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Cruz Guevara, L. E. Caballero, V. M.Descripción y clasificación de rocas terrígenas por su textura 28/06/2007

LABORATORIO No 1GUIA PARA LA DESCRIPCION DE LA TEXTURA DE ROCAS TERRIGENAS

Parte 1: TEXTURA

1. OBJETIVOS

Crear en el estudiante la capacidad de:

• Identificar los elementos texturales de las rocas sedimentarias: Tamaño forma, armazón, matriz, cemento, poros, fábrica y empaquetamiento, su porcentaje y demás detalles.

• Describir la textura de una roca sedimentaria terrígena, mediante el procedimiento de descripción con ayuda de la lupa de mano.

2. MATERIALES REQUERIDOS

• Lupa de 10x (una por cada estudiante)

• Una aguja en acero, reglas y calibrador

• Tablas o imágenes comparativas de tamaño de grano, deberá construir una antes del laboratorio

• Acido clorhídrico diluido al 10 %

• Muestras de roca: areniscas de cuarzo, areniscas de cuarzo conglomerática con chert y minerales pesados, areniscas arcósicas, arcosas, areniscas glauconíticas, areniscas lodosas y micáceas (algunas cloríticas), conglomerado con líticos calcáreos, areniscas o conglomerados líticos y bioesparitas

3. LECTURAS PREVIAS

• Sedimentary textures, Boggs 1987, pág. 105-134

• Grain size scales for sediments, Folk 1974, pág. 25-32

• Petrology of sandstones, Folk 1974, pág. 102-110

• Properties of sedimentary particles, Friedman 1978, pág. 58-70

• Partículas a rocas, diagénesis, disolución, precipitación, cementación, presure solution, moldic porosity, Friedman 1978, pág. 145 – 150.

• Changes during diagénesis, Boggs 1987, pág. 269 –271.

4. PROPIEDADES FISICAS DE LAS ROCA SEDIMENTARIAS

Las rocas sedimentarias (RS) son formadas sobre la superficie de la tierra por procesos de baja presión y baja temperatura, temperaturas menores de 150 °C. Estas rocas están conformadas por (1) materiales terrígenos (partículas) derivadas del intemperismo y erosión de rocas preexistentes, condiciones que ocurren en exposición a la atmósfera o (2) por cristales

Cruz Guevara, L. E. Caballero, V. M.Descripción y clasificación de rocas terrígenas por su textura

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Guía de Laboratorio de Sedimentología para Geólogos, Escuela de Geología, UIS.

precipitados a partir de agua marina o de aguas frescas por procesos biológicos o químicos y (3) aloquímicos materiales precipitados químicamente pero de manera diferente a la normal, ejemplo de estos materiales son los bioclástos, oolitos, pelets e intraclástos de los cuales hablaremos adelante en el laboratorio de rocas carbonatadas.

Las rocas sedimentarias terrígenas (RST) son rocas integradas por más del 50% de materiales terrígenos, dentro de ellas las más conocidas son las siliciclásticas, las cuales son de composición silícea. Mas adelante entenderemos que existen tambien RS calcáreas y de chert (ver laboratorio descripción y clasificación de rocas terrigenas: parte composicional.

Los procesos de transporte y de depositación generan una amplia variedad de RS, cada una de ellas caracterizada por propiedades físicas distintivas. Las más importantes propiedades de las RS son textura, composición y estructuras sedimentarias.

La textura de las RS se refiere a las características de pequeña escala como el tamaño, forma, fábrica, el armazón, la matriz, el cemento y una propiedad derivada de las anteriores como la porosidad. A estas propiedades dedicaremos este laboratorio.

La composición contempla la composición química de las partículas como su composición mineralógica y tipo de partículas. La composición química: CaCO3, SiO2; la composición minralógica:: Cuarzo, calcita, dolomita, hematita, yeso, entre otros. Este tema será tratado en otro laboratorio

Las estructuras son características de gran escala tales como la estratificación, la laminación, las estructuras y marcas de corriente, entre otras, las cuales se estudiarán más adelante en laboratorio de estructuras sedimentarias.

Es obvio que tanto las características texturales como las composicionales y estructurales reflejan la naturaleza de los procesos sedimentarios y pueden ayudar a interpretar las condiciones límite de los ambientes sedimentarios antiguos.

4.1 TEXTURA DE LAS ROCAS SEDIMENTARIASLas texturas sedimentarias se refiere a las características de pequeña escala que comprometen a cada una de las partículas individualmente o a una población de ellas, las texturas sedimentarias son: el tamaño de grano, la forma, las texturas en la superficie de las partículas, la selección o calibrado (sorting) y el empaquetamiento o arreglo.

Estas características se le pueden aplicar a los diferentes elementos que conforman la fábrica de una RS: armazón, matriz, cemento y poros. Estas características a su vez controlan otras propiedades derivadas de ellas como La densidad, la porosidad y la permeabilidad de la roca.

TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS

El tamaño de las partículas es un atributo fundamental y por ende una de las propiedades más importantes en la descripción de las rocas sedimentarias. El tamaño de los materiales sedimentarios es importante porque refleja: (1) los tipos de material parental: roca sedimentaria, ígnea o metamórfica en varias clases de tamaño de grano: grava, arena y lodo, (2) la resistencia de las partículas a la erosión y la abrasión y (3) los procesos de transporte y el ambiente de depositación que actuaron sobre la partícula.


