Cloruro de Sodio

1

Tatiana Ordenes Cataldo tatiordenes@gmail.com

1

Departamento de Ingeniería en Minas. Facultad de Ingeniería. Universidad de Santiago de Chile.

Rocas Sedimentarias Mineralogía y Petrografía. Semestre Primavera 2014

Introducción Ciclo de las Rocas

2

Conceptos Básicos

Rocas sedimentarias

Formadas a partir de sedimentos cercanos a la superficie terrestre.

Constituyen el 75% de los afloramientos (aunque su volumen en la corteza

es 5% aprox.).

Sedimentos

Partículas o fragmentos sólidos de origen orgánico o inorgánico.

3

Sedimentos y

Rocas estratificadas

Estrato

Masa de material sedimentario1

dispuesto en un nivel o capa

distinguible‏ de otras capas sobre o

bajo ella.

1. También puede ser no

sedimentario. (Ej. Lavas)

Las rocas sedimentarias

4

Tipos de Rocas Sedimentarias Se clasifican según su origen en:

Clásticas o Detríticas

Formadas por la acumulación mecánica de fragmentos minerales

y de roca provenientes de la desintegración de rocas más antiguas.

Químicas

Derivan del material producido por meteorización química, que es

transportado en solución a lagos y mares, donde el material precipita y

cristaliza.

Biogénicas Se forman por la acumulación, degradación y precipitación de

materiales generados mediante procesos orgánicos (conchas,

exoesqueletos, restos vegetales, etc.).

5

Texturas de rocas sedimentarias

• Al igual que las rocas ígneas, la textura de las rocas sedimentarias tiene

relación con la cristalinidad, el tamaño del grano y las relaciones

entre los distintos componentes.

• Se pueden clasificar en dos grandes grupos según su textura:

Texturas clásticas (rocas clásticas o detríticas).

Texturas no clásticas (rocas sedimentarias químicas

y biogénicas).

6

Jaspe

Texturas de rocas sedimentarias Clásticas

• Se generan por la acumulación de sedimentos (sedimentación) o

clastos de diverso origen por largo tiempo, hasta que se convierten en

rocas mediante un proceso conocido como diagénesis.

• Los sedimentos corresponden principalmente a fragmentos minerales

y de roca provenientes de la desintegración de rocas más antiguas.

Pueden tener cualquier tamaño, forma y composición.

Los procesos involucrados en la generación de una roca sedimentaria

clástica son: meteorización, transporte, sedimentación,

enterramiento, diagénesis.

• Los elementos que definen el patrón textural de las rocas detríticas

son el tamaño de grano, la selección, la morfología de los clastos y

el empaquetamiento.

7

Componentes:

CLASTOS

CEMENTO

MATRIZ

POROS

Rocas Sedimentarias Clásticas

8

Espacios intersticiales entre los clastos, que están

vacíos.

Componentes:

Clastos

Matriz

Cemento

Poros

Partículas o fragmentos sólidos, provienen de la

erosión de rocas pre-existentes (líticos, cuarzo,

feldespatos, micas, etc.)

Partículas de menor tamaño que rellenan espacio entre

los clastos (líticos, cuarzo, etc.).

Precipitación química de minerales en los poros de

sedimentos. Material que da cohesión a las partículas.

Comúnmente es sílice, carbonato, yeso, óxidos de

hierro.

Rocas Sedimentarias Clásticas (o Detríticas)

9

Rocas Sedimentarias Clásticas

Tamaño de grano

Depende de:

Energía del medio

Tipo de transporte

Duración del transporte

Escala de

Udden -Wentworth

10

Lutitas

• Las lutitas son las rocas sedimentarias más

abundantes.

• Son de grano fino ( < 1/16 mm) y en general

de colores oscuros (abundante materia

orgánica).

• En general se forman en ambientes con poco

oxígeno, por lo que los componentes en vez de

oxidarse se descomponen (frecuentemente

contienen restos vegetales).

• Se depositan en ambientes de aguas poco

turbulentas y tranquilas (lagos, llanuras de

inundación de ríos y cuencas oceánicas

profundas).

11

12

Lutitas

• A medida que los depósitos finos se van

depositando, la arcilla y el limo tienden a formar

capas delgadas como láminas.

• Inicialmente estas láminas se orientan en

forma desordenada y el agua rellena los

espacios.

• A medida que se ve sometida a presiones de

carga de los sedimentos superiores, la arcilla y

limo se alinean en forma subparalela, liberando

el agua entre las capas.

• Esto permite el desarrollo de una textura de

“hojarascas” o planos finos bien definidos. Esta

propiedad se denomina “fisilidad”.

Areniscas

• Rocas formadas por fragmentos de tamaño

arena.

• Roca sedimentaria que secunda a las lutitas

en términos de abundancia.

• Se forman en diversos ambientes y presentan

estructuras de depósito típicas del ambiente de

formación (forma de los granos, composición y

estructuras, etc.).

13

14

Clasificación para Areniscas

Para rocas con fracción tamaño arena < 5%

(tamaño arena: < 2 mm y > 1/16 mm) Líticos Feldespatos

Cuarzo

Grauvaca: arenisca de color oscuro,

generalmente gris verdoso, que presenta un

elevado porcentaje de matriz (> 15%).

