten una sedimentación. La arena se erosiona con las velocidades más bajas (entre 10 cm/seg. hasta 30 cm /seg.)
AMBIENTE FLUVIAL (RÍOS) Y ALUVIONES
El ambiente fluvial posiblemente es el ambiente más importante de la tierra firme. La vida de un río desde su manantial hasta la desembocadura es un sistema altamente complejo con un sinnúmero de fenómenos, factores y dependencias. El ambiente se define por la acción de agua en movimiento, por la energía del agua y por el conjunto de erosión, transporte y sedimentación en el mismo ambiente. Además los sistemas fluviales dependen fuertemente de las condiciones climáticas. Los ríos siempre están en cambios. No solamente cambios estaciónales como sequías y deshielos, también cambios del mediano y largo plazo. Por razones didácticas se incluye en el comienzo del ambiente fluvial los depósitos coluviales como el cono aluvial cual siempre está en relación con el sistema fluvial.
Transporte Por gravitación:
Cono aluvial (=aluvial fan). Las rocas destruidas por la erosión/meteorización se mueven cerró abajo en dos maneras:
Lento: (poco centímetros cada año)
Rápido: (en un derrumbe algunos 100 metros en un momento)
La energía del movimiento proviene de la gravitación. El agua solamente mejora el deslizamiento. Los derrumbes tienen muchas veces como impulso una lluvia fuerte o una actividad sísmica. Los movimientos de masas provocan varios problemas para la población o obras infraestructurales. Taludes en movimiento lento muestran un crecimiento de árboles en una forma curvada, porque el árbol quiere mantener su posición. Este fenómeno se llama cabeceo y es un indicador muy importante para detectar deslizamientos lentos en las montañas.
Grandes problemas provocan deslizamientos rápidos en el momento que tapan un valle en total. Se formará un embalse natural que se rompe por las presiones tremendas del agua acumulada.
Fig. 19.- Movimiento de masas Transporte por Agua del Río
La gran mayoría del transporte de materiales hace los ríos del mundo. Cada año todos los ríos del mundo transportan una cantidad de sedimentos de aprox. 10 km3 hacia al mar. Es decir cada segundo llegan 317.000 m3 al mar, sería equivalente que cada minuto 176.000 camiones grandes botan su carga al mar.
Tipos de transporte:
a) En solución: como iónes Na+, Cl-, K+, Ca2+
b) En suspensión: Partículas pequeñas flotantes
c) En saltación: Partículas medianas d) Tracción: Partículas grandes
Fig. 20 Tipos de Transporte Tipos de ríos:
Se puede diferenciar entre tres tipos de ríos principales:
• Un río del tipo braided con varios canales de agua y varios bancos de arena y gravas. El río del tipo braided se encuentra en las montañas o en regiones subpolares. La cantidad de agua puede ser muy variable entre primavera y otoño/invierno.
• Los ríos con meandros se encuentran en los sectores de colinas y llanuras. La inclinación mediana provoca, que el río por sí mismo produce curvas.
• Ríos rectos existen en las llanuras grandes con poca inclinación. Los ríos principalmente son grande con una velocidad del flujo lento.
Fig. 21.- Tipos de ríos
Fig. 22.- Ejemplo de Ambiente Fluvial
El ambiente fluvial: (ejemplo) Cada paisaje se formó por acción de agua y viento. Los ríos hacen erosión, transporte y sedimentación. El tipo de paisaje depende fuertemente del comportamiento del agua. Es decir los factores como inclinación, energía del agua, velocidad del agua, cantidad del agua, tipo de roca, cantidad de precipitación, tipo de vegetación manejan la morfología de un paisaje.
En un río modelo (véase fig. 22) se conocen tres regiones: a. Sector de montañas, b. sector de colinas y c. sector de llanura. a.- Sector de montañas:
En las montañas altas normalmente hay una buena cantidad de precipitaciones además los taludes tienen ángulos mayores y la vegetación no es tan densa. En estas regiones los ríos principalmente hacen erosión y transporte. Solo en algunos pocos lugares depositan su carga. Los factores físicos-geológicos:
• Alta velocidad (energía) del agua.
• Ríos de tipo braided.
• Corrientes fuertes con inclinación fuerte.
• Erosión fuerte.
• Carga de los clastos en saltación o tracción.
