AMBIENTES SEDIMENTARIOS

GEOLOGIA III

AMBIENTES SEDIMENTARIOS

ROCAS SEDIMENTARIAS

• Las rocas sedimentarias contienen el volumen mundial de gas, aceite y otros recursos minerales

–petróleo–carbón–agua, arcilla, arena, grava, caliza, metales

• Entender como se forman los sedimentos y su distribución es critico para:

–Predecir donde ocurren estos recursos–Estimar con precisión la cantidad de estos recursos–Extraer eficientemente estos recursos

ROCAS SEDIMENTARIAS

Estratigrafía y Sedimentología son herramientas clave para la industria E&P

•Para predecir la distribución de los cuerpos sedimentarios–Rocas reservorios, sellos y rocas fuente

•Para predecir características de los cuerpos sedimentarios–Porosidad, permeabilidad, dimensiones

SISTEMAS SEDIMENTARIOS

El área fuente, los mecanismos de transporte, el clima, las condiciones y procesos de depositación de sedimentos, cambios del nivel del mar y los cambios diagenéticos después de la depositación de sedimentos (en combinación), determinan la distribución de los tipos de roca y su porosidad y permeabilidad en el subsuelo.

PRINCIPALES TIPOS DE ROCAS SEDIMENTARIAS(silici)clásticos vs. carbonatos

CARBONATOS: PRECIPITADOS POR ORGANISMOSLa composición de los sedimentos carbonatados es una función de:•Composición química del agua (de mar)•Energía y temperatura del agua•Animales y plantas involucradas•Clima y escenario depositacional

Tienden a diagénesis:•Minerales de carbonato son fácilmente alterados después de la depositación•Porosidad y permeabilidad son controladas por la diagénesis y el ambiente depositacional.

Los carbonatos son fundamentalmente diferentes de los clásticos por el rol de los organismos vivos en la depositación de carbonatos

y la común y generalizada diagénesis.

CLÁSTICOS: DETRITOS DE ROCAS PRE-EXISTENTESLa composición de los sedimentos clásticos es una función de:•Composición de la “roca madre”•Clima y duración de la meteorización•Medio de transporte•Distancia de transporte•Escenario depositacional

Granito Gneis

meteorización y erosión

río transportando sedimentos

arenas y arcillas interestratificadasdepositadas en un río influenciado por

mareas

OTROS SEDIMENTOS: CARBÓN Y EVAPORITASLos carbones se forman en pantanos de turba de H2O y CO2

Los carbones son una roca fuente para gas

Los carbones se forman en climas húmedos

Evaporitas: sal de roca y yeso se forman de sales disueltas cuando se evapora el agua

Las evaporitas son buenos sellos

Las evaporitas se forman en climas secos

CLÁSTICOS VS. CARBONATOS

Meteoriza a karstMeteoriza a detritos

Producidos localmenteImportados

Rasgos hidrodinámicos:Olas y corrientes

Eustacia controla la extensión de la “fábrica” de carbonatos

Acumulaciones orgánicas con flancos empinados

Formados en la línea de costa y con distribución a través de la plataforma controlada por eustacia.

AMBIENTES DEPOSITACIONALES

AMBIENTES DEPOSITACIONALES

PRINCIPALES PROVINCIAS GEOMORFICAS

NIVEL BASE DE EROSIÓN

EROSIÓN

SEDIMENTACIÓN

Cuenca recibiendo

Ultimo nivel base de erosión

Perfiles (niveles base) gradan con el tiempo

PERFIL DE EQUILIBRIO

•Sedimentación y erosión

•Nivel base de erosión

LA SEDIMENTACIÓN DEPENDE DE NIVEL RELATIVO DEL NIVEL DEL MAR

LA ENTRADA DE SEDIMENTOS INTERACTÚA CON EL NIVEL RELATIVO DEL MAR

bajo

APORTE DE SEDIMENTOS

alto

alto

NIVEL RELATIVO DEL MAR

bajo

Sedimentos retrogradantes(transgresión depositacional)

Superficie depositacional inicial

Sedimentos progradantes(regresión depositacional)

Sedimentos agradantes(estacionarios)

ESTRATIGRAFÍA

• Estudio e interpretación de las rocas sedimentarias estratificadas.