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TABLA 1.1. Tabla de tamaño de grano (textura) de Wentworth. Tomada de Folk 1974, Pág. 25

No de mallapara tamiz U.S.

estandard

Milímetros(mm)

Micrones(µ)

Phi(Ф)

Clase de tamañoWentworth

ClaseMayor

Una vezLitificado el sedimento

-20

Cantos

GR

AV

A

CO

NG

LO

ME

RA

DO

4096 -12

1024 -10

Guijarros256 -8

64 -6

Guijas16 -4

5 4 -2

Grá

nulo

s

6 3.36 -1.757 2.83 -1.58 2.38 -1.25

10 2.0 -1

UpperArena muy gruesa

Lower

AR

EN

A

AR

EN

ISC

A

12 1.68 -0.7514 1.41 -0.516 1.19 -0.25

18 1 1.0 0.0

Upper Arena gruesa Lower

20 0.84 0.2525 0.71 0.530 0.59 0.75

35 ½ 0.5 500 1

Upper Arena media Lower

40 0.42 420 1.2545 0.35 350 1.550 0.3 300 1.75

60 ¼ 0.25 250 2.0

Upper Arena fina

Lower

70 0.21 210 2.2580 0.177 177 2.5

100 0.149 149 2.75

120 1/8 0.125 125 3.0

Upper Arena muy fina Lower

140 0.105 105 3.25170 0.088 88 3.5200 0.074 74 3.75

230 1/16 0.0625 62.5 4.0

Grueso(4 a 5 Ф)

medio fino

muy fino

Lim

osL

imo

lita

LO

DO

LO

DO

LIT

A

270 0.053 53 4.25325 0.044 44 4.5

An

aliz

ado

po

r p

ipe

ta o

h

idró

me

tro

0.037 37 4.751/32 0.031 31 5.01/34 0.0156 15.6 6.0

1/128 0.0078 7.8 7.0

1/256 0.0039 3.9 8.0

Alg

unos

us

an 9

Ф

com

o lím

ite

de

la a

rcill

a

Arc

illas

Arc

illo

lita0.002 2 9.0

0.00098 0.98 100.00049 0.49 110.00012 0.12 130.00006 0.06 14


3


Los materiales sedimentarios o materiales que constituyen las rocas sedimentarias en general tienen un rango de tamaño (en diámetro), que varia desde fracción de micrones hasta bloques de muchos metros de diámetro, siendo un espectro continuo los geólogos y los ingenieros han desarrollado una clasificación por tamaño de grano que consiste de tres tipos principales de tamaño: grava (materiales más gruesos de 2 mm), arena (tamaños entre 0.0624 y 2 mm) y lodo (tamaños menores de 0.0624).

Cada uno de estos tres grupos tiene a su vez subclases de tamaño de grano: grava: gránulo, guijo y guijarro; arena: muy gruesa, gruesa, media, fina y muy fina; lodo: limo y arcilla. Cada una de las cuales esta definida por límites inferior y superior con dimensiones que varían en un factor de 2, ver tabla de tamaño de grano de Wentworth (tabla 1.1).

Métodos para medir el tamaño de grano

Teniendo como base la escala de tamaño de grano de Wentworth, las partículas sedimentarias(armazón, cemento, matriz) se pueden medir por los siguientes medios:

(1) Para materiales de tamaño grava (tamaños superiores a 2 mm) la medición se puede realizar directamente con una regla milimétrica o un calibrador.

(2) Para materiales de tamaño arena y limo, se pueden utilizar los siguientes métodos: (a) por comparación directa con imágenes de tamaño de grano (ver figura 1.1); (b) realizando primero la separación (en caso de requerirlo) y luego el tamizado (este procedimiento se realizará en un laboratorio posterior en este curso) y (c) para muestras duras en las cuales sus constituyentes no se puedan separar, se utiliza la medición en sección delgada bajo microscopio petrográfico con ayuda del micrómetro.

(3) Para los materiales más finos, materiales arcillosos y arcillosos limosos se utilizan: (a) para materiales que se puedan disgregar, análisis por pipeta, hidrómetro, fotómetro, coulter counter y (b) para materiales que no se puedan disgregar, el microscopio electrónico.

Para más información consultar en Boggs, 1987, pág. 106-110.

FIGURA 1.1. Imágenes comparativas de tamaño de grano, Miall 1990, fig. 2.5, p. 27

FORMA DE LAS PARTÍCULAS

Las partículas poseen formas particulares que reflejan tanto el origen de la partícula, como los procesos de erosión, transporte depositación y retrabajamiento ocurridos antes o durante su depositación final. En la determinación de la forma de la partícula se utilizan dos criterios la


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Esfericidad y la Redondez, la esfericidad es la tendencia a tener la forma de una esfera y redetermina por la diferencia metrica entre los diámetros perpendiculares presentes en una partícula: el menor, intermedio y mayor. La Esfericidad es definida como el grado en el cual la partícula se aproxima a la esfera, caso en el cual los tres diametros perpendiculares son iguales. La forma de los granos se puede establecer por medición directa de los tres ejes perpendiculares: mayor, menor e intermedio, o por comparación con imágenes de esfericidad, en la cual se pueden establecer los siguientes tipos: Esférica, discoidal, rollo o rodillo y blades (Ver figura 1.2).

Otro criterio para establecer la forma de la partícula, que es complementario del anteriormente mencionado, es denominado la redondez, este método considera la presencia de bordes o aristas o en su defecto el redondeamiento o pérdida de ellas. La redondez y la esfericidad de las partículas se puede establecer con la ayuda de imágenes de redondez, mediante la comparación directa de estas con la muestra de roca o sedimento (Fig. 1.3).

SELECCIÓN O CALIBRADO DE LAS PARTÍCULAS

La selección o calibrado es la medida de la uniformidad o de variación en los tamaños de las partículas en una roca sedimentaria o en un sedimento. El calibrado es reflejo directo de la energía de un medio y de su capacidad para seleccionar los tamaños de las partículas que transporta y que deposita. El calibrado (selección = sorting) se puede determinar para las fracciones arena y grava, para hacerlo se UTILIZAN LAS IMAGENES DE CALIBRADO DE PETTIJHON (Fig. 1.4).

c c

b

a

a = b = cEsférica

b

aa = b >> cDiscoidal

c c

b

a

a > b = cRodillo

b

aa > b > cBlades

FIGURA 1.2. Forma de las partículas con base en el concepto de esfericidad o la uniformidad de los ejes mayor, intermedio y menor. Perpendiculares entre sí. Modificado de Friedman 1987, Pág. 11.


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muy angular

angular sub- angular

sub- redondeada

redondeada


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A. Empaquetamiento cúbico B. Intermedio C. Empaquetamiento rombohedral o o abierto con volumen de los cerrado con volumen de los espacios espacios del 48% del 26%

FIGURA 1.5. Tipos de empaquetamiento en esferas ilustrando el decrecimiento progresivo de la porosidad. Modificado de Graton y Fraser 1935, en Boggs 1987, Fig. 5.17

FABRICA EN LAS ROCAS SEDIMENTARIASLa fábrica se refiere a la relación espacial entre la matriz y los granos en una roca sedimentaria, en la fábrica interviene el concepto de armazón, matriz y cemento.