• Grandes diferencias de la cantidad del agua entre los estaciones (primavera mucho agua; otoño poco agua).
Rocas: Conglomerados con mala clasificación, clastos de todos los tipos, matriz de detritus, cemento de carbonatos. Tamaño de los clastos hasta 50 cm. Tal vez canales con clastos mas finos (areniscas gruesas)
Fig. 23.- Ordenación de granulometría - Montaña
b.- Sector de colinas:
Fig. 24.- Ordenación de granulometría - Colinas
• Energía de agua menor, pero cantidades más grandes.
• Inclinación mediana.
• Ríos de tipo con meandros, con erosión y sedimentación, con brazos del río cortados (antigua).
• Carga de tipo suspensión y tracción. Tipos de clastos: Cuarzo como predominante, pero también otros minerales.
Rocas: Areniscas gruesas de mejor clasificación. c.- Sector de llanura:
• Ríos grandes, tranquillas, de baja energía, pero con mucho agua.
• Carga en solución o suspensión.
Tipos de clastos: Tamaño arena de buena clasificación, casi solo cuarzo. Frecuentemente depósitos de inundación (= depósitos más finos como arcillas).
Roca: Arenisca mediana
d.- Desembocadura:
Fig. 26.- Delta - Desembocadura
Tipo Delta o estuario
Conjunto del ambiente fluvial y marino, con Areniscas
Fósiles del mar, indicadores del corriente del mar (faltan partículas finas)
Rocas: Areniscas con estratificación inclinada
AMBIENTE EÓLICO
Bajo de la palabra eólico se reconoce todos los fenómenos de la acción del viento. Existe Erosión-transporte-deposición eólica es decir por el viento. El ambiente eólico no es tan abundante como el ambiente fluvial, pero en sectores sin vegetación (desiertos) juega un papel muy importante. Además los depósitos eólicos existentes se investigan como testigo y producto de un cambio climático.
Lugares:
Los fenómenos del viento, la erosión eólica, dunas hoy se puede observar en siguientes zonas:
• Zonas sin vegetación
• Zonas áridas: Desiertos, zonas subpolares
• Sectores con viento fuerte
Ejemplos: Norte de Chile, Sahara (África), Península antártica, Svalbard, Groenlandia
Foto 9.- Desierto de Atacama - Chile Foto 10.- Desierto del Sahara - Africa
Erosión por el viento:
En regiones sin vegetación y con mucho viento la atmósfera contiene una gran cantidad de polvo (de tamaño silt o arena). El choque de estas partículas contra una roca dura provoca una abrasión (erosión eólica).
Foto 11.- Tafoni - Uyuni
Una forma especial de erosión eólica son los tafoni. Son alvéolos grandes (1m) redondas como se puede observar en la foto.
Transporte:
El viento puede transportar partículas finas hasta partículas del tamaño arena. Más frecuentes son partículas del tamaño silt. En casos especiales las partículas pueden volar algunos miles de kilómetros para depositarse en regiones lejanos de su origen.
Depósitos:
Los depósitos eólicos más conocidos son las dunas. Existen dos tipos de dunas: Dunas transversales y dunas longitudinales. Las dunas pueden alcanzar una dimensión de algunos 200m.
Por las fuerzas del viento las dunas se pueden moverse. Las fuerzas del viento hacen erosión y al otro lado de la duna deposición, porque aquí el viento pierde un poquito de su energía, y la carga de arena tiene que bajarse.
Fig. 27.- Tipo de dunas y movimientos de dunas CUADRO 1.- VELOCIDADES DEL VIENTO CON RELACION AL
TRANSPORTE DE PARTICULAS
Partículas Diámetro (mm) Velocidad del
viento (m/seg.)
Velo. del viento en (km/hora)
Limo 0,05-0,01 0,1-0,05 0,36-0,18
Arena fina 0,1 1-1,5 3,6-5,4
Arena mediana 0,5 5-6 16,5-21,6
Fig. 28.- Dunas Transversales Foto 12.- Duna Longitudinal Un otro depósito del viento se llama Loess:
Foto 13.- Deposito tipo loess
Loess es un sedimento clástico no compactado (compactado = loessita) que se compone principalmente de granos de limo (0,002mm a 0,063mm) y preponderamente de granos de diámetros entre 0,02 y 0,05mm. Componente principal es cuarzo acompañado por feldespato, calcita y mica. El teñido típico café hasta amarillo se debe a los hidratos de óxido de hierro (limonita por ejemplo). El Loess es un producto del soplo del viento en las áreas con depósitos glaciáricos, que se forman después del retiro del glaciar.
