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BLOQUE IV. PROCESOS PETROGENÉTICOS Y ROCAS -III

3. LA SEDIMENTACIÓN Y LAS ROCAS SEDIMENTARIAS. Sedimentos y rocas

sedimentarias. Los procesos sedimentarios: erosión, transporte, sedimentación y diagénesis.

Cuencas y ambientes sedimentarios. Texturas y estructuras sedimentarias. Clasificación de

las rocas sedimentarias: rocas detríticas, rocas químicas y bioquímicas y rocas organógenas.

Conceptos básicos: agentes (agua, hielo, viento, seres vivos), modalidades de transporte de

partículas (suspensión, saltación, reptación, rodamiento, disolución), procesos de

sedimentación (decantación, precipitación), procesos diagenéticos (compactación,

cementación, recristalización), estratificación, granoclasificación, bioturbación, grava, arena,

limo, arcilla, conglomerado, arenisca, limolita, lutita, caliza, dolomía, yeso, carbón,

hidrocarburos.




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1. SEDIMENTOS, ROCAS SEDIMENTARIAS Y CONCEPTOS RELACIONADOS

Incluimos entre las rocas sedimentarias a todas aquellas que se han originado a partir de

sedimentos. Asimismo, entendemos por sedimentos a los restos de otras rocas

preexistentes, producidos gracias a la acción de los agentes geológicos externos y que han

sido transportados a zonas de baja energía, llamadas cuencas sedimentarias, donde se

depositan acumulándose.

El proceso de transformación de los sedimentos en rocas sedimentarias se conoce como

diagénesis e incluye, generalmente, una compactación y una cementación de los primeros.

2. PROCESOS SEDIMENTARIOS (PROCESOS GEOLÓGICOS EXTERNOS)

Sobre las rocas expuestas actúan los procesos geológicos externos como la meteorización, la

erosión, el transporte y la sedimentación, provocados por el medio ambiente o algún

organismo, y que causan la destrucción del relieve. Los dos primeros procesos degradan las

rocas y las rompen en fragmentos cada vez más pequeños, conocidos como clastos o

detritos, que son arrastrados por los ríos, el viento o los glaciares. Existe una relación inversa

entre el tamaño de los fragmentos y la distancia que recorren: a menor tamaño de clasto

más facilidad de transporte y recorrerá mayores distancias. Tras su transporte serán

depositados en las cuencas sedimentarias o zonas bajas y de poca energía, normalmente el

fondo de mares y lagos.

Aunque tanto la meteorización como la erosión son fenómenos de degradación de las rocas,

hay que saber diferenciarlos. Mientras que la erosión es el simple desgaste mecánico por

rozamiento que se produce en los materiales rocosos, la meteorización es la degradación

por debilitación de las rocas mediante diferentes procesos químicos y físicos, como la

ROCAS

Ígneas

Metamórficas

Sedimentarias

SEDIMENTOS

Detríticos

Precipitación

Orgánicos

ROCAS

SEDIMENTARIAS

Detríticas

Precipitación

Organógenas

1. Meteorización

y transporte

1 2

2. Diagénesis

https://es.wikipedia.org/wiki/Meteorizaci%C3%B3n

https://es.wikipedia.org/wiki/Meteorizaci%C3%B3n

https://es.wikipedia.org/wiki/Erosi%C3%B3n



https://es.wikipedia.org/wiki/Relieve_terrestre

https://es.wikipedia.org/wiki/Relieve_terrestre

https://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%ADo

https://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%ADo

https://es.wikipedia.org/wiki/Viento

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https://es.wikipedia.org/wiki/Glaciar

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https://es.wikipedia.org/wiki/Cuenca_sedimentaria

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https://es.wikipedia.org/wiki/Mar

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https://es.wikipedia.org/wiki/Lago

https://es.wikipedia.org/wiki/Lago




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oxidación, la gelifracción, la rotura por presión de raíces vegetales, el deterioro por acción de

ácidos, la disolución o los ciclos de contracción dilatación producidos por las diferencias de

temperatura.