Es mal seleccionada, sus clastos son

comúnmente angulosos o poco

redondeados y la composición es variada,

con fragmentos líticos, cuarzo, micas y

feldespatos.

Arcosa: arenisca de grano grueso que esta

formada por altos porcentaje de clastos de

feldespato (> 25%).

Normalmente contiene cuarzo y micas.

Tiene mala selección y sus clastos son

angulosos.

Cuarzoarenita: Arenisca formada casi

exclusivamente por clastos de cuarzo y

escasa matriz. Es bien seleccionada y con

clastos redondeados.

Clasificación macroscópica de areniscas

15

Conglomerados y Brechas

• Frecuentemente mal seleccionados porque

los espacios entre los grandes clastos de

grava contienen arena y limo.

• Conglomerado: Formados por gravas o

bolones donde se identifica a simple vista la

roca original. Depositados en pendientes

fuentes o corrientes energéticas. Existe largo

trasporte desde fuente de origen.

• Brecha: Formados por bloques angulares.

Escaso transporte.

16

Clasificación para conglomerados o brechas

Arena

(2 – 0.062 mm)

Grava

(> 2 mm)

20

40

Conglomerado o brecha

Conglomerado arenoso

Conglomerado fangoso

Fangolita Conglomerádica

Arenisca Conglomerádica

50 Matriz (limo o arcilla)

(< 0.062 mm)

Para rocas con fracción tamaño grava >5%

(tamaño grava: > 2 mm)

Para rocas con fracción tamaño grava < 5%

Otras clasificaciones (Areniscas )

17

18 Tarbuck y Lutgens, 2000

Los elementos que definen el patrón textural de las rocas detríticas son:

Selección o clasificación de los granos

Grado de esfericidad y redondeamiento (Madurez textural)

Composición de los granos (Madurez composicional)

Empaquetamiento o relación matriz / clastos

Son indicadores del proceso de depósito y transporte.

Rocas sedimentarias clásticas

Parámetros texturales

19

Rocas sedimentarias clásticas Selección de los granos

• Es la medida de la distribución de tamaños de un sedimento

(frecuencia v/s clases de tamaño).

• La clasificación es indicativa de la historia del transporte del sedimento.

SEDIMENTOS POBREMENTE SELECCIONADOS

SEDIMENTOS BIEN SELECCIONADOS

20

Rocas sedimentarias clásticas Selección de los granos

Muy buena selección Buena Selección Moderada Selección Pobre Selección Muy pobre selección

Arena bien seleccionada Arena pobremente seleccionada

21

Rocas sedimentarias clásticas Morfología de los granos

• Se refiere a su morfología en términos de Forma, Esfericidad y

Redondeamiento.

22

Forma: Se define de acuerdo a

las características geométricas

o la relación entre sus ejes a, b

y c.

Se puede distinguir entre

clastos prolatos (un eje largo y

dos cortos) y oblatos (dos ejes

largos y uno corto).

Laminar

Tabular u oblato

Prolato

Equidimensional

Laminar

Razón ejes Menor (c) / Intermedio (b)

Ra

zón

eje

s In

term

edio

(b

) /

Ma

yor

(a)

(Krumbein, 1941 en Pettijhon, 1957, 1970)

Alt

a es

feri

cid

ad

Baj

a es

feri

cid

ad

Transporte largo o extenso. Alta abrasión (aire o agua).

Bajo transporte o tramos cortos. Alta energía y rapidez (glaciar).

• Esfericidad: Grado de similitud de un grano con una esfera.

• Redondeamiento: Grado de abrasión que ha sufrido una partícula.

Morfología de los granos

Muy Redondeado

Redondeado

Subredondeado

Sub anguloso Anguloso Muy Anguloso

23

Rocas sedimentarias clásticas Morfología de los granos

Distancia de transporte

Corta Moderada larga

Redondeamiento

+

Esfericidad

Madurez Textural

24

Los factores que más influyen en la esfericidad y redondez

de un clasto son:

La forma original del clasto (litología).

La estructura del fragmento (esquistosidad, fisilidad,

clivaje, diaclasas).

Naturaleza del agente de transporte.

25

• Existen minerales más duros que otros y por consecuencia más

resistentes a la erosión y meteorización.

• Una meteorización sustancial y transporte prolongado, lleva a la

destrucción de minerales más débiles y menos estables (feldespatos,

minerales ferromagnesianos y micas).

• En general, el cuarzo es el mineral que más resiste los procesos de

meteorización y Transporte.

• Por ejemplo, una arenisca cuyos componentes son minerales de

fierro, magnesio y feldespatos, implica que sufrió poca meteorización y

su transporte junto con el depósito se realizó cerca de su origen.

Rocas sedimentarias clásticas Composición de los granos

26

Más Estable

Oxidos o hidróxidos de Fe (hem, lim)

Cuarzo

Minerales arcillosos

Mica Muscovita

Feldespato potásico

Mica Biotita

Feldespato rico en Na (albita)

Anfíbol

Feldespato rico en Ca (anortita)

Olivino

Calcita

Halita

Menos Estable

27

• Implica la conservación por parte de

la roca de sus componentes minerales

más estables.