AMBIENTE DE GLACIAR (HIELO)
Glaciares son grandes cantidades de hielo en regiones polares o de altas montañas. Hoy existen este acumulaciones de hielo en la Antártica, Groenlandia y Chile (Campo hielo sur). La cantidad de hielo en el mundo pertenece a la temperatura global. En la historia terrestre se conocen épocas con una cantidad de glaciares mayor de hoy, y otras épocas sin glaciares. El ultimo máximo de glaciación (época glacial) era cerca 18.000 años atrás. Donde gran parte del mundo eran cubiertas con hielo.
En las regiones de altas montañas donde esta una temperatura promedia baja el nieve se acumula y se transforma a hielo. Por la gravitación el hielo se mueve hacia abajo. Durante este movimiento el glaciar erosiona las rocas del fondo. Estos trozos de rocas (hasta un tamaño de 10m) flotan con el hielo hacia abajo. En los sectores más bajas de las montañas, donde las temperaturas son más altas, el glaciar pierde grandes cantidades de hielo. Pero para un deshielo total se necesitan algunos años. Durante este tiempo las últimas partes del glaciar se mueven más hacia abajo. En el momento del deshielo total todos los clastos flotantes en el hielo se acumulan en un sector (porque falta el medio de transporte). Esta acumulación se llama morrena. 1.3.4. SEDIMENTACION
La sedimentación es el proceso de acumulación de materiales después de haber sido erosionados y transportados. Es el último proceso de la morfogénesis. Las características de los depósitos dependen de la naturaleza del agente de transporte.
• En el caso de los de los ríos, mares o viento el material se deposita cuando el movimiento en el medio se reduce por debajo de la velocidad de deposición de la carga.
• En el caso del hielo la deposición se produce cuando encuentra un obstáculo o cuando la masa de hielo alcanza su máxima extensión espacial.
En geomorfología consideramos dos tipos de sedimentación en virtud de las características de los materiales que se depositan la sedimentación continental y la sedimentación marina.
A. Los sedimentos continentales se caracterizan por ser gruesos y angulosos. La fragmentación y la pérdida de ángulos depende la cantidad de golpes que recibe el fragmento, y este es menor en un medio continental que en un medio marino. Los procesos morfogenéticos que depositan derrubios continentales son: glaciar, fluvial, eólica y lacustre.
B. Los sedimentos marinos se caracterizan por ser más finos y redondeados, producto de continuo golpeo entre los fragmentos, particularmente en las zonas del litoral. Distinguimos los procesos: litoral, nerítico, batial y abisal.
Foto 14.- Cuenca de sedimentación
Fig. 30.- proceso de sedimentación
Por otra parte los sedimentos pueden depositarse de manera concordante, en el mismo sentido o discordante, en diferente sentido, con las estructuras a las que cubre.
1.3.5. LITIFICACION Y DIAGENESIS.
Litificación es el proceso, generalmente a través de cementación o compactación, de conversión de los sedimentos en rocas. Litificación es un proceso por el cual un sedimento depositado en un determinado medio se convierte lentamente en una roca sedimentaria de características estables, casi siempre más
coherente (dura) que el sedimento de partida. Ocurre principalmente cuando los sedimentos se encuentran en las cuencas sedimentarias, por efecto de la presión y de la circulación de fluidos.
La diagénesis es el proceso de formación de una roca a partir de sedimentos sueltos que sufren un proceso de compactación. La mayor parte de las veces la consolidación de los sedimentos se debe a la infiltración de las aguas que contienen materias disueltas. La diagénesis convierte así:
• La arena en arenisca,
• Los lodos calcáreos en caliza,
• Las cenizas volcánicas en cinerita, etc.
Fig. 31.- Procesos de litificación y diagénesis
Las reacciones y otros, fenómenos de oxidorreducción, deshidratación, recristaliación, cementación, litificación, mineralización y sustitución de un mineral preexistente por otro constituyen en su conjunto la autogénesis y los minerales resultantes de ésta son calificados de autogénicos. El principio u origen de las rocas sedimentarias es la diagénesis producto de presión y temperatura bajas.
