INGENIERIA DEL TERRENO PROCESO SEDIMENTARIO, SEDIMENTOS, ROCAS SEDIMENTARIAS Y USOS.

JESÚS SÁNCHEZ VIZCAÍNO

1-.Proceso de erosión-transporte-sedimentación 1.1-.Tipos de sedimentación 1.2-. Componentes y tipos de sedimentos. 2-.Medios sedimentarios. 3-.Características de los sedimentos: 3.1-.Estratificación. 3.2-.Otras características. 4-.Procesos de litificación: Diagénesis. 5-.Clasificación de las rocas sedimentarias. Rocas Detríticas, Químicas y Orgánicas.

1-.PROCESO DE EROSIÓNTRANSPORTE-SEDIMENTACIÓN •

EROSIÓN: proceso de sustracción de roca al suelo intacto, por acción de corrientes de agua o viento, por cambios de temperatura o por gravedad.

•

EROSIÓN: Conjunto de fenómenos externos que, en la superficie del suelo o a escasa profundidad, quitan en todo o en parte los materiales existentes modificando el relieve.

•

Los factores que determinan el sistema de erosión son de dos tipos: 1. Climáticos ( lluvia, viento…) 2. Geológicos ( tamaño partículas, mineralogía…)

EROSIÓN GEOLÓGICA. • Los fenómenos climáticos inician la erosión de los suelos y causan alteraciones en la superficie de sus estratos. • Climas:
En climas secos: el estrato superior de la roca se expande debido al calor del sol y acaba resquebrajándose.
En climas húmedos: la lluvia actúa tanto química como mecánicamente en la erosión de las roca .
Lluvia ácida
El duro feldespato del granito se transforma en arcilla.
Determinados minerales del basalto, combinados con oxígeno y agua, forman óxidos de hierro como la limonita.


En climas fríos: el hielo rompe las rocas debido al agua que se introduce por sus fisuras y poros y se expande con las heladas. Las rocas también se agrietan por la acción de las raíces de las plantas.
En la costa: la erosión de acantilados rocosos y playas de arena es el resultado de la acción del mar, las olas y las corrientes


La erosión esculpe constantemente nuevos relieves en la superficie de la tierra.
El efecto conjunto del desgaste de montañas y mesetas tiende a nivelar el terreno; existe una propensión a la reducción del relieve al nivel del mar (nivel de base).
La tendencia contraria la representan las erupciones volcánicas y movimientos de la corteza terrestre, que levantan montañas, mesetas y nuevas islas.
erosión acelerada: es el resultado de la acción antrópica y sus efectos se dejan sentir en un periodo de tiempo mucho menor.

EJEMPLOS DE EROSIÓN

Deslizamiento de rocas

Roca fracturada por el calor.

• TRANSPORTE: los materiales ya erosionados y

•

Ø Partícula

•

En el transporte se producen modificaciones en los materiales, tales como alteraciones del tamaño, selección mecánica y selección mineralógica. El transporte de las partículas erosionadas se puede hacer de tres formas básicas:

(generalmente)

•

disgregados son desplazados hacia las cuencas de sedimentación mediante los agentes externos. Realizado generalmente por el agua o por el viento.

1. Arrastre: Las partículas se transportadas pegadas al suelo. 2. Suspensión: Las partículas se transportan en el seno del agente de transporte. 3. Disolución: Las partículas se disuelven dentro del agente de transporte, ya sea como disoluciones verdaderas o como disoluciones coloidales.

TRANSPORTE

• SEDIMENTACIÓN: proceso de acumulación, en el área de sedimentación, de materiales (detritos) provenientes de la meteorización y erosión de una roca pre-existente que han sido transportados desde el área fuente. – Área fuente, Área madre, Medio generador o Zona de erosión: área

sometida a destrucción y se localiza preferentemente en los relieves continentales. – Área de sedimentación o Medio receptor: Zona topográficamente más baja que el área madre donde se acumula los materiales transportados productos de la erosión. – Globalmente, la masa de roca destruida por unidad de tiempo en el medio generador es igual a la depositada en el medio receptor. • Los materiales sueltos acumulados en la sedimentación reciben el nombre de sedimentos. • La superficie sobre la que se produce la sedimentación es la superficie deposicional.

SEDIMENTACIÓN

CUENCA SEDIMENTARIASUBSIDENCIA • CUENCAS SEDIMENTARIAS: áreas de la superficie terrestre (área de sedimentación) en las que se ha podido acumular grandes espesores de sedimentos durante un largo intervalo de tiempo. • Esta definición involucra que toda cuenca sedimentaria: – Posee límites con unas coordenadas geográficas definidas – Está acotada en el tiempo – Implica la existencia de áreas adyacentes sometidas a denudación y que constituyen el medio generador de la propia cuenca • Para que se produzcan estas grandes acumulaciones de sedimentos es necesario que dicha área experimente SUBSIDENCIA, es decir, que el fondo de la cuenca tienda a hundirse conforme va rellenándose de sedimentos. Caso de no producirse esta subsidencia, la cuenca tenderá a colmatarse.