Los procesos geológicos externos son llevados a cabo por los llamados agentes geológicos

externos. Por ejemplo el agua (en sus tres estados), el viento, el oxígeno, el calor o los seres

vivos producen uno o varios de los procesos geológicos antes mencionados.

El principal factor es, sin duda, el agua ya que puede erosionar una roca (río, mar o glaciar),

romperla por gelifracción (agua líquida que rellena grietas y se congela) o debilitarla por

oxidación (humedad atmosférica), transportar los materiales resultantes y diferenciar por

decantación diferentes tamaños de clastos durante la sedimentación.

PROCESOS GEOLÓGICOS EXTERNOS

Roca fracturada por gelifracción




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La pérdida de agua supone una precipitación de parte de los minerales que tenían disueltos. El resto de

procesos diagenéticos como recristalización, sustitución o intercambio iónico, redox, etc. pueden ocurrir

durante todo el proceso y tras la litificación (una vez ya formada la roca sedimentaria).

La diagénesis es el conjunto de procesos de formación de una roca sedimentaria a partir de

sedimentos, tales como precipitación, compactación, recristalización, reacciones de

oxidorreducción, de sustitución de un elemento por otro o intercambio iónico (calizas a

dolomías por progresiva sustitución de calcio por magnesio), deshidratación, hidratación o

cementación. La diagénesis se produce en el interior de los primeros 5 o 6 km de la corteza

terrestre, a presiones variables pero no demasiado elevadas y a temperaturas inferiores a

150-200 °C; más allá se considera ya metamorfismo. La diagénesis a veces se denomina

litificación.

Veamos algunos de los PROCESOS DIAGENÉTICOS con algo más de detalle:

Compactación. Se debe al peso de los sedimentos suprayacentes. Tiene como

consecuencia una disminución del volumen del sedimento y una pérdida de

porosidad. En el caso de un fango calcáreo puede suponer la pérdida de hasta el 60%

del volumen original.




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Deshidratación. Al disminuir el volumen de poros el agua es expulsada hacia

zonas de menor presión. Generalmente los fluidos migrarán hacia zonas más

cercanas hacia la superficie. El sedimento se deseca. Cementación. Consiste en la precipitación de sales minerales en los pocos poros

que continúan existiendo. Actuarán dando cohesión y dureza al sedimento. Lo que

antes era un montón de granos sueltos, se transforma en un armazón de granos

cementados. Cambios REDOX. Como consecuencia del enterramiento, el sedimento va

introduciéndose en zonas con poca o nula cantidad de oxígeno libre, (condiciones

reductoras) y se producirán cambios en el estado de oxidación de los átomos. El Fe3+

pasará a Fe2+, los sulfatos se transformarán en sulfuros, etc.

Recristalización. Con el aumento de presión y temperatura los minerales de

pequeño tamaño tienden a soldarse unos con otros y sus redes cristalinas acaban por

solaparse formando nuevos minerales de mayor tamaño. Sustitución y Metasomatismo. Consiste en el reemplazamiento ión a ión entre

los minerales del sedimento y las disoluciones intersticiales: 2CaCO3 + Mg2+

CaMg(CO3)2 + Ca2+

(calcita + magnesio dolomita + calcio)

Neoformación. Es la reacción entre

minerales formados durante la

meteorización para dar lugar a otros

nuevos más estables con las nuevas

condiciones de presión y temperatura,

como el caso de la transformación de

arcillas, al reaccionar con la silice

circundante, de nuevo en feldespatos.

Por todos o por alguno de estos mecanismos, un sedimento que originalmente

era un conjunto poroso y húmedo de granos sueltos, con una composición en equilibrio

con la superficie, se transformará en un armazón compacto de granos soldados,

escasamente poroso y con una nueva composición en equilibrio con las condiciones

reinantes en zonas más profundas de las cuencas sedimentarias.

3. CUENCAS Y AMBIENTES SEDIMENTARIOS

Una cuenca sedimentaria es una zona deprimida de la corteza terrestre donde se acumulan

sedimentos.