Consolidación de una roca sedimentaria tras la deposición sea por ejemplo por presión (deshidratación), por recristalización o por la cementación llevada a cabo por los aglutinantes contenidos en las soluciones químicas.
UNIDAD I: PRINCIPIOS Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LA ESTRATIFICACION Y SEDIMENTOLOGIA
TEMA 4: MEDIOS SEDIMENATRIOS Introducción
1.4.1 Importancia de los Medios Sedimentarios 1.4.2 Elementos y Factores del Medio
1.4.3 Clasificación de Medio Sedimentarios INTRODUCCION
El medio sedimentario es el complejo de las condiciones fiscas, químicas y biológicas bajo las cuales se acumula un sedimento. Este complejo determina en gran parte las propiedades de los sedimentos depositados dentro el medio
Fig. 32.- Medios sedimentarios
1.4.1. IMPORTANCIA DE LOS MEDIOS SEDIMENTARIOS
La comprensión de los medios sedimentarios se apoya fuertemente en problemas de correlación, como se mostrara en capítulos posteriores, los fósiles de las rocas tienen implicaciones climatológicas y ambientales. Para demostrar la equivalencia de los diversos depósitos se requiere hacer un cuidadoso análisis del significado de las rocas.
La comprensión del medio sedimentario facilita el estudio de las unidades estratigráficas para la exploración por petróleo. Las condiciones ambientales adecuadas para la ocurrencia de los mantos de origen y depósito, y el entrecrecimiento o las relaciones de graduación de los depósitos, pueden ser importantes eb el control de la migración y la localización del petróleo. Los cambios bruscos laterales de arena a pizarra desarrollan cambios marcados en la permeabilidad que pueden atrapar petróleo en estructuras adecuadas, mientras que un cambio lateral gradual de arena a pizarra trae consigo un cambio gradual de la permeabilidad, mucho menos efectivo para el atrapamiento estratigráfico del petróleo.
1.4.2. ELEMENTOS Y FACTORES DEL MEDIO
En cualquier medio sedimentario, el sedimento se deriva de alguna fuente, es transportado desde la fuente hasta el punto de depositación por algún agente y el agente es energizado de alguna manera. Durante el proceso, se desarrollan formas erosiónales de los terrenos en el área de la fuente y asimismo formas depositacionales de los terrenos y depósito sedimentario en el medio sedimentario. En condiciones adecuadas, los organismos presentes en el medio pueden afectar seriamente a los sedimentos en acumulación
El modelo de medio sedimentario
Con los conceptos ambientales antes mencionados se debe formalizar un modelo de medio sedimentario. De esta forma se tiene un modelo de proceso – respuesta que indica las relaciones entre los atributos del medio y los atributos correspondientes de los sedimentos que se están formando.
TABLA 1
Modelo Generalizado de Proceso – Respuesta de ambiente sedimentario
De acuerdo a la tabla, a la izquierda se encuentran la geometría del medio (su forma), los materiales disponibles (naturaleza de los materiales transportados), las fuentes de energía (por ejemplo el rompimiento de las olas) y cualesquiera elemento biológicos que pueden estar presentes (como fauna residente en el fondo). A la derecha están la geometría de los depósitos resultantes (láminas, lentes), su composición (textura, mineralogía) y las variaciones en el área de los depósitos formados dentro el medio.
El lado de proceso del modelo de la tabla 1, implica que el estudio de cualquier medio sedimentario comprende la consideración de los cuatro elementos ambientales básicos:
1. Condiciones Limitantes.
Las condiciones limitantes de los medios comprenden las características geométricas del medio (profundidad del Agua, forma de una Bahía, configuración de la superficie de
depositación y otras). Las condiciones limitantes determinan el marco geológico o fisiográfico del medio
2. Material.
Los materiales del medio incluyen el ambiente de sedimentación (aire, agua dulce, agua del mar, hielo glacial) y la textura y la composición del material que está en tránsito o que se está depositando. El agua de mar contiene sales y gases en disolución que quedan comprendidos entre los factores ambientales. Como se dijo antes el término geometría del medio es esencialmente sinónimo de condiciones limitantes.