• Aquellas rocas sedimentarias que

contienen un % mayor de minerales

estables y físicamente más

resistentes, tienen mayor madurez

composicional.

• Minerales más estables y

resistentes: cuarzo, fragmentos

silíceos y minerales pesados (circón,

turmalina, etc…)

Cuarzo y arcillas → Meteorización y transporte

intenso.

Feldespatos y micas → Meteorización y

transporte más breves.

Madurez Mineralógica o Composicional

• Contenido relativo entre matriz y clastos. Se define como la

proporción de espacios vacíos o rellenos por cemento o fracción arcillosa

fina (< 30 micrones) existentes entre los granos o clastos.

• En gran medida determina la porosidad y permeabilidad de los

depósitos sedimentarios.

• El empaquetamiento puede caracterizarse en función del porcentaje de

matriz frente al de clastos, observando si la roca presenta una textura

clasto-soportado o matriz-soportada.

Rocas sedimentarias clásticas Empaquetamiento

28 Matriz-soportada Clasto-soportado

Rocas sedimentarias clásticas Empaquetamiento

Para Conglomerados

• Conglomerados Monomícticos: un sólo tipo de componentes.

Ej: de caliza, de serpentinita.

• Conglomerados Oligomícticos: unos pocos tipos de componentes.

• Conglomerados Polimícticos: varios tipos de componentes

Monomíctico Oligomíctico Polimíctico

29

Relación entre los clastos entre sí:

Para Conglomerados

Rocas sedimentarias clásticas Empaquetamiento

• Clastos que están juntos (se tocan)

Clastosoportada Ortoconglomerado‏→

• Clastos flotan en la matriz (completamente rodeados por ella)

Matrizsoportada Paraconglomerado‏→

30

• Madurez textural:

Proporcional al grado de redondeamiento y esfericidad de los granos.

:Madurez composicional o química‏•

Dada por la abundancia relativa de minerales estables.

:Selección o clasificación‏•

Semejanza de tamaño de granos y la proporción de la matriz.

Grado de madurez: se refiere al grado de evolución temporal y

espacial que denotan los clastos sobre la base de las propiedades

físicas y composicionales de los granos.

Rocas sedimentarias clásticas Grado de Madurez

Grado

de Madurez

31

Rocas sedimentarias clásticas Escala de Madurez (Folk, 1951)

32

Rocas sedimentarias clásticas Ejemplos de parámetros texturales

• Una arenisca bien seleccionada y rica en cuarzo compuesta por granos

muy redondeados.

• Resultado de una gran cantidad de transporte. Puede representar

varios ciclos de meteorización, transporte y sedimentación.

cuarzoarenita

33

Interpretación ambiente formación

• Una arenisca mal seleccionada que contiene clastos angulosos,

mayoritariamente de feldespato y en menor medida de cuarzo.

• Resultado de poco transporte y meteorización química, en un clima

probablemente seco. Probablemente fue depositada cerca del área de

origen de los clastos y se produjo un enterramiento y sedimentación

rápido, que impidió una mejor selección y retrabajamiento de los

clastos.

arcosa

34

Rocas sedimentarias clásticas Ejemplos de parámetros texturales

Interpretación ambiente formación

Procesos de Formación

Diagénesis

Proceso que altera el estado físico o químico

de las rocas en, o muy cerca de, la superficie

terrestre.

Proceso en que partículas generadas por

meteorización se alejan del lugar donde se

formaron.

Acumulación de sedimentos por el cese de

transporte.

Procesos físicos y químicos que dan cohesión

a los sedimentos.

Meteorización

Transporte

Depósito

35

• La meteorización se produce cuando la roca es fragmentada

mecánicamente (desintegrada) o alterada químicamente (descompuesta) o

ambas cosas.

• Es la respuesta de los materiales terrestres a un ambiente cambiante.

•Todos los materiales son susceptibles de meteorización.

• La meteorización mecánica se lleva a cabo por fuerzas físicas que

rompen la roca en trozos cada vez mas pequeños sin modificar la

composición de la roca.

• La meteorización química implica una transformación química de la roca

en uno o más compuestos nuevos.

• La meteorización biológica consiste en la transformación que provocan

en las rocas algunos seres vivientes.

Meteorización

36

Procesos de Formación

Meteorización

Tipos de meteorización

Agentes físicos destruyen las rocas:

1. Gelifracción (Fragmentación por hielo)

2. Liberación de Presión (Descompresión)

3. Expansión/Contracción

4. Actividad Biológica

Mecánica

Química

Biológica

37

Meteorización mecánica

• Cuando una roca experimenta meteorización mecánica, se rompe en

fragmentos cada vez más pequeños, que conservan cada uno las

características del material original.

• La ruptura de una roca en trozos más pequeños aumenta el área

superficial disponible para el ataque químico.

• Por consiguiente, al romper las rocas en fragmentos mas pequeños, la

meteorización mecánica incrementa la cantidad de área superficial

disponible para la meteorización química.

38

1. Gelifracción (Fragmentación por hielo)

Meteorización mecánica

• Ciclos repetidos de congelación y

deshielo representan un proceso

importante de meteorización mecánica.