ARMAZONEl armazón de la roca son los materiales que soportan la roca, generalmente son los de mayor tamaño o las más abundantes. El armazón determina si la roca presenta fábrica (a) grano soportada, ya sea, areno soportada, gravo soportada o areno gravo soportada (b) lodo soportada, o (c) intermedia, o si presente fragmentos exqueletales (d) biosoportada. (Figura 1.6).

a. Grano soportada b. Lodo soportada c. Intermedia d. Biosoportada

FIGURA 1.6. Tipos fábrica presente- en los sedimentos y en las rocas sedimentarias

La roca presentará una fábrica areno soportada cuando las partículas que soportan la roca, las de mayor tamaño son de tamaño arena (ver figura 1.6 a). Si por el contrario las partículas que soportan la roca, las de mayor tamaño son de tamaño grava, estará gravo soportada y si son fósiles estará bio-soportada (ver figura 1.6 d) si los fósiles son tamaño arena será areno-biosoportada.

Cuando las partículas que soportan la roca, las mas abundantes, son las de menor tamaño y particularmente cuando son de tamaño lodo la roca presenta fábrica lodo soportada (ver figura1.6 b), si son de tamaño limo será limo soportada y si son de tamaño arcilla será arcillo soportada.

MATRIZ

El material de menor tamaño que se apila en los intersticios dejados por el armazón, cuando este es grueso, se le conoce con el nombre de matriz, se excluyen en esta consideración las rocas que se componen en su mayoría o totalmente de lodo. La matriz puede ser combinada: (a) areno lodosa, (b) lodosa (arcillosa y/o limosa) y en un caso muy especial y para materiales de tamaño grueso (c) gravo areno lodosa tipo particular que ocurre cuando el armazón es de diversos tamaños de bloques (Gravas de gran tamaño) (Figura 1.7).


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A. Lodosa, la más común en areniscas B. Areno lodosa, característica de C. Gravo areno lodosa, característicaY conglomerados de gránulos y guijos conglomerados de guijarros y cantos de conglomerados de cantos enormes

FIGURA 1.7. Tipos de matriz presente en los sedimentos y en las rocas sedimentarias

CEMENTO

El material precipitado químicamente entre los intersticios dejados por el armazón se le conoce como el cemento, recuerde que estos por ser cristalinos poseen una visión especular, a diferencia de los lodos que presentan una visión difusa (Figura 1.8). El cemento es el que le da una fuerte unión a las partículas, evitando que estas puedan ser separadas con facilidad.

La relación entre estos elementos texturales armazón, matriz y cemento, y las clases de tamaños de los sedimentos, se presenta en la tabla 1.2.

TABLA 1.2. Relación entre los principales elementos texturales de las rocas sedimentarias y las clases de tamaños de los sedimentos

Elementos texturales que integranuna roca sedimentaria

Tipo de material

Armazón Partículas gruesas (arenas y gravas), materiales aloquímicos ycristales

Matriz Partículas finas (lodos)Cemento Materiales ortoquímicos que unen partículasPoros Espacios vacios (interpartícula o intrapartícula)

POROS Y POROSIDAD

Los poros son los espacios vacíos que se encuentran en la roca y la porosidad es la relación poros vs volumen total de la muestra. Debido al hecho de que estos espacios pueden ser ocupados por fluidos, aspecto muy importante en la industria de los hidrocarburos y en hidrogeología, existe un gran interés en determinar tanto su presencia como su porcentaje.

De acuerdo con el origen de los poros y de la porosidad existen los siguientes tipos de porosidad: Primaria o aquella formada en el mismo momento de la formación o depositación de los sedimentos y secundaria aquella que ocurre durante procesos posteriores a la depositación de los sedimentos.

La porosidad puede ser también catalogada de acuerdo con la ubicación dentro del sedimento, como porosidad interpartícula la más común, aquella ubicada entre los espacios que quedan de manera naturalmente entre una partícula y sus vecinas, y porosidad intrapartícula aquella que ocurre dentro de algunas partículas especialmente en las cámaras de los fósiles, aunque también puede ocurrir en cualquier otro tipo de partícula.


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A. Cemento evidente por la presencia de B. Cemento de calcita característicoCaracterístico por el brillo vítreo por la efervescencia en HCl

FIGURA 1.8a. Tipos de cemento más conocidos en los sedimentos y en las rocas sedimentarias

Las porosidades secundarias pueden ser producidas por de varios tipos de disolución, por shrinkage y por fractura: (1) Porosidad por disolución de granos detríticos, es muy común, ocurre especialmente por remoción de: feldespatos, materiales carbonatados, fósiles o sulfatos. La disolución de los fósiles da como resultado la porosidad de molde o moldic porosity; (2) Porosidad por disolución de cementos, es muy común, ocurre por remoción de calcita, dolomita, siderita, yeso o anhidrita; (3) Porosidad por disolución de minerales de reemplazamiento autigénicos, es muy común como remoción de minerales de carbonatos o de sulfatos; (4) Porosidad por shrinkage significante en sedimentos glauconíticos; y (5) Porosidad por fractura de la roca de carácter menor y local. (Más información en Scrolle 1979, pág.169-182)

CONTACTO ENTRE PARTICULAS

El contacto entre las partículas sedimentarias en una roca es una propiedad importante para determinar su historia o su abmiente de depositación. El primero debido a que cuando los sedimentos sufren compactación, la presión y la temperatura pueden controlar que los granos entren en diversos tipos de contactos, pero si no entran en contacto entonces nos dirá las características del depósito de sedimento inicial. Se pueden identificar varios tipos de contacto entre las partículas: flotante, puntual, longitudinal, cóncavo convexo o suturado (Ver figura 1.8 a y b),

Los sedimentos con contacto puntual presentan por lo general espacios entre partículas rellenos de matriz o cemento. Se puede determinar la relación existente entre estos tipos de contacto entre las partículas y el cemento. La cantidad de cemento depende del tipo de contacto siendo de mayor a menor el porcentaje cuando se pasa de contacto flotante, puntual, longitudinal, concavoconvexo y suturado. En el contacto tangencial o puntual queda un espacio triangular que en tres dimensiones deja espacio para acomodar matriz o cemento; la presencia de punto triple indica alta compactación y muestra que no existe espacio entre las partículas, tal como aparece en los contactos cóncavo convexo, longitudinal o suturado.