3. Energía.
La energía del sistema comprende factores tan diversos como la energía cinética del viento, la energía de la turbulencia de olas y corrientes o la energía térmica contenida en un cuerpo de agua. Una parte de la energía disponible no puede ser utilizada. Si no es perturbado el fondo, el efecto neto de la energía de las olas sobre el sedimento puede ser despreciable. Es la energía que actúa sobre el material, o que es disipada en el medio por rozamiento u otros factores, la que es importante en la sedimentación.
4. Caracteres biológicos.
El cuarto elemento del medio sedimentario es el complejo biológico. En algunos medios los organismos son los principales agentes de la acumulación de sedimentos. El carbón mineral la coquina y la caliza crinoidal son ejemplos. En la sedimentación clástica los agentes biológicos tienen un efecto variable por su adición de miembros extremos no clásticos. Los materiales húmicos son aportados a los sedimentos clásticos por plantas maderosas y la materia bituminosa puede ser aportada por animales de las algas. Los organismos afectan también a los sedimentos de otra manera. Los animales barrenadores y los limpiadores vuelven a trabajar en el material depositado y pueden destruir la estratificación u otras peculiaridades de la depositación.
1.4.3. CLASIFICACION DE MEDIOS SEDIMENTARIOS
Los medio sedimentarios pueden clasificarse según varias bases, dependiendo de las peculiaridades que han de recibir énfasis. Una clasificación fisicoquímica puede estar basada en el predominio de ciertos factores o elementos ambientales. La naturaleza del medio de depositación, como el aire, el agua, el hielo glacial, puede usarse también como base. Una clasificación puede depender de agentes geológicos principal que dio origen al depósito, como los ríos, olas o corrientes. Una base común para clasificar los medios marinos es la profundidad del agua. Los modelos ambientales pueden utilizarse también como base, en la cual se usen para establecer la clasificación la presencia y la magnitud de los agentes en juego, así como los modelos de distribución de los sedimentos.
Aunque puede predecirse que la clasificación ambiental ha de estar basada en último termino en modelos, hay ciertas ventajas en conservar el agrupamiento clásico:
TABLA 2
Clasificación de los medio sedimentarios (Según Twehhofel)
Medios sedimentarios continentales
Junto con los de transición, los medios continentales son los que mejor se conocen en la actualidad, debido a que son más accesibles al ser humano que los marinos. Sin embargo, en las series antiguas tienen menos importancia que aquellos; esto se debe, por una parte, a que no suelen acumularse en ellos grandes espesores de sedimentos, ya que algunos no se localizan en verdaderas cuencas de sedimentación. Por otra parte, y a excepción de los depósitos de medios fluviales o lacustres y pantanosos, la conservación de su registro es precaria, e incluso nula, debido a que son erosionados fácilmente.
Dentro de los medios continentales se pueden diferenciar dos grandes grupos: uno, en el que el agua es un elemento subordinado, que comprende los medios eólicos, endorreico, glaciar y periglaciar; otro, cuyo agente principal de depósito es el agua, en el que se incluyen los medios fluvial, lacustre, pantanoso (palustre) y cavernoso.
DESERTICO
Los depósitos típicos de los desiertos son los producidos por la acumulación de arenas
Foto 17.- Morrenas Glaciales
GLACIAL
El hielo es el agente de transporte, entre los que operan en la superficie terrestre, con menor poder selectivo; por lo tanto, los sedimentos glaciares se caracterizarán por la presencia de partículas con una gran variedad de tamaños, que van desde bloques a
la fracción arcilla
FLUVIAL
Constituye uno de los medios continentales de mayor importancia estratigráfica, puesto que en ellos se han acumulado gran cantidad de sedimentos, a lo largo de toda la Historia de la Tierra, habiendo quedado conservados en la columna geológica. Por otra parte, dada la universalidad de las corrientes fluviales, sus depósitos tienen una amplia distribución geográfica.
Foto 18.- Meandros
Foto 19.- Lagos
LACUSTRE
Puede encontrarse en los medios lacustres cualquier tipo de sedimentos: detríticos (y biodetríticos), químicos, bioquímicos y orgánicos.