• El agua líquida tiene la propiedad única

de expandirse alrededor de un 9 % cuando

se congela.

• Como consecuencia, la congelación del

agua en un espacio confinado ejerce una

tremenda presión hacia fuera sobre las

paredes del lugar donde se encuentra,

provocando la fragmentación angulosa de

las rocas afectadas.

39

Meteorización mecánica

2. Liberación de Presión

• Rocas afloran en superficie (por ejemplo

por procesos tectónicos).

• Disminuye la presión (descompresión) por

erosión.

• Capas externas de la roca se expanden

más que la roca situada debajo y se

separan del cuerpo rocoso.

• Algunas rocas ígneas al quedar

expuestas, empiezan a soltarse lozas

concéntricas. El proceso que genera estas

capas semejantes a las de una cebolla se

denomina lajamiento.

40

Peter Kresan y Michael Follo,

Publicado en Press & Sievers,1995

Liberación de Presión

Meteorización mecánica

41

Meteorización mecánica

3. Expansión/Contracción (o termoclastismo)

• En zonas de alta oscilación térmica, las continuas expansiones-

contracciones ejercen tensión sobre la capa externa de las rocas,

provocando con el tiempo fisuras y luego fragmentación.

Gary Nichols, 2009. Wiley-Blackwell eds.

42

Meteorización mecánica

4. Actividad Biológica

• Las actividades de los organismos,

también llevan a cabo meteorización.

• Las raíces vegetales crecen entre las

fracturas en busca de nutrientes y agua,

resquebrajando la roca.

• Los animales excavadores descomponen

aún más las rocas, desplazando material

fresco hacia la superficie, donde los

procesos físicos y químicos pueden actuar

con más facilidad.

43

Peter Kresan, Publicado en Press & Sievers,1995

Meteorización mecánica

Actividad Biológica

44

Procesos de Formación

Meteorización

Tipos de meteorización

Mecánica

Química

Biológica

Agentes químicos pueden producir:

Disolución

Oxidación

Hidrólisis

Hidratación

45

• Produce una transformación química de la roca provocando la pérdida

de cohesión y alteración de la roca.

• Son los procesos que descomponen los componentes de las rocas y las

estructuras internas de los minerales.

• Estos procesos provocan la remoción o adición de elementos. Durante

esta transformación, la roca original se descompone en sustancias que

son estables en el ambiente superficial.

• El agua es el agente químico principal y actúa en procesos de

disolución, oxidación, hidratación, hidrólisis y carbonatación.

Meteorización Química

46

Meteorización Química Disolución

• El vapor de agua, el oxígeno y el dióxido de carbono son los agentes

más importantes que provocan disolución.

• Especialmente importante en minerales solubles como cloruros,

nitratos y rocas calcáreas .

• Por ejemplo, el mineral calcita (CaCO3) que es el componente de rocas

comunes como mármol y caliza, resulta fácilmente atacado incluso por

una solución débilmente ácida, generando un relieve “kárstico”.

• Durante este proceso, el carbono cálcico insoluble se transforma en

productos solubles. En la naturaleza, durante periodos de miles de años,

grandes cantidades de caliza se disuelven y son transportadas por el

agua subterránea.

47

48

Meteorización Química Disolución

Erosión kárstica

Meteorización Química Oxidación

• El proceso de oxidación se produce cuando el oxígeno se combina con

el hierro para formar el óxido férrico.

• Este tipo de reacción química, denominada oxidación se produce

cuando se pierden electrones de un elemento durante la reacción.

• La oxidación es importante en la descomposición de minerales

ferromagnesianos como el olivino, el piroxeno y la hornblenda. El oxígeno

se combina fácilmente con el hierro en esos minerales para formar

Hematita (Fe2O3), o Limonitas [FeO(OH)].

• La oxidación sólo puede ocurrir después de que el hierro es liberado de

la estructura del silicato por otro proceso denominado hidrólisis.

49

• Parte superior en la mayoría de los

pórfidos cupríferos.

• Es una cubierta oxidada en la zona

de meteorización que se produce por

oxidación de la pirita y resulta en

óxidos de hierro secundarios

(principalmente limonitas).

• Se forma una zona de óxidos y de

sulfuros supérgenos, producto de la

lixiviación y oxidación de elementos

de la zona superior, que precipitan

en profundidad con concentraciones

más altas (enriquecimiento

secundario). 50

Meteorización Química Oxidación

Zona Gossan o sombrero de hierro

51

Zonas

de Lixiviación

• El proceso de hidrólisis consiste básicamente en la reacción de cualquier

sustancia con el agua, afectando principalmente a los silicatos.

• Iones de hidrógeno (H+) atacan y sustituyen a otros iones positivos.

• Se destruye la disposición ordenada original de los átomos y se

descompone el mineral reemplazándose por otro.

Meteorización Química Hidrólisis

Ej. Feldespato Potásico se transforma en Caolinita:

2 KAlSiO3 + 2 (H+ + HCO3-) + H2O Al2Si2O5(OH)4 + 2 K+ + 2 HCO3

- + 4 SiO2

en solución

Feldespato K Caolinita

52

Meteorización Química Hidrólisis

53

Meteorización Química Hidratación

• Es la adición de agua a algunos minerales, dando lugar a la formación

de minerales hidratados y produciendo variaciones en sus

características (disminución de la dureza, aumento de la solubilidad) .