SEDIMENTACIÓN FÍSICA O MECÁNICA

1.1 Tipos de sedimentación •

El depósito o sedimentación de los materiales transportados se produce cuando varían las condiciones físicas y/o químicas en el medio. Por tanto podemos considerar dos tipos fundamentales de sedimentación:

1. MECÁNICA: los materiales llegan a la cuenca como partículas sólidas. La sedimentación se produce cuando el fluido de transporte pierde energía o capacidad de carga (pérdida de velocidad). Factores que condicionan la velocidad de sedimentación (Vs): a. Densidad del medio (ρ): a menor ρ, más fácil y rápida es la sedimentación. La Vs es más rápida en el aire que en el agua. b. Viscosidad del medio (µ): A mayor µ, menor será Vs c. Tamaño de los clastos (Ø):A mayor Ø, mayor es la Vs. Las partículas gruesas son abandonadas al principio de la zona de sedimentación y las finas alcanzan zonas centrales de la misma. d. Medios agitados: DIAGRAMA DE HJULSTRÖM

2. QUÍMICA O BIOQUÍMICA: iones transportados en disolución con el agua y que cristalizan. Implica una sobresaturación en el agua de un determinado mineral. La Precipitación química implica sobresaturación en el agua de un determinado mineral, normalmente por evaporación parcial sin desecamiento. Ej: sal gema, yeso, calcita, etc. La Sedimentación por Precipitación bioquímica implica que: • tiene lugar como consecuencia de la actividad de determinados organismos • no exige sobresaturación del mineral en las aguas de la cuenca sedimentaria Dos mecanismos principales de precipitación bioquímica: 1. Actividad metabólica de algunos organismos 2. Biomineralización

SEDIMENTACIÓN QUÍMICA O BIOQUÍMICA

1.2-.Componentes y tipos de sedimentos COMPONENTES A)

B)

C)

D)

Partículas terrígenas: procedentes del área fuente componentes extracuencales fragmentos de roca Partículas formadas por precipitación química o bioquímica en el interior de la cuenca: Componentes intracuencales. Partículas intracuencales secundarias: formadas en el interior de la cuenca a partir de materiales terrígenos o químicos Materia Orgánica: formada por restos exclusivamente orgánicos, extra o intra cuencales

TIPOS DE SEDIMENTOS A) Sedimento terrígenos: también llamados detríticos o plásticos. En ellos predominan los componentes extracuencales terrígenos, cuyo tamaño puede variar entre micras o metros. B) Sedimentos químicos: predominio de los componentes intracuencales formados por precipitación química y/o bioquímica. C) Sedimentos orgánicos: especialmente ricos en materia orgánica de origen intra o extra cuencal.

2-.MEDIOS SEDIMENTARIOS Un medio sedimentario es área de la superficie de la terrestre en la que tiene lugar la sedimentación caracterizado por poseer unas condiciones físicas, químicas y biológicas diferentes de las que aparecen en las zonas adyacentes. Dentro de una cuenca de sedimentación los sedimentos pueden depositarse en una amplia variedad de medios sedimentarios que se distribuyen por toda su superficie. Se diferencian tres grandes grupos de medios sedimentarios: 1. Medios sedimentarios continentales. 2. Medios sedimentarios costeros. 3. Medios sedimentarios marinos.

MEDIOS SEDIMENTARIOS

Medios Continentales: Glaciares, rios, lagos, desierto,…

Medios de transición:

Medios marinos:

Deltas, playas, Islas barrena-laguna, Llanuras mareales,…

Plataformas continentales, arrecifes, aguas profundas y pelágicos.

MEDIOS SEDIMENTARIOS M. CONTINENTAL -glaciares

M. TRANSICIÓN -deltas(desembocaduras ríos)

de

M. MARINO los

-abanicos aluviares (al pie de áreas montañosas se depositan gravas y arenas, y sedimentos terrígenos mas finos).

.playas(sedimentos fosiles)

-ríos (depósitos de gravas y

-islas barrena-laguna (cuerpos arenosos , sedimentos terrígenos o carbonatados, fósiles)

arenas y otros sedimentos terrígenos finos, escasos fósiles de vertebrados terrestres)

-lagos (sedimentos terrígenos finos y químicos o bioquímicos, fosiles

-desiertos y otros medios eólicos (arenas)

arenosos

-plataformas continentales (de aguas poco profundas.)

y

-llanuras mareales (áreas cercanas a la costa afectadas por mareas, sedimentos finos, terrígenos o carbonatados).

-Arrecifes. Abanicos de aguas profundas constituidos por turbiditas y caladas de barro. -Pelágicos, en la llanura, abisal, formados por fangos y arcillas. Frecuentes microfósiles planctónicos.

Medios sedimentarios

3-. CARACTERÍSTICAS DE LOS SEDIMENTOS ESTRATIFICACIÓN

•

• •

Las rocas sedimentarias y los estratos se presenta formando estratos o capas que se apilan unos sobre otros, separadas por superficies o planos de estratificación denominados muro y techo. – Muro: Superficie de estratificación inferior sobre la cual se inició el depósito – Techo: Superficie de estratificación superior que marca el final de la sedimentación. Estratos: Son cuerpos rocosos de geometría y extensión variables que se suelen depositar horizontalmente. -Cada estrato se deposita durante un suceso sedimentario que tiene lugar en unas determinadas condiciones ambientales. Por ejemplo desbordamiento de un río puede producir una capa de fango y limos. Otras veces el proceso de sedimentación es mas largo. Por ejemplo sedimentación de caparazones calcáreos de microorganismos planctónicos en fondos oceánicos profundos. -Cada plano de estratificación representa un período de interrupción en la sedimentación o un cambio brusco en el proceso deposicional. -La morfología de los planos de estratificación corresponde al de la superficie deposicional anterior o del pasado. Por ejemplo el lecho de un antiguo río o al fondo de un antiguo mar.

ESTRATIFICACION (CONT)

Tipos (en f. de la geometría de los planos): • Paralela: si los planos de estratificación son paralelos. • Ondulada: si los planos de estratificación son alabeados.

ESTRATIFICACION (CONT) • Existen otros términos para describir la estratificación teniendo en cuenta la litología de los estratos, su espesor, aspectos de ordenamiento interno, etc. • ·Estratificación homogénea: si la litología de los estratos

• •

• •

es similar en todos los estratos y Estratificación inhomogénea si no lo es. ·Estratificación rítmica: si existe alternante de dos o más litologías. ·Estratificación Uniforme: si el espesor de los estratos es constante o casi constante. Si el espesor varía tanto lateralmente como verticalmente se habla de Estratificación Variable (vertical u horizontal). ·Estratificación Masiva: si no es posible diferenciar a simple vista los estratos. ·Estratificación Alterada: si por causas posteriores a la sedimentación, no es posible reconocer el tipo de sedimentación original.