PANTANOSO
Los cuales se desarrollan sobre depresiones someras. La escasa profundidad del agua permite la
instalación de una vegetación, que puede en ocasiones extenderse por toda la superficie del
pantano
Foto 21.- Caverna
CAVERNOSO
Los grandes sistemas de cavernas corresponden a regiones cuyo suelo está formado por rocas calcáreas. Durante miles de años, la ligera
acidez natural del agua de lluvia disuelve la cal, formando grietas; éstas se ensanchan hasta convertirse en agujeros profundos que a su vez dan lugar a las cavernas, cuyos ríos subterráneos siguen
erosionando la roca.
Medios sedimentarios de Transición
DELTAICO
Un delta es un depósito sedimentario de transición alimentado por una corriente y distribuido
por olas y corrientes de lago o de mar.
Foto 22.- Delta
Foto 23.- Lagunal
LAGUNAL
Una laguna es un cuerpo de agua poco profunda, relativamente tranquila, separada del mar
por una playa de barrera, una cresta o una barra, que impide a la energía de las olas entrar a la
laguna.
DE LITORAL
El ambiente de litoral es el medio de playa, que se extiende desde la región de alta marea hasta baja marea. Una característica importante del medio es
su inmersión alternada y su exposición subaerea durante el ciclo de las mareas.
Medios sedimentarios Marinos
Fig. 33.- Medios sedimentarios marinos
Los medio sedimentarios marinos los constituyen la plataforma continental por un lado y el borde precontinental y la llanura abisal por el otro.
A la plataforma continental van a parar gran cantidad de materiales detríticos transportados por los ríos y sedimentados en el mar dando lugar a las formas deltaicas. De ellos, los más finos se distribuyen por la plataforma. Además, como se ha dicho anteriormente, es aquí donde la sedimentación organógena alcanza mayor desarrollo (por ejemplo, arrecifes coralinos).
En el borde precontinental y llanura abisal existen dos tipos de sedimentación. Una autóctona o sedimentación pelágica producto del acúmulo de caparazones de organismos planctónicos, ya calcáreos, ya silíceos. Y por otra, alóctona, o de tipo detrítico, a base de los materiales que desde el continente y pasando a través de la plataforma continental, van a parar al pie del talud. Este transporte de materiales detríticos se realiza ya por deslizamientos gravitacionales desde la plataforma, ya por corrientes de turbidez localizadas en los cañones submarinos que al llegar a su desembocadura son esparcidos sobre la llanura abisal, construyendo abanicos o «deltas» de sedimentación.
UNIDAD II: METODOS DE ESTUDIO ESTRATIGRAFICOS Y SEDIMENTOLOGICOS
TEMA 5.- PROPIEDADES DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS
Introducción
2.5.1. Antecedentes Teóricos
2.5.2. Análisis Granulométrico de Sedimentos 2.5.3. Características Texturales de Sedimentos
a) Forma, Redondeamiento y Esfericidad b) Rasgos Superficiales
c) Tamaño de Grano d) Selección e) Fabrica
f) Relaciones entre Granos g) Orientación
h) Porosidad y Permeabilidad 2.5.4. Otras Características 2.5.5. Planteamiento Metodológico
a. Fase de Reconocimiento y Planteamiento
b. Fase de Observación, Descripción y Sistematización c. Fase de Interpretación
INTRODUCCIÓN
Una parte importante de la estratigrafía aplicada es la descripción, clasificación e interpretación de las rocas sedimentarias estudio conocido como Sedimentación o Sedimentología.
El estudio en terreno de los sedimentos proporciona una cantidad considerable de datos y una amplia gama de muestras. Adicionalmente, el análisis de muestras en laboratorio permite obtener una mayor cantidad de información que complementa la recopilada en terreno.
Los objetivos, tanto de los trabajos de terreno como los de laboratorio, corresponden a:
• Determinación de la constitución física, química y mineralógica de los sedimentos.
• Visualización de las condiciones ambientales bajo las cuales se depositaron dichos sedimentos.
• Correlación de los sedimentos estudiados en una región particular con los de otras regiones.
• Determinación de las áreas de distribución y proveniencia de los sedimentos y las condiciones ambientales que permitieron su producción.
• Determinación de los cambios que afectaron a los sedimentos antes y después de su litificación.
• Aplicación de los resultados de los estudios al descubrimiento de depósitos minerales útiles al hombre.
Para el mejor entendimiento de los acápites mencionados debemos adentrarnos en teorías sobre las propiedades de las rocas sedimentarias.