Dichos sedimentos pueden depositarse por decantación (caída por gravedad de clastos en

suspensión) o por precipitación (formación de una fase sólida a partir de los iones disueltos

en un líquido. Dicha fase sólida decantará y formará un precipitado).




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Como ya sabemos, los sedimentos se van depositando en capas, conocidas como estratos,

originalmente horizontales y paralelas entre sí, aunque hay situaciones en las que no ocurre

exáctamente así, como en el caso de la existencia de corrientes en el ambiente

sedimentario, resultando entonces una disposición cruzada de los estratos.

En los estratos también pueden observarse estructuras ajenas al depósito en sí, como

galerías, huellas y otras marcas, debidas a alteraciones en el sedimento en depósito

realizadas por los seres vivos (bioturbación).

Los estratos se describen por sus aspectos geométricos (forma, espesor, etc) y

por sus aspectos genéticos (granoselección, laminación cruzada, etc.). La parte superior se

conoce como techo, la inferior como muro y a su espesor se le llama potencia.

Marcas dejadas por la acción

de los seres vivos sobre

sedimentos sin consolidar. En

realidad, la bioturbación

produce un tipo de fósiles.




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Los estratos, lateralmente, pueden terminar de manera definida o difusa.

La decantación en ambientes tranquilos resulta en una granoselección (o granuloselección),

es decir, una disposición degradada en la que los granos mayores decantan primero y los

más finos los últimos.

AMBIENTES SEDIMENTARIOS. CONCEPTO DE FACIES

Cada ambiente sedimentario está caracterizado por unas condiciones físicoquímicas

especiales y por una determinada fauna y flora. Por consiguiente, la sedimentación de una

zona se caracterizará por:

- Unos minerales determinados.

- Unas estructuras sedimentarias determinadas.

- Unos restos fósiles determinados.




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Con estas tres características que después quedarán impresas en la roca sedimentaria, se

define el concepto de facies: se denomina facies al conjunto de características sedimentarias

(en realidad también metamórficas, pero ahora no vamos a meternos en esos berenjenales)

ya sean paleontológicas (fósiles), mineralógicas o litológicas (estructuras sedimentarias,

geometría, etc.) que ayudan a reconocer los ambientes sedimentarios en los que se formó

la roca.

PRINCIPALES MEDIOS SEDIMENTARIOS Y SUS FACIES

A. MEDIOS CONTINENTALES

- Fluviales. Rocas detríticas con estratificaciones cruzadas. Sin fósiles o con

fósiles de organismos continentales.

- Lacustres. Arcillas y calizas laminadas, con fósiles de algas. En ambientes

anóxicos se forma turba.

- Glaciares. Conglomerados de grano grueso y poco redondeado, masivos y sin

orientaciones preferentes.

- Eólicos. Areniscas con estratificación cruzada. También son frecuentes los

yesos y otras evaporitas.

B. MEDIOS MARINOS

- Litorales. Areniscas con estratificación cruzada (oleaje) y laminaciones algales

(mareas)

- De plataforma. Calizas tableadas o alternancia de calizas y margas. Fósiles

marinos de ambiente poco profundo.

- De talud. Areniscas y lutitas formando secuencias de turbiditas. Fósiles de

ambiente profundo.

- Abisales. Arcillas laminadas con fósiles de caparazón silíceo.

C. MEDIOS DE TRANSICIÓN

- Deltas y estuarios. Lutitas laminadas o con estratificación cruzada. Restos

vegetales continentales junto con fósiles marinos.

EJEMPLOS DE SERIES ESTRATIGRÁFICAS TÍPICAS (representadas en columnas

estratigráficas)

Veamos algunas de las series más comunes, lo que nos servirá de ayuda al interpretar cortes

geológicos:

A. SERIES CONTINUAS. Indican procesos estables en el tiempo. Sus espesores pueden

ser de hasta cientos de metros.




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B. SERIES POSITIVAS. Indican una subida progresiva del nivel del mar (transgresión)

donde la sedimentación marina se va apoyando sobre la continental original. Sus

espesores también alcanzan los centenares de metros.