OTRAS CARACTERÍSTICAS •

COLOR: relacionado con las proporciones de oxidación-reducción.

•

COMPOSICIÓN: proporciona información sobre la litología del área fuente y la intensidad de la meteorización.

•

-Esfericidad: relaciona la forma del grano con una esfera de igual volumen.

TEXTURAS: individuales. se refiere a las características de los componentes

Tamaño:

-

La selección es una medida de la variabilidad de los tamaños de la población de partículas. Es buena si las partículas tienen tamaños similares y mala si no. Cuando hay partículas gruesas y partículas finas, se denominan esqueleto y matriz, respectivamente -Redondez: La redondez de las partículas informa acerca de la longitud y la intensidad o energía del transporte.

● ESTRUCTURAS SEDIMENTARIAS: Describen- la posición geométrica de los componentes que constituyen el sedimento o la roca sedimentaria.

-Estructuras producidas por el movimiento de los fluidos: -Estructuras de tracción producidas por corrientes unidireccionales de agua: -Otras estructuras producidas por el movimiento de fluidos: dunas, ripples por el oleaje, etc.

- Estructuras relacionadas con el Clima : -gotas de lluvia. -gotas de desecación. -Estructuras Biogénicas -Estructuras Post-deposicionales

ESTRUCTURAS SEDIMENTARIAS •

Estructuras sedimentarias según la geometría individual de los estratos:







ESTRATOS TABULARES: Las dos superficies de estratificación son planas y paralelas entre sí. ESTRATOS IRREGULARES CON MURO EROSIVO: Poseen gran extensión lateral, con un muro irregular y un techo plano. ESTRATOS ACANALADOS: geometría interna semejante a la de la sección de un canal. ESTRATOS EN FORMA DE CUÑA: limitados por superficies planas no paralelas entre sí. ESTRATOS LENTICULARES: Discontinuos con el muro plano y el techo convexo. ESTRATOS ONDULADOS: Continuos, con muro plano y techo ondulado.

•

Estructuras basada en el ordenamiento interno de los estratos:





ESTRATIFICACIÓN MASIVA: No presenta ordenamiento ninguno. ESTRATIFICACIÓN PARALELA: Laminaciones paralelas a la superficie de estratificación. ESTRATIFICACIÓN CRUZADA (“CROSS BEDDING”): Las laminaciones cortan la superficie de estratificación. ESTRATIFICACIÓN GRADADA: A. NORMAL: Disminuye el tamaño de grano de muro a techo B. INVERSA: Aumenta el tamaño de grano de muro a techo








RIPPLES: A. DE CORRIENTE (CURRENT RIPPLES) B. DE OLAS (WAVE RIPPLES)

Estructuras sedimentarias

ESTRATIFICACIÓN CRUZADA

ESTRATIFICACIÓN CRUZADA

ESTRATIFICACIÓN CRUZADA “CROSSBEDDING”

ESTRATIFICACIÓN PARALELA

ESTRATIFICACIÓN PARALELA

ESTRATIFICACIÓN GRADADA

•

Estructuras sedimentarias de las superficies de estratificación 

Techo: A. B. C. D.

Ripples: de olas o de corrientes. Grietas de desecación Huellas de gotas de lluvia Huellas de organismos

 Muro: A. Marcas de carga B. Marcas producidas por corrientes: Flute marks, ….

•

Estructuras sedimentarias de actividad biológica: 

La producen organismos:  Costructores de rocas (mallas de algas, estromatolitos)  Cavadores  Que se desplazan sobre sedimentos aún no consolidados

RIPPLES

RIPPLES

RIPPLES

RIPPLES

RIPPLES

GOTAS DE LLUVIA

GRIETAS DE DESECACIÓN

4.-PROCESOS DE LITIFICACIÓN: DIAGÉNESIS • Conjunto de transformaciones físicas, químicas y biológicas que experimentan los sedimentos desde que se depositan hasta que quedan de nuevo en superficie ya como roca sedimentaria. • Como consecuencia las partículas se unen entre sí formando una roca sedimentaria.

DIAGÉNESIS

PROCESOS DIAGENÉTICOS

COMPACTACIÓN

DISOLUCIÓN

CEMENTACIÓN SUSTITUCIONES MINERALÓGICAS

COMPACTACIÓN •

Disminución de volumen del sedimento original por la presión litoestática.

•

Todo ello se traduce en: a. Disminución de la porosidad. b. Disminución del espesor de las capas de los sedimentos. c. Expulsión (normalmente hacia arriba) de los fluidos que ocupaban los poros.

DISOLUCIÓN • Algunas de las partículas del sedimento pueden ser inestable y tienden a disolverse durante la diagénesis. Como resultado de la disolución, desaparecen las partículas inestables del sedimento, a la vez que las aguas subterráneas que ocupan los poros se van cargando de los iones correspondientes a los minerales disueltos. • Este proceso afecta fundamentalmente a muchos de los bioclastos, como las conchas de los gasterópodos marinos, que están constituidos fundamentalmente por aragonito. El aragonito es un mineral muy inestable que se disuelve fácilmente cuando entra en contacto con aguas meteóricas ricas en CO2.

CEMENTACIÓN • Las aguas contenidas en los poros de los sedimentos suelen tener numerosas sustancias disueltas, muchas de las cuales provienen del proceso anterior. En determinadas condiciones, estas sustancias disueltas pueden precipitar formando cristales que crecen desde la superficie de los granos del sedimento. • Este proceso recibe el nombre de cementación y los minerales precipitados se denominan cementos. La cementación produce los siguientes efectos: – Disminución de la porosidad. – Aumento de la unión entre las partículas, contribuyendo de manera fundamental a su litificación y transformación en roca sedimentaria. – Los cementos más comunes son los siguientes: Calcita (el más importante), cuarzo en distintas variedades, óxidos de hierro, y, en menor medida, el yeso y otras sales evaporíticas.