• Un ejemplo de hidratación es la formación de yeso a partir de anhidrita.

54

+ 2H2O = yeso (CaSO4 2H2O)

anhidrita (CaSO4 )

Estabilidad de minerales comunes bajo condiciones de meteorización

Meteorización Química

55

Tarbuck y Lutgens, 2000

Agentes biológicos producen:

Generación de suelos

Acción bacteriana

Procesos de Formación

Meteorización

Tipos de meteorización

Mecánica

Química

Biológica

56

Suelo:

Parte superficial de la corteza terrestre que

se genera a partir de la desintegración

(alteración física y química) de las rocas y

de los residuos de las actividades

de agentes biológicos.

• Es la combinación de minerales, materia

orgánica y contenidos de agua, expuestos

al ambiente.

50% = roca descompuesta y desintegrada +

humus

50% = poros donde circula aire y agua

Humus: Remanentes descompuestos de

vida animal y vegetal

Meteorización Química

57

Procesos de Formación

Diagénesis

Proceso que altera el estado físico o químico

de las rocas en zonas cercanas a la superficie

terrestre.

Proceso en que partículas generadas por

meteorización se alejan del lugar donde se

formaron.

Meteorización

Transporte

Depósito

58

• Gravedad

• Medio acuoso:

Flujos laminares

Flujos turbulentos

• Medio Eólico

• Medio Glaciar

Transporte

Agentes de transporte:

Las partículas se mueven paralelas unas a otras

en el sentido del flujo. Ocurre en flujos con altas

viscosidades.

Las partículas se mueven en diversas

direcciones, pero el flujo neto va corriente abajo

Un flujo puede pasar de laminar a turbulento

59

Agentes de transporte:

Gravedad

Conos de deyección o abanico aluvial 60

Transporte de partículas en un fluido

61

Transporte de partículas en un fluido

Las partículas se mueven en el fondo del flujo

• Arrastre

• Rotación de granos

• Saltación

• Suspensión

• Disolución

Las partículas se mueven desde el fondo dando saltos,

avanzando momentaneamente en suspención hasta que

vuelven al fondo del flujo.

Las partículas se mueven inmersas en el flujo producto de

turbulencias.

Las partículas se transportan disueltas en el medio

(iones, cationes).

62

Agentes de transporte:

Transporte Eólico

• El viento es un eficaz agente de

erosión capaz de arrancar, levantar y

transportar partículas. Sin embargo, su

capacidad para erosionar rocas

compactas y duras es limitada.

• La erosión eólica se produce

esencialmente en zonas áridas, donde

las grandes diferencias de

temperaturas hacen que la roca se

rompa y pueda actuar con mayor

eficacia.

63

Cerro Dragón, Iquique

• El hielo arrastra con fuerza los

materiales erosionados.

• Estos materiales pueden

transportarse en la superficie de

la lengua glaciar, entre medias

del hielo, rodando contra el fondo

de la lengua glaciar o arrastrados

por el morro de la lengua, en la

zona frontal.

• La acumulación de estos

sedimentos se denomina

morrena.

Agentes de transporte:

Transporte Glaciar

64

Procesos de Formación

Diagénesis

Proceso que altera el estado físico o químico

de las rocas en, o muy cerca de, la superficie

terrestre.

Proceso en que partículas generadas por

meteorización se alejan del lugar donde se

formaron.

Acumulación de sedimentos por el cese de

transporte.

Meteorización

Transporte

Depósito

65

Depósito

• Nuevos depósitos cubren los antiguos quedando éstos últimos

progresivamente a mayor profundidad (enterramiento) y expuestos a

nuevas condiciones de P-T.

66

Procesos de Formación

Diagénesis

Proceso que altera el estado físico o químico

de las rocas en, o muy cerca de, la superficie

terrestre.

Proceso en que partículas generadas por

meteorización se alejan del lugar donde se

formaron.

Acumulación de sedimentos por el cese de

transporte.

Meteorización

Transporte

Depósito

Procesos físicos y químicos que dan cohesión

a los sedimentos. 67

Procesos de Formación

Diagénesis

Cambios físicos, químicos y biológicos que transforman los

sedimentos en una roca sedimentaria.

Los tres procesos diagenéticos más importantes son:

compactación

cementación

recristalización

• La Diagénesis ocurre a pocos kilómetros de profundidad de la corteza y a

temperaturas inferiores a los 200°C.

68

Compactación: la acumulación de

sedimentos provoca que se vayan

compactando (disminuyendo el volumen)

poco a poco, expulsando además la posible

agua que puedan contener.

Cementación: la expulsión del agua hace que

las sustancias que ésta tenía disueltas

comiencen a precipitar entre los espacios,

rellenándolos y cementando (pegando) todos

los fragmentos.

Recristalización: disolución y cristalización, a

pequeña escala, de algunos minerales (como el

cuarzo y calcita) y su redepositación.