• Identificación, descripción de la secuencia tanto vertical como horizontal, cartografía y correlación de las unidades de rocas estratificadas

ESTRATIGRAFÍA

CONCEPTOS

– Estratificación es la disposición en capas paralelas de las rocas sedimentarias.

– Estrato es cada una de las capas de que consta una formación de rocas estratificadas.

– Tope o Techo del estrato es su superficie superior. – Base del estrato es su superficie inferior. – Potencia del estrato es el espesor comprendido entre el tope y

la base. – Secuencia estratigráfica es una sucesión de estratos,

separada de otras secuencias por una discontinuidad estratigráfica.

– Hiato estratigráfico es un período de tiempo en el que no se produce sedimentación.

DATACIÓN DE LOS ESTRATOS

Ordena los estratos y acontecimientos de una secuencia según su antigüedad. Se apoya en los principios básicos de la estratigrafía:

• Principio de la horizontalidad original: Los estratos se depositan casi siempre de forma horizontal y permanecen horizontales si no actúa ninguna fuerza sobre ellos.

• Principio de la continuidad lateral: un estrato tiene la misma edad a lo largo de toda su extensión horizontal.

• Principio de la superposición: Si sobre una secuencia estratigráfica no se ha ejercido ninguna fuerza, el estrato más antiguo se sitúa en la parte inferior y el más reciente, en la superior.

• Principio del uniformismo: Las leyes que rigen los procesos geológicos han sido las mismas en toda la Tierra.

• Principio del actualismo: Los procesos geológicos actuales son los mismos que actuaban en el pasado y producen los mismos efectos que entonces.

• Principio de la sucesión faunística o de la correlación: Los estratos que se depositaron en diferentes épocas geológicas contienen distintos fósiles.

• Principio de la sucesión de eventos: Todo acontecimiento geológico es posterior a las rocas y procesos afectados por él.

DATACIÓN DE LOS ESTRATOS

•MÉTODOS DE EDADES RELATIVAS– Por medio de fósiles (paleontología, bioestratigrafía,

fósiles guías)– Por fenómenos mundiales (capas globales por

ejemplo un impacto grande de un meteorito)– Por regresión o transgresión del mar

•MÉTODOS DE EDADES ABSOLUTAS– Dataciones radiométricas

EDADES RELATIVAS

POR MEDIO DE FÓSILES

Fósiles guías permiten una correlación de edad entre diferentes sectores. Un fósil guía es un fósil con una abundancia relativamente alta, una distribución global y período de vida como especie relativamente corta.También puede dar idea del ambiente de depositación.

En el primer instante un fósil guía apunta a una cierta época y permite una correlación con los estratos en otros sectores que contienen el mismo fósil. Se habla de "edades relativas" porque un fósil en un primer instante define solamente una cronología entre más antiguo o más joven.

EDADES RELATIVAS

POR MEDIO DE FÓSILES

EDADES ABSOLUTAS

POR MEDIO DE DATACIONES RADIOMÉTRICAS (ISOTOPOS INESTABLES)

Isótopos: son átomos de un elemento de distintas masas, de distintas cantidades de neutrones, pero de la misma cantidad de protones (mismo número atómico) y tienen casi las mismas propiedades químicas.

Los isótopos radioactivos se desintregan con una velocidad exponencial constante. La mitad de los isótopos radioactivos se desintegra en un intervalo de tiempo definido y constante formando isótopos radiógenos.

El intervalo de tiempo se llama período de semidesintegración, lo cual es característico para un isótopo radioactivo, no depende de la temperatura o presión ni de otros factores.