A. Flotante B. Puntual o tangencial C. Longitudinal D. Cóncavo convexo E. Suturado

FIGURA 1.8b. Tipos de contacto entre partículas en los sedimentos y en las rocas sedimentarias. Relacione el tipo de contacto con el cemento y con la matriz


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5. CLASIFICACIÓN TEXTURAL DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS

La base de la clasificación textural de las rocas sedimentarias siliciclásticas es el tamaño de grano, particularmente la presencia y el porcentaje de los tres componentes: grava, arena y lodo. Se definen tres grupos principales y quince grupos particulares, en esta clasificación se utiliza el diagrama triangular (Figura 1.9) en el cual los tres vértices están ocupados por las tres clases de tamaño de grano.

Los grupos particulares se definen dependiendo de las proporciones relativas de los tres constituyentes. Para determinar a cual de estos grupos pertenece una roca o un sedimento, se deben determinar dos características: (1) el % de grava y (2) la proporción entre arena y lodo dentro de los límites 9:1, 1:1 y 1:9. Ver Figura 1.9 y tabla 1.3.

Grava

G

80%

Gm Gsm Gs

30%

Mg Smg Sg5%

M(g) Ms(g) M(g) S(g)M Ms Sm

Lodo 1:9 1:1 9:1 ArenaRelación Arena - Lodo

FIGURA 1.9. Diagrama triangular para la clasificación textural, particularmente tamaño de grano, de las rocas siliciclásticas o terrígenas, tomado de Folk 1974, Pág. 28.

5.1 Sedimentos y rocas de grano grueso: Gravas, conglomerados y brechas sedimentarias

La clasificación textural de los sedimentos y las rocas de grano grueso se basa en primera instancia en el tamaño de grano, se incluyen en este grupo los sedimentos y las rocas sedimentarias en las cuales el porcentaje de materiales terrígenos tamaño grava es mayor del30%, cuando los materiales no están consolidados se denominan gravas, cuando están consolidados se utiliza el criterio textural de forma de las partículas para determinar el tipo deroca, si las partículas tamaño grava son redondeadas la roca se denomina conglomerado, si sonangulares se denomina brecha sedimentaria. La relación de la clasificación textural completa se presenta en la figura 1.9 y tabla 1.3.

La razón por la cual la grava es el primer material a determinar y el hecho de que a su contenido se le da el mayor énfasis radica en que la proporción de grava, en parte, es función de las velocidades más altas de la corriente en el momento de la depositación del sedimento, junto con el tamaño máximo de detritos que están disponibles, por esto, una pequeña cantidad de grava es altamente significativa.


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TABLA 1.3 Nomenclatura y terminología general y específica (de uso) para la clasificación textural de las rocas siliciclásticas y de sedimentos, con base en el tamaño de grano, tomado de Folk 1974, Pág. 29

Clase textural

Clase textural mayor Clase textural específicaEjemplos de uso

G Grava grava de guijarros AConglomerados conglomerado de gránulos B

Gs grava arenosa grava de guijarros arenosaConglomerado arenoso conglomerado de cantos arenoso

Gsm grava areno lodosa grava de gránulos areno lodosaConglomerado. areno lodoso conglomerado de guijos areno lodoso

Gm grava lodosa grava de cantos limosaConglomerado lodoso conglomerado de guijos lodoso

Sg arena gravosa arena gruesa guijosaarenisca conglomerática arenisca muy fina granular

Smg arena lodo gravosa arena fina limo guijosaarenisca lodosa coglomerática arenisca gruesa lodosa con cantos

Mg lodo gravoso lodo guijarrosolodolita conglomerática lodolita guijosa

S(g) arena ligeramente gravosa arena media ligeramente granulararenisca lig. Conglomerática arenisca gruesa ligeramente guijosa

Sm(g) arena lodosa ligeram. Gravosa arena media lodosa ligeramente guijosaarenisca lodosa ligeramenteconglomerática

arenisca fina limosa ligeramenteguijarrosa

Ms(g) lodo arenoso ligeramente gravoso lodo arenoso fino ligeramente granularlodolita arenosa ligeramenteconglomerática

arcillolita arenosa gruesa ligeramenteguijosa

M(g) lodo ligeramente gravoso arcilla ligeramente guijosalodolita lig. Conglomerática lodolita ligeramente guijarrosa

S arena (especificar calibrado) arena fina bien calibradaarenisca (especif. Calibrado) arenisca gruesa pobremente calibrada

Sm arena lodosa arena muy fina limosa bien calibradaArenisca lodosa arenisca gruesa lodosa mal calibrada

Ms lodo arenoso arcilla arenosa finaLodolita arenosa limolita arenosa gruesa

M Lodo LimoLodolita (especif. Estructura) lodolita shaleA materiales no consolidados (sedimentos)B materiales consolidados (rocas)

Nota: Existen dos tipos de roca sedimentaria de grano grueso, principalmente constituidas por gravas, (1) los conglomerados en los cuales las partículas son redondeadas y (2) las brechas sedimentarias en las cuales las partículas son angulares.


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5.2 Sedimentos y rocas de grano intermedio: Arenas y areniscas

La clasificación textural de los sedimentos y las rocas de grano intermedio (arena) se basa en el tamaño de grano, se incluyen en este grupo los sedimentos y las rocas sedimentarias en las cuales el porcentaje de materiales terrígenos tamaño grava es menor de 30%, y el porcentaje de arena es mayor que el de lodo (ver figura 1.10). Cuando los materiales no están consolidados se denominan arenas y cuando están consolidados se utiliza el término arenisca o arenita. La relación de la clasificación textural completa de las arenas o areniscas se presenta en las figuras1.9 y 1.10 y en la tabla 1.3.

La proporción arena lodo es importante porque refleja la cantidad de remoción de material fino en el sitio de depositación del sedimento. En el caso de una roca que no contenga grava y contenga tanto arena como lodo se utiliza el diagrama triangular de la figura 1.10.

Arena

S90%

Sc Sm Sz

50%

Cs Mz Zs

10%C M Z

Arcilla 3:1 1:3 LimoRelación Arcilla: Limo

FIGURA 1.10. Diagrama triangular para la clasificación textural (tamaño de grano) de las rocas terrígenas de grano fino, tomado de Folk 1974, Pág. 28

5.3 Sedimentos y rocas de grano finoLas rocas sedimentarias terrígenas de grano fino, lodolitas, son aquellas rocas que contienen mas del 50% de partículas de origen terrígeno y al menos el 75% de ellos tiene tamaños menores de 62 µ (lodos) algunos autores plantean que deben ser tamaños menores de 32 µ.

Los diagramas de las figuras 1.9 y 1.10 dan la clasificación textural mayor de los tipos principales de rocas sedimentarias donde se incluyen las rocas de grano fino: lodolitas, limolitas y arcillolitas (Folk 1974) pero es necesario establecer la clase textural específica, la cual aparece claramente expuesta en las tabla 1.4, en la cual se consigna la clasificación basada en tamaño de grano y la presencia de fisilidad.

TABLA 1.4 Nomenclatura y terminología para la clasificación de las rocas terrígenas de grano fino basada en el tamaño de grano, la litificación y la fisilidad, tomado de Folk 1974, Pág. 30.

Clase textural

Sedimento(material no litificado)

Roca(litificado no fisil)

Roca(litificado fisil)

Z S Limo (> 67 % de limo) Limolita Limolita shale


1


M L Lodo (intermedio) Lodolita Lodolita shaleC A Arcilla (> 67 % de arcilla) Arcillolita Arcillolita shaleZc Sa Limo arenoso Limolita arenosa Limolita arenosa shaleMs La lodo arenoso Lodolita arenosa Lodolita arenosa shaleCs Aa Arcilla arenosa Arcillolita arenosa Arcillolita arenosa shale

6. MADUREZ TEXTURAL DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS

La interpretación de la génesis de los sedimentos es un aspecto importante en petrología sedimentaria, esta interpretación se puede hacer usando las características texturales de la roca. Para poder realizar esto es necesario integrar las propiedades texturales de la roca en el diagrama de los cuatro estados de madurez textural (Folk 1974) mostrado en la tabla 1.6 y la figura 1.11. Este concepto propone que los sedimentos sufren por la acción de la energía de las olas y las corrientes, abrasión y selección, pasando secuencialmente por los siguientes estados de madurez: (I) inmaduro, (II) submaduro, (III) maduro y (IV) supermaduro.

Estado inmaduro. Corresponde con sedimentos que contienen más del 5% de matríz arcillosa terrígena y los granos o partículas son usualmente pobremente calibrados y angulares.

Estado submaduro. Corresponde con sedimentos que contienen menos del 5% de arcilla, pero los granos de arena permanecen pobremente calibrados y no son bien redondeados.

Estado maduro. Corresponde con sedimentos que contienen poca o ninguna arcilla y los granos de arena son bien calibrados pero aun no redondeados.

Estado supermaduro. Corresponde con sedimentos que no contienen arcilla, los granos arena son bien calibrados y bien redondeados.

Nota. La determinación de la redondez y el calibrado debe hacerse, si es posible, sobre granos de cuarzo de tamaño arena media y fina. La madurez textural es una de las claves más importantes para determinar la naturaleza física de un ambiente de depositación, ya que provee una escala descriptiva que indica la efectividad del ambiente en remover materiales finos (winnowing), seleccionar y provocar abrasión.

TABLA 1.6. Madurez textural de los sedimentos basado en el calibrado. Tomado de Folk 1974, Pág. 105.

MADUREZ TEXTURAL

Diámetro (mm) Desviación Estándar (δ) Calibrado Escala Verbal

1.0 a 1.6 0.0 a 0.35 Muy bien calibrada MADURA

1.6 a 2.0 0.35 a .05 Bien calibrada

2.0 a 4.0 0.5 a 1.0 Moderadamente calibrada SUBMADURA

4.0 a 8.0 1.0 a 1.5 Pobremente calibrada

8.0 a 16 1.5 a 2.0 Muy pobre/. calibrada

Est

ado

de C

ada

Pro

ceso

de 1

23


1


ESTADO DE MADUREZ TEXTURAL

INMADURA SUBMADURA MADURA SUPERMADURA

Mucha arcilla

Partículas

po

sin buen calibradoPartículas no redo

ca arcilla o ninguna

Partículas con buen calibrado ndeadaspart. redondeadas

Remosión de arcill

Calibrado de fracci a ón no arcillosa

Redondeamiento de las partículas

Estado de modificaci1. Comienz2. Proceso3. Proceso

cada proceso de ón texturalo del proceso Casi Terminado terminado

0 Bajo Moderado AltoConsumo total de energía modificada

FIGURA 1.11. Estados de madurez textural de los sedimentos con base en el calibrado, la redondez, el porcentaje de material arcilloso y el consumo total de energía. Tomado de Folk 1974, Pág. 128.

INVERSIONES TEXTURALES

Las inversiones texturales en los sedimentos ocurren cuando existen sedimentos o rocas que presentan granos bien calibrados o bien redondeados en una matriz de arcilla, o sedimentos compuestos de granos bien redondeados pero pobremente calibrados. Este tipo de sedimentos están mostrando claramente mezclas de productos de dos niveles de energía diferentes.

Tabla 1.6. Clases de inversiones texturales de los sedimentos con base en el calibrado, la redondez, el porcentaje de material arcilloso y probable causa. Tomado de Folk 1974, Pág. 128

INVERSIONES TEXTURALESTIPO

1 Granos redondeados en matriz arcillosa2 Granos redondeados pero pobremente calibrados3 Tamaño anormal respecto a redondez4 Redondez bimodal en la misma clase de tamaño5 Buen calibrado en sedimentos bimodales6 Buen calibrado (no redondeados) en matriz arcillosa

TIPO DE INVERSIÓN

PROBABLE CAUSA

2, 3, 4, 5 Múltiple origen; incorporación de sedimentos retrabajados antiguos dentro de material primario. Por ejemplo arenas redondeadas con detritos graníticos frescos

1, 2, 4, 6 Mezcla de sedimentos de dos diferentes ambientes. Por ejemplo sedimentos de barreras y de lagoon.

1,2, 6 Procesos de alta energía destruyendo la madurez del sedimento. Por ejemplo olas dehuracán destruyendo una serie de depósitos bien calibrados de playa


1


7. GUIA PARA DESCRIBIR ROCAS SEDIMENTARIAS

El trabajo a realizar consiste en describir una muestra para cada tipo de textura principal, es decir, se debe estudiar un conglomerado, una arenisca y una lodolita y presentar el informe al final de la jornada.

7.1 DIBUJO ESQUEMATICO DE LA MUESTRA

Tome una muestra de roca sedimentaria, principalmente areniscas o conglomerados y con ayuda de la lupa de 10x. Observe y sintetice en un dibujo las características texturales más generales primero y después las de mayor detalle, el camino más frecuente y más eficaz consiste en trazar un esquema de los aspectos sobresalientes de la roca, ejemplo los materiales de mayor tamaño o también los de mayor porcentaje, denominados por lo general el armazón de la roca y continúe con los de menor tamaño o los menos abundantes, generalmente los que se apilan en los intersticios que dejan los más abundantes.

Este dibujo le permite identificar los aspectos de forma, tamaño, estructura y de organización de los constituyentes en la muestra, aspectos importantes para dibujar:

• Tamaño de grano• Forma• Armazón• Matriz• Cemento• Poros• Fábrica

7.2 DETERMINE EL ARMAZÓN, LA MATRIZ, EL CEMENTO Y LOS POROS

1. Determine que tipo de armazón tiene la roca, para esto primero establezca las diferentes clases de tamaño de grano presentes en la roca, si la roca tiene grava y/o arena y/o lodo determine cual de ellos es el más abundante, este material será el armazón, establezca si la roca es areno, gravo, bio o lodo soportada, guíese por la figura 1.6.

2. Determine si la roca tiene matriz, recuerde que la matriz son los materiales más pequeños que se apilan entre los intersticios que dejan las más grandes. Establezca que tipo de matriz tiene la muestra: lodosa, areno lodosa o gravo areno lodosa, guíese por la figura 1.7. Aquí le puede ser útil establecer el contacto entre las partículas: puntual, longuitudinal, concavo convexo o suturado (Ver figura 1.8b), determine que relación existe entre estos tipos de contacto entre las partículas y la matriz.

3. Determine si la roca tiene cemento; guíese por el siguiente procedimiento para la diferenciación entre matriz y cemento:

El grado de compactación de la roca: si la roca esta bien compactada y por ende los materiales que la componen no pueden separarse unos de otros, significa que existe algún tipo de material cementante. Compare la apariencia del material que esta en el espacio que


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existe entre una partícula y su vecina, si este material presenta una visión especular (no refleja los rayos de luz perfectamente) estaríamos frente a un material cementante.


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El tipo de contacto entre partículas: La existencia de puntos triples en el contacto entre tres partículas adyacentes es un claro indicio de la presencia de material cementante de la misma composición que la de la partícula. De la misma manera la existencia de un tipo de contacto puntual indica la poca presencia de material cementante. La existencia de contactos concavo- convexos y longitudinales entre las partículas indican claramente una participación activa de material cementante en la modificación del contorno original de las partículas.

La visión especular que presentan generalmente los cementos: Los cementos en general presentan cristalinidad o superficies lisas que dan visiones especulares a diferencia de la matriz que por el tamaño de sus componentes (lodo) presenta una clara visión difusa.

7.3 DETERMINE EL PORCENTAJE PRESENTE DE ARMAZÓN, LA MATRIZ, EL CEMENTO Y LOS POROS

Después de caracterizados los principales elementos texturales de las rocas sedimentarias es necesario establecer la cantidad que hay en la roca de cada uno de ellos, esta cantidad se da en porcentaje. Para la determinación de los porcentajes se recomienda el siguiente procedimiento de estimación visual de los porcentajes.

Recuerde que la suma de todos los constituyentes de una roca: armazón, matriz, cemento y poros es igual al 100%.

Método para la estimación visual de los porcentajes

En la determinación de la textura de una roca es de primordial importancia la determinación de los porcentajes de los diferentes tamaños de partículas presentes en la roca, por eso proponemos a continuación un método fácil y rápido para su determinación, método que tiene en cuenta aspectos teóricos de armazón, matriz, cemento, poros, empaquetamiento de partículas y cálculo de volúmenes de sólidos regulares como esferas y cubos. Para la estimación visual de los porcentajes es importante la relación entre el porcentaje y el tipo de empaquetamiento presente en la roca (Ver figura 1.5).

Recordemos primero que el volumen total de una roca o sea el 100% es la suma de los siguientes elementos constituyentes: Armazón (grava + arena), matriz (lodos), cemento y poros. Igualmente que existen tres clases de empaquetamientos extremos (Fig. 1.5): el cúbico en donde el 47,6% corresponde a los poros (o al cemento + la matriz + los poros); el rombohédrico o cerrado en donde el 26% corresponde a los poros (o al cemento + la matriz + los poros) y el empaquetamiento abierto o intermedio al cúbico y al rombohédrico en donde el 35% corresponde a los poros (o al cemento + la matriz + los poros).

De tal manera que para una roca en donde: (a) las partículas no estén en contacto el porcentaje de la matriz es mayor del 50%; (b) cuando por el contrario las partículas estén en contacto se pensará en empaquetamientos abiertos o cerrados y se tomarán los valores arriba indicados para cualquier caso presente; y (c) el porcentaje restante en todos los casos, corresponderá al armazón.

Como ejemplo si una roca constituida por arena, limo, arcilla, cemento y poros, posee un empaquetamiento cerrado; los porcentajes aproximados serán así: arena 74%; y el 26% restante por la suma de los porcentajes de matriz, cemento y poros. A partir de este momento se deben fijar los porcentajes particulares de los constituyentes de los tres componentes: matriz,


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cemento y poros. Si se tienen proporciones semejantes lo lógico es dividir ese 26% entre tres y se tendrá que cada uno de ellos está en un porcentaje aproximado de 6.5%.

El mismo proceso se puede realizar con ayuda de imágenes comparativas de porcentaje (ver figura 1.14), pero igualmente, se necesita tener en cuenta el tipo de empaquetamiento de las partículas.

1% 3% 5% 10%

20% 40% 50%FIGURA 1.14. Imágenes para la estimación del porcentaje de minerales en una muestra. Modificada de Schole 1979, Pág. Vii

7.4 DETERMINE LOS TAMAÑOS DE LAS PARTÍCULAS PRESENTES EN EL ARMAZÓN Y ESTIME SUS PORCENTAJES

Establezca las diferentes fracciones de tamaños de partículas presentes (grava y arena) y determine el valor de tamaño medio de cada una de ellas, UTILICE SU TABLA DE TAMAÑO DE GRANO DE WENTWORTH (Tabla 1.1) o LA TABLA COMPARATIVA DE TAMAÑO DE GRANO. Puede construir una tabla comparativa de tamaño de grano con base en el modelo dado por el profesor utilizando muestras tamizadas, un ejemplo aparece en la figura 1.1.

El procedimiento para comparar el tamaño de grano de la roca con el de su tabla es el siguiente: coloque su muestra o sección delgada de campo, entre la clase granulométrica (grupo de granos) superior e inferior de su tabla de tamaño de granos (Figura 1.1).

Tenga en cuenta primero los tres principales grupos de tamaños de partículas: gravas, arenas y lodos y consigne la información en la tabla 1.1

A partir de este momento se deberán fijar los porcentajes dentro de cada grupo; si para el ejemplo anterior se tienen los constituyentes en proporciones semejantes, lo lógico es dividir ese 26% entre cuatro componentes (arcilla, limo, cemento y poros) y se tendrá que cada uno esta en aproximadamente un 6,5%. Igual procedimiento se puede hacer para las diferentes fracciones arena: muy gruesa, gruesa, media, fina y muy fina. Dando en lo posible los porcentajes para cada una de las fracciones por aparte y consígnelos en la tabla 1.7.

Resumiendo, la muestra anterior posee:


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Arena en un 74% distribuidos en: (arena gruesa 46%), (arena media 23%) y (arena fina 5%). La fracción fina: limo 6.5%, arcilla 6.5%, El cemento 6.5% y los poros 6.5%

TABLA 1.7 Porcentaje de los componentes texturales de una roca sedimentaria

La roca sedimentaria tiene: ARMAZÓN

GRAVA

ARENA

Cantos % Guijarros % Guijas % Gránulo %

Arena gruesa %

TOTAL DE GRAVA %

Arena media %

LODO

Arena fina % Arena muy fina % TOTAL DE ARENA %

MATRIZLODO

LimoArcilla

LimoArcilla

% %

TOTAL DE LODO %TOTAL DE ARMAZÓN %

% %

TOTAL DE MATRIZ %CEMENTO TOTAL DE CEMENTO %POROS TOTAL DE POROS %TOTAL DE ROCA 100_%

7.5 CLASIFIQUE LA ROCA TEXTURALMENTE CON AYUDA DE LAS FIGURAS 1.9,

1.10 Y LAS TABLAS 1.3 Y 1.4.

Si la roca analizada contiene la fracción grava inicie el procedimiento a, en el caso contrario si no contiene la fracción grava inicie el procedimiento b.

PROCEDIMIENTO A

1. Determine el nombre textural mayor

En la muestra analizada calcule al cien por ciento los porcentajes de armazón y la matriz, ignore los porcentajes de cemento y de poros. Este procedimiento le permitirá clasificar texturalmente la roca con ayuda del diagrama composicional triangular para gravas arenas y lodos (figura 1.9).

Por ejemplo, si tiene en la roca:

Tamaño Porcentaje Porcentaje re-calculadoArmazón Grava tamaño gránulo 15 % 90 % 16.5 %

Arena tamaño grueso 60 % 67 %Matriz Limo + arcilla 15 % 16.5 %

Cemento 10 % Porcentajes calculados sintener en cuenta los poros y el

cementoPoros 0 %

TOTAL 100 %


1


Teniendo en cuenta los diagramas triangulares para la clasificación de gravas, arenas y lodos (Figura 1.9) y la nomenclatura textural general (Tabla 1.3), asigne para la roca observada el nombre de general, las siguientes recomendaciones le ayudaran.


2


Si reconoce más del 80% de grava tendrá un c o ng l o m e r ado ; si encuentra entre el 30% y 80% de grava tendrá un cong l o m e r ado a r enoso o un cong l o m e r ado l odoso ; si el porcentaje de grava oscila entre 5% y 30% tendrá una a r en i sca cong l o m e r á t i ca o una l odo li t a cong l one r á t i ca ; entre el1% y 5% de grava presente tendrá una a r en i s ca li ge r a m en t e cong l o m e r á t i ca o una l odo li t a li ge r a m en t e cong l o m e r á ti ca (Ver triángulo de subdivisión textural figura 1.9 y tabla 1.3).

Determine el nombre de uso particular o clase textural específica para la muestra

Hasta este momento esta utilizando la clase textural mayor, a hora debe utilizar los ejemplos de uso (Ver tabla 1.3), especificando el tamaño de grava o de arena que aparece en mayor porcentaje en el sedimento o en la roca sedimentaria. Se propone la terminología del sistema unificado de clasificación de suelos en Bowles 1982: G para las gravas, S para las arenas, Z para los limos, M para los lodos y C para las arcillas.

Cuando sea posible determine el diámetro medio de cada una de las fracciones detríticas presentes diferentes del lodo, considérelas independientemente, es decir la arena y la grava separadamente. Luego especifique el tamaño particular que aparece en mayor porcentaje (guijarros, guijos, arena media, arena fina, etc.).

2. Determine el tipo de tamaño particular en la fracción lodo

Para el material de lodo especifique entre lodo, limo y arcilla. Se utiliza el término lodo cuando los porcentajes de arcilla y limo son subiguales, en caso contrario cuando los porcentajes de limo son mayores que los de arcilla se usa el término limo.

Gs g r a v a de gu i j a rr os a r en o s a , o Zs (g) l i mo a r e no s o f i no l i ge r a me n te g r an u l a r .

Subraye la terminología textural tal y como se muestra arriba.

S i l a r o c a a n a l iz a d a n o c o nt i e n e l a f r ac c i ó n g r a v a i n i c i e p r o c e d i mi e nt o b .

PROCEDIMIENTO B

3. Determine el nombre de la roca de acuerdo con la proporción de arena lodo

En la muestra analizada calcule al cien por ciento los porcentajes de armazón y la matriz, ignore los porcentajes de cemento y de poros. Este procedimiento le permitirá clasificar texturalmente la roca con ayuda del diagrama composicional triangular para arenas, limos y arcillos (figura1.10).

Por ejemplo, si tiene en la roca:

Tamaño Porcentaje Porcentaje re-calculadoArmazón Arena tamaño grueso 75 % 90 % 83.5 %

Matriz Limo + arcilla 15 % 16.5 %Cemento 10 % Porcentajes calculados sin

tener en cuenta los poros y el cemento

Poros 0 %TOTAL 100 %


2


Utilizando el diagrama triangular para arena, limo y arcilla (fig. 1.10), asigne para la roca observada el nombre de general, las siguientes recomendaciones le ayudaran.

Si la relación encontrada en la roca es de 9 partes de arena por una de lodo (=100%; 9:1),


2


tendrá una arenisca o arenita; si la relación se sitúa entre 1:1 a 9:1, tendrá una arenisca lodosa (wacka) y cuando se tiene entre nueve partes de arcilla por una de arena 1:9 hasta la relación 1:1 tendrá una lodolita arenosa; cuando la relación de arena es menor de uno sobre nueve partes de lodo tendrá simplemente una lodolita.

4. Determine el nombre de uso particular para la muestra

Hasta este momento esta utilizando la clase textural mayor, a hora debe utilizar los ejemplos de uso (Ver Tabla 1.4), especificando el tamaño de arena que aparece en mayor porcentaje en el sedimento o en la roca sedimentaria: G para las gravas, S para las arenas, Z para los limos, M para los lodos y C para las arcillas.

Cuando sea posible determine el diámetro medio de cada una de las fracciones arena presentes diferentes del lodo, considérelas independientemente. Luego especifique el tamaño particular que aparece en mayor porcentaje (arena media, arena fina, etc.).

5. Determine el nombre de acuerdo con el tipo de tamaño particular en la fracción lodo

Para el material de lodo especifique entre lodo, limo y arcilla. Se utiliza el término lodo cuando los porcentajes de arcilla y limo sean aprox. iguales, en caso contrario cuando los porcentajes de limo son mayores que los de arcilla se usa el término limo.

Si la roca o el sedimento pertenece a cualquiera de los siguientes subgrupos de la figura 1.10:

lodolita (M), limolita (Z), arcillolita (C)lodolita gravosa (Mg) limolita arenosa (Zs) arcillolita arenosa (Cs)lodolita arenosa (Ms) lodolita ligeramente gravosa (M(g))lodolita arenosa ligeramente gravosa (Ms(g))

Utilice la Tabla 1.4 en donde aparece la momenclatura y terminología para rocas finas: lodos, arcillas y limos, para definir algunos otros aspectos particulares de este tipo de rocas.

6. Resuma todas las características como aparece en el siguiente ejemplo

SmZ a r en i sc a de g r ano m ed i o l i m o s a

Recuerde darle el nombre de uso particular para la muestra especificando el tamaño de arena que aparece en mayor porcentaje en el sedimento o en la roca sedimentaria (Tabla 1.3). Subraye la terminología textural.

7.6 PARA CUALQUIERA DE LOS PROCEDIMIENTOS A O B. CONTINÚE CON LA DESCRIPCIÓN TEXTURAL: FORMA, CALIBRADO, POROSIDAD.

7. Determine el calibrado

El calibrado o selección de un sedimento es la medida de la uniformidad en los tamaños. El calibrado es reflejo directo de la energía de un medio y de su capacidad para seleccionar los tamaños de las partículas que transporta y que deposita. Determine enseguida el calibrado (selección = sorting) de la muestra total, después de cada una de las fracciones arena y grava


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por separado, si nota que algunas fracciones, por ejemplo arena fina, están bien a muy bien calibradas regístrelo. UTILICE LAS IMAGENES DE CALIBRADO DE PETTIJHON (Figura 1.4), e indique el calibrado por escrito y entre paréntesis numéricamente.


2


En el caso de tratarse de fósiles ¿Qué tipo de aspectos o variables debe tener en cuenta? Investigue.

8. Determine la forma de las partículas

• La esfericidad (Ver figura 1.2): se hace por separado para cada tipo de tamaño de partícula: gránulos, guijas, guijarros, cantos o bloques, de arena gruesa y media.

• la redondez, (Figuras 1.2 y 1.3).Determine la redondez o angularidad de las partículas.Hágalo por separado para cada tipo de granos de arena gruesa, media y para gránulos, guijas, guijarros.

9. Establezca el tipo de contacto entre los granos

El tipo de contacto entre los granos es importante en la determinación y caracterización tanto de matriz como del cemento, se pueden definir contacto puntual o tangencial, longitudinal, cóncavo convexo y suturado. Ver la figura 1.8b.

10. Determine la porosidad de la roca

En la determinación de la porosidad utilizaremos los criterios utilizados en petrografía, observación bajo el microscopio petrográfico, no olvide las experiencias obtenidas hasta aquí en el reconocimiento de las características texturales como: tamaño, armazón, contacto entre partículas y el concepto de porcentaje y los conceptos presentados en el marco teórico sobre porosidad. Un aspecto importante es identificar la porosidad existente entre una partícula y otra (interpartícula), o en su defecto la porosidad existente dentro de las partículas (intrapartículas) y diferenciarla de la porosidad provocada por la ruptura de la roca (porosidad por fractura).

Escriba un resumen en el que incluya todas las características de la roca

A r e n i sc a l i ge r a m e nte c on g l o m e r át i c a d e g r a no g r ue s o a g r á n u l o , con buen calibrado (0,35-0,5), granos esféricos subangulares a subredondeados*, con porosidad primaria entrepartículas 12%

7.7 INTERPRETE EL AMBIENTE DE FORMACIÓN DE ESTA ROCA

Como trabajo para la casa, interprete el ambiente de formación de esta roca con base en sus características texturales. Siga los lineamientos propuestos por Folk (1974) a partir de página100.

Determine el posible ambiente de depositación de estos materiales, sea:

Planicie de inundación (flood Plain)

Abanico aluvial (Alluvial Fan)

Lagoon o pantano (Lagoon and swamp)

Canal de río (River chanel)

(660115678) 171066870-lab-sedimentologia

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