C. SERIES NEGATIVAS. Indican una retirada progresiva del mar (regresión) bien por una

bajada del nivel del mar, bien por una elevación progresiva del relieve. Sus espesores

también alcanzan los centenares de metros.

D. SERIES CONDENSADAS. Espesores sedimentarios reducidos que se correspondencon

largos periodos de tiempo. Responden a zonas con escasas tasas de sedimentación.

E. SERIES RÍTMICAS. Son secuencias de rocas que van repitiéndose monótonamente.

- Fluvial (meandros)

- Lacustres (varvas, que es como se llama a cada uno de cada una de las capas

sedimentarias de pequeño espesor formadas estacionalmente en el fondo de

lagos).

Series

continuas




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* NOTA: En las varvas lacustres, su acumulación presenta una típica estructura laminar,

alternando sedimentos arenosos o limosos claros, formados en verano, con sedimentos

arcillosos oscuros, formados en invierno. Cuando el lago es de tipo glaciar se denominan

varvas glaciolacustres y lo que se observa es una alternancia entre lutitas (lago congelado)

con areniscas (deshielo del lago), como en el caso de la imagen.

F. CICLOTEMAS DEL CARBÓN. Corresponden a una transgresión marina o lacustre en la

que se produce una muerte masiva de plantas y su posterior carbonización.

G. TURBIDITAS (FLYSCH). Compuestas por alternancia rítmica de capas de rocas duras

cohesivas (calizas, pizarras o areniscas) intercaladas con otras más blandas friables

(margas o lutitas). Esta disposición favorece la erosión diferencial, pues las capas

friables son desgastadas con mayor facilidad que las capas cohesivas.

* NOTA: El origen de los Flysch ha sido objeto de debate entre los geólogos, actualmente parece que se originan en zonas de talud continental (borde de gran pendiente de la litosfera continental, separándola de la oceánica). En ellos una corriente con carga de sedimentos se desliza por un talud sobre el fondo abisal del océano hasta el fondo oceánico. Al disminuir la velocidad comienza la sedimentación del material que arrastra la corriente en diferentes capas ordenadas por las densidades de los mismos (decantación granulométrica). Estas sedimentaciones son de forma laminar; cuando la corriente se calma se sedimentan los materiales más ligeros dando forma a las partes arcillosas del conjunto.

Capa arcillosa

Capa con

decantación

granulométrica




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4. CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS

En función de sus componentes, las rocas sedimentarias se clasifican en:

A. Detríticas o clásticas (más del 50% de clastos). Conglomerados o ruditas (pudingas y

brechas), areniscas, lutitas (limolitas y arcillitas). Cuando los clastos son restos de

esqueletos de organismos (como las conchas), reciben nombre específicos:

lumaquela o caliza conchífera cuando son conchas macroscópicas y creta cuando son

conchas microscópicas (de foraminíferos).

B. No detríticas (menos del 50% de clastos), que a su vez pueden subdividirse en:

- Precipitación química o biogeoquímica. Calizas (toba/travertino), dolomías,

evaporitas (yeso, halita, silvina), rocas silíceas (silex, chert). Dentro de este

grupo se incluyen las rocas residuales (rocas aluminosas o bauxitas y rocas

ferruginosas o lateritas).

- Orgánicas (depósito de fragmentos orgánicos de animales y/o vegetales).

Carbón, petróleo.

* NOTA: Algunos autores también consideran orgánicas las lumaquelas y la

creta, pero nosotros las clasificaremos como detríticas, ya que solo contienen

restos inorgánicos de los mismos (esqueletos).




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A. DETRÍTICAS

1. Las ruditas o conglomerados son rocas que presentan fragmentos con tamaños

mayores de 2 mm de diámetro ( tamaño de grava); cuando los cantos son redondeados

(ver más adelante) las ruditas se denominan pudinga, y cuando los cantos son

angulosos, brechas. En función de la composición de los clastos, las ruditas pueden ser

calcáreas, graníticas, cuarcíticas, etc.