EDADES ABSOLUTAS

POR MEDIO DE DATACIONES RADIOMÉTRICAS (ISOTOPOS INESTABLES)

SUBDIVISIÓN DE LA ESTRATIGRAFÍA

•Litoestratigrafía: Basada en la correlación de rocas con propiedades y características similares.

•Bioestratigrafía: Aplicación de las biotas o asociacionesde fósiles para la interpretación de secuenciassedimentarias dentro de una marco estratigráfico.

•Estratigrafía Secuencial: Basada en la interpretación de paquetes de estratos sedimentarios limitados pordiscordancias o sus correlativas conformidades, comoproductos depositacionales/erosionales de cambios del nivel relativo del mar.

CAMBIOS DEL NIVEL DEL MAR

La geología ha reconocido que para un gran período de tiempo, el nivel del mar no permanece constante, sino que cambia en el tiempo.

Historicamente han ocurrido transgresiones y regresiones marinas.

• Transgresión: Ingreso del mar hacia al continente.Si un sector se hunde tectónicamente, el mar puede ingresar hacia el continente.

• Regresión: Es el retiro del mar desde el continente.Si un sector continental muestra un levantamiento tectónico, el mar tiene que retirarse de los sectores continentales.

CICLICIDAD INDUCIDAEN LAS ROCAS SEDIMENTARIAS

CICLICIDAD INDUCIDAEN LAS ROCAS SEDIMENTARIAS

LEY DE WALTHER: SUCESIÓN DE FACIES

Las facies que ocurren en sucesiones verticales de estratos CONCORDANTES también ocurren en ambientes lateralmente adyacentes

Regresión: migraciónhacia el mar de la línea de costa en un intervalo de tiempo.

Transgresión: migraciónhacia tierra firme de la línea de costa en un intervalo de tiempo.

T y R pueden tenerdiferentes duraciones de tiempo

Tierra firme Cuenca (mar)

Mecanismos externos a la cuenca sedimentaria controlan la tendencia regional depositacional y la arquitectura del relleno de la cuenca.

-Tectónica: subsidencia de la cuenca, carga cortical, levantamiento; gran escala >1 Ma.-Eustasia: cambio en el volumen de los oceanos y por tanto en el nivel del mar.-Clima: variaciones orbitales (forma de la orbita, inclinación y rotación de la Tiera

alrededor del Sol) con periodicidad de 10,000-100,000 años.

Los tres controles alogénicos interactuan (y compiten) para controlar el aporte de sedimentos, el flujo de energía y el espacio de acomodación, los cuales finalmentecontrolan la sedimentación (naturaleza del relleno de la cuenca).

Aporte de sedimentos (cantidad y tamaño de grano): producto del clima y tectonismo.Climas húmedos y/o levantamiento incrementan el aporte de sedimentos.

Espacio de acomodación: la cantidad de espacio disponible para que los sedimentos rellenen la distancia entre el nivel base y la supercie depositacional.

Flujo de energía: alta energía=erosión/retrabajamiento; baja energía=depositación-Depositación cuando el aporte de sedimentos > flujo de energía-Erosión/retrabajamiento cuando el aporte de sedimentos < flujo de energía

Slatt, 2006

Lowstand systemtract (LST) Transgressive system

tract (TST)

Highstand system tract (HST)

La estratigrafía secuencial se basa en la premisa que a través del tiempogeológico, los oceanos han ascendido y descendido de manera cíclica (ej: caida y subida del nivel del mar). Por esta razón, los estratos son depositados de manera cíclica, predecible.

Los systems tracts se depositan durante varias etapas de un ciclo.

Ciclo del nivelrelativodel mar

Litoestratigrafía: Correlaciona las rocas con base en sus propiedades (arena, arcilla, etc.).Cronoestratigrafía (estratigrafía secuencial): Correlaciona superficies entre rocascon base en el tiempo geológico de su formación.

Reservorio continuo

Reservorio discontinuo

Episodios multiples (repetidos) de trangresión(retrogradación) and regresión (progradación)