Procesos de Formación

Diagénesis

Litificación: Compactación + Cementación

69

Composición final

de una roca sedimentaria Clástica

Depende de:

• Minerales de la roca fuente que

dieron origen a los sedimentos.

• Duración e intensidad de la

meteorización.

• Duración y tipo de transporte.

• Tasa de enterramiento.

Consecuencia:

Sólo se preservan los

minerales más estables

(cuarzo, arcillas, óxidos de Fe,

“feldespatos”).

70

• Los sedimentos químicos derivan del material que es transportado en

solución a los lagos y los mares.

• Una parte de este material precipita para formar los sedimentos

químicos, que se convierten en rocas como calizas, chert y sal de roca.

• Esta precipitación del material se produce de dos maneras:

• Mediante procesos inorgánicos como la evaporación y la actividad

química que pueden producir sedimentos químicos.

• Los procesos orgánicos de organismos también forman sedimentos

químicos, cuyo origen se dice que es bioquímico o biogénico.

Rocas Sedimentarias

Texturas no clásticas

71

• Las rocas de sedimentación química, se clasifican principalmente según

su composición química o material.

• Las principales rocas de este grupo son:

Rocas Carbonatadas Calizas

Rocas Evaporíticas Sal común, Yeso

Rocas Silíceas Chert

Rocas Fosfatadas Fosforitas

Rocas Ferruginosas BIF (formaciones de Hierro bandeado)

Rocas sedimentarias no clásticas

Rocas sedimentarias Químicas

72

• Están compuestas mayoritariamente por carbonatos: Calcita (CaCO3) o

por dolomita (CaMg(CaCO3))2.

• Existen rocas carbonatadas que pueden tener clastos detríticos (llamadas

calcirruditas, calcarenitas y calcilutitas).

• Las Calizas son las rocas sedimentarias químicas más abundantes.

• Contienen 50% de minerales carbonatados. Se forman por precipitación

directa en aguas someras y cálidas, sobresaturadas en CaCO3.

Rocas sedimentarias Químicas

Rocas Carbonatadas

73

• Están compuestas principalmente por

mineral de calcita (CaCO3).

• En general se forman en ambientes

marinos someros, plataformas

arrecifales, bancos y lagunas costeras.

• Son utilizadas como materia prima

para el cemento y formación de áridos

(minas de Cemento Melón, Polpaico y

Bío Bío).

• Cuando se ven afectadas por aguas

(lluvias o ríos) generan formas típicas

de meteorización química denominadas

paisajes kársticos.

Rocas sedimentarias Químicas

Calizas

Formaciones Kársticas (España)

74

Calizas

o Caliza Oolítica: caliza que contiene

nódulos esféricos (oolitos, con diámetros

entre 1 y 2 mm) producidos por aglutinación

de fango calcáreo alrededor de un núcleo.

Se forma en medios marinos cálidos y poco

profundos (plataformas carbonatadas).

o Travertino: caliza formada en el agua

dulce asociada a manantiales y fuentes

termales. Aparte de calcita puede

constituirse de aragonita, en cantidades

menores puede participar limonita

produciendo un color amarillento, típico del

travertino.

75

Calizas

o Dolomita: Se considera que las

dolomitas son substituciones de

sedimentos biogénicos del fondo del

mar (oozes calcáreos). También se

originan por precipitación directa de

dolomita en aguas poco profundas.

o Margas: son rocas carbonatadas,

pero con una importante proporción de

arcillas (entre el 35% y el 65%). Son

propias de depósitos marinos y

lacustres con intenso transporte.

76

Chert (Sílex)

o Roca silícea compuesta de cuarzo

criptocristalino.

o El jaspe, el pedernal y el ópalo son

variedades de sílice criptocristalino.

o Se produce como nódulos irregulares en

calizas y formaciones como un mineral de

reemplazo, en el que se forma como

resultado de diagénesis en ambientes de

fondos marinos profundos.

o Estas rocas generan problemas cuando se

usan en hormigón, ya que experimentan una

reacción álcali-sílice con cementos de

composición altamente alcalina. Esta

reacción produce la fisuración y la expansión

del hormigón. 77

Chert

Jaspe

Jaspe

Ópalo

Rocas Evaporíticas

• Se forman a partir de la intensa acumulación de sales (sulfatos,

carbonatos, cloruros, bromuros) que puede tener lugar en aguas

continentales (cuencas desérticas) o marinas sometidas a una intensa evaporación.

• Estas rocas se forman por precipitación química directa de sales en un

fluido acuoso sobresaturado.

• Las principales rocas evaporíticas están compuestas por la acumulación

de algunos de los siguientes minerales: yeso (CaSO4 + 2H2O), silvina

(KCl), halita (NaCl), etc.

• Estas rocas se reconocen fácilmente por ser solubles o por su baja

dureza.

78

Rocas Evaporíticas

Evaporitas Terrestres: Aparte del contenido

muy diferente en sales, la composición de las

aguas superficiales difiere de la composición del

agua del mar en la proporción de sus iones. Los

iones esenciales del agua dulce son: HCO3-,

Ca2+ y SO42- y pueden formar incrustaciones de

sal, salitrales y salares.