2. Las areniscas presentan fragmentos con tamaños entre 2 y 0.0625 mm (tamaño de

arena); cuando tienen menos del 15% de matriz y están compuestas esencialmente por

granos de cuarzo se denominan cuarcitas, cuando lo están por fragmentos de

feldespatos se denominan arcosas, y cuando los fragmentos son esencialmente calizos,

se denominan calcarenitas.

3. Las lutitas presentan componentes con tamaños de grano menor de 62 micras (tamaño

de fango) en una proporción de más del 75%. Dentro de ellas se distinguen las limolitas,

que presentan tamaños de grano entre 0.0625 y 0.004 mm (4 micras), y que están

compuestas tanto por material detrítico fino como minerales de las arcillas que forman

parte del cemento. Y por último las arcillitas, que presentan tamaños de grano menores

de 0.004 mm (4 micras), estando compuestas por minerales de las arcillas (filosilicatos

de los que la caolinita y la illita son los más comunes), que son el producto de alteración

de otros minerales como los feldespatos, o el producto de procesos diagenéticos.

Cuando las lutitas se compactan y pierden agua, se transforman en rocas diagenéticas o

metamórficas de grado muy bajo denominadas de forma amplia pizarras (como vemos,

según el autor la pizarra se considera sedimentaria con potente diagénesis o

metamórfica de grado bajo. Nosotros la consideraremos metamórfica).

B. NO DETRÍTICAS

B.1. Rocas de precipitación (bio)química

Las rocas de precipitación química incluyen una variedad de tipos como rocas carbonatadas,

silex (rocas compuestas por sílice criptocristalina) y evaporitas (compuestas por sales

solubles como yeso o halita). De todas las rocas no detríticas, las más importantes son las

distintas variedades de rocas carbonatadas, las únicas de las que extenderemos algo su

estudio:

- ROCAS CARBONATADAS. Al contrario que las rocas detríticas, las rocas carbonatadas están

compuestas por materiales formados en su mayoría en, o muy cerca de, la cuenca de

sedimentación. No obstante, parte de sus componentes son materiales que pueden

considerarse como detríticos, por lo todos que los conceptos y características discutidas en

el apartado anterior les son aplicables, junto con los que a continuación veremos. Los

componentes minerales más importantes de las rocas carbonatadas son la calcita (carbonato




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de Ca) y la dolomita (carbonato de Ca y Mg). De hecho, gran parte de ellas constan casi

exclusivamente de calcita, denominándose la roca caliza, o de dolomita, denominándose la

roca dolomía. Cuando existen ambos minerales la roca puede denominarse caliza dolomítica

(calcita > dolomita) o dolomía calcárea (calcita < dolomita).

La dolomita suele formarse con posterioridad al sedimento carbonatado, generalmente por

sustitución de la calcita primaria. Este proceso se denomina dolomitización, y puede ocurrir

inmediatamente después del depósito del sedimento o mucho más tarde, afectando a rocas

calizas ya consolidadas. Las propiedades ópticas de la calcita y dolomita son muy similares

(incoloros, muy alta birrefringencia, lo que supone colores de interferencia blancos de alto

orden con iridiscencias, buenas exfoliaciones, y frecuente maclado), por lo que no pueden

ser distinguidos al microscopio ni, por supuesto, a simple vista. Es cierto que, en muchos

casos la dolomía suele tener colores más oscuros que la caliza, pero esto no siempre se

cumple, por lo que un modo sencillo de distinguirlas es mediante solución acuosa de HCl

diluida o vinagre: si se produce efervecencia, la roca es caliza, ya que la dolomita precisa de

una solución concentrada para producir la efervescencia.

A pesar de esta simplicidad mineralógica, las rocas carbonatadas presentan una gran

variedad de componentes de distinto origen (orgánico e inorgánico), así como una gran

variedad de texturas.