Sustituciones Mineralógicas

• Durante el proceso de enterramiento los sedimentos pueden ser atravesados por flujos de agua subterránea ricas en ciertos iones capaces de reaccionar con los minerales presentes en el sedimento, formando otros nuevos que sustituyen a los originales. • Los sedimentos ricos en carbonatos son los más propensos a experimentar este tipo de transformaciones mineralógicas. Los procesos de sustitución mineralógica más comunes son:

Sustituciones Mineralógicas (2) – La dolomitización, que se produce cuando las aguas subterráneas con una elevada concentración de Mg y Ca circulan a través de sedimentos o rocas formadas por carbonato cálcico. – La silidifación se produce cuando las aguas subterráneas ricas en sílice transforman parcialmente los carbonatos y sulfatos cálcicos que atraviesan. Suelen ser típicos de sedimentos con materia orgánica en putrefacción, lo que genera ambientes reductores. Suelen formarse variedades criptocristalinas del cuarzo o geles de cuarzo acompañados de presencia de sulfuros (pirita).

Sustituciones Mineralógicas (3) – Existen otras muchas sustituciones que dan lugar a neoformación de minerales muy variados, dependiendo de la composición del sedimento o roca y del agua presente en el mismo/a. Así, en sedimentos arcillosos con agua intersticial hipersalina, rica en Mg, pueden producirse minerales como cloritas, talco, sepiolita, atapulgita, etc. También pueden producirse nódulos de manganeso, carbonatos y sulfuros. Igualmente pueden producirse otros minerales arcillosos como la illita, en zonas más distales de la cuenca.

5. CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS

5.ROCAS SEDIMENTARIAS • Las rocas sedimentarias son las constituidas por materiales procedentes de rocas preexistentes, ígneas, metamórficas y sedimentarias, producto resultante de la erosión, que han sufrido un cierto transporte, acumulación, compactación y cementación. También incluyen una cierta proporción de origen biológico. “Rocas de segunda mano”. • Las rocas sedimentarias se dividen entres grandes grupos:

5.1.-ROCAS SEDIMENTARIAS DETRÍTICAS 5.2.-ROCAS SEDIMENTARIAS INTERMEDIAS 5.3.-ROCAS SEDIMENTARIAS NO DETRÍTICAS 5.3.1.- ROCAS SEDIMENTARIAS QUÍMICAS 5.3.2.- ROCAS SEDIMENTARIAS ORGÁNICAS

5.1 ROCAS DETRÍTICAS • Están constituidas por partículas y fragmentos originados por acciones erosivas actuando sobre las rocas ya existentes. • En las rocas detríticas terrígenas se distinguen:

· Clastos: o conjunto de granos en contacto o no formando un armazón.

· Matríz: o granos finos como limos y arcillas que se encuentran situados entre los clastos.

· Cemento: o depósito químico que mantiene unidos la matriz y los clastos.

· Poros: o malla que mantiene interconectada o no los espacios vacíos.

CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS SEDIMETARIAS DETRÍTICAS • Estas rocas se dividen en tres grandes grupos atendiendo al tamaño de las partículas que las forman:

– Ruditas: bloques y gravas Ø = 256 -2 mm – Areniscas: arenas Ø = 2 – 1/16 mm – Lutitas: limos y arcillas Ø< 1/16 mm • El tamaño del clasto también proporciona información relativa a los ambientes deposicionales.

Clasificación de las Rocas Detríticas según el tamaño del clasto .

Intervalos de tamaño

Nombre del clasto

Nombre del sedimento

Roca detrítica

> 256

Bloque

Grava

Aglomerado

64-256

Bloque

Grava

Aglomerado

4-64

Canto

Grava

Conglomerado o brecha

2-4

Canto

Grava

Conglomerado o brecha

1/16-2

Grano

Arena

Arenisca

1/256-1/16

Gránulo

Limo

Limolita

< 1/ 256

Partícula

Arcilla

Lutita

ROCAS DETRÍTICAS • CONGLOMERADO O BRECHA • Consiste fundamentalmente en grava, estos clastos pueden oscilar desde grandes cantos rodados, hasta pequeños como un guisante • Los clastos son lo bastante grandes como para su identificación en los tipos de roca distintivos • Lo más frecuente es que los conglomerados estén mal seleccionados porque los huecos contienen arena y lodo • La grava indica la presencia de pendientes acusadas o de aguas turbulentas en la sedimentación • Si los grandes clastos son angulosos en vez de redondeados, se denomina brecha • Rocas formadas por fragmentos rocosos, clastos > 2mm, unidos por un aglomerante que puede ser: – Detrítico: matriz – Químico: cemento

•

Clasificación o selección de tamaños: Es la medida de

la distribución de tamaños de un sedimento (frecuencia vs clases de tamaño). Una roca con una gran dispersión de tamaños de grano se dice que posee una pobre selección, mientras que una roca bien seleccionada muestra, por tanto, escasa variación en el tamaño de grano. La clasificación es indicativa de la historia del transporte del sedimento. • Conglomerado, arenisca, etc….

•

Morfología de clastos: Aunque se pueden medir varios parámetros como la esfericidad, el aplanamiento, etc. El grado de redondez es el dato morfológico de mayor interés ya que es un dato indicativo de la historia del sedimento. Se distinguen clastos muy redondeados, redondeados, subredondeados, subangulosos, angulosos y muy angulosos. – Brechas: clastos angulosos – Pudingas: clastos redondeados.

• Naturaleza de los clastos: – Poligénicos: cantos de distinta naturaleza. – Monogénicos: cantos de igual de naturaleza.

• Tamaño de los clastos: – Isométricos: cantos de igual tamaño – Heterométricos: cantos de distinto tamaño.

• Forma de los clastos: – Isomórficos: cantos de morfología similar – Heteromórficos: cantos de diversa morfología.

•

Empaquetamiento: El espacio entre los clastos puede estar ocupado por un cemento (calcáreo, silíceo, ferruginoso o salino) o por material detrítico menor de 30 micras (matriz). El empaquetamiento puede caracterizarse en función del porcentaje de matriz frente al de clastos, observando si la roca presenta una textura grano-sotenida o matriz-sostenida. El empaquetamiento, entre otros factores, es indicativo de la densidad del medio de transporte del sedimento.

CLASIFICACIÓN CONGLOMERADOS  Brechas: conglomerados de cantos grandes y angulosos.  Pudingas: conglomerados formados por cantos redondeados.  Tillitas: conglomerados formados por fragmentos que han sido transportados por los glaciares. Se caracterizan por presentar clastos de tamaños muy diferentes, debido a que no ha existido la típica clasificación del transporte por corrientes fluviales. Si los fragmentos proceden de la morrena de fondo del glaciar, suelen ser aplanados y con estrías paralelas motivado por el rozamiento sufrido con el fondo o con otros materiales durante el avance de los hielos.

ROCAS DETRÍTICAS • CONGLOMERADO

• BRECHA

CONGLOMERADO

CONGLOMERADO

Roca detrítica de grano grueso (rudita) formado por clastos redondeados de tamaño mayor de 2mm.

CONGLOMERADO

BRECHA

PUDINGA

ROCAS DETRÍTICAS • LUTITA Roca formada por partículas de tamaño arcilla y del limo. Forman mas de la mitad de las rocas sedimentarias. Proceden de una sedimentación gradual de corrientes no turbulentas. Tienden a formar capas delgadas a las que se hace referencia como láminas Suelen describirse como débiles debido a que están poco cementadas y por tanto no bien litificadas La capacidad de escindirse en capas finas a lo largo de planos espaciales próximos se denomina Fisilidad

ROCAS DETRÍTICAS • LUTITA

• LUTITA FISIL

LUTITA

LUTITAS

Roca sedimentaria detrítica de grano fino muy abundante. Procedente del sedimento de la arcilla, tamaño del grano < 1/256mm.

ROCAS DETRÍTICAS ARENISCA Las areniscas son rocas sedimentarias cuyos granos poseen un diámetro inferior a 2 mm Se trata de arenas cementadas en una matriz que, aunque puede ser de naturaleza muy variada, es generalmente silícea Predominan los clastos de tamaño arena, es después de la lutita, la roca sedimentaria más abundante. La selección es el grado de semejanza del tamaño del clasto en una roca sedimentaria Las areniscas son depositadas por el viento o por las corrientes de agua, la forma de los granos arenosos también nos proporciona información importante sobre el transporte, la selección y la edad

CLASIFICACIÓN ARENISCAS


Ortocuarcitas: areniscas detríticas bien estratificadas

formadas casi exclusivamente de granos de cuarzo (hasta el 90% de cuarzo). Están escasamente cementadas a base de sílice.
Arcosas: areniscas detríticas muy poco estratificadas, en las que predominan sobre las arcillas el cuarzo (entre un 40 y un 80% de cuarzo) y los feldespatos. Poseen un cemento de tipo calcáreo.
Grauvacas: areniscas detríticas, generalmente de origen marino, en las que predominan las arcillas y feldespatos sobre el cuarzo. Se forman en condiciones de rápida erosión, transporte y deposición, lo cual impide que se alteren los componentes arcillosos. Los límites de su composición son muy variados. El cemento es de tipo arcilloso.
Molasas: areniscas detríticas, generalmente de origen marino, que se concentran en cubetas sedimentarias laterales, por erosión de las cordilleras durante su levantamiento y plegamiento en la última fase del ciclo geosinclinal. El cemento de tipo calcáreo.

CLASIFICACIÓN ARENISCAS DE FOLK (1974) • Esta clasificación se basa fundamentalmente en el porcentaje de matriz ( material de detrítico de tamaño < de 30 micras) y en la naturaleza de los clastos, que se agrupan en tres tipos: cuarzo (Q), feldespatos (Fto) y fragmentos de roca (Fr). • En función del porcentaje de matriz se establecen dos tipos básicos:

– Grauvacas, si la matriz representa más del 15% del volumen. – Arenitas, si la matriz representa menos del 15% del total. – A su vez las arenitas se dividen en cuarzoarenitas, litoarenitas y arcosas en función de los porcentajes de cuarzo (Q), feldespato (Fto) y fragmentos de rocas (Fr). Para establecer esta clasificación se utiliza un diagrama triangular

CLASIFICACIÓN ARENISCAS

ROCAS DETRÍTICAS • ARENISCA

• ARCOSA

ARENISCA

Tipo de roca sedimentaria formado por una arena lifiticada que comprende granos de tamaño entre 60 mm y 1000 mm unidos por una matriz y/o por un cemento mineral.

ARENISCA

ARENISCA

ARCOSA

GRAUVACA

GRAUVACA

Roca sedimentaria detrítica de grano fino, que contiene abundantes fragmentos de roca

5.2 ROCAS SEDIMENTARIAS INTERMEDIAS • Este grupo esta constituido por la mezcla de lutitas, arenitas y rocas carbonatadas • MARGA: Roca constituida primordialmente por lutitas, caliza o dolomía y una escasa proporción de arena. • Son de grano fino y estructura compacta o pizarrosa. • Colores: azules, grises, verdosas y amarillentas. • Minerales accesorios: Q, Aragonito, óxidos Fe-Mn • Asociadas a: Calizas y arcillas. • “VENTEO”: Disgregación en escamas debido a su desecación cuando es sometida a la acción del aire. • Propiedades: – Escasa resistencia. – Fácil erosionabilidad. • Propiedades geomecánicas: Varían de manera sustancial al estar saturadas.

CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS INTERMEDIAS

5.3.ROCAS SEDIMENTARIAS NO DETRÍTICAS • 5.3.1. ROCAS SEDIMENTARIAS QUÍMICAS • 5.3.2. ROCAS SEDIMETARIAS ORGÁNICAS

5.3.1 ROCAS SEDIMENTARIAS QUÍMICAS • Se forman por precipitación de los productos disueltos de la erosión • Los productos disueltos de erosión son transportados por ríos hacia los lagos o hacia el mar. • La precipitación puede producirse por la influencia de seres vivos, como los organismos acuáticos, o por procesos puramente químicos como la evaporación. • Suelen ser rocas no clásticas, donde los minerales forman un mosaico de cristales entrelazados.

Formación de Rocas Químicas:

CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS QUÍMICAS: • • • • •

Carbonatadas: compuestas por caliza o dolomía. Evaporitas: formadas por acumulación de sales Silíceas: el óxido de silicio es el constituyente principal. Alumínicas y Ferruguinosas: compuestas por hidróxidos de alumino o hierro. Fosfatos: compuestas por fosfato de calcio.

ROCAS QUÍMICAS CARBONATADAS • Agrupación de rocas sedimentarias constituidas mayoritariamente por carbonatos cálcico (calcita CaCO3, en las calizas) o cálcico-magnésico (CaMg(CO3)2 dolomita en las dolomías ) • Además de los carbonatos en su constitución figura cuarzo, feldespato, arcilla, restos orgánicos, materia bituminosa…. • Las rocas carbonáticas más comunes son: – CALIZAS: Calcita – DOLOMÍAS: Dolomita.

Clasificación de las rocas carbonatadas
Desde el punto de vista de la composición química y mineralógica se diferencian los siguientes grupos de rocas: – Calizas: Con más del 95% de calcita. – Calizas Magnesianas: Con un contenido en calcita del 90 y 95% y el resto de dolomita. – Calizas dolomíticas: Calcita del 50 al 90% y dolomita del 10 al 50%. – Dolomías calcáreas: Dolomita del 50 al 90% y calcita del 10 al 50%. – Dolomías: Con más del 90% de dolomía.

Clasificación de las rocas carbonatadas Dolomita CaMg(CaCO3)2

%calcita

Calcita CaCO3

Clasificación de las rocas carbonatadas
Según la textura se clasifican en: •

•

• • • •

Rocas aloquímicas esparíticas: cristales o granos grandes, colores blancos o transparentes, típicas de aguas agitadas.(Caliza Oolítica) Rocas micríticas: tamaño de grano muy fino, color amarillento sucio, típicas de aguas tranquilas (pelágicas). Calizas arrecifales Dolomías: color amarillento, textura cristalina, bordes de grano difusos Travertinos y tobas: originadas en cuevas o salidas de cuevas. Estalactitas y estalagmitas: formadas en el interior de las cuevas.

Rocas Carbonáticas: CALIZAS • Roca Carbonatada cuyo mineral esencial es la calcita CaCO3 • Efervesce con HCl y se raya con el acero. • Orígenes: – Detrítico: Calizas clásticas o brechíferas, calizas arenosas, lumaquelas (calizas constituidas por conchas agregadas y mezcladas con arenas). – Orgánico: Calizas orbitolinas, calizas con nummulites, calizas de algas. – Precipitación: A partir de la disolución de carbonato en agua que se va acumulando sobre plantas, juncos, las estalactitas, estalagmitas. Calizas travertínicas o tobas.

CALIZAS • Propiedad característica: La caliza se disuelve con agua. La capacidad de acción disolvente del agua depende en gran medida de su contenido en carbonato, que suele tomar de la atmósfera. CO2 + H2O → H2CO3 CaCO3 + H2CO3 → Ca (HCO3)2 (Bicarbonato cálcico) • El bicarbonato cálcico resultante se disuelve rápidamente en el agua. Como residuo de la disolución queda una arcilla de color rojizo

Arcilla de descalcificación ≈ “Terra Rosa”. • No todo el carbonato disuelto en el agua se combina para formar anhídrido carbónico, sino que se equilibra con el carbono existente en el aire y en el bicarbonato cálcico. Cuando cualquier variación deshace el equilibrio, precipita carbonato cálcico.

CALIZA • La caliza es una roca Impermeable → El agua circula a través de las fracturas.→ Estructuras características: KARST (Gran influencia en ingeniería civil). • En calizas son muy abundantes las fuentes; en especial cuando alternan tramos calcáreos y arcillosos. El agua, acumulada en las calizas, es “escupida” en contacto con las arcillas. • El macizo calizo, debido a los huecos creados por la disolución, suele ser receptor de aguas y un magnífico regulador de ellas. Éstas son ricas en sales y presentan un tono verdoso característico. Muchas de las surgencias están ligadas a periodos lluviosos, al cargarse los depósitos subterráneos alimentadores y alcanzar el umbral de salida. A esta roca va unida la desaparición, recorrido subterráneo y resurgencia de numerosos ríos que en muchos casos se efectúa directamente al mar.

DOLOMÍAS • Roca carbonatada cuyo mineral principal es la Dolomita, CaMg (CO3)2. (Puede contener también calcita). • Se distinguen de las calizas porque las muy puras no efervescen en HCl. • Orígenes: – Por DOLOMITIZACIÓN DE LAS CALIZAS: Ya sea durante la deposición del sedimento calcáreo o inmediatamente, ya sea después de la mitificación, cuando el sedimento se ha convertido en caliza.→ el más común – Por PRECIPITACIÓN DIRECTA

• La presencia de MgCO3 en las dolomías las hace inadecuadas para la fabricación de cemento y como árido para hormigón si el contenido en Mg es muy alto. • Al igual que la caliza presenta carsticidad.

CALIZA MICRÍTICA

CALIZA OOLÍTICA

CALIZA TRAVERTÍNICA

TOBA

CALIZA OOLÍTICA

CALIZA PISOLÍTICA

DOLOMÍA

ESTALAGTITA-ESTALAGMITA

ESTALAGTITA-ESTALAGMITA

ESTALAGTITA

ESTALAGMITA

Rocas Químicas: EVAPORITAS • Rocas formadas a partir de la intensa acumulación de sales (sulfatos, carbonatos, cloruros, bromuros) sometidas a una intensa evaporación. • Forma cristalina, laminar, nodular o formando una mezcla caótica de cristales. • Poseen estructuras de deformación y polígonos y grietas de desecación. • Se forman por evaporación de aguas marinas o de lagos. • Se forman en cuencas hidrológicamente cerradas y climas áridos y semiáridos. • La roca evaporítica de mayor interés desde el punto de vista de la ingeniería civil es el YESO, dada que su presencia en nuestro país es muy amplia.

YESO • Sulfato cálcico hidratado SO4H2O • La característica más notable, desde el punto de vista de la ingeniería civil, es la Rápida solubilidad. Esta solubilidad se acentúa cuando el yeso está diseminado en una masa arcillosa. FM. TRIÁSICA KEUPER.

Rocas Químicas: EVAPORITAS

Yeso Fibroso

Carnalita

Rocas Químicas: SILÍCEAS. ALUMÍNICO-FERRUGINOSAS • Son también rocas muy poco abundantes respecto al total de las rocas sedimentarias. • Sílex: tipo de roca silícea de origen químico es aquel que aparece, en general, formando nódulos de manera variable dentro de calizas o estratos muy finos. • Entre las rocas alumínico-ferruginosas vamos a destacar dos: – las lateritas corresponden a suelos de notable espesor, compuestos por hidróxidos de aluminio y hierro. – Las bauxitas están constituidas por hidróxidos de aluminio y se consideran como una variedad de las lateritas en las que se elimina el hierro durante su proceso de formación, o bien era muy minoritario en la roca madre.

Rocas Químicas: Rocas Silíceas. Alumínico–Ferruguinosas.

Bauxita

Sílex

Rocas Químicas:FOSFATOS • Son rocas sedimentarias muy escasas. • Compuestas por fosfatos de calcio, en especial el fosfato tricálcico. • Aparecen en el seno de otras rocas y que ocasionalmente forman estratos. • Su origen es aún objeto de debate, pero parece evidente que se forman bajo las siguientes condiciones: 1) presencia de surgencias (upwellings) de aguas frías ricas en fósforo inorgánico disuelto (DIP en inglés); y 2) presencia de una plataforma marina, somera y con aguas cálidas, en la que se produce la acumulación del fosfato orgánico. • El fósforo, un nutriente esencial, dispara la formación del fitoplancton, el cual a su vez, al ser la base de la cadena trófica marina, multiplica la vida de organismos superiores (p.ej., peces). Tanto el fitoplancton como los peces al morir van a parar al fondo de la plataforma, sufriendo sus partes orgánicas una degradación que supone la acumulación de sus esqueletos. El continuo reflujo de fósforo por las surgencias produce una continua transformación de estos esqueletos en hidroxi- y flúor-apatito. También pueden formarse como consecuencia de procesos diagenéticos de reemplazamiento de calizas por el apatito, por sustitución del anión carbonato por el fosfato.

FORMACIÓN FOSFORITAS

5.3.2. ROCAS ORGÁNICAS • Formadas por acumulación de materiales generados mediante procesos orgánicos. • Acumulación de conchas, exoesqueletos, restos vegetales …

• Tipos: – Rocas carbonatadas. – Rocas siliceas. – Rocas enriquecidas en C. – Enriquecidas en HC.

Rocas Orgánicas Carbonatadas • Rocas formadas por carbonatos, cálcico y cálcico o magnesio. – Calizas. • • • • •

Calizas conchíferas. Calizas coralinas. Encríticas Calizas nummulíticas Creta

– Dolomías.

Calizas • Rocas originadas por un proceso de sedimentación directa. – Precipitación bioquímica: El carbonato cálcico se fija en las conchas o esqueletos de determinados organismos y a su muerte, estas conchas o esqueletos se acumulan, originando un sedimento carbonatado. La reprecipitación del carbonato cementa la roca, dando origen a las calizas.

Tipos de calizas (1)
Calizas conchíferas: rocas calcáreas sedimentarias formadas por conchas de moluscos, tales como gasterópodos y lamelibranquios, y otros organismos. – Lumaquelas – Coquinas


Encrinitas: son rocas calizas formadas por comunidades de crinoideos (equinodermos que viven generalmente fijos en los fondos marinos )


Calizas coralinas:  Calizas biotermales: calizas arrecifales  Calizas biostromales: son arenas calcáreas, restos de conchas de organismos, etc. que resultan de la destrucción del arrecife y que se depositan ambos lados del mismo.

Tipos de Calizas (2)
Cretas: roca calcárea, ligera y de grano muy fino, de color blanco o gris. Está formada principalmente por caparazones de foraminíferos.


Calizas nummulíticas: roca sedimentaria organógena, compuesta por calcita. Se forma al depositarse y compactarse los materiales procedentes de la erosión de otras rocas, entre los que se acumulan restos de seres vivos, en este caso nummulites, fósiles con aspecto de moneda.

Lumaquela

Lumaquela (2)

Caliza Coralina

Caliza coralina

Coquina

Caliza nummulítica

Aplicaciones de las rocas Calizas. • Industria cementera (cemento Pórtland). • Obtención de cal (CaO) por calcinación. • Limpieza y desinfección de fachadas • Producto base en otras aplicaciones en industria química.

• Como roca marmórea, para construcción. • Como lecho de procesos de combustión de carbón rico en azufre. • Como árido, sobre todo para la subbase de carreteras.

Dolomías • Se originan como consecuencia de procesos postsedimentarios. • Más densa y de estructura cristalina más compacta que la calcita . • Al producirse el proceso de dolmatización aumenta la porosidad. • No son solubles en agua.

Aplicaciones de las rocas dolomías. • Como piedra de construcción y ornamentación. • En fabricación de ciertos cementos. • En la industria química, en la obtención de magnesia.

Rocas Silíceas • Formadas por la acumulación directa de material orgánico silíceo. – – – –

Diatomitas. Radiolaritas Espongiolitas. Jaspe.

Rocas Silíceas: DIATOMITAS •

Roca sedimentación formada por la acumulación de frústulas o caparazones de diatomeas. • Esta acumulación se produce en medio sedimentarios extensos y poco profundos, en los que el agua contenga • Cuando la roca aún no está consolidada recibe nombres como tierra de diatomeas, tierra de Trípoli, tierra de infusorios o Kieselguhr . • La mayor o menor pureza de la diatomita condiciona sus aplicaciones. Las de mayor calidad son las más ricas en sílice, mientras que las impurezas, normalmente de carbonatos, minerales de la arcilla, óxidos de hierro, materia orgánica, disminuyen su aplicabilidad.

DIATOMITA

Rocas silíceas: RADIOLARITAS • Rocas sedimentarias de origen orgánico formadas, principalmente, por la acumulación de caparazones silíceos de unos protozoos llamados radiolarios. Además de estos seres, las radiolaritas también pueden incluir espículas de esponjas, diatomeas y determinados minerales detríticos, tales como cuarzo, arcilla, etc.

RADIOLARITA

Rocas Silíceas: ESPONGIOLITAS Y JASPE • ESPONGIOLITA: rocas sedimentarias de precipitación, formadas a base de finas espículas de esponjas silíceas. • JASPE: es una calcedonia de color opaco, generalmente formando vetas de diversas coloraciones

JASPE

Rocas Orgánicas: Enriquecidas En Carbón. – Carbón • • • •

Antracita Turba. Lignito. Hulla.

RESERVAS DE CARBÓN

Carbón • • • • •

Mineral de origen orgánico Color negro. Combustible Muy rico en carbono Suele localizarse bajo una capa de pizarra y sobre una capa de arena y piza.

Formación del Carbón • El carbón se origina por descomposición de vegetales terrestres, hojas, maderas, cortezas ..., que se acumulan en zonas pantanosas, lagunares o marinas, de poca profundidad. • Los vegetales muertos se van acumulando en el fondo de una cuenca. • Comienza una lenta transformación por la acción de bacterias anaerobias. • Con el tiempo se produce un progresivo enriquecimiento en carbono. » En las cuencas carboníferas las capas de carbón están intercaladas con otras capas de rocas sedimentarias como areniscas, arcillas, conglomerados.

Tipos de Carbón. • En función de criterios tales como su contenido en materia volátil, contenido en carbono fijo, humedad, poder calorífico … – – – – – – –

Antracita. Bituminoso bajo en volátiles Bituminoso medio en volátiles Bituminoso alto en volátiles Sub-bituminoso Lignito. Turba.

Antracita Lignito

Hulla

Turba

Aplicaciones del Carbón. • El carbón suministra el 24% de la energía primaria consumida en el mundo, sólo por detrás del petróleo. – Combustible. – Carboquímica. – Generación de energía eléctrica. – Coque. Utilizado como combustible y reductor en distintas industrias. – Petróleo sintético.

Enriquecidas En HC • Petróleo (“aceite de piedra”). – Mezcla compleja no homogénea de hidrocarburos. – Puede presentar gran variación de parámetros como: • • • • •

Color. Densidad. Gravedad. Viscosidad. Capacidad calórica.

– Es un recurso natural no renovable, y actualmente también es la principal fuente de energía en los países desarrollados. – El petróleo líquido puede presentarse asociado a capas de gas natural, en yacimientos que han estado enterrados durante millones de años, cubiertos por los estratos superiores de la corteza terrestre. » Actualmente también es la principal fuente de energía en los países desarrollados.

Composición •

Hidrocarburos: compuestos de hidrógeno y carbono, en su mayoría parafinas, náftenos y aromáticos. – Hidrocarburos parafínicos: Son hidrocarburos saturados homólogos del metano. – Cicloparafinas-Náftenos: Son hidrocarburos cíclicos saturados, derivados del ciclopentano y del ciclohexano. Muchos de estos hidrocarburos contienen grupos metilo en contacto con cadenas parafínicas ramificadas. – Hidrocarburos aromáticos: Son hidrocarburos cíclicos insaturados constituidos por el benceno y sus homólogos. – Olefinas: Son moléculas lineales o ramificadas que contienen un enlace doble de carbono. – Dienos: Son moléculas lineales o ramificadas que contienen dos enlaces dobles de carbono.

• • •

Derivados hidrocarbonados de azufre, oxígeno y nitrógeno. Gas disuelto y pequeñas proporciones de componentes metálicos. Compuestos no hidrocarburos: sulfuros orgánicos, nitrógeno y oxígeno. También sodio, hierro, níquel, vanadio, plomo …

Rocas Orgánicas: Enriquecidas en HC • PETRÓLEO: – Mezcla compleja no homogénea de hidrocarburos (compuestos formados principalmente por hidrógeno y carbono) – Es un recurso natural no renovable, y actualmente también es la principal fuente de energía en los países desarrollados.

Composición del petróleo • La mayoría de hidrocarburos aislados se clasifican como: – Hidrocarburos parafínicos: Son hidrocarburos saturados homólogos del metano. – Cicloparafinas-Naftenos: Son hidrocarburos cíclicos saturados, derivados del ciclopentano y del ciclohexano. Muchos de estos hidrocarburos contienen grupos metilo en contacto con cadenas parafínicas ramificadas. – Hidrocarburos aromáticos: Son hidrocarburos cíclicos insaturados constituidos por el benceno y sus homólogos. – Compuestos no hidrocarburos: Los compuestos más importantes son los sulfuros orgánicos, los compuestos de nitrógeno y de oxígeno. También hay trazas de compuestos metálicos, tales como el sodio (Na), hierro (Fe), níquel (Ni), vanadio (V), plomo (Pb), etc.