Ejemplos:

Aragonita (CaCO3), calcita (CaCO3), dolomita

MgCa(CO3)2, halita (NaCl), salitre (NaNO3), yeso

CaSO4×2H2O, anhidrita (CaSO4), ulexita

NaCaB5O9×8H2O.

Evaporitas Marinas: Los cationes más

importantes del agua del mar son: Na+, K+, Mg2+

y Ca2+. Los aniones más importantes son: Cl-,

SO42- y HCO3-. 79

La saturación se produce por la rápida tasa de evaporación.

Yacimientos Industriales o No Metálicos

Halita (Cloruro de Sodio)

• Yacimiento ubicado a 60 kilómetros al sur de Iquique, presenta características

tales como: alta pureza (99,9 % NaCl), bajo contenido de bromo y metales

pesados, ausencia de contenido orgánico y calidad química estable.

• Es considerado uno de los yacimientos de sal más extensos y descontaminados

del planeta.

• Se estima que sus reservas, 17 millones de m3 de sal gema, pueden cubrir la

demanda mundial por al menos 5 mil años y su materia prima es obtenida mediante

explotación a tajo abierto, consiguiendo de forma escalonada el recurso desde

diversos niveles de profundidad.

Cloruro de Sodio

80

Planta de extracción de sal, norte de Etiopía.

En una planta de extracción del norte de Etiopía, el agua salada es bombeada

desde el hipersalado lago Afrera hasta las piscinas de evaporación.

81

Salitre o nitrato de Chile

• Se explota en el desierto de Atacama (primera y segunda región) y

nuestro país es líder mundial en su producción. Es una mezcla de

nitrato de sodio (NaNO3) y nitrato de potasio (KNO3).

• Los yacimientos de nitratos contienen diversas sales, principalmente

sulfatos, cloruros, boratos y carbonatos. Además se encuentran asociados

a yodatos, percloratos y cromatos.

• Chile es el primer productor de litio a nivel mundial. Se extrae carbonato

de litio del bombeo de salmueras del Salar de Atacama.

82

Yacimientos Industriales o No Metálicos

TIPO COMPOSICIÓN NOMBRE DE LA ROCA

Química Carbonato de calcio

CaCO3 - calcita Caliza

Química SiO2 – cuarzo, calcedonia, jaspe, ágata ópalo Chert

Química Cloruro de sodio

NaCl - halita

Roca evaporítica

Halita

Química nitrato de sodio (NaNO3) y nitrato de potasio

(KNO3)

Roca evaporítica

Salitre o Nitrato

Química Fosfato Cálcico

Ca3(PO4)2 - Apatito Fosforita

Química Óxido de hierro

Fe2O3 – Hematita

Formaciones de hierro

Bandeado (BIF)

Resumen Rocas Químicas

Rocas sedimentarias no clásticas

Rocas sedimentarias biogénicas

• Se forman por la acumulación, degradación y precipitación de

materiales generados mediante procesos orgánicos (conchas,

exoesqueletos, restos vegetales, etc.).

• Dentro de este grupo se incluyen las cretas, calizas biogénicas,

coquinas, cherts biogénicos y carbón.

84

Roca

Cuerpo sólido formado por un agregado de uno o más minerales y/o

materiales de origen natural.

• Creta: calizas formadas por restos de caparazones de foraminíferos. • Estos protozoos aparecieron en el

Cámbrico y en el Mesozoico abundaban en

tal manera que llegaron a forman cretas de

enormes espesores, de ahí que uno de los

periodos del Mesozoico se

denomine Cretácico, en clara referencia a

este fenómeno.

Rocas sedimentarias biogénicas

Acantilado formado por roca caliza (creta). Imágenes bajo licencia Creative Commons.

85

Era Período Millones años

Mesozoico

Cretácico 145

Jurásico 200

Triásico 250

• Coquinas: Calizas compuestas

principalmente por fragmentos o conchas de

organismos con caparazón calcáreo.

Pueden considerarse como conglomerados

de fósiles.

• Calizas Biogénicas: formadas por colonias

de animales marinos. El tipo de organismo

puede ser muy variado, por eso se

denominan de diferentes formas

dependiendo de la especie; calizas

coralinas (a base de esqueletos de

corales), calizas de algas (si incluye tallos de

algas), etc.

Rocas sedimentarias biogénicas

86

Sílice criptocristalino

o Radiolarita: Formada por la

sedimentación de los esqueletos silíceos

(de ópalo) de radiolarios unicelulares.

o Diatomita: Formada por microfósiles de

diatomeas, microalgas marinas que

secretan esqueletos silíceos y que se

encuentran en los lechos de antiguos

lagos.

Es usada como filtrante, insecticida,

fertilizante, agente abrasivo, para el pulido

de metales y en los dentífricos.

Zapata & Olivares, Gayana, 2005

Cherts biogénicos

87

Rocas sedimentarias combustibles

• Depósitos Carbonáceos: Rocas compuestas por fragmentos

vegetales y que fueron depositados y modificados en ambientes

pantanosos.

Carbón: Turba-Lignito -Hulla- Antracita

Rocas sedimentarias biogénicas

• En el carbón se encuentran trazas de mercurio, que se libera a la

atmósfera como gas cuando se produce la combustión de éstas rocas

sedimentarias.