Sin entrar en muchos detalles, consideraremos sólo grupos amplios. Así, los tipos

constituidos esencialmente por micrita los denominaremos calizas micríticas, y los

constituidos esencialmente por esparita y/o cementos calcíticos de tamaño de grano

esparítico las denominaremos calizas esparíticas. Por otra parte, existen tipos casi

exclusivamente organógenos, tales como rocas arrecifales o estromatolíticas, en cuyo caso

se denominan ampliamente biolititas, pudiéndose especificar el tipo concreto de

componentes orgánicos (biolitita arrecifal). Otro tipo específico de calizas son los travertinos,

formados en ambientes de aguas continentales (ríos, lagos, charcas...) por precipitación de

calcita a partir del agua sobre juncos y arbustos. Debido a su específico modo de formación,

los travertinos son rocas muy porosas y permeables.

% Mg

% Ca




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NOTA: La esparita consiste en granos de calcita de tamaño de grano superior a las 5 micras. Este

material se encuentra rellenando poros, cavidades y fracturas, por lo que es un cemento formado

generalmente después del depósito del sedimento carbonatado.

La micrita es el sedimento carbonatado de tamaño de grano menor de 5 micrometros (micras), por lo

que no pueden observarse granos discretos al microscopio, sino una masa informe de tonos más o

menos oscuros. Su origen puede ser estrictamente debido a la precipitación directa a partir del agua

marina, o a la desintegración de partes duras carbonatadas de microorganismos, como algas verdes

(cocolitos cuyos caparazones forman la roca creta). La micrita es, por tanto, la fracción fina o matriz

de los carbonatos, y no un cemento de unión de otros materiales.

Existen rocas sedimentarias intermedias entre las detríticas y las de precipitación bio-geo-

química. Entre ellas, las más abundantes son las margas, en sentido general. Estas rocas

están compuestas por carbonatos y material detrítico arcilloso en proporciones variables,

pero en general en torno al 50 % respectivamente.

B.2. Rocas orgánicas

Las rocas orgánicas son rocas sedimentarias formadas por depósitos fundamentalmente de

origen orgánico, es decir los restos de los organismos vivos que, tras ser rápidamente

enterrados no sufren los procesos orgánicos típicos de putrefacción y se someten a otro

químico-geológico: la diagénesis. Rocas típicamente orgánicas son el petróleo y el carbón (en

cualquiera de sus formas: turba, lignito, hulla o antracita).

Como hemos indicado antes, la creta, los estromatolitos o el coral son como mucho

biolititas, pero no rocas orgánicas, ya que solamente la constituyen restos de esqueleto

unidos por cemento, y no el conjunto del organismo que resulta modificado por diagénesis.

CALIZA - CALIZA MARGOSA - MARGOCALIZA - MARGA

+ CALIZA - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - > + ARCILLA/ARENA




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EJERCICIOS DE SELECTIVIDAD

1. Sedimentos y rocas sedimentarias. Los procesos sedimentarios: meteorización, erosión,

transporte, sedimentación y diagénesis. (TEMA 2018)

2. ¿En qué se diferencia un sedimento de una roca sedimentaria? (PREGUNTA)

3. ¿Qué diferencias hay entre el transporte en el agua por suspensión y por disolución?

(PREGUNTA)

4. ¿En qué se diferencian los procesos de meteorización y de erosión? (PREGUNTA)

5. ¿Cuál es el criterio más común para la clasificación de las rocas sedimentarias detríticas?

De acuerdo con este criterio, indique los principales tipos. (PREGUNTA)

6. ¿Cómo se denomina las rocas que se describen a continuación? (PREGUNTA)

a) Roca sedimentaria compuesta por partículas del tamaño de la arcilla y del limo.

b) Roca sedimentaria, constituida por clastos de gran tamaño (grava mayor de 2 mm) y

una matriz (o cemento) que los engloba.

7. ¿Cómo se denomina una roca sedimentaria compuesta por partículas del tamaño de la

arcilla y del limo? (PREGUNTA)

8. Observe el siguiente corte geológico y responda razonadamente a las siguientes cuestiones: (APLICACIÓN)

a) ¿Cómo se denominan los contactos geológicos identificados con los números 3 y 4? Explique qué procesos han podido originar dichos contactos.

b) Establezca y razone el orden cronológico de los elementos señalados con los

números 1, 2 y 3.

c) Tipo, edad relativa y régimen de esfuerzos de las fallas que aparecen en el corte.

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