88

AMBIENTE PANTANOSO

Compactación

ENTERRAMIENTO

MAYOR ENTERRAMIENTO

Compactación

METAMORFIISMO

PRESIÓN

Turba (50-55% de carbono) Materia vegetal parcialmente alterada: cuando

se quema produce mucho humo y poca energía

Lignito (55- 75% de carbono) Carbón blando y marrón; energía moderada.

Antracita (90-95% de carbono) Carbón negro, duro; utilizado en la industria; muy

energético

Hulla (75-90% de carbono) Carbón blando; negro; principal carbón utilizado

en la producción de energía y en la industria;

gran energía.

Etapas en la formación del carbón

Carbón Lignito negro o sub-bituminoso: Mina Invierno.

89

• Los yacimientos de carbón en nuestro

país se localizan en cuatro áreas

fundamentales, emplazadas en las

provincias de Concepción, Arauco,

Valdivia y Magallanes.

• Mina Invierno, que abastecerá el

30% de las termoeléctricas del país,

está ubicada en Isla Riesco, Región de

Magallanes y es la primera de cinco

minas de carbón.

• Un 96% del carbón que se consume

en Chile es importado, proveniente de

Colombia y Estados Unidos.

Minería del carbón

Industria en Chile

90

Yacimientos Industriales o No Metálicos

Minería del carbón

Implicancias medioambientales

Excavadora más grande del mundo

Diversos estudios científicos han

demostrado la directa relación entre el uso de

carbón como combustible para producir

energía, particularmente en centrales

termoeléctricas, y el incremento perjudicial de

los niveles de mercurio en la atmósfera y los

ecosistemas.

91

Resumen Rocas Biogénicas

92

TIPO COMPOSICIÓN NOMBRE DE LA ROCA

Biogénica Restos de organismos calcáreos

CaCO3 - calcita

Caliza Biogénica

Creta

Coquina

Biogénica

Precipitación de diatomitas y radiolarios,

además de precipitar sílice.

SiO2 – cuarzo, calcedonia, jaspe, ópalo Chert Biogénico

Biogénica Compuestos Carbonáceos (materia orgánica) Carbón

(lignito y hulla)

Ambientes sedimentarios

93

• Un ambiente en cualquier lugar puede ser caracterizado por los

procesos físicos y químicos que ocurren en ese lugar, incluyendo los

organismos.

• Las rocas se forman en ambientes donde los sedimentos se

depositan (ambientes de depositación).

• Un Ambiente, en cualquier punto del continente o bajo el mar, es

controlado por:

Procesos químicos y físicos existentes

Organismos que viven bajos esas condiciones en cierto período de

tiempo

Un Ambiente Deposicional puede ser caracterizado

en términos de estos procesos.

Facies: conjunto de rocas con determinadas características paleontológicas

(fósiles) y litológicas (forma, tamaño, composición de minerales, etc.,) que

ayudan a conocer dónde y cuando se formó la roca.

Refleja un proceso o ambiente particular.

Ambientes sedimentarios

Fuente: GRIEM, W. & GRIEM-KLEE, S. (online): Apuntes Geología General. GeoVirtual (Copiapó, Chile): http://www.geovirtual2.cl

94 Las facies de un estrato refleja las condiciones bajo las cuales éste fue formado.

Facies Sedimentarias: Atributo observable de una unidad estratigráfica

Ambientes Sedimentarios

Con pocas palabras se describe lo

que se ve en una unidad.

Interpreta lo descrito.

Ambiente marino poco

profundo

Playa o ambiente

deltaico

Facies

descriptivas

Facies

interpretativas

Definición Descriptiva

Definición interpretativa

95

Ambientes sedimentarios 96

Albufera: laguna costera de escasa profundidad, semicerrada conectada con el océano y protegida por algún tipo de barrera generalmente arenosa.

Ambientes Sedimentarios

Rocas Clásticas

AMBIENTE AGENTE DE TRANSPORTE-DEPOSITACION

SEDIMENTO

CONTINENTAL

Aluvial Ríos Arena, grava, limo

Desierto Viento Arena, limo

Lago Corrientes lagunares, olas Arena, limo

Glaciar Hielo Arena, grava, limo

COSTERO

Delta Ríos+olas, mareas Arena, limo

Playa Olas, mareas Arena, grava

Tidal Corrientes submarinas Arena, limo

MARINO

Margen continental Olas, mareas Arena, limo

Margen de olas Corrientes marinas Limo, arena

Mar profundo Corrientes marinas, asentamiento Limo 97

Ambientes Sedimentarios

Químicas y Biogénicas

AMBIENTE AGENTE DE PRECIPITACION SEDIMENTO

LINEA DE COSTA Y MARINO

Carbonato Organismos con caparazón, algunas

algas, fango inorgánico, arrecifes,

precipitación desde el mar

Arenas carbonatadas y

carbonatitas

Evaporitas Evaporación de agua de mar Yeso, halita y otras sales

Silíceo: Mar profundo Organismos con caparazón Sílice

CONTINENTAL

Evaporita Evaporación de lagos y lagunas Halita, boratos, nitratos

Pantano Vegetación